本文是学习GB-T 28815-2012 电力系统实时动态监测主站技术规范. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了电力系统实时动态监测主站的系统要求、系统功能、性能指标、系统检测与测试方法
以及与其他系统的数据交换方法等。
本标准适用于安装在各级调度中心、发电厂控制中心的电力系统实时动态监测主站。
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件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2887—2000 电子计算机场地通用规范
GB/T 3873 通信设备产品包装通用技术条件
GB/T 9813—2000 微型计算机通用规范
GB/T 26862 电力系统同步相量测量装置检测规范
GB/T 26865.2—2011 电力系统实时动态监测系统 第2部分:数据传输协议
a) 环境温度18℃~28℃;
b) 相对湿度30%~75%;
c) 大气压力70 kPa~106 kPa。
a) 无爆炸危险、无腐蚀性气体及导电尘埃、无严重霉菌、无剧烈振动冲击源;
b) 计算机机房符合GB/T 2887—2000 的规定。
应配备两路独立的交流电源。
a) 额定电压220 V, 允许偏差 - 15%~+10%;
b) 谐波≤5%;
c) 频率50 Hz, 允许偏差±5%。
应配置不间断电源(UPS)。 交流电源失电时,UPS
维持系统正常工作时间应大于1h。
GB/T 28815—2012
电力系统实时动态监测主站应为分布式结构,由数据采集服务器、实时应用服务器、历史数据服务
器、图形监视工作站等硬件及其支撑软件和应用软件构成。
系统应采用双重网络结构,服务器应采用双机或多机方式互为备用,满足可靠性和可扩展性的
要求。
软件包含系统软件、数据库软件和应用软件,应满足可靠性和开放性的要求。
a) 数据传输通道应采用电力调度数据网;
b) 主站与子站、主站之间、主站与其他系统之间的通信均应采用网络方式。
主站应部署在生产控制区,并符合所在区域的相关安全要求。
应能采集和接收子站上传信息,包括以下带时标数据:
a) 相量;
b) 模拟量;
c) 开关量;
d) 事件标识;
e) 动态数据文件。
a)
应能以每秒1帧、10帧、25帧、50帧、100帧的速度接收、预处理子站上传的实时数据报文,主
站应能对子站的上传数据进行配置;
b)
应具有与子站、上下级主站及其他相关系统交换数据的能力,通信协议应遵循
GB/T 26865.2— 2011;
c) 主站与其他系统的互联协议,应遵循国家或行业标准;
d) 应能对因通信失败等原因引起的缺漏数据进行检测、统计、重传;
e) 采用主备机或多机前置通信结构时宜具有负载均衡功能。
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应能实现以下数据处理和运算的功能:
a) 数据时标对齐;
b) 数据合理性检查及处理;
c) 异常数据处理;
d) 各种常用运算,包括算术运算、代数运算、三角运算及逻辑运算等。
a) 应具有设定历史数据存储对象的功能;
b) 应具有设定历史数据存储周期的功能;
c) 应具有历史数据统计和查询功能;
d) 应具有数据导出功能;
e) 电网故障扰动时的动态数据应长期、完整保存;
f) 主站保存的数据与子站上传的数据的精度应保持一致;
g) 数据存储宜具有压缩功能。
a) 计算机系统异常告警;
b) 数据通信异常告警;
c) 相量、模拟量异常告警;
d) 开关量变位告警;
e) 子站时标异常告警;
f) 电网扰动及故障告警;
g) 应具有推画面、音响及提示窗等告警方式;
h) 应能设定一般、严重、紧急等告警级别;
i) 应能按厂站、事件类型等做分类告警检索;
j) 应能有选择地实现告警闭锁。
a) 应具有地理接线图、系统接线图和厂站接线图等功能;
b) 应具有画面缩放、平移等功能;
c) 应支持画面分层显示功能;
d) 应支持表格、曲线、棒图、罗盘图等表达形式;
e) 应支持画面和表格的在线生成和修改;
f) 应具有与其他系统通过通用图形交换技术进行图形共享的功能。
a) 应具有电子报表的基本功能;
b) 应具有各种报表、各种异常记录、操作记录的打印功能;
c) 应支持多种打印机。
a) 应能监视和解析主、子站通信的原始报文;
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b) 应能管理子站实时帧传送速率;
c) 应能筛选上传数据内容;
d) 应能监视通道状态;
e) 应能统计通道报文丢失率。
a)
三相电压基波相量、三相电流基波相量、正序电压基波相量、正序电流基波相量、频率、频率变
化率和功率等;
b) 发电机同步电势和功角;
c) 发电机调节和控制系统的部分信号,包括励磁电压、励磁电流、
一次调频动作信号等;
d) 开关量;
e) 相角差等实时计算量。
a) 应能以表格、曲线、棒图、罗盘图等多种方式显示动态数据;
b)
应能以地理接线图方式显示相对角度、电压、频率、功率的分布和潮流方向;
c) 应能以厂站接线图方式显示相对角度、电压、频率、功率;
d) 应能根据优先级自动切换相对角度参考点;
e) 应能以曲线方式监视连续动态过程;
f) 应能监测、记录、重演动态扰动过程。
应具有对主站系统进行远程维护及故障诊断的功能。
a) 子站数据采集传输到主站并显示的时间≤1s;
b) 实时画面调用响应时间:90%的画面≤1 s,其他画面≤3 s;
c) 实时画面数据刷新周期1 s~10 s(可调);
d) 实时数据服务主备用机自动切换时间≤3 s。
a) 电网正常情况下:
服务器CPU 的负荷率≤20%(5 min 平均值);
图形工作站CPU 的平均负荷率≤20%(5 min 平均值);
主站局域网的平均负荷率≤15%(5 min 平均值)。
b) 电网故障情况下:
服务器CPU 的负荷率≤50%(10 s 平均值);
图形工作站 CPU 的平均负荷率≤50%(10 s 平均值);
主站局域网的平均负荷率≤20%(10 s 平均值)。
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a) 查询得到的历史数据与子站本地存储数据的误差要求见表1;
表 1 历史数据与子站本地数据误差要求
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b) 主站历史数据存储能力≥14天;
c) 查询单个量测1 h 数据的时间≤5 s。
6.1 低频振荡监视与分析(基本功能)
a) 应具有对实时数据进行低频振荡分析的功能;
b)
应能检测出各种振荡模式,并给出各振荡模式的详细信息,包括振荡频率、振荡幅值、阻尼比、
相位等;
c)
应能辨识出主导低频振荡模式,给出各厂站的振荡相位关系、低频振荡相关厂站和分群信息。
a) 应具有对历史数据进行低频振荡分析的功能;
b) 应具有低频振荡频谱分析功能(宜采用PRONY
等算法),提供各振荡模式的振荡频率、振荡
幅值、阻尼比、相位等分析结果;
c) 应具有分析结果拟合的曲线和原始数据曲线的比较功能;
d) 应具有分析结果、数据的导出功能。
a) 应能对低频振荡进行告警;
b) 应能推画面告警,显示振荡曲线,直至振荡消失为止;
c) 应能显示振荡分群、分布情况;
d) 应能监视振荡幅值、振荡频率等特征。
a) 应能存储低频振荡告警信息;
b) 应能存储低频振荡过程中的振荡模式信息;
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c) 应能永久、完整存储低频振荡过程中的全部动态数据。
a) 振荡频率的计算误差要求见表2;
表2 振荡频率计算误差要求
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0.2~1 Hz(含1Hz) |
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1~2.5 Hz |
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b) 低频振荡报警正确率≥99.9%。
a) 应能利用故障时机组电气量变化的特征识别机组非正常退出;
b) 应能区分机组正常退出和非正常退出。
a)
应能根据三相电压和三相电流相量,提取表征短路扰动的特征信息,实时识别电网中的短路
扰动;
b)
对于有子站的线路发生短路故障,宜定位到故障线路,并检测出故障类型、故障相、故障时间
等详细信息。
a)
应能根据三相电压、三相电流相量数据,实时计算相应的负序和零序分量,并识别设备的非全
相运行;
b)
应能识别子站数据异常造成的序分量大小越限,系统发生短路故障时短时序分量大小越限,
单相故障重合闸期间的短时非全相运行,防止误判为非全相运行。
a) 应具有对历史数据进行扰动分析的功能;
b) 应具有扰动信息、扰动数据导出功能;
c) 应具有扰动曲线绘制、导出和打印功能。
a) 应能对扰动事件进行告警;
b) 应能通过告警信息查询扰动曲线。
a) 应能存储扰动识别告警信息;
b) 应能存储故障类型、故障相、故障时间等详细信息;
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c) 应能永久、完整保存扰动时故障点的全部数据。
a) 电网扰动报警正确率≥95%;
b) 扰动识别时间≤5 s。
6.3 发电机一次调频评价(可选功能)
a) 应能计算调频动作时的调差系数、调频死区和动作延迟时间;
b) 应能计算调频贡献电量;
c) 应能计算并判断调频正确动作情况。
a) 应能查询机组调频计算结果;
b) 应能查询机组调频统计结果;
c) 应能查询调频过程频率、功率曲线;
d) 应能导出调频计算结果;
e) 应能导出、打印调频过程曲线。
a) 应能统计机组贡献电量;
b) 应能统计调频投运率;
c) 应能统计调频正确动作率。
a) 应能对机组调频计算结果进行存储;
b) 应能对机组调频计算所需数据进行存储。
a) 发电机一次调频正确识别率≥95%;
b) 一次调频分析结果保存时间≥1年。
6.4 电力系统模型和参数校核(可选功能)
a) 应能对线路、变压器等模型和参数进行校核;
b) 校核结果应能以误差列表、拟合曲线等方式显示;
c) 应能导出计算结果。
按本标准中第5章、第6章、第7章规定的功能及性能要求逐项进行测试。
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系统基本设备同时投入运行,连续运行试验72 h。
试验过程中可抽测系统是否符合功能及性能要
求。试验结束后应逐项测试系统是否符合功能及性能要求。如试验中出现关联性故障则终止连续运行
试验,故障排除后重新开始计时试验。如试验过程中出现非关联性故障,故障排除后继续试验。排除故
障过程不计时。
关联性故障及非关联性故障的定义见GB/T 9813—2000 的附录 B。
系统出厂前应通过出厂检验。
按本标准中第8章对在厂内测试的功能进行测试,检验系统是否满足本标准中第5章、第6章、第
7章规定的功能及性能要求。符合工厂条件下各项要求者为合格并附合格证书。
系统投运前应通过现场检验。
系统所有设备在现场安装、调试完毕后,按本标准中第5章、第6章、第7章规定的功能及性能要求
进行在线检验。检验不合格者,供货单位应进行处理直至符合要求。
标志、包装、运输、存贮按GB/T 3873 规定执行。
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style="width:5.8067in;height:1.62646in" />class="anchor">GB/T 28815—2012
(资料性附录)
Prony 算法
Prony
算法针对等间距采样点,假设模型是一系列的具有任意振幅、相位、频率和衰减因子的指数
函数的线性组合。即认为测量输入x(0), …,x(N- 1) 的估计值可以表示为:
style="width:4.34665in;height:0.73986in" /> … … … … … … … … … …(A. 1)
b₁=Ae ………………… …… (A.2)
x=e+x △ … … … … … … … … … …(A.3)
式中:
A,—— 振幅;
α— 衰减因子;
f.— 振荡频率;
△t——时间间隔;
P — 模型阶数。
Prony 算法的主要工作是求解参数{A,,a,f₁,o}。
式(A. 1) 为下列常系数线性差分方程的齐次解:
… … … … … … … … … …(A.4)
其特征方程为:
style="width:1.5801in;height:0.70686in" /> (ao=1) ………… …………… (A.5)
设 α(k=1,2, …,P) 已知,通过求解该特征方程可得到特征根x(k=1,2, …,P)。
设测量数据x(n) 与其近似值(n) 之间的差为e(n), 即
e(n)=x(n)-x(n) n=0,1, …,N- 1 … … … … … … … …(A.6)
由式(A.4) 、 式(A.6) 可得
style="width:4.92674in;height:0.74668in" /> ……… ………… (A.7)
定义
style="width:3.03999in;height:0.71324in" />=0,1, …,N- 1 … … … … … … …
…(A.8)
则式(A.7) 变为
style="width:3.89998in;height:0.71346in" /> … … … … … … … …(A.9)
x(n) 可以看作是噪声u(n)激励一个P 阶 AR 模型产生的输出。该AR
模型的参数α(k=1,2,…, P) 是待求差分方程的系数。
AR 模型的正则方程为
… … … … … …(A. 10)
style="width:2.65343in;height:1.6533in" />GB/T 28815—2012
式中:
style="width:4.05999in;height:0.73986in" /> … …………………… (A.11)
style="width:4.21999in;height:0.73326in" /> …… ………………… (A.12)
求解此方程可以得到 AR 参 数 α(k=1,2, …,P), 代入式(A.5), 求得 (k=1,2,
…,P)。
求 出x(k=1,2, …,P)
表示,有
其中:
后,式(A. 1) 就简化为未知参数b;(k=1,2, …,P) 的线性方程,用矩阵形式
Zb =x ………… …………… (A.13)
![]() |
|
![]() |
|
---|
Z 为 N×P 维非奇异矩阵,方程的最小二乘解为:
b=(Z"Z)-Zx
style="width:1.88674in;height:1.60666in" />
…………… ………… (A.14)
根据 和b, 可以求出振幅A,, 相位θ,振荡频率f, 衰减因子α
(k=1,2, …,P) … … … … … … … …(A. 15)
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(资料性附录)
一次调频评价指标
B. 1 调差系数
式中:
f.— 50 Hz;
Pn— 机组额定有功。
B.2 调频死区
style="width:3.52678in;height:0.63998in" />
……… ……………… (B.1)
调频死区是特指系统在额定转速附近对转速的不灵敏区。为了在电网周波变化较小的情况下,提
高机组运行的稳定性,
一般在电调系统设置有调频死区。但是过大的死区会减少机组参与一次调频的
次数及性能的发挥。
B.3 动作延迟时间
机组参与一次调频的动作延迟时间(图 B. 1 中的△t),
目的是要保证机组一次调频的快速性。
style="width:5.29332in;height:5.70658in" />
图 B.1 一次调频动作示意图
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(资料性附录)
闰秒的处理方法
世界时是基于地球自转的一种时间计量系统,原子时是基于原子物理技术的一种更加均匀的时间
系统。世界时和国际原子时在时间尺度上存在差异,为应对这种情况,
一种称为协调世界时的折衷时标
于1972年面世。协调世界时是以原子时秒长为基础,在时刻上尽量接近世界时的一种时间计量系统。
为确保协调世界时与世界时相差不会超过0.9 s,在必要时会将协调世界时增加1 s
或去掉1 s,这一技
术措施被称为闰秒。
国际地球自转服务组织决定加入闰秒的时间。加入闰秒的时间只能是每年的六月或十二月的最后
一天的最后一分钟。加入正闰秒时,当天23:59:59的下一秒记为23:59:60,然后是第二天的00:00:
00;加入负闰秒时,23:59:58的下一秒就是第二天的00:00:00。由于北京时间比世界时早8
h, 因此闰
秒发生时我国已是第二天上午的7:59。截至目前,所有闰秒都是正闰秒。
子站数据使用世纪秒作为时标,它是一个32位无符号整数,从1970年1月1日0:0:0开始计时。
世纪秒的计数始终与协调世界时保持同步,闰秒不包含在世纪秒的计数中。当正闰秒发生时,将出现连
续两个相同的世纪秒时标;负闰秒发生时,将出现世纪秒时标跳跃1 s 的情况。
闰秒通常若干年发生一次,对其处理较复杂。因此,主站宜摒弃闰秒发生时刻的子站数据,并满足
如下要求:
a) 在闰秒发生后5 s 内,将时标调整为与协调世界时一致;
b) 在闰秒发生后5 s 内,实时数据和实时通信等功能应恢复正常。
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