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摘要：文章介绍了基于32位CPU和DSP技术的FWK-300分布式稳定控制装置的基本原理。将其应用于内蒙古电力外送通道建立安全稳定控制系统，在发生预期故障情况下，根据故障严重程度和运行方式，实现迅速切机，保证系统暂态稳定。详细列举了14个厂站安全稳定控制装置的配置及功能实现，经通道及策略表调试后，达到预期目的。FWK-300装置已在内蒙古安全稳定控制系统中稳定运行，并起到重要作用。
关键词：FWK-300稳定控制装置；电力外送通道；分布式；切机
中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）06-0017-03
随着内蒙古电力工业发展，容量不断增大，以及厂网分离、电力外送通道的建设，电网结构变得越来越复杂，对系统的安全稳定运行要求越来越高。在分析电网内部各种相互制约因素的基础上，一些重要厂站已配置了一定数量的安全稳定控制装置。随着内蒙古电网向华北主网输电的第二送电通道（始内蒙古电网的汗海变，经沽源开闭所最终接入京津唐电网的平安城变电所）的建成，原有的安全稳定控制系统已经不能满足当前安全稳定运行的需要，经定计算，在该输电通道中丰万双回、万顺三回、汗沽双回和沽平双回发生跳闸后，送出的潮流远远大于断面，内蒙古电网将存在严重地暂态稳定和热稳定问题，从而在相关厂站配置了一套以FWK-300为主的安全稳定控制系统，采取切机策略切除一些机组，才能保持内蒙古电网的稳定运行。
一、系统简介
内蒙古电网第二送电通道安稳系统主要由丰泉变、响沙湾变、永圣域变、宁格尔变、汗海变、沽源变、万全变、丰镇1～2期、丰镇3期、新丰电厂、包头电厂、达拉特1～3期、达拉特4期、国华准厂等14个厂站组成，以500kV双通道输电为主。根据各站装置实现功能的差异，可将各厂站分为4类，具体如下：丰泉变为控制主站；响沙湾变、永圣域变、宁格尔变为控制子站；汗海变、沽源变、万全变为信息采集站；丰镇1～2期、丰镇3期、新丰电厂、包头电厂、达拉特1～3期、达拉特4期、国华准厂切机执行站。安全稳定控制装置分别布置在这些厂站处，都通过2M光纤进行通信连接。各站装置的配置数目及各站间通道联系如图1所示。
图１ 内蒙古电网外送通道安全稳定系统结构
二、FWK-300分布式稳定控制装置
（一）FWK-300装置介绍
FWK-300是在继承了多年稳定控制装置成功运行经验的基础上，结合最新的微机和通信技术的发展，研制开发的基于32位机和DSP技术新一代分布式稳定控制装置，其在采样速率和精度、分析和计算的速度、通信速率和接口标准化等方面都有很大提高。FWK-300装置可用于区域性电网或大区互联电网的安全稳定控制，既可适应单个厂站的就地控制，又能构成大型的稳定控制系统，满足电力系统安全稳定控制的需要。该装置是一种分布式、模块化、拼装式结构的通用性很强的稳定控制装置，能适应电网暂态稳定控制、频率稳定与电压稳定控制、主变或线路过负荷控制等。
（二）2FWK-300分布式稳定控制装置的特点
FWK-300分布式稳定控制装置主要有以下几个方面的特点：
1．结构更加合理。采用现在流行的6U机箱结构，机箱更加美观，进出走线更为方便。
2．运算处理速度更快。采用32位CPU及DSP处理器技术，使得装置在信号处理时速度更快，在算法上使用了一些新的算法，装置在采集数据时更加准确可靠，对数据的分析能力更强。内存空间更大，可存储的策略表更多。
3．数据采样精度更高。采用了14位A/D。每块采样板可输入12路模拟量，每块采样板采用三片A/D芯片，每四路一个A/D芯片，更加安全可靠。
4．输出轮次更多，能控制的对象更多，更加灵活方便。
5．更加友好的人机对话界面。采用长寿命宽温大屏幕10.4英寸汉字液晶作为人机对话显示界面接口，全汉字显示，使用PC104嵌入式工控机作为管理机，使用现在流行的实时多任务操作系统VxWorks。
6．装置可输入的量更多。使用多块采样板，整个装置可输入更多的量，可处理更多的线路、主变和机组的电气量。可组成一个较为复杂的控制装置。每套装置最多可处理20条线路（三相电压和电流）的电气量。
7．抗干扰能力更强。装置采用了免维护设计，结构上采用强弱电分开的设计方法，使得装置的结构更加合理，抗干扰能力更强。装置中所有的模件全部使用表贴工艺，使用了多层板设计方法，在电路设计时增加了一些抗干扰电路，使得装置的抗干扰能力更强。
8．调试更加方便。装置大量使用了智能化的调试软件，使得装置调试更加方便。
9.可靠性更高。装置自动监测电源输出的电压（±12V/5V/24V），当电压异常时，装置发出告警信号，同时闭锁装置，防止装置误动。
三、内蒙古电网外送通道安全稳定控制系统的实现
（一）各厂站装置配置及运行方式
1．装置配置。内蒙古电力外送通道安全稳定控制系统中丰泉变、响沙湾变、汗海变、沽源变、万全变、丰镇3期、包头电厂、达拉特1～3期、达拉特4期采用双机配置，完全双重化，每套装置有完全独立的电源、输入、输出及通信回路、出口压板。两套装置同时运行，其中一套装置进行调试、修改定值或其他原因退出运行不影响另一装置的正常运行。永圣域变、宁格尔变、丰镇1～2期、新丰电厂、国华准厂采用单机配置。各厂站都通过双通道进行通信连接。
2．运行方式。（1）丰泉主站两套装置正常运行时为一主一辅运行。（2）响沙湾控制子站在判出本地故障向电厂发切机命令以及接收永圣域发来的切机命令时，通过投退“本柜主运”硬压板，双套装置按一主一辅方式运行。主运装置若无异常闭锁则立即向电厂发切机命令，同时输出一付接点去闭锁辅运装置；辅运装置在35ms内收到主运装置闭锁信号将闭锁向电厂发切机命令；若35ms内辅运装置没有收到主运装置闭锁信号，辅运装置将正常向电厂发切机命令，同时输出一付接点去闭锁主运装置。由于丰泉主站两套装置正常运行时为一主一辅运行，因此在接收丰泉发来的切机命令时，响沙湾双套装置按并列方式运行。（3）单机配置的控制子站单机配置双通道运行。
（二）系统实现的主要功能
内蒙古电网第二送电通道安全稳定控制系统的目的是在发生预期故障情况下，根据故障严重程度和运行方式，迅速切除丰镇1～2期、丰镇3期、新丰电厂、包头电厂、达拉特1～3期、达拉特4期、国华准厂等电厂的机组，保证系统的暂态稳定。系统的运行方式由压板来人工控制，各个站之间通过光纤传递切机命令。安全稳定控制系统主要实现以下功能：
1．丰万双回线故障掉闸，丰泉主站依据内蒙古外送潮流，可分别向永圣域、响沙湾子站和丰镇、京隆、新丰执行站下送切除华电包头、达旗、国华准厂、丰镇、京隆、新丰机组命令。
2．万顺三回线发生N-2故障，岱海子站根据万全测量站上送信息切除岱海机组，丰泉主站根据万全测量站上送信息，可分别向永圣域、响沙湾子站和丰镇、京隆、新丰执行站下送切除华电包头、达旗、国华准厂、丰镇、京隆、新丰机组命令。
3．汗沽双回线故障掉闸，丰泉主站根据汗海子站上送的汗沽双回线信息，可分别向永圣域、响沙湾子站和丰镇、京隆、新丰执行站下送切除华电包头、达旗、国华准厂、丰镇、京隆、新丰机组命令。
4．沽太双回线故障掉闸，丰泉主站根据汗沽子站上送的沽太双回线信息，可分别向永圣域、响沙湾子站和丰镇、京隆、新丰执行站下送切除华电包头、达旗、国华准厂、丰镇、京隆、新丰机组命令。
5．永丰双回线故障掉闸，永圣域子站根据永丰双回线信息，可分别向响沙湾、宁格尔子站下送切除华电包头、达旗、国华准厂机组命令。
6．响永双回线故障掉闸，响沙湾子站根据响永双回线信息，可分别华电包头执行站、达旗1～6号机执行站、达旗7-8号机执行站下送切除机组命令。
7．响高双回线故障掉闸，响沙湾子站根据响高双回线信息，可分别华电包头执行站下送切除华电包头机组命令。
（三）切机原则
各电厂执行切机命令时按台数切机。具体切机时按出力大小排序，出力大的先切，出力小的要后切。停运的、已经判出跳闸的、已被切除的和允切压板未投入的机组均不可切。投运的机组可作为保留机组，具体保留台数由定值确定。
在同一启动周期内可能发生机组跳闸，接收多个切机命令，此时就存在机组的追切，以切达拉特电厂1~3期装置为例，举例如下：
装置动作前6台机组全投，出力从大到小为1#～6#机组。
0秒：装置启动；
0.2秒：1#机组跳闸；
0.4秒：收响沙湾变切2台机组命令，追切1台机，切2#机；
0.6秒：收响沙湾变切4台机组命令，追切2台机，切3#机、4#机；
5秒：装置返回。
（四）现场调试及运行
安全稳定控制系统的调试分为当地功能调试和联合调试。内蒙古电网的安全稳定控制系统调试是在当地功能调试完毕基础上的系统联合调试，分为两部分，一个是通道部分调试，检查各通道是否可靠，是否按设计要求传递信息，可模拟一个切远方机命令，看能否及时准确传递到目的地切机；另一个是策略表调试，检查装置的策略表是否正确等。该系统按照《内蒙古电网外送第二通道安全稳定控制系统联合调试方案》在2008年5月进行了第一次联合调试，于2008年5月18日起，丰泉主站、及各执行站系统开始挂网试运行。试运行期间，安稳系统及装置运行基本正常，但也发现了一些问题，当通道压板退出后，即使物理通道出现异常，装置也不检测其异常，此时无法查找通道告警的原因。2008年6月对该装置进行了升级并进行了第二次联合调试，本次调制顺利达到预期的调试目的，调试完后很快投入正式运行。升级后本站物理通道接收异常，或对站物理通道接收异常时，本站均报通信异常。本站通道压板与对站通道压板投退不一致时装置报异常并可以显示对策压板状态。FWK-300装置在内蒙古安全稳定控制系统中持续运行半年多以来，运行稳定。2008年8月21日，万顺三回线相继发生永久故障中，内蒙古电网第二送电通道安全稳定控制系统中各厂站装置均判断正确，动作正确，成功切除了达旗电厂5台机组，华电包头电厂1台机组，国华准厂1台机组，总计2350兆瓦负荷，保障了内蒙古电网的稳定安全运行。
四、结语
随着内蒙古电网向华北主网输电的第二送电通道的建成，将使得内蒙古电网的复杂性显得更为突出。FWK-300作为新一代的分布式稳定控制装置将给内蒙古电网的稳定运行提供保障。随着电网的发展和专业基础理论的突破和应用，FWK-300也会随着技术的发展不断的改进和完善，将朝着具有自适应能力的广域协调控制的安全稳定控制的方向发展。“十一五”期间，随着内蒙古电力外送规模的不断扩大，内蒙古安稳控制系统必将为内蒙古电网的安全稳定运行提供强大的安全保障。
参考文献
[1]戴梅萼，史嘉权．微型计算机技术及应用[M]．北京：清华大学出版社，1996.
[2]李函，闵勇，韩英铎．集中分层式稳定控制系统设计[J]．电力系统自动化，2000，24（13）．
[3]高亮，金华峰，宗洪良，等．RCS-992A系列分布式区域安全稳定控制装置[J]．电力设备，2004，5（5）．
[4]段来越，吕世荣，史可琴．FWK型分布式稳定控制系统的应用[J]．电力系统自动化，2003，27（15）．
作者简介：付占威（1980－），男，内蒙古人，内蒙古超高压供电局助理工程师，主要从事500kV变电站运行维护工作。
关键词：FWK-300稳定控制装置；电力外送通道；分布式；切机
中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）06-0017-03
随着内蒙古电力工业发展，容量不断增大，以及厂网分离、电力外送通道的建设，电网结构变得越来越复杂，对系统的安全稳定运行要求越来越高。在分析电网内部各种相互制约因素的基础上，一些重要厂站已配置了一定数量的安全稳定控制装置。随着内蒙古电网向华北主网输电的第二送电通道（始内蒙古电网的汗海变，经沽源开闭所最终接入京津唐电网的平安城变电所）的建成，原有的安全稳定控制系统已经不能满足当前安全稳定运行的需要，经定计算，在该输电通道中丰万双回、万顺三回、汗沽双回和沽平双回发生跳闸后，送出的潮流远远大于断面，内蒙古电网将存在严重地暂态稳定和热稳定问题，从而在相关厂站配置了一套以FWK-300为主的安全稳定控制系统，采取切机策略切除一些机组，才能保持内蒙古电网的稳定运行。
一、系统简介
内蒙古电网第二送电通道安稳系统主要由丰泉变、响沙湾变、永圣域变、宁格尔变、汗海变、沽源变、万全变、丰镇1～2期、丰镇3期、新丰电厂、包头电厂、达拉特1～3期、达拉特4期、国华准厂等14个厂站组成，以500kV双通道输电为主。根据各站装置实现功能的差异，可将各厂站分为4类，具体如下：丰泉变为控制主站；响沙湾变、永圣域变、宁格尔变为控制子站；汗海变、沽源变、万全变为信息采集站；丰镇1～2期、丰镇3期、新丰电厂、包头电厂、达拉特1～3期、达拉特4期、国华准厂切机执行站。安全稳定控制装置分别布置在这些厂站处，都通过2M光纤进行通信连接。各站装置的配置数目及各站间通道联系如图1所示。
图１ 内蒙古电网外送通道安全稳定系统结构
二、FWK-300分布式稳定控制装置
（一）FWK-300装置介绍
FWK-300是在继承了多年稳定控制装置成功运行经验的基础上，结合最新的微机和通信技术的发展，研制开发的基于32位机和DSP技术新一代分布式稳定控制装置，其在采样速率和精度、分析和计算的速度、通信速率和接口标准化等方面都有很大提高。FWK-300装置可用于区域性电网或大区互联电网的安全稳定控制，既可适应单个厂站的就地控制，又能构成大型的稳定控制系统，满足电力系统安全稳定控制的需要。该装置是一种分布式、模块化、拼装式结构的通用性很强的稳定控制装置，能适应电网暂态稳定控制、频率稳定与电压稳定控制、主变或线路过负荷控制等。
（二）2FWK-300分布式稳定控制装置的特点
FWK-300分布式稳定控制装置主要有以下几个方面的特点：
1．结构更加合理。采用现在流行的6U机箱结构，机箱更加美观，进出走线更为方便。
2．运算处理速度更快。采用32位CPU及DSP处理器技术，使得装置在信号处理时速度更快，在算法上使用了一些新的算法，装置在采集数据时更加准确可靠，对数据的分析能力更强。内存空间更大，可存储的策略表更多。
3．数据采样精度更高。采用了14位A/D。每块采样板可输入12路模拟量，每块采样板采用三片A/D芯片，每四路一个A/D芯片，更加安全可靠。
4．输出轮次更多，能控制的对象更多，更加灵活方便。
5．更加友好的人机对话界面。采用长寿命宽温大屏幕10.4英寸汉字液晶作为人机对话显示界面接口，全汉字显示，使用PC104嵌入式工控机作为管理机，使用现在流行的实时多任务操作系统VxWorks。
6．装置可输入的量更多。使用多块采样板，整个装置可输入更多的量，可处理更多的线路、主变和机组的电气量。可组成一个较为复杂的控制装置。每套装置最多可处理20条线路（三相电压和电流）的电气量。
7．抗干扰能力更强。装置采用了免维护设计，结构上采用强弱电分开的设计方法，使得装置的结构更加合理，抗干扰能力更强。装置中所有的模件全部使用表贴工艺，使用了多层板设计方法，在电路设计时增加了一些抗干扰电路，使得装置的抗干扰能力更强。
8．调试更加方便。装置大量使用了智能化的调试软件，使得装置调试更加方便。
9.可靠性更高。装置自动监测电源输出的电压（±12V/5V/24V），当电压异常时，装置发出告警信号，同时闭锁装置，防止装置误动。
三、内蒙古电网外送通道安全稳定控制系统的实现
（一）各厂站装置配置及运行方式
1．装置配置。内蒙古电力外送通道安全稳定控制系统中丰泉变、响沙湾变、汗海变、沽源变、万全变、丰镇3期、包头电厂、达拉特1～3期、达拉特4期采用双机配置，完全双重化，每套装置有完全独立的电源、输入、输出及通信回路、出口压板。两套装置同时运行，其中一套装置进行调试、修改定值或其他原因退出运行不影响另一装置的正常运行。永圣域变、宁格尔变、丰镇1～2期、新丰电厂、国华准厂采用单机配置。各厂站都通过双通道进行通信连接。
2．运行方式。（1）丰泉主站两套装置正常运行时为一主一辅运行。（2）响沙湾控制子站在判出本地故障向电厂发切机命令以及接收永圣域发来的切机命令时，通过投退“本柜主运”硬压板，双套装置按一主一辅方式运行。主运装置若无异常闭锁则立即向电厂发切机命令，同时输出一付接点去闭锁辅运装置；辅运装置在35ms内收到主运装置闭锁信号将闭锁向电厂发切机命令；若35ms内辅运装置没有收到主运装置闭锁信号，辅运装置将正常向电厂发切机命令，同时输出一付接点去闭锁主运装置。由于丰泉主站两套装置正常运行时为一主一辅运行，因此在接收丰泉发来的切机命令时，响沙湾双套装置按并列方式运行。（3）单机配置的控制子站单机配置双通道运行。
（二）系统实现的主要功能
内蒙古电网第二送电通道安全稳定控制系统的目的是在发生预期故障情况下，根据故障严重程度和运行方式，迅速切除丰镇1～2期、丰镇3期、新丰电厂、包头电厂、达拉特1～3期、达拉特4期、国华准厂等电厂的机组，保证系统的暂态稳定。系统的运行方式由压板来人工控制，各个站之间通过光纤传递切机命令。安全稳定控制系统主要实现以下功能：
1．丰万双回线故障掉闸，丰泉主站依据内蒙古外送潮流，可分别向永圣域、响沙湾子站和丰镇、京隆、新丰执行站下送切除华电包头、达旗、国华准厂、丰镇、京隆、新丰机组命令。
2．万顺三回线发生N-2故障，岱海子站根据万全测量站上送信息切除岱海机组，丰泉主站根据万全测量站上送信息，可分别向永圣域、响沙湾子站和丰镇、京隆、新丰执行站下送切除华电包头、达旗、国华准厂、丰镇、京隆、新丰机组命令。
3．汗沽双回线故障掉闸，丰泉主站根据汗海子站上送的汗沽双回线信息，可分别向永圣域、响沙湾子站和丰镇、京隆、新丰执行站下送切除华电包头、达旗、国华准厂、丰镇、京隆、新丰机组命令。
4．沽太双回线故障掉闸，丰泉主站根据汗沽子站上送的沽太双回线信息，可分别向永圣域、响沙湾子站和丰镇、京隆、新丰执行站下送切除华电包头、达旗、国华准厂、丰镇、京隆、新丰机组命令。
5．永丰双回线故障掉闸，永圣域子站根据永丰双回线信息，可分别向响沙湾、宁格尔子站下送切除华电包头、达旗、国华准厂机组命令。
6．响永双回线故障掉闸，响沙湾子站根据响永双回线信息，可分别华电包头执行站、达旗1～6号机执行站、达旗7-8号机执行站下送切除机组命令。
7．响高双回线故障掉闸，响沙湾子站根据响高双回线信息，可分别华电包头执行站下送切除华电包头机组命令。
（三）切机原则
各电厂执行切机命令时按台数切机。具体切机时按出力大小排序，出力大的先切，出力小的要后切。停运的、已经判出跳闸的、已被切除的和允切压板未投入的机组均不可切。投运的机组可作为保留机组，具体保留台数由定值确定。
在同一启动周期内可能发生机组跳闸，接收多个切机命令，此时就存在机组的追切，以切达拉特电厂1~3期装置为例，举例如下：
装置动作前6台机组全投，出力从大到小为1#～6#机组。
0秒：装置启动；
0.2秒：1#机组跳闸；
0.4秒：收响沙湾变切2台机组命令，追切1台机，切2#机；
0.6秒：收响沙湾变切4台机组命令，追切2台机，切3#机、4#机；
5秒：装置返回。
（四）现场调试及运行
安全稳定控制系统的调试分为当地功能调试和联合调试。内蒙古电网的安全稳定控制系统调试是在当地功能调试完毕基础上的系统联合调试，分为两部分，一个是通道部分调试，检查各通道是否可靠，是否按设计要求传递信息，可模拟一个切远方机命令，看能否及时准确传递到目的地切机；另一个是策略表调试，检查装置的策略表是否正确等。该系统按照《内蒙古电网外送第二通道安全稳定控制系统联合调试方案》在2008年5月进行了第一次联合调试，于2008年5月18日起，丰泉主站、及各执行站系统开始挂网试运行。试运行期间，安稳系统及装置运行基本正常，但也发现了一些问题，当通道压板退出后，即使物理通道出现异常，装置也不检测其异常，此时无法查找通道告警的原因。2008年6月对该装置进行了升级并进行了第二次联合调试，本次调制顺利达到预期的调试目的，调试完后很快投入正式运行。升级后本站物理通道接收异常，或对站物理通道接收异常时，本站均报通信异常。本站通道压板与对站通道压板投退不一致时装置报异常并可以显示对策压板状态。FWK-300装置在内蒙古安全稳定控制系统中持续运行半年多以来，运行稳定。2008年8月21日，万顺三回线相继发生永久故障中，内蒙古电网第二送电通道安全稳定控制系统中各厂站装置均判断正确，动作正确，成功切除了达旗电厂5台机组，华电包头电厂1台机组，国华准厂1台机组，总计2350兆瓦负荷，保障了内蒙古电网的稳定安全运行。
四、结语
随着内蒙古电网向华北主网输电的第二送电通道的建成，将使得内蒙古电网的复杂性显得更为突出。FWK-300作为新一代的分布式稳定控制装置将给内蒙古电网的稳定运行提供保障。随着电网的发展和专业基础理论的突破和应用，FWK-300也会随着技术的发展不断的改进和完善，将朝着具有自适应能力的广域协调控制的安全稳定控制的方向发展。“十一五”期间，随着内蒙古电力外送规模的不断扩大，内蒙古安稳控制系统必将为内蒙古电网的安全稳定运行提供强大的安全保障。
参考文献
[1]戴梅萼，史嘉权．微型计算机技术及应用[M]．北京：清华大学出版社，1996.
[2]李函，闵勇，韩英铎．集中分层式稳定控制系统设计[J]．电力系统自动化，2000，24（13）．
[3]高亮，金华峰，宗洪良，等．RCS-992A系列分布式区域安全稳定控制装置[J]．电力设备，2004，5（5）．
[4]段来越，吕世荣，史可琴．FWK型分布式稳定控制系统的应用[J]．电力系统自动化，2003，27（15）．
作者简介：付占威（1980－），男，内蒙古人，内蒙古超高压供电局助理工程师，主要从事500kV变电站运行维护工作。