量测和状态估计数据的优化方法

AVC系统在很大程度上主要还是依靠SCADA系统的实时数据进行计算，AVC系统与SCADA系统接驳原理如图4-1所示。

图4-1 接驳原理图

应用程序服务器从SCADA系统接收实时遥测、遥信数据，分析计算后将遥控、遥调指令发给SCADA系统，由SCADA系统下发执行。在应用程序服务器和SCADA系统之间依据TCP/IP协议定义标准的数据协议。根据数据协议：①应用程序服务器的接口程序通过事先定义的SOCKET端口定时向SCADA系统接口程序发出数据请求，SCADA接口程序响应请求后发送实时数据；②应用程序服务器的接口程序通过另一个SOCKET端口实时发送遥控遥调命令，SCADA接口程序接收命令后再进行控制处理。因此，AVC系统和SCADA系统之间互不直接访问数据库，无内部耦合性。前者不直接控制设备，控制指令由SCADA系统执行，不需要另外铺设通信线路以及安装硬件控制机构，从而节省了硬件投资。AVC系统从SCADA系统中获取全遥测、全遥信数据，其中包括：

1）变压器的运行状态，各侧母线电压，分接头档位，流经变压器的有功功率、无功功率和电流，变压器各侧开关状态，母线开关状态等；

2）电容器开关状态以及开关上采集的有功、无功、电流；

3）线路开关状态以及有功、无功、电流；

4）影响电容器投切与变压器分接头档位升降的相关保护信号；

5）SCADA系统中自定义的信号，如检修、挂牌等。

1.实时遥测数据处理

（1）检测遥测坏数据

实时遥测数据在由远方向调度中心传送的过程中可能受到通信干扰；遥测设备可能发生暂时性故障；SCADA系统远动数据维护可能会出现人为疏忽，如遥测遥信采集点序号填错等。因此SCADA系统收集的遥测数据可能会发生偏差，甚至收集到的是错误的遥测数据，如果不进行处理，会导致AVC系统发出误动作指令。

首先，要排除明显的遥测坏数据，如零数据。可以人工设置一些遥测数据的过滤范围。对于电压遥测数据，不同的电压等级设置不同的数据过滤范围，如10kV母线电压过滤范围设为9～12kV，凡是超过此范围的数据即过滤为坏数据。对于有功、无功遥测数据，设历史最大无功负荷Q_max，近似设置±2.5Q_max为过滤范围，由于每个厂站的负荷量不同，则应该允许每个厂站可单独设置有功和无功数据的过滤范围，也可以人为设置Q_max的值。

其次，系统必须可靠剔除尖峰脉冲数据。系统判断对某一遥测数据越限的原则是：①数据在非坏数据的情况下才辨识其是否越限；②该数据必须是连续N个测点越限才确认为越限。这样才能有效地滤除脉冲数据。

必须注意的是，当检测到坏数据时，不能用上次或者前几次采集的历史数据进行代替，也不能用前几次历史数据的加权平均值代替，否则有可能会引起误动作指令。比如某个电压数据在连续几个采集周期都越电压考核限，此时可能由于设备的原因导致该电压数据辨识为坏数据，如一直用前面采集的电压数据求加权平均值，此计算值会一直越限，从而会造成系统进行电压校正，发出错误的调压指令。

（2）检测不合理的遥测数据

通过对SCADA系统实时生数据的逻辑分析和监测RTU的在线运行工况，对实时生数据的不同质量进行分析。通过节点功率平衡关系、潮流与相应开关状态的对应关系和线路双侧潮流的对应关系来判断数据是否有差异，如果差异大于一定值，则量测停用的同时用文字和语音报警。

（3）冗余数据补充为伪量测

在地区级高压配电网中，遥测数据比较齐全且有冗余，可以利用冗余的数据作为补充。如对于变压器高压侧无功数据，可以采用低压侧和中压侧的无功数据作为补充。当高压侧无功数据被数据过滤为无效，则将低压侧和中压侧的无功数据之和进行数据过滤检验，如过滤为有效数据，则近似作为高压侧无功数据进行计算。

（4）有载变压器调压档位数据突变

在实际运行当中，当两台及两台以上主变压器并列运行时，必须确保并列变压器的档位匹配，否则会引起变压器环流，从而造成事故。因此要注意以下原则：

1）判断变压器是否并列运行；

2）并列变压器调档时必须确保档位一致；

3）联合调档时如果一台变压器档位调档成功，另一台变压器调档失败，则必须将成功调节的变压器档位调回原来位置，闭锁并报警，防止调档成功的变压器档位来回调节；(www.xing528.com)

4）当变压器档位不匹配时，应当将变压器档位调节到匹配位置，即变压器档位要时刻确保匹配，否则会造成变压器环流。而变压器档位数据在传送过程中有可能会出错，造成档位数据的突变。此时，系统不能根据档位数据盲目地发出调档指令，当档位数据突变超过两档时必须报警并闭锁对变压器档位的调整，防止因为远动数据的错误而将本来档位匹配的并列变压器档位调为不匹配。在已判断变压器并列运行的条件下，通过比较变压器开关电流来判断档位是否匹配。

2.实时遥信数据的处理

（1）遥信数据校验

AVC系统监测的遥信数据包括变压器开关、母联开关、线路开关、电容器和电抗器开关等，这些遥信数据对网络拓扑分析，判断变压器的运行方式、母线运行方式以及无功补偿设备的运行状态至关重要，而这些功能在电压/无功控制系统必须具备且可靠。同理，遥信数据也可能存在误数据，因此必须对遥信数据的正确与否予以辨识。在地区电网中，从以上所列开关基本上可以采集到电流数据，因此，可以结合此数据进行判断。

设命题A：开关是闭合的。可以采用如下判断规则：

if电流大于某一给定阈值and遥信值为1，则开关闭合。

或者，if电流大于某一给定阈值or遥信值为1，则开关闭合。

（2）保护、故障信号的处理

凡是影响设备动作的保护信号、故障信号触发，则必须对相关设备闭锁，如变压器过负荷保护信号动作，此时不能调节有载变压器分接头；电容器在挂牌检修状态时，不能闭合电容器开关。对于保护信号，为防止设备频繁闭锁，因此设立以下原则：

1）在系统中为每一个设备定义“保护状态”，当保护状态置为“保护闭锁”时系统不对该设备发令；

2）设备对应保护信号动作，则其保护状态为“保护闭锁”；

3）每一个设备可能对应多个保护信号；

4）当某一个保护信号复归时，其对应设备是否解除“保护状态”，必须参照此设备对应的其他保护信号状态以及是否需要人工确认。

实际操作中，当预先填入数据库中与设备动作相关的任一故障保护信号触发，则将此设备的保护状态置为“保护闭锁”；而只有当与设备相关的保护信号全部复归有效后才解除“保护闭锁”。可以根据现场需要，将重要的保护信号设置为需要由人工确认其复归信号，有效地防止误复归信号所造成的设备解锁。一般来说，电容器投入电网时大都会触发“弹簧未储能”的保护信号动作，在较短时间内复归。对于此类保护信号，可以设置信号复归时由AVC系统自动确认，从而避免设备的频繁保护闭锁而影响AVC的使用效果。

同理，SCADA系统特别定义的一些遥信数据，比如“挂牌”、“故障检修”、刀开关信号等遥信数据，都可以当作保护信号来处理。

3.死数据处理

在电力调度自动化系统运行期间，有可能由于设备RTU故障，或者软件故障造成部分数据长时间不刷新，形成死数据。可采用如下方法判断死数据：

1）对于遥测数据，在连续一段时间（比如10min）数据没有刷新就确认为死数据，判断精确度可以设置到小数点后两位或三位；

2）SCADA系统提供的关于RTU通断信号数据。

当检测到遥测死数据时，应当闭锁相关设备并报警。比如当某母线电压数据已为死数据且越限，如果不闭锁本厂站可调的变压器分接头，有可能会造成变压器分接头不断调节，从而影响电网和设备安全运行。

由此可见，自动电压控制系统实用化的重要原则是宁可少发指令也不能误发指令，这也是符合现场运行情况的。

4.与状态估计的结合

在有条件的地区，如果状态估计的实用化程度高，可以达到在线分析计算的要求，那么AVC系统可以同时采集实时数据以及状态估计数据，并可以利用状态估计的功能辨识坏数据、补充伪测量数据，但前提条件是状态估计的合格率比较高。当状态估计数据合格率高时采用状态估计数据进行计算；可以应用状态估计的数据进行伪量测补充、替代。