时间:2007年3月8日地点:清华大学电力系统国家重点实验室向导:实验室主任助理孙宏斌教授
近几年发生在我国及世界各大电力系统的灾难性大停电事故和大型机组和锅炉重大事故,表明电力系统安全运行理论的发展远远滞后于电力系统本身的发展和复杂程度的增大。
那么如何才能时刻监测到电网的目前状态、它可能存在的危险呢?并且以最快的速度找到相应的解决办法呢?在电力系统国家重点实验室的动态模拟实验室里,记者就看到了能够对电力系统安全状况进行实时监控的“电网安全预警系统”。
这个“电网安全预警系统”实际上是两套并行集群机。眼前这两套黑乎乎的家伙大约高两米,宽一米。透过机体上密密麻麻的网格,记者看到每套里面从上到下都有8台电脑排列着。每一台都在忙碌地工作。该系统通过对电网实施安全状态的超实时数字跟踪仿真,对电网实施综合安全预警,其对电网的作用就像“预警飞机”对军事战争的作用,时时刻刻保障电网的安全运行。
“电网最大的问题就是规模和信息量非常大,而且信息都是实时的,所以这个系统的工作任务就非常艰巨了。这两套集群机一共16台计算机。其中有一台协调机,它把海量计算任务分配到每一台子机上,这样每台机器的计算量就小了。电网的变化是实时的,随时都有可能出现故障。那么出现故障到底会怎么样,电流会怎么变,我们可以通过这两个机组的计算数据来获得第一手信息,来获知电网目前的状态以及将会发生哪些变化。”实验室主任助理孙宏斌介绍说。
通过这套预警系统,工作人员就能预先知道电网可能存在的危险,及时采取应对措施,从而阻止或者减少电网出现停电事故。值得一提的是,这套“电网安全预警系统”是该实验室自己研制出来的全国第一套同类设备。而我们所在的动态模拟实验室的动态模拟数字化也处于国际先进水平。
据介绍,整个动态模拟实验室就是一个缩微电网,从发电系统到输电系统,再到消耗电的用户,在这里都可以看到。只不过这些机器都比实际的小很多。
电流在缩微电网中流动,在输送电能,人的肉眼看不到怎么办呢?动态模拟数字化系统就可以完成这项任务。在实验室的一面墙上,挂着一块数据采集面板。上面布满了各种各样的电路元器件。动态模拟数字化系统的电脑通过对这个面板的监测,就可以采集到相应的实时数据,从而掌握缩微电网的实际运行状态。
“我们可以通过这个面板的连接连出不同结构的电网,搭出不同的接线方式,做实验的时候就很灵活。把这个接好以后,把发电机开起来,电力系统就活了。然后我们到计算机前进行监控。现场很逼真的。”孙老师说。
数据被输送到电脑里,微缩电网的实际运行状态就在“动态模拟数字化系统”的画面上显示出来。通过这个画面就可以对微缩电网进行实时控制。比如将电力线路停下来,改变和调整发电机的功率、电流等。这一切就像在真实的电力系统中,调度人员坐在调度室里面,对几百甚至几千公里以外的电厂和变电站里面的电力设备进行控制。
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实验室备忘录
电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室依托清华大学,于1989年经国家计划委员会批准立项。1995年10月17日通过国家验收,正式对外开放运行。实验室包括7个分室和1个动态模拟实验室。这7个分室是:(1)电力系统辨识、监测及控制;(2)电力系统分析、仿真和调度自动化;(3)柔性交流输电;(4)电力电子及电机控制;(5)在线检测及故障诊断;(6)热力系统控制;(7)火电厂仿真控制。