摘要：近期某±500kV输电额定容量300万千瓦的超高压、大容量直流输电工程在自动功率曲线下执行低速率降功率过程中出现功率调节滞后的异常情况，经过仿真分析研究发现由极控系统处理器板卡EPU10A程序中使用的REG功能块采用单精度浮点型进行运算，而单精度的数值表示范围有限造成的。可通过将REG功能块的单精度浮点型替换为双精度浮点型进行运算的方法解决该问题。
关键词：直流输电工程；低速率；降功率；功率滞后
该工程为±500kV输电额定容量300万千瓦的超高压、大容量直流输电工程，主要包括整流端A、逆变端B两座换流站。是西电东送的重要通道之一。该系统自双极投产至今正常情况下均通过自动功率曲线实现功率控制，从调度目标下发自动功率曲线，到运行人员将自动功率曲线导入，只有特殊紧急情况才执行手动控制。正常情况下均采用双极平衡大地的运行方式进行输送电量。该直流系统均处于系统级控制，整流端和逆变端定期切换主控站。
2019年09月24日，在双极平衡的运行方式、逆变端B为主控站、功率电流控制为双极自动功率控制模式的工况下，自动功率曲线以低速率执行降功率命令过程中，出现了双极功率滞后到达目标值的情况。
1问题分析
2019年9月24日00时15分，执行功率由2460MW下降至2400MW，下降幅度为60MW，执行降功率速率为4MW/min，预计到达目标值的时间是27分30秒，实际到达目标值时间为31分25秒，功率实际到达时间比预计到达时间滞后约4分钟。
结合该系统在2019年9月22日至23日进行功率调整的现场外置录波波形进行了统计，如下表1所示。
表1 2019年9月22日至23日功率调整统计表
根据统计情况及现场功率实际调整情况，在进行功率调整过程中，执行设定的升降速率≥20MW/min情况下，未出现功率滞后或者超前的异常情况。但是在执行设定的升降速率=4MW/min时，才出现功率调节滞后的异常情况。当发现异常时，当值值班员再次核实调度下发的双极自动功率曲线功率定值和功率升降速率与监控后台反馈显示的信息一致，即双极自动功率曲线功率定值和功率升降速率下发环节无异常，排除下发环节无异常的情况。初步怀疑是极控系统处理器板卡EPU10A程序中的双极功率参考值调节器RGE功能块在执行低速率调整功率情况下未按照设定升降速率将双极功率参考值调节到位。
2仿真试验
通过培训仿真系统模拟当时下发的双极功率参考值及升降速率，对双极功率参考值调节器RGE功能块进行仿真测试。
在培训仿真系统主控站设定功率初始值2460MW，换算成系统标幺值为2460/3000=0.82p.u.，设定目标参考值为2420MW，换算成系统标幺值为2420/3000=0.80666p.u.，设定功率升降速率4MW/min，换算成系统标幺值为4/500=0.008p.u.，因数据类型转换程序中为0.0079956p.u.，通过计算得到的双极功率参考值调节器RGE功能块升降时间为360s/0.0079956=45024s，启动功率调节器RGE功能块执行降功率10min，根据计算理论达到0.80666p.u.（2420MW），最终仿真结果实际达到为0.811059p.u.×3000MW=2433MW，未将功率降至目标值，距离目标值13MW，实际功率升降速率为2.7MW/min。与当时异常情况相一致。
3原因分析
该直流输电工程的极控系统处理器板卡EPU10A程序中使用的REG功能块在执行功率定值调节时，其本质是一个对时间的积分过程，当功率调整速率较小、调整时间较长即积分时间较大时（如10分钟），对数据的运算精度要求更高。该直流输电工程的极控系统的REG功能块目前采用单精度格式进行运算。
极控系统计算机作为一种数字系统，其对数值的描述是非线性和离散性的，单精度浮点型的离散度比双精度浮点型要高，即单精度浮点型的误差比双精度浮点型的误差大；由于数据的非线性和离散性，就存在一定的精度误差；即极控系统真实存储的功率参考值是一个离散，非线性的逼近于目标值的近似结果，而这种情况是完全由极控计算机系统自身特性决定的；因此该工程的极控系统处理器板卡EPU10A程序中使用的REG功能块使用单精度浮点型进行计算，由于单精度的数值表示范围有限，而此次异常情况的功率调整速率小，调整时间长积分时间大刚好落入单精度浮点型误差范围，导致在特定点存在一定程度的精度损失。所以造成该系统于2019年9月24日00时15分，执行功率由2460MW下降至2400MW，执行降功率速率为4MW/min，功率实际到达时间比预计到达时间滞后约4分钟的异常情况。
4问题处理
发现问题所在，接下来就是对症下药。此次异常由单精度的表示范围有限造成，那么解决该问题的方法是升级处理器板卡EPU10A的固件及程序编译对应的库文件，现场需对处理器板卡EPU10A的固件及程序编译对应的库文件进行升级，添加双精度类型的RGE_D功能块，将程序中单精度类型RGE功能块替换为双精度类型RGE_D功能块。使用双精度浮点型，即使在功率调整速率小，调整时间长积分时间大的情况下也能使双极功率参考值近似完全逼近真实值，从而减小由于使用单精度浮点型造成的误差，避免类似的异常情况再次发生。
5结束语
通过上述分析，此次该直流系统在低速率情况下执行降功率命令过程中出现功率调节滞后异常的原因是由于极控系统处理器板卡EPU10A程序中使用的REG功能块采用单精度浮点型进行运算，而单精度的数值表示范围有限造成的。通过升级极控系统处理器板卡EPU10A的固件及程序编译对应的库文件，将程序中单精度类型RGE功能块替换为双精度类型RGE_D功能块可有效减小由于单精度浮点型造成的误差，解决此次发生的功率调节滞后问题。
参考文献
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论文作者:赵成,韦经济,杨成会
论文发表刊物:《电力设备》2019年第17期
论文发表时间:2019/12/19
标签：功率论文; 精度论文; 速率论文; 浮点论文; 系统论文; 功能论文; 参考值论文; 《电力设备》2019年第17期论文;