【正文】 統(tǒng)安全分析的基礎(chǔ)n 潮流 計(jì) 算又是 電 力系 統(tǒng) 安全分析的基 礎(chǔ) ，在 進(jìn) 行預(yù) 想事故的靜 態(tài) 安全 評(píng) 定和 動(dòng)態(tài) 安全 評(píng) 定 時(shí) ，首先由潮流 計(jì) 算提供初始運(yùn)行狀 態(tài) 。n 對(duì) 每一種 預(yù) 想事故 進(jìn) 行元件（如支路， 發(fā)電 機(jī)）開(kāi)斷模 擬 的分析 時(shí) ， 為 加快 計(jì) 算速度，也常 應(yīng) 用潮流 計(jì) 算的某些中 間結(jié) 果。n 對(duì) 可能引起不安全的 預(yù) 想事故 并按其 對(duì) 系 統(tǒng)導(dǎo) 致后果的 嚴(yán) 重程度排序后，也需要 進(jìn) 行精確的潮流計(jì) 算來(lái)復(fù)核 。調(diào)度員潮流計(jì)算n 調(diào) 度 員 潮流模 塊 在能量管理系 統(tǒng) 分析 軟 件中正 處 于核心地位 ，它不 僅 是分析 軟 件的必 備功能，而且是一些其他功能的基 礎(chǔ) ，如無(wú)功 優(yōu)化、靜 態(tài) 安全分析需要反復(fù) 調(diào) 用潮流程序。因此， 提高潮流 計(jì) 算的 計(jì) 算速度，降低潮流 計(jì) 算的 誤 差，改善潮流 計(jì) 算的收 斂 性 就可以提高能量管理系 統(tǒng) 分析 軟 件的 計(jì) 算速度、 計(jì) 算精度和適 應(yīng) 性， 給 出正確決策， 進(jìn) 而提高能量管理系 統(tǒng) 的效能。調(diào)度員潮流計(jì)算n 調(diào) 度 員 潮流 計(jì) 算最根本的是 獲 取 實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù) 進(jìn) 行潮流 計(jì) 算，運(yùn)行人 員 根據(jù) 結(jié) 果確定方式的合理性 ,使得方式安排具有科學(xué)依據(jù)。主要有 3種功能：n 實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)潮流 計(jì) 算n 歷 史斷面數(shù)據(jù)潮流 計(jì) 算n 典型斷面潮流 計(jì) 算。調(diào)度員潮流計(jì)算n a)實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)潮流 計(jì) 算。此潮流 計(jì) 算主要用于 調(diào) 度 員 在 執(zhí) 行解合 環(huán) 操作前 ,先可以在 調(diào) 度 員 潮流 計(jì) 算界面下 獲 取實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù) 進(jìn) 行 解合 環(huán)預(yù) 演 ,從而可以確定操作前后 線 路、 電 流互感器等是否 過(guò)負(fù) 荷，保護(hù) 是否匹配 ,避免解合 環(huán) 前后潮流 變 化太大 ,引起 線 路 熱穩(wěn) 定和 動(dòng)穩(wěn) 定的破壞 。其次 ,調(diào)度 員 可以在模 擬實(shí)時(shí)電 網(wǎng)的 環(huán) 境下 進(jìn) 行反事故 預(yù) 想 ,對(duì) 當(dāng)前狀 態(tài) 下 電 網(wǎng)薄弱 環(huán)節(jié)進(jìn) 行預(yù) 演 ,提高 調(diào) 度 員處 理突 發(fā) 事故的能力。調(diào)度員潮流計(jì)算n b)歷 史斷面數(shù)據(jù)潮流 計(jì) 算。此潮流 計(jì) 算主要用于方式人 員 利用 歷 史數(shù)據(jù) 對(duì)電 網(wǎng) 進(jìn) 行分析 ,從而確定 類 似 負(fù) 荷和 檢 修方式下潮流分布情況 ,科學(xué)合理地制定運(yùn)行方式 。n c)典型斷面潮流 計(jì) 算。此潮流 計(jì) 算也主要用于方式人 員對(duì) 電 網(wǎng)特殊方式 的分析研究 ,將特殊方式下或 實(shí)時(shí) 斷面 經(jīng)過(guò) 方式 變 化后的數(shù)據(jù)斷面保存 為 典型數(shù)據(jù)斷面 ,以 備進(jìn) 一步的方式研究。調(diào)度員潮流計(jì)算調(diào) 度 員 潮流 計(jì) 算 是基于 電 網(wǎng) 穩(wěn)態(tài) 下的方式研究 ,適用于 有關(guān)技 術(shù) 人 員 分析潮流分布和 調(diào) 度 員 解合 環(huán) 等重大 操作前 預(yù) 演 ,從而更加科學(xué)合理地制定運(yùn)行方式。事故的反演 。無(wú)功優(yōu)化n 無(wú)功功率在 電 力系 統(tǒng) 運(yùn)行中起著 舉 足 輕 重的作用。無(wú)功 優(yōu) 化運(yùn)行可以提高系 統(tǒng) 的 穩(wěn)定性， 保 證電壓質(zhì) 量并降低網(wǎng) 絡(luò)損 耗 ，是 電 力系 統(tǒng) 安全 經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行研究的一個(gè)重要組 成部分。n 無(wú)功 優(yōu) 化研究通常以 有 載調(diào)壓變壓 器 變比 、 無(wú)功 補(bǔ)償 容量 和可 調(diào)發(fā)電 機(jī)機(jī)端 電壓為 控制 變 量 ，以 負(fù) 荷 節(jié) 點(diǎn) 電壓為 狀 態(tài)變 量， 以網(wǎng) 損 最小兼 顧電壓質(zhì) 量最 優(yōu)為目 標(biāo) 函數(shù)來(lái)確定最合適的運(yùn)行方案 。無(wú)功優(yōu)化（經(jīng)濟(jì)性）n 電 力系 統(tǒng) 無(wú)功 優(yōu) 化是指在 滿 足各種 約 束條件的情況下，通 過(guò)對(duì) 控制 變 量 進(jìn) 行 調(diào)節(jié) ，使系 統(tǒng) 網(wǎng) 損 最小。n 電 力系 統(tǒng) 的 負(fù) 荷多 變 , 各種 負(fù) 荷水平下無(wú)功 優(yōu) 化各控制 變 量 ，機(jī)端 電壓 ，可投切 電 容器， 變壓 器 變 比的作用只有一個(gè)粗略的概念。 用算法 對(duì) 各控制 變 量在三種典型 負(fù) 荷水平下的作用作了 定量分析 ?？梢酝瓿呻x 線組態(tài) 及在 線 修改控制策略。 電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)n 狀 態(tài) 估 計(jì) 是 利用在 線 程序 ,實(shí)時(shí)處 理 遠(yuǎn)動(dòng)裝置送來(lái)的 遙 測(cè) 和遙信信息 ,從而得出表征電 力系 統(tǒng)實(shí)際結(jié) 構(gòu)和運(yùn)行的可靠 值 ,使 各種 誤 差和干 擾 的影響達(dá)到最小 ,狀 態(tài) 估 計(jì)也被稱 為 濾 波 .狀 態(tài) 估 計(jì)問(wèn)題 就是按照一定的估 計(jì) 準(zhǔn) 則 ,對(duì) 量 測(cè)值進(jìn) 行 處 理 ,從而得到使目 標(biāo) 函數(shù)最 優(yōu) 的狀 態(tài)值 的 過(guò) 程 。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)n 電 力系 統(tǒng) 狀 態(tài) 估 計(jì) 是 電 力系 統(tǒng)調(diào) 度中心的 EMS的核心功能之一，其功能是根據(jù) 電 力系 統(tǒng) 的各種量測(cè) 信息，估 計(jì) 出 電 力系 統(tǒng) 當(dāng)前的運(yùn)行狀 態(tài) 。n 能量管理系 統(tǒng) 的眾多功能又可分成 針對(duì) 電 網(wǎng) 實(shí)時(shí)變 化 進(jìn) 行分析的 在 線應(yīng) 用 和 針對(duì) 典型潮流斷面 進(jìn)行分析的 離 線應(yīng) 用 兩大部分。n 電 力 系 統(tǒng) 狀 態(tài) 估 計(jì) 可以 說(shuō) 是大部分在 線應(yīng) 用的高級(jí)軟 件的基 礎(chǔ) 。如果 電 力系 統(tǒng) 狀 態(tài) 估 計(jì)結(jié) 果不準(zhǔn)確，后 續(xù) 的任何分析 計(jì) 算將不可能得到準(zhǔn)確的 結(jié)果。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)為 什么 電 力系 統(tǒng) 的量 測(cè) 不能直接用于分析 計(jì) 算，而必 須 要 經(jīng)過(guò) 狀 態(tài) 估 計(jì) 呢？原因如下： n 力系 統(tǒng) 遙信或遙 測(cè) 可能存在不良數(shù)據(jù)。n 力系 統(tǒng) 的遙 測(cè)結(jié) 果不符合 電 路定律。如流 過(guò)某一 節(jié) 點(diǎn)的所有 電 流之和并不 為 零等。因此狀 態(tài) 估 計(jì) 是必要的，量 測(cè) 數(shù)據(jù)有 時(shí) 又被稱 為“生數(shù)據(jù) ”， 狀 態(tài) 估 計(jì)結(jié) 果被稱 為 “熟數(shù)據(jù) ”電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)狀 態(tài) 估 計(jì) 在 EMS當(dāng)中所 處 的地位電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)電 力系 統(tǒng) 狀 態(tài) 估 計(jì) 的主要功能是 :n (1)根據(jù)量 測(cè) 量的精度 (加 權(quán) )和基 爾 霍夫定律 (網(wǎng) 絡(luò) 方程 )按最佳估 計(jì) 準(zhǔn) 則 (一般 為 最小二乘準(zhǔn) 則 )對(duì) 生數(shù)據(jù) 進(jìn) 行 計(jì) 算 ，得到 最接近于系 統(tǒng) 真 實(shí) 狀 態(tài) 的 最佳估 計(jì)值 。所以通 過(guò) 狀態(tài) 估 計(jì) 可以提高數(shù)據(jù)精度。n (2)對(duì) 生數(shù)據(jù) 進(jìn) 行不良數(shù)據(jù)的 檢測(cè) 與辨 識(shí) ， 刪 除或修正不良數(shù)據(jù) ，以此提高數(shù)據(jù)系 統(tǒng) 的可靠性。n (3)推算出完整而精確的 電 力系 統(tǒng) 的各種 電 氣量 。例如根據(jù)周 圍 相 鄰 的 變電 站的量， 測(cè) 量推算出某一沒(méi)有 遠(yuǎn)動(dòng) 裝置的 變電 站的各種 電 氣量，或者根據(jù) 現(xiàn) 有 類 型的量 測(cè) 量推算另一些 難 以量 測(cè) 的 電 氣量，例如根據(jù)有功功率的量 測(cè)值推算各 結(jié) 點(diǎn) 電壓 的相角。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)n (4)根據(jù)遙 測(cè) 量估 計(jì)電 網(wǎng)的 實(shí)際 開(kāi)關(guān)狀 態(tài) ， 糾正偶然出 現(xiàn) 的 錯(cuò)誤 開(kāi)關(guān)狀 態(tài) 信息，以保 證 數(shù)據(jù)庫(kù) 中 電 網(wǎng) 結(jié)線 方式的正確性。狀 態(tài) 估 計(jì) 的 這種功能稱之 為 網(wǎng) 絡(luò)結(jié)線 辨 識(shí) 或開(kāi)關(guān)狀 態(tài) 辨識(shí) 。n (5)如果把某些可疑或未知的參數(shù)作 為 狀 態(tài) 量 處理 時(shí) ，也可以用狀 態(tài) 估 計(jì) 的方法估 計(jì) 出 這 些參數(shù)的 值 。例如有 載調(diào)壓變壓 器，如果未采集到分接 頭 位置，可作 為 參數(shù)把它估 計(jì) 出來(lái)。狀 態(tài)估 計(jì) 的 這 種用法稱 為 參數(shù)估 計(jì) 。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)常用算法 比較n 電 力系 統(tǒng) 狀 態(tài) 估 計(jì) 方法可以 歸結(jié)為 兩種：第一 類方法是根據(jù) 電 力系 統(tǒng) 功率平衡模型，構(gòu)造非 線 性方程 組 ，在取得量 測(cè) 數(shù)據(jù)后，通 過(guò) 逐次逼近的方法使非 線 性方程 組 收 斂 ，最 終獲 得狀 態(tài) 量的估 計(jì)值 ，最具代表性的方法 為 加 權(quán) 最小二乘狀 態(tài) 估 計(jì) 方法 。n 第二 類 方法是通 過(guò)歷 史數(shù)據(jù)的搜集整理，利用回 歸方法建立基于 歷 史數(shù)據(jù)的狀 態(tài)預(yù)測(cè) 模型， 獲 得狀態(tài) 的 預(yù)測(cè)值 ，再通 過(guò) 迭代 獲 得狀 態(tài) 的估 計(jì)值 ， 這一 類 方法的 代表是 基于 卡 爾 曼 濾 波的逐次狀 態(tài) 估 計(jì)方法 。AVC(自動(dòng)電壓控制 )n 自 動(dòng)電壓 控制功能模 塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電 網(wǎng)母 線電壓 、 發(fā)電 機(jī)無(wú)功功率、 電 網(wǎng)無(wú)功潮流 監(jiān)視 和自 動(dòng) 控制； 利用 電 網(wǎng) 實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)和狀 態(tài) 估 計(jì) 提供的 實(shí)時(shí) 方式 進(jìn) 行分析 計(jì) 算， 對(duì) 無(wú)功可 調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn) 行在 線閉環(huán) 控制 。EMS的功能n EMS的功能包括 數(shù)據(jù)采集與 監(jiān) 控（ SCADA）、以及 發(fā)電 控制 、 發(fā)電計(jì) 劃（ 負(fù) 荷 預(yù)測(cè) ） 、 網(wǎng) 絡(luò)分析、 調(diào) 度 員 培 訓(xùn) 模 擬 （ DTS） 等 應(yīng) 用功能 ,是建立在 SCADA基 礎(chǔ) 上的功能集成， 針對(duì) 不同 應(yīng)用目的需要 進(jìn) 行大量 計(jì) 算和分析 。n 它將數(shù)據(jù)采集與 監(jiān) 控、自 動(dòng)發(fā)電 控制和網(wǎng) 絡(luò) 分析等功能有機(jī) 聯(lián) 系在一起，使 電 力系 統(tǒng) 從 經(jīng)驗(yàn)型 調(diào) 度提高到分析型 調(diào) 度 ，從而全面提高了 電力系 統(tǒng) 運(yùn)行在安全、 經(jīng)濟(jì) 、 質(zhì) 量和 環(huán) 境保 護(hù) 方面的水平。EMS數(shù)據(jù)流n 下 圖 給 出了 調(diào) 度端 EMS中自 動(dòng)發(fā)電 控制與 SCADA以及網(wǎng) 絡(luò) 分析等系 統(tǒng)實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)流程。n SCADA是所有 應(yīng) 用的數(shù)據(jù)基 礎(chǔ) 。n 狀 態(tài) 估 計(jì) 和 優(yōu) 化潮流提供 發(fā)電 機(jī) 組 的 罰 因子和機(jī) 組 限 值 。n 負(fù) 荷 預(yù)計(jì)則 提供區(qū)域 發(fā)電 與 負(fù) 荷的缺 額 ， 為經(jīng)濟(jì)調(diào) 度安排 發(fā)電計(jì) 劃提供依據(jù) 。EMS典型配置EMS典型配置n EMS系 統(tǒng) 由硬件平臺(tái)（ HPAlphaServer服 務(wù) 器 )、操作系 統(tǒng) 平臺(tái)（ Tru64Unix、 Oracle/Sybase)、EMS/DMS（ DistributionManagementSystem配電 管理系 統(tǒng) ）支撐平臺(tái)、 電 力系 統(tǒng) 基本 應(yīng) 用和 電力高 級(jí)應(yīng) 用 軟 件等 組 成。n EMS系 統(tǒng)對(duì)計(jì) 算機(jī)的要求主要是：可靠性 （硬件和操作系 統(tǒng)穩(wěn) 定、 軟 件 經(jīng)過(guò)長(zhǎng) 期的用戶 使用 驗(yàn)證 ）、 復(fù) 雜 運(yùn)算能力 、 多任 務(wù) 實(shí)時(shí) 性。能量管理系統(tǒng)的內(nèi)涵n 能量管理系 統(tǒng) (EMS)是 電 力 調(diào) 度中心的一套大型的 軟 件系 統(tǒng) ， 在 線 安全分析 是它的核心任 務(wù) 之一，在 電 力系 統(tǒng) 的分析和控制中 發(fā)揮著重要的作用。n 調(diào) 度 員 能否得心 應(yīng) 手地 應(yīng) 用 EMS高 級(jí)應(yīng) 用 軟件分析和 處 理 實(shí)際問(wèn)題 ，決定 調(diào) 度 員 水平是否能由 經(jīng)驗(yàn) 型上升到分析型。n 現(xiàn) 代 電 網(wǎng)的 發(fā) 展要求 電 力 調(diào) 度由分析型 轉(zhuǎn) 向智能型。能量管理系統(tǒng)的作用n （ 1） 監(jiān)視 和控制（ 調(diào) 度），能 發(fā) 出告警信息；n （ 2） 預(yù) 防性分析和 預(yù) 防性控制；n （ 3）事故 處 理。能量管理系統(tǒng)（ EMS）的發(fā)展到目前 為 止， EMS的 發(fā) 展已 經(jīng)歷 四代：n 第一代 為 上世 紀(jì) 70年代基于 專 用機(jī)和 專 用操作系統(tǒng) 的 SCADA系 統(tǒng) ；n 第二代 為 80年代基于通用 計(jì) 算機(jī)和集中式的SCADA/EMS系 統(tǒng) ， 部分 EMS應(yīng) 用 軟 件 開(kāi)始 進(jìn) 入實(shí) 用化；n 第三代 為 90年代基于 RISC/UNIX的 開(kāi)放分布式 EMS系 統(tǒng) （含 SCADA應(yīng) 用）， 采用的是商用關(guān)系型數(shù)據(jù) 庫(kù) 和先 進(jìn) 的 圖 形 顯 示技 術(shù) ， EMS應(yīng) 用 軟 件更加豐富和完善 。能量管理系統(tǒng)（ EMS）的發(fā)展n 第四代系 統(tǒng) 以遵循 IEC61970為 主要特征，采用了大量的先 進(jìn) 技 術(shù) ，包括 CORBA中 間 件技術(shù) 、 CIM/CIS技 術(shù) 、 SVG技 術(shù) 、開(kāi)放式 /分布式 應(yīng) 用 環(huán) 境的網(wǎng) 絡(luò) 管理技 術(shù) 、面向 對(duì) 象技 術(shù)、多代理技 術(shù) 、安全防 護(hù) 技 術(shù) 等?，F(xiàn)代電力調(diào)度控制中心的革新—— 由 EMS走向 AEMSn 隨著 經(jīng)濟(jì) 水平的不斷提高和 電 力系 統(tǒng)規(guī) 模及復(fù) 雜 程度的不斷 擴(kuò) 大 ,僅 靠 調(diào) 度 員 人工 調(diào) 整 ,已越來(lái)越不能 滿 足 現(xiàn) 代 電 網(wǎng)運(yùn)行中 對(duì) 安全性、經(jīng)濟(jì) 性和運(yùn)行 質(zhì) 量等多目 標(biāo)趨優(yōu) 控制的要求 .在 這 一重大需求 驅(qū)動(dòng) 下先 進(jìn) 的 EMS(advancedEMS,AEMS)應(yīng) 需而生 .該 系 統(tǒng) 是新由我國(guó) 電力工作者自主開(kāi) 發(fā) 、 擁 有完全自主知 識(shí)產(chǎn)權(quán)的 電 網(wǎng) 調(diào) 度自 動(dòng) 化系 統(tǒng) ,可 協(xié)調(diào) 地自 動(dòng)調(diào) 控網(wǎng)內(nèi)所有可控 資 源 ,以 實(shí)現(xiàn)電 網(wǎng)多目 標(biāo)趨優(yōu)閉環(huán)運(yùn)行。n EMS是 為電 網(wǎng)運(yùn)行 調(diào) 度人 員 提供的 實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)的展示方式， 不能 滿 足企 業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和各 級(jí) 管理人 員 的需要。由于 調(diào) 度運(yùn)行人員 與 企 業(yè)領(lǐng)導(dǎo) 和管理 層 人 員 對(duì)電 網(wǎng) 實(shí)時(shí)信息的 要求存在差異。n 因此， 電 網(wǎng)企 業(yè) 需要 針對(duì) 企 業(yè) 管理 層 人員 的管理需要和決策需求提供一個(gè)平臺(tái)，通 過(guò) 對(duì) 各個(gè)子系 統(tǒng) 之 間 的數(shù)據(jù)整合 ， 為企 業(yè) 管理 層 人 員 提供管理和指 揮 生 產(chǎn) 所需要的 完整全面的數(shù)據(jù)信息 ，從而 為領(lǐng)導(dǎo)指 揮 生 產(chǎn) 正確決策提供條件。（ 宏 觀 ，大局 ）電網(wǎng)生產(chǎn)管理輔助決策支持系統(tǒng)功能模塊n 針對(duì)電 網(wǎng)企 業(yè) 生 產(chǎn) 指 揮 和管理的需要， 統(tǒng) 一整合 調(diào) 度 實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)和生 產(chǎn) 管理數(shù)據(jù)， 建立數(shù)據(jù) 倉(cāng)庫(kù) ；n 針對(duì)應(yīng) 用需求建立信息模型和 主 題 數(shù)據(jù)庫(kù) ，開(kāi) 發(fā) “基于 電 網(wǎng) 綜 合數(shù)據(jù)挖掘的生產(chǎn) 管理 輔 助決策系 統(tǒng) ” 為領(lǐng)導(dǎo) 決策提供幫助。 電網(wǎng)生產(chǎn)管理輔助決策支持系統(tǒng)功能模塊 160