【文章內(nèi)容簡介】 結構進行優(yōu)化。 4．工作管理系統(tǒng)（Distribution Work Management System，DWMS） 工作管理系統(tǒng)主要包括負荷監(jiān)控與管理、遠方抄表及計費自動化以及需方用電管理等。 (1)負荷監(jiān)控與管理。負荷控制與管理是實現(xiàn)計劃用電、節(jié)約用電和安全用電的技術手段，通過對負荷的控制來達到改善負荷質(zhì)量的目的，是電力部門對分散用戶以實時方式集中監(jiān)測和控制，為計量監(jiān)測、營業(yè)抄收、線損管理等工作提供豐富的電網(wǎng)和用戶供電參數(shù)。 (2)遠方抄表及計費自動化。遠方自動抄表及計費自動化系統(tǒng)主要包括具有自動抄表功能的電能表、抄表集中器、抄表交換機和中央信息處理機四個部分。 (3)需方用電管理。業(yè)擴報裝、查表收費、負荷管理等是供電部門最為繁重的幾項用電管理業(yè)務。通過配電地理信息系統(tǒng)（AM/FM/GIS）可以加快新用戶報裝的速度，可以按街道的門牌編號為序建立用戶檔案，查詢起來非常方便。同時根據(jù)用戶的地理位置和負荷可控情況，實現(xiàn)對負荷的調(diào)峰、錯峰和填谷。第二章 EMS的安全分區(qū)體系結構本章介紹EMS的體系結構。通過圖文結合和功能介紹，了解能量管理系統(tǒng)的發(fā)展，熟悉能量管理系統(tǒng)在安全I區(qū)和安全II區(qū)的功能和體系結構及其在III區(qū)的應用功能。一、能量管理系統(tǒng)(EMS)的發(fā)展能量管理系統(tǒng)(EMS)是隨著通信技術、計算機技術、控制技術、電力系統(tǒng)分析技術的進步而發(fā)展起來的。在國內(nèi)，能量管理系統(tǒng)（調(diào)度自動化系統(tǒng)）的發(fā)展已經(jīng)歷經(jīng)了四代。第一代系統(tǒng)為20世紀70年代基于專用機和專用操作系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)；第二代系統(tǒng)為20世紀80年代基于通用計算機和集中式的SCADA/EMS系統(tǒng)，部分EMS應用軟件開始進入實用化；第三代系統(tǒng)為20世紀90年代基于RISC/UNⅨ的開放分布式EMS（含SCADA應用），采用的是商用關系型數(shù)據(jù)庫和先進的圖形顯示技術，EMS應用軟件更加豐富和完善，第三代系統(tǒng)的主要特征是基于RISC圖形工作站的統(tǒng)一支持平臺的功能分布式系統(tǒng)；第四代電網(wǎng)調(diào)度自動化集成系統(tǒng)是一套支持EMS、DMS、WAMS和公共信息平臺的集成系統(tǒng)，為調(diào)度自動化提供了一攬子的集成方案，以遵循IEC 61970力主要特征，采用了大量的先進技術，包括CORBA中間件技術、CIM／CIS技術、SVG技術等。二、 能量管理系統(tǒng)(EMS)的體系結構隨著二次系統(tǒng)安全防護要求的出臺，能量管理系統(tǒng)的體系結構發(fā)生了變化。按照電網(wǎng)調(diào)度的核心業(yè)務和生產(chǎn)需求分為安全I區(qū)的調(diào)度實時監(jiān)控類功能、安全II區(qū)的調(diào)度計劃類功能、安全III區(qū)應用功能。能量管理系統(tǒng)為調(diào)度中心的監(jiān)視、分析、預警、控制等提供支持，是一套面向調(diào)度生產(chǎn)業(yè)務的集成的、整體的集約化系統(tǒng)。1．實時監(jiān)控類功能的體系結構位于安全I區(qū)的實時監(jiān)視控制類功能可實現(xiàn)對電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的監(jiān)視、分析和控制，對電力系統(tǒng)動態(tài)運行狀態(tài)的監(jiān)視、分析和預警，以及對穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、繼電保護和安全自動裝置等實時信息的綜合利用。其中的實時調(diào)度計劃功能將調(diào)度計劃由短期擴展到實時，提高了電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，為特大電網(wǎng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行提供了全面和完善的監(jiān)視、分析、控制手段和工具。安全I區(qū)體系結構如圖21所示。安全I區(qū)體系結構圖系統(tǒng)安全I區(qū)采用基于高速總線的架構，為電網(wǎng)實時監(jiān)視控制類軟件提供支撐與服務，為實時監(jiān)視控制、網(wǎng)絡安全分析、動態(tài)穩(wěn)定預警、實時調(diào)度計劃類功能提供模型、圖形、數(shù)據(jù)的交換服務。泵統(tǒng)高速總線獨立于調(diào)度應用服務總線，滿足了電網(wǎng)監(jiān)視控制類應用功能對服務總線安全、穩(wěn)定、高速、可靠的要求。同時，獨立的系統(tǒng)高速總線還能夠確保安全I區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)交換服務暢通無阻。系統(tǒng)高速總線結構如圖22所示，水電調(diào)度、電能量計量等模塊也屬于該體系結構。系統(tǒng)高速總線結構圖在安全I區(qū)系統(tǒng)高速總線下，各個應用子系統(tǒng)之間會提供一些服務，這也是面向服務的系統(tǒng)高速總線在設計過程中需要考慮的重要方面。2．調(diào)度計劃類功能的體系結構調(diào)度計劃類功能全面綜合考慮電力系統(tǒng)的經(jīng)濟特性與電網(wǎng)安全，將經(jīng)濟調(diào)度與靜態(tài)和動態(tài)安全校核有機結合，實現(xiàn)電網(wǎng)運行經(jīng)濟與安全性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為特大電網(wǎng)安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行、實現(xiàn)資源優(yōu)化配置提供有力的技術支撐。調(diào)度計劃類的核心功能是調(diào)度計劃，其他功能包括調(diào)度員培訓模擬、繼電保護及故障信息管理等。其體系結構（安全II區(qū)體系結構）如圖23所示。安全II區(qū)體系結構圖Ⅲ區(qū)應用功能（1）調(diào)度管理。Ⅲ區(qū)的調(diào)度管理為企業(yè)領導和其他生產(chǎn)管理部門在Ⅲ區(qū)提供與Ⅰ區(qū)相同的SCADA、EMS、WAMS功能應用。(2)網(wǎng)絡分析功能。Ⅲ區(qū)網(wǎng)絡分析功能與I區(qū)類似，是I區(qū)網(wǎng)絡分析功能向III區(qū)的拓展延伸。調(diào)度中心各業(yè)務專業(yè)人員可在安全Ⅲ區(qū)辦公PC中使用網(wǎng)絡分析軟件。 第三章 EMS主要子系統(tǒng)的功能本章介紹EMS主要子系統(tǒng)的功能。通過功能介紹，了解EMS的子系統(tǒng)分類及各子系統(tǒng)的功能。按照系統(tǒng)二次防護的要求，EMS應用功能可以分為I區(qū)實時監(jiān)視控制類應用功能、II區(qū)調(diào)度計劃類應用功能、III區(qū)應用功能和公共應用功能四大類。一、I區(qū)實時監(jiān)視控制類應用功能實時監(jiān)視控制實現(xiàn)對電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)運行狀況的監(jiān)視，使電網(wǎng)調(diào)度人員能及時、準確和全面地掌握電網(wǎng)的實際運行狀況，提供全面和完善的監(jiān)視控制手段和工具，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行。實時監(jiān)視控制功能主要包括實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、廣域相量測量、繼電保護裝置和安全自動裝置在線監(jiān)視管理、自動發(fā)電控制、自動電壓控制、網(wǎng)絡安全分析和電網(wǎng)預警決策等。（一）實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視子系統(tǒng)功能該系統(tǒng)通過RTU和計算機通信等多種方式對實時數(shù)據(jù)（秒級穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)）進行采集和處理，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)實時運行狀態(tài)的監(jiān)視和控制，主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計、人工數(shù)據(jù)輸入、歷史數(shù)據(jù)保存、事件順序記錄、斷面監(jiān)視、備用監(jiān)視、設備負載率監(jiān)視、事故追憶和反演、事件和報警處理、遙控和遙調(diào)、圖形顯示、趨勢曲線、系統(tǒng)配置及權限設置以及人機聯(lián)系、電網(wǎng)信息與運行信息考核統(tǒng)計等功能。數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能面向網(wǎng)絡模型，自動完成所有設備的動態(tài)拓撲著色、自動旁路代、自動對端代、自動平衡率計算等。（二）廣域相量測量子系統(tǒng)功能該系統(tǒng)通過PMU數(shù)據(jù)的采集，對動態(tài)數(shù)據(jù)進行整合，實現(xiàn)電網(wǎng)廣域測量功能。該系統(tǒng)可實現(xiàn)低頻振蕩在線識別與分析、電網(wǎng)頻率特性分析、電網(wǎng)擾動識別、快速和詳細故障分析和PMU狀態(tài)估計計算。廣域相量測量完成電網(wǎng)實時動態(tài)相量信息（幾十毫秒級動態(tài)數(shù)據(jù)）的采集和處理，實現(xiàn)對大型互聯(lián)電網(wǎng)的動態(tài)過程監(jiān)視。主要功能包括PMU信息的采集和通信、數(shù)據(jù)處理、實時相量數(shù)據(jù)分析處理和存儲歸檔、越限報警、低頻振蕩監(jiān)測等。廣域相量測量能準確記錄電力系統(tǒng)在故障擾動、低頻振蕩和系統(tǒng)試驗等情況下的動態(tài)過程及行為特性，為電力系統(tǒng)動態(tài)運行狀態(tài)的監(jiān)視、事故分析、參數(shù)辨識、輔助服務質(zhì)量監(jiān)測提供支持。綜合利用實時動態(tài)相量信息、電力系統(tǒng)靜態(tài)實時信息、繼電保護和安全自動裝置動作信息，實現(xiàn)在線智能故障報警和故障診斷。（三）繼電保護裝置和安全自動裝置在線監(jiān)視管理子系統(tǒng)功能該系統(tǒng)對電力系統(tǒng)二次設備的信息進行采集和處理，對繼電保護、故障錄波裝置和安全自動裝置的運行狀態(tài)（工況、連接片狀態(tài)、告警）、投運情況、動作信息進行在線監(jiān)視和管理，可進行連接片投退、切換定值區(qū)和在線定值下發(fā)修改等操作。（四）自動發(fā)電控制子系統(tǒng)功能該系統(tǒng)提供對發(fā)電的監(jiān)視、調(diào)度和控制。通過控制調(diào)度區(qū)域內(nèi)發(fā)電機組的有功功率使機組發(fā)電自動跟蹤系統(tǒng)負荷變化，使系統(tǒng)頻率偏差和區(qū)域聯(lián)絡線交換功率偏差在規(guī)定的范圍內(nèi)，監(jiān)視和調(diào)整備用容量，還具備時鐘校正和無意交換電量的返回功能。該系統(tǒng)與超短期負荷預測、安全約束經(jīng)濟調(diào)度結合可實現(xiàn)超前閉環(huán)控制。自動發(fā)電控制功能包括負荷頻率控制、經(jīng)濟調(diào)度、備用監(jiān)視、性能評價等。該系統(tǒng)與優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)結合，可實現(xiàn)基于安全約束調(diào)度和超短期負荷預測的控制調(diào)節(jié)功能。（五）自動電壓控制子系統(tǒng)功能該系統(tǒng)提供對電網(wǎng)母線電壓、發(fā)電機無功、電網(wǎng)無功潮流進行自動監(jiān)視和控制。通過調(diào)節(jié)發(fā)電機無功出力、控制變壓器分接頭和無功補償設備的投切，自動控制電網(wǎng)電壓在安全和合格的范圍內(nèi)，降低系統(tǒng)網(wǎng)損，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟和優(yōu)質(zhì)運行。上級調(diào)度自動電壓控制系統(tǒng)具備和下級調(diào)度自動電壓控制系統(tǒng)的上、下協(xié)調(diào)分層控制功能。（六）網(wǎng)絡安全分析( NAS)子系統(tǒng)功能該系統(tǒng)利用電力系統(tǒng)實時或計劃信息對電網(wǎng)進行分析與決策，提高系統(tǒng)運行的安全性，使決策能兼顧電網(wǎng)的安全與經(jīng)濟。網(wǎng)絡分析的應用軟件利用電力系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)和其他應用軟件提供的數(shù)據(jù)來分析和評估電力系統(tǒng)。網(wǎng)絡安全分析子系統(tǒng)的主要功能包括網(wǎng)絡拓撲分析、狀態(tài)估計、調(diào)度員潮流、靜態(tài)安全分析、可用輸電能力、安全約束調(diào)度、最優(yōu)潮流、短路電流計算、網(wǎng)損計算和統(tǒng)計、在線外網(wǎng)等值等。1．網(wǎng)絡拓撲分析網(wǎng)絡拓撲分析是指根據(jù)電力系統(tǒng)元件的連接關系以及開關狀態(tài)，將網(wǎng)絡物理模型轉(zhuǎn)化為計算用的數(shù)學模型并確定各設備的帶電狀態(tài)。網(wǎng)絡拓撲分析是電力系統(tǒng)計算的前提，是拓撲著色及其他網(wǎng)絡分析應用軟件的公用模塊。2．狀態(tài)估計狀態(tài)估計是指根據(jù)網(wǎng)絡接線的信息、網(wǎng)絡參數(shù)、一組有冗余的模擬量測值、開關量狀態(tài)，求取可以描述電網(wǎng)穩(wěn)定運行情況的狀態(tài)量——母線電壓幅值和相角的估計值，并校核實時量測量的準確性。狀態(tài)估計的主要目的是維護一個完整而可靠的實時網(wǎng)絡狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，為其他應用軟件提供實時運行方式數(shù)據(jù)（網(wǎng)絡模型和狀態(tài)）。該功能是調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本應用，是自動電壓控制、動態(tài)穩(wěn)定分析、其他網(wǎng)絡分析應用以及調(diào)度員培訓仿真的基礎。3．調(diào)度員潮流調(diào)度員潮流為調(diào)度員和運行分析人員提供一種方便的工具，用于研究分析實時方式和各種假想方式下電網(wǎng)可能出現(xiàn)的運行狀態(tài)，也可以用于計劃的安全校核和分析近期運行方式的變化，可實現(xiàn)實時、預想和歷史方式的潮流計算。調(diào)度員潮流功能操作方便、靈活，收斂性好。4．靜態(tài)安全分析靜態(tài)安全分析是指當電力系統(tǒng)中的某些元件（包括線路、變壓器、發(fā)電機、負荷、母線等）或元件組合發(fā)生故障時，對電力系統(tǒng)安全運行可能產(chǎn)生的影響進行評估。該功能可用于實時方式和研究方式，也可以用于調(diào)度計劃的安全校核。靜態(tài)安全分析提供靈活直觀的預想故障定義手段，模擬故障類型包括單重故障、多重故障和條件故障，具有電網(wǎng)預想故障分析和Nl安全分析功能。5．可用輸電能力可用輸電能力( ATC)用于計算實時和未來一段時間基態(tài)或Ⅳ1條件下電網(wǎng)運行的安全和穩(wěn)定裕度，包括系統(tǒng)聯(lián)絡線、大電廠出線斷面、重要線路或斷面的有功潮流及其輸送能力，并提供圖形界面對有功潮流及其輸送能力進行監(jiān)視，為減少阻塞發(fā)生、保證電力系統(tǒng)的安全可靠運行提供技術支持。6．安全約束調(diào)度安全約束調(diào)度根據(jù)實時或計劃的運行方式，按照給定的控制目標（控制量調(diào)整最小或適應調(diào)度交易要求），在滿足約束集合條件下，提出系統(tǒng)中的可控量（發(fā)電機有功功率、負荷）的控制措施或優(yōu)化策略，以消除或緩解電網(wǎng)設備或斷面有功過負荷，使之恢復到安全狀態(tài)，為電網(wǎng)的安全運行提供有效的決策支持。7．最優(yōu)潮流最優(yōu)潮流針對不同的約束集合，通過調(diào)整不同的控制變量來優(yōu)化相應的目標函數(shù)。最優(yōu)潮流的目標函數(shù)可以是極小化生產(chǎn)成本（或節(jié)能發(fā)電調(diào)度、電力交易等目標）、極小化有功網(wǎng)損、消除有功和無功越限的調(diào)整量最小和全局優(yōu)化，其約束條件包括機組輸出功率、區(qū)域間交換功率、線路潮流、母線電壓等，可調(diào)節(jié)的控制量包括機組有功功率、機組無功功率、有載調(diào)壓變壓器的抽頭、電容器／電抗器、移相器、負荷。8．