【文章內容簡介】 在市場環(huán)境中改造 EMS North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering 概 述 電力的發(fā) 、 輸 、 供 、 配 、 用等各個環(huán)節(jié)是在瞬間同時完成的 ， 其生產控制過程復雜而又具較高的技術性 。 現代化大電網需要配備計算機系統(tǒng)對電能的生產 、 輸送和分配進行監(jiān)視 、 控制和管理 。 這種計算機系統(tǒng)的功能包括安全監(jiān)視與控制 （ SCADA） 、 自動發(fā)電控制 （ AGC） 、 發(fā)電計劃 （ GS） 、網絡分析 （ NA） 、 調度員培訓模擬 （ DTS） 等幾個部分 。 包括 以 上 全 部 功 能 的 系 統(tǒng) 稱 為 能 量 管 理 系 統(tǒng) （ Energy Management System） ， 簡稱 EMS或 SCADA/EMS。 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering 概 述 SCADA功能完成電力系統(tǒng)各個生產環(huán)節(jié)實時信息的采集 ， 并通過通信通道 、 按照一定規(guī)約傳送至調度中心的計算機控制系統(tǒng) ， 主站系統(tǒng)對這些實時信息進行加工處理 、存儲顯示 ， 并可發(fā)出下行命令對系統(tǒng)內的可控元件進行遙控 ， 對電網調度人員而言起著 “ 耳目 ” 和 “ 手腳 ” 的作用 。 EMS應用軟件功能是建立在數據采集和監(jiān)控 (SCADA)基礎之上的功能集成 ， 隨著電力工業(yè)計算機應用水平的不斷提高 ， 其功能組成也是不斷豐富和發(fā)展的 ， 現暫可將其分為以下四部分：發(fā)電控制類 、 發(fā)電計劃類 、 網絡分析類和調度員培訓模擬 (DTS)。 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering 概 述 相對于 SCADA功能應用而言 ， EMS應用軟件功能的實施更是一項龐大的系統(tǒng)工程 ， 電網運行管理部門的計算機系統(tǒng)軟硬件資源及其應用經驗和管理維護水平 、 廠站基礎自動化設施和通信通道的可用率 、 電力系統(tǒng)網絡參數及相關數據的完備和準確 、 專職人員的業(yè)務素質等諸多方面都不同程度地制約著 EMS應用軟件功能的應用水平 。 EMS功能的完善和實用目前已成為電網管理部門面臨的重要課題 ， 尤其是電力市場改革的深化更是已對部分應用功能的實用水平進一步提出了更高要求 。 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering 概 述 EMS發(fā)展到今天已歷經三代： 70年代基于專用計算機和專用操作系統(tǒng)的 SCADA系統(tǒng)可以稱為第一代 ， 完成了實時數據采集和處理等基本SCADA功能 ， 但沒有應用功能部分 ， 如南自院開發(fā)的 SD－ 176系統(tǒng) 。 80年代基于通用計算機的 EMS稱為第二代 ， 具備較完善的 SCADA功能 ， 部分系統(tǒng)的應用功能開始進入實用階段 ，如四大電網 、 南方 、 廣西 、 貴州 、 四川 、 云南等單位采用VAX/VMS的 SCADA/EMS。 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering 概 述 90年代基于 RISC/UNIX的開放式 、 分布式 EMS采用了商用關系型數據庫和先進的圖形顯示技術 ， 可稱為第三代 ，SCADA功能應用更趨成熟和標準化 ， 應用功能部分更加豐富和完善 ， 如國調 、 福建 、 山東 、 西北 、 寧夏 、 湖北 、 湖南 、 安徽等單位引進的 SCADA/EMS， 以及電科院和東電合作開發(fā)的 CC－ 2022系統(tǒng) ， 南自院開發(fā)的 RD－ 800系統(tǒng) 、OPEN－ 2022系統(tǒng) 、 SD－ 6000系統(tǒng)等 。 隨著計算機 、 數據網絡 、 數據庫等項技術的飛速發(fā)展 ，以及電力市場的要求 ， 第四代電網自動化系統(tǒng)的基礎條件已基本具備 ， 預計將于 21世紀初誕生 ， 該系統(tǒng)的主要特征是采用 JAVA、 因特網 、 面向對象等技術 ， 綜合考慮電力市場環(huán)境中的安全運行及商業(yè)運營的要求 。 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering 概 述 1970 1980 1990 2022年 性能 布線遠動 專用機 SCADA 通用機 集中式 SCADA/EMS 基于 RISC/UNIX 開放式分布式 SCADA/EMS 基于 JAVA INTERNET EMS/BMS 第一代 第二代 第三代 第四代 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering EMS應用軟件概述 1) 自動發(fā)電控制 (Automatic Generation Control， AGC) ? 負荷頻率控制 (Load Frequency Control) ? 經濟調度控制 (Economic Dispatching Control ) ? 備用容量監(jiān)視 (Reserve Monitor) ? AGC性能監(jiān)視 (AGC Performance Monitor) 2) 發(fā)電成本分析 (Power Generation Cost Analysis) 3) 交換計劃評估 (Transaction Evaluation) 4) 機組計劃 (Unit Scheduled) 一、發(fā)電控制類 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering EMS應用軟件概述 1) 負荷預測 (Load Forecasting) 2) 機組組合 (Unit Commitment) 3) 水電計劃 (Hydro Power Scheduled) 4) 交換計劃 (Transaction Scheduled) 5) 火電計劃 (Thermal Power Scheduled) 二、發(fā)電計劃類 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering EMS應用軟件概述 1) 狀態(tài)估計 (State Estimation) 2) 調度員潮流 (Dispatcher Power Flow) 3) 靜態(tài)安全分析 (Security Analysis) 4) 安全約束調度 (Security Constrain Dispatch) 5) 最優(yōu)潮流 (Optimal Power Flow) 6) 無功優(yōu)化 (Optimal Reactive Power) 7) 短路電流計算 (Short Circuit Current Calculation) 8) 電壓穩(wěn)定性分析 (Voltage Stability Analysis) 9) 暫態(tài)安全分析 (Transit Security Analysis) 三、網絡分析類 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering EMS應用軟件概述 1) 學員系統(tǒng)與實時系統(tǒng)的支撐環(huán)境 、 應用軟件和人機界面保持一致 ， 能培訓調度和運行方式等人員的基本業(yè)務； 2) 逼真地模擬電網正常和緊急情況下的靜態(tài) 、 暫態(tài) 、 中期和長期動態(tài)過程 3) 描述本電網主要電壓等級元件 ， 還可對相鄰外網作相應模擬 4) 模擬電網主要故障 ， 作事故處理 、 系統(tǒng)恢復訓練及事故分析研究 四、調度員培訓模擬 (Dispatcher Training Simulator) North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering EMS應用軟件概述 5) 具有調度日常操作的主要功能 ， 能進行正常調頻 、 調壓 、 主要接線方式倒閘操作等 6) 能較逼真地反映事故狀態(tài)下電網保護和自動裝置的動作和行為 7) 有靈活的培訓支持功能 ， 教員可靈活設置初始化條件與各種故障 ， 編制各種教案 四、調度員培訓模擬 (Dispatcher Training Simulator) North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering 電力市場運營中的 EMS 發(fā)電報價系統(tǒng) GBS R 數據網絡 SPD 能量管理系統(tǒng) EMS 交易管理系統(tǒng) TMS 即時信息系統(tǒng) SIS 結算系統(tǒng) SBS North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering EMS與交易管理系統(tǒng) （ 1） 將發(fā)電計劃類功能完全或部分轉移到交易管理系統(tǒng) ， 在編排調度計劃的過程中 ， 由 EMS的安全分析類軟件功能進行安全校核 ， 在調度計劃形成之后 ， 傳給 EMS。 該方式可盡量利用現有 EMS，但 EMS與交易管理系統(tǒng)之間的界面較大 ， 適合于近幾年新上的 EMS且應用軟件功能較完善者 。 三種方式 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering EMS與交易管理系統(tǒng) （ 2） 在交易管理系統(tǒng)中單獨設置發(fā)電計劃和安全分析功能 ， 在編排調度計劃的過程之中 ， 不與EMS交換數據 ， 調度計劃形成后傳給 EMS。 該方式沒有充分利用現有系統(tǒng) ， 但 EMS與交易管理系統(tǒng)相對獨立 ， 適合于運行時間較長的 EMS及 EMS很難再開發(fā)完善者 。 三種方式 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering EMS與交易管理系統(tǒng) （ 3） 在 EMS原有功能的基礎上 ， 增加根據報價排序和在安全約束下編排調度計劃的功能 ， 達到整體系統(tǒng)的優(yōu)化 ， 也便于整個系統(tǒng)的運行維護 。 該方式適合于同時新建 EMS和交易管理系統(tǒng)者 。 三種方式 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering 在市場環(huán)境中改造 EMS 一是對于在原有 EMS上建設電力市場運營系統(tǒng)的場合 ， 自然要對 EMS做相應的改造； 二是對于建設一體化電力系統(tǒng)運營系統(tǒng)的場合 ， 其中 EMS部分也要做相應的調整 。 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering 在市場環(huán)境中改造 EMS SCADA功能： 應增加機組起停記錄和開關動作記錄等信息用于結算 ， 改善數據準確性與實時性等 。 其中無功量測準確度需要進一步提高 。 AGC功能： 應增加發(fā)布 AGC命令的記錄 ， ACE和頻率記錄； AGC功能的啟停時間記錄需送至結算系統(tǒng)； AGC機組的特性數據和運行數據需送至交易管理系統(tǒng)數據庫 ， 供發(fā)電計劃使用；完善與超短期負荷預測的接口等 。 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學 院 School of Electrical Engineering 在市場環(huán)境中改造 EMS 負荷預測： 目前我國網 、 省調系統(tǒng)中負荷預測功能的重要問題有：軟件本身缺乏自學習