【文章內(nèi)容簡介】 在市場環(huán)境中改造 EMS North China Electric Power University 電 氣 工 程 學(xué) 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(chǎn)控制過程復(fù)雜而又具較高的技術(shù)性 。 現(xiàn)代化大電網(wǎng)需要配備計算機系統(tǒng)對電能的生產(chǎn) 、 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(wǎng)絡(luò)分析 （ NA） 、 調(diào)度員培訓(xùn)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(xué) 院 School of Electrical Engineering 概 述 SCADA功能完成電力系統(tǒng)各個生產(chǎn)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(diào)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(nèi)的可控元件進行遙控 ， 對電網(wǎng)調(diào)度人員而言起著 “ 耳目 ” 和 “ 手腳 ” 的作用 。 EMS應(yīng)用軟件功能是建立在數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控 (SCADA)基礎(chǔ)之上的功能集成 ， 隨著電力工業(yè)計算機應(yīng)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(xiàn)暫可將其分為以下四部分：發(fā)電控制類 、 發(fā)電計劃類 、 網(wǎng)絡(luò)分析類和調(diào)度員培訓(xùn)模擬 (DTS)。 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學(xué) 院 School of Electrical Engineering 概 述 相對于 SCADA功能應(yīng)用而言 ， EMS應(yīng)用軟件功能的實施更是一項龐大的系統(tǒng)工程 ， 電網(wǎng)運行管理部門的計算機系統(tǒng)軟硬件資源及其應(yīng)用經(jīng)驗和管理維護水平 、 廠站基礎(chǔ)自動化設(shè)施和通信通道的可用率 、 電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)的完備和準確 、 專職人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)等諸多方面都不同程度地制約著 EMS應(yīng)用軟件功能的應(yīng)用水平 。 EMS功能的完善和實用目前已成為電網(wǎng)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(yīng)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(xué) 院 School of Electrical Engineering 概 述 EMS發(fā)展到今天已歷經(jīng)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(shù)據(jù)采集和處理等基本SCADA功能 ， 但沒有應(yīng)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(yīng)用功能開始進入實用階段 ，如四大電網(wǎng) 、 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(xué) 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(guān)系型數(shù)據(jù)庫和先進的圖形顯示技術(shù) ， 可稱為第三代 ，SCADA功能應(yīng)用更趨成熟和標準化 ， 應(yīng)用功能部分更加豐富和完善 ， 如國調(diào) 、 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(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 、 數(shù)據(jù)庫等項技術(shù)的飛速發(fā)展 ，以及電力市場的要求 ， 第四代電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)條件已基本具備 ， 預(yù)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(wǎng) 、 面向?qū)ο蟮燃夹g(shù) ， 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(xué) 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(xué) 院 School of Electrical Engineering EMS應(yīng)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(jīng)濟調(diào)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(xué) 院 School of Electrical Engineering EMS應(yīng)用軟件概述 1) 負荷預(yù)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(xué) 院 School of Electrical Engineering EMS應(yīng)用軟件概述 1) 狀態(tài)估計 (State Estimation) 2) 調(diào)度員潮流 (Dispatcher Power Flow) 3) 靜態(tài)安全分析 (Security Analysis) 4) 安全約束調(diào)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(wǎng)絡(luò)分析類 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學(xué) 院 School of Electrical Engineering EMS應(yīng)用軟件概述 1) 學(xué)員系統(tǒng)與實時系統(tǒng)的支撐環(huán)境 、 應(yīng)用軟件和人機界面保持一致 ， 能培訓(xùn)調(diào)度和運行方式等人員的基本業(yè)務(wù)； 2) 逼真地模擬電網(wǎng)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(wǎng)主要電壓等級元件 ， 還可對相鄰?fù)饩W(wǎng)作相應(yīng)模擬 4) 模擬電網(wǎng)主要故障 ， 作事故處理 、 系統(tǒng)恢復(fù)訓(xùn)練及事故分析研究 四、調(diào)度員培訓(xùn)模擬 (Dispatcher Training Simulator) North China Electric Power University 電 氣 工 程 學(xué) 院 School of Electrical Engineering EMS應(yīng)用軟件概述 5) 具有調(diào)度日常操作的主要功能 ， 能進行正常調(diào)頻 、 調(diào)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(wǎng)保護和自動裝置的動作和行為 7) 有靈活的培訓(xùn)支持功能 ， 教員可靈活設(shè)置初始化條件與各種故障 ， 編制各種教案 四、調(diào)度員培訓(xùn)模擬 (Dispatcher Training Simulator) North China Electric Power University 電 氣 工 程 學(xué) 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(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 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(jié)算系統(tǒng) SBS North China Electric Power University 電 氣 工 程 學(xué) 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(zhuǎn)移到交易管理系統(tǒng) ， 在編排調(diào)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(diào)度計劃形成之后 ， 傳給 EMS。 該方式可盡量利用現(xiàn)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(yīng)用軟件功能較完善者 。 三種方式 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學(xué) 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(shè)置發(fā)電計劃和安全分析功能 ， 在編排調(diào)度計劃的過程之中 ， 不與EMS交換數(shù)據(jù) ， 調(diào)度計劃形成后傳給 EMS。 該方式?jīng)]有充分利用現(xiàn)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(xué) 院 School of Electrical Engineering EMS與交易管理系統(tǒng) （ 3） 在 EMS原有功能的基礎(chǔ)上 ， 增加根據(jù)報價排序和在安全約束下編排調(diào)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(xué) 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(shè)電力市場運營系統(tǒng)的場合 ， 自然要對 EMS做相應(yīng)的改造； 二是對于建設(shè)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(yīng)的調(diào)整 。 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學(xué) 院 School of Electrical Engineering 在市場環(huán)境中改造 EMS SCADA功能： 應(yīng)增加機組起停記錄和開關(guān)動作記錄等信息用于結(jié)算 ， 改善數(shù)據(jù)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(yīng)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(jié)算系統(tǒng)； AGC機組的特性數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)需送至交易管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫 ， 供發(fā)電計劃使用；完善與超短期負荷預(yù)測的接口等 。 North China Electric Power University 電 氣 工 程 學(xué) 院 School of Electrical Engineering 在市場環(huán)境中改造 EMS 負荷預(yù)測： 目前我國網(wǎng) 、 省調(diào)系統(tǒng)中負荷預(yù)測功能的重要問題有：軟件本身缺乏自學(xué)習(xí)