摘要：EMS（Energy Manage System），能量管理系統(tǒng)，是在SCADA系統(tǒng)的功能之上，在對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)遙測(cè)和遙信信息采集處理的基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)的安全、經(jīng)濟(jì)分析，以便電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量更加優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的高級(jí)應(yīng)用軟件。 關(guān)鍵字：EMS系統(tǒng) 管理系統(tǒng) 軟件功能 1 EMS系統(tǒng)簡(jiǎn)介 EMS（Energy Manage System），能量管理系統(tǒng)，是在SCADA系統(tǒng)的功能之上，在對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)遙測(cè)和遙信信息采集處理的基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)的安全、經(jīng)濟(jì)分析，以便電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量更加優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的高級(jí)應(yīng)用軟件。 由衡水供電公司與清華大學(xué)電機(jī)系聯(lián)合開發(fā)的衡水地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度EMS系統(tǒng)是一個(gè)基于WINDW0S NT平臺(tái)，采用面向?qū)ο蟮腣 C十十可視化編程語言，嵌入SQL Server商用數(shù)據(jù)庫，具有良好開放性的電網(wǎng)分析軟件。該系統(tǒng)與我公司原有的SCADA系統(tǒng)成功接口，由SCADA中獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，完成包括狀態(tài)估計(jì)、負(fù)荷預(yù)報(bào)、在線潮流、無功優(yōu)化、故障分析、外部等值等在內(nèi)的各項(xiàng)功能，并對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析，從而為電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供強(qiáng)有力的決策支持，極大地提高了電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化水平。 [align=center] 圖1 EMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) [/align] 2 系統(tǒng)典型配置 （1） 硬件配置。 采用PIII450高檔微機(jī)，128M內(nèi)存，9G硬盤，21寸顯示器，可以滿足目前衡水電網(wǎng)計(jì)算的主要性能指標(biāo)的要求，系統(tǒng)硬件節(jié)點(diǎn)可以擴(kuò)充。 （2） 軟件配置。 系統(tǒng)的整個(gè)軟件按層次結(jié)構(gòu)組織，每層軟件均勻模塊化結(jié)構(gòu)。 ①系統(tǒng)軟件。 所有服務(wù)器／工作站采用NT操作系統(tǒng)，微機(jī)工作站運(yùn)行于Windows環(huán)境下。 ②診斷和監(jiān)視軟件。 系統(tǒng)具有對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)及數(shù)據(jù)通令的監(jiān)視診斷功能，并具有完善的進(jìn)程管理和監(jiān)視功能。 ③支持軟件。 采用數(shù)據(jù)圖形一體化支撐環(huán)境，包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及人機(jī)界面系統(tǒng)，從而可以采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、圖形、符號(hào)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)庫、畫面進(jìn)行維護(hù)。 應(yīng)用開發(fā)工具和編程語言采用標(biāo)準(zhǔn)VISUAL C十十語言和FORTRAN語言。 3 軟件功能簡(jiǎn)介 （1） 實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)。 具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅墓δ?，能根?jù)遙信信息自動(dòng)確定電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。利用線路或變壓器的有功、無功潮流量測(cè)、節(jié)點(diǎn)注入有功、無功測(cè)量、母線電壓量測(cè)、零注入量測(cè)、零阻抗支路潮流測(cè)量進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)。并可檢測(cè)和辨識(shí)狀態(tài)信息中的和遙測(cè)信息中的錯(cuò)誤，找出量測(cè)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，在遙測(cè)和遙信信息具備的條件下，可以估計(jì)變壓器分接頭的位置，估計(jì)量測(cè)偏差值，并用單線圖或列表顯示估計(jì)結(jié)果。 調(diào)度員可以在畫面上屏蔽和修改實(shí)時(shí)遙信，對(duì)無遙信信息的刀閘狀態(tài)人工置位，無變壓器分接頭量測(cè)的人工改變檔位，人工改變各種控制參數(shù)，設(shè)置偽量測(cè)，改變權(quán)因子，對(duì)明顯不合理的量測(cè)進(jìn)行屏蔽或修改，并允許設(shè)置量測(cè)偏差量。 最后，給出估計(jì)結(jié)果的合理性分析，顯示被過濾掉的量測(cè)和邊界節(jié)點(diǎn)估計(jì)情況以及不合理的負(fù)荷估計(jì)值，顯示低質(zhì)量量測(cè)，以便于運(yùn)行人員分析、判斷，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握電網(wǎng)的運(yùn)行工況，并做出相應(yīng)的處理。 （2） 系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)和母線負(fù)荷預(yù)測(cè)。 系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)功能，可以根據(jù)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，預(yù)報(bào)未來24小時(shí)的系統(tǒng)負(fù)荷，或一周中每天24小時(shí)的系統(tǒng)負(fù)荷。預(yù)測(cè)過程考慮了負(fù)荷形態(tài)的相關(guān)特性及變化趨勢(shì)。預(yù)測(cè)模型可以在線自動(dòng)生成和修改，人工進(jìn)行干預(yù)，并考慮節(jié)假日和氣象因素的影響。采用SACDA數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，原始數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)值可人工修改，并保留修改前后的結(jié)果。 在實(shí)際運(yùn)行中，負(fù)荷預(yù)測(cè)可分區(qū)進(jìn)行，周期運(yùn)行或人工啟動(dòng)。 （3） 在線調(diào)度員潮流。 可用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，也可用歷史數(shù)據(jù)或預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。外部網(wǎng)絡(luò)無遙測(cè)、遙信信息可用時(shí)，可根據(jù)外網(wǎng)正常運(yùn)行工況進(jìn)行外網(wǎng)靜態(tài)等值，外網(wǎng)接線方式可人工修改，邊界母線由程序自動(dòng)搜索生成。 能夠?qū)崿F(xiàn)變壓器分接頭位置的調(diào)節(jié)，進(jìn)行各種斷路器、刀閘的變位操作，變位后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇勺詣?dòng)生成。 可給出內(nèi)部網(wǎng)實(shí)時(shí)的檢修方式下的潮流計(jì)算，還可模擬母線故障，計(jì)算和母線相聯(lián)的所有斷路器全部跳開情況下的穩(wěn)態(tài)潮流解。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)解列后幾個(gè)獨(dú)立子網(wǎng)絡(luò)的潮流，可運(yùn)行的孤島的計(jì)算結(jié)果不失真，最大解列島數(shù)為5個(gè)，并可指定安全分析和最優(yōu)潮流等軟件模塊需要計(jì)算的島號(hào)。 可以分步調(diào)整潮流或測(cè)試靈敏度，對(duì)不同的10kV母線之間的等值線路建模后，可計(jì)算開合環(huán)電流。 （4） 自動(dòng)故障選擇（即N—1十1校驗(yàn)）及校正對(duì)策。 可方便、直觀地定義事故集，根據(jù)指定的事故集對(duì)系統(tǒng)中所有支路進(jìn)行掃描，對(duì)不引起系統(tǒng)解列的單支路開斷按對(duì)系統(tǒng)電流越限和電壓越界影響的嚴(yán)重程度進(jìn)行排序，給出每個(gè)故障開斷可能引起的電流越限或電壓越界數(shù)目以及越界元件，指出薄弱環(huán)節(jié)。 可以給出電流越限和電壓越界兩種情況的事故排隊(duì)門檻，在此門檻以下隊(duì)列中的故障不會(huì)引起系統(tǒng)越界現(xiàn)象，系統(tǒng)會(huì)給出相應(yīng)的校正對(duì)策，即給出無功出力或主變分接頭位置，以及無功元件投切等信息。對(duì)于現(xiàn)有調(diào)整手段不能解除越界的給出次優(yōu)方案，并給出揭示信息。 可以選擇以快速交流潮流開斷計(jì)算為基礎(chǔ)的算法，也可以選擇基于靈敏度分析的快速算法，算法的收斂精度可人工改變。 可以實(shí)現(xiàn)檢修方式下的自動(dòng)故障選擇，對(duì)日檢修方式進(jìn)行在線安全校驗(yàn)。 對(duì)母聯(lián)自投、線路自投、過負(fù)荷聯(lián)切、低電壓過負(fù)荷等自動(dòng)裝置可方便地進(jìn)行定義，并根據(jù)自己裝置間的邏輯配合關(guān)系，在電網(wǎng)操作時(shí)由運(yùn)行狀態(tài)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的自動(dòng)裝置動(dòng)作，同時(shí)給出不同自動(dòng)裝置的動(dòng)作順序。 （5） 電壓無功優(yōu)化控制。 該模塊通過確定電容器和電抗器的投切量及變壓器抽頭的位置，來保證電壓在限值之內(nèi)，從而使系統(tǒng)有功網(wǎng)損降到最低，并能給出電壓越限和正常情況下的無功源的調(diào)整對(duì)策。 該系統(tǒng)可以人工選擇控制變量類，按廠站給出優(yōu)化前后的無功出力情況和變壓器分接頭的值以及網(wǎng)損變化的統(tǒng)計(jì)值和系統(tǒng)元件越界情況等信息。同時(shí)，還可將日負(fù)荷按時(shí)段給出無功優(yōu)化結(jié)果。 （6） 在線網(wǎng)損計(jì)算。 該系統(tǒng)能自動(dòng)地根據(jù)狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果對(duì)全網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)及各支路的網(wǎng)損情況進(jìn)行跟蹤計(jì)算，在進(jìn)行網(wǎng)損計(jì)算時(shí)，潮流計(jì)算的時(shí)間間隔最小可設(shè)為1分鐘。 該系統(tǒng)還能根據(jù)需要按小時(shí)、日、月、季、年統(tǒng)計(jì)全網(wǎng)和區(qū)域網(wǎng)或各元件的網(wǎng)損電量和網(wǎng)損率，所有結(jié)果可通過人機(jī)接口在單線圖上指定顯示，也可以列表打印輸出。 （7） 短路電流計(jì)算。 短路電流計(jì)算部分可靈活地手動(dòng)對(duì)故障進(jìn)行定義，故障點(diǎn)可以選在系統(tǒng)的任一節(jié)點(diǎn)，或支路上的任一點(diǎn)，也可預(yù)先指定一個(gè)故障集，按順序?qū)χ付ü收线M(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果可分別按各節(jié)點(diǎn)電壓、各支路電流、分支系統(tǒng)、短路容量等方式以表格和分布圖的形式一次輸出，輸出值可以選擇有名值或標(biāo)么值和一次值或二次值。 （8） 網(wǎng)絡(luò)等值。 該系統(tǒng)具備網(wǎng)絡(luò)等值功能，可以人工設(shè)定和修改外部網(wǎng)的范圍，根據(jù)外部網(wǎng)的正常運(yùn)行工況進(jìn)行外部網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)等值，并提供數(shù)據(jù)接口，將地調(diào)需要的數(shù)據(jù)由省調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)使用。 （9） 網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)。 系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu)，由網(wǎng)絡(luò)通信模塊負(fù)責(zé)局域網(wǎng)上各節(jié)點(diǎn)工作站之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息共享，采用TCP／IP協(xié)議，提供高速、可靠、雙向的通訊機(jī)制，既可以實(shí)現(xiàn)成組廣播，又可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)通訊。 同時(shí)，采用面向連接的客戶——服務(wù)器模式。提供廣域網(wǎng)通訊機(jī)制，支持系統(tǒng)遠(yuǎn)程登錄，可方便地進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。 4 結(jié)束語 該系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來，大大地方便了電網(wǎng)調(diào)度人員和運(yùn)行方式人員以及保護(hù)人員及時(shí)準(zhǔn)確地了解電網(wǎng)，同時(shí)應(yīng)用在線分析功能，根據(jù)分析的結(jié)果對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行方式進(jìn)行及時(shí)精確的調(diào)整，以保證電網(wǎng)在任意時(shí)刻均運(yùn)行于最優(yōu)狀態(tài)下，極大地提高了電壓質(zhì)量合格率，確保了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 我們認(rèn)為，該系統(tǒng)具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：功能齊全完善，軟件成熟可靠，核心程序采用了先進(jìn)、實(shí)用、有效的算法，性能優(yōu)良。例如，狀態(tài)估計(jì)中采用清華大學(xué)提出的遞歸量測(cè)誤差估計(jì)辨識(shí)法來辨識(shí)不良數(shù)據(jù)，這一方法的采用，使對(duì)多相關(guān)不良數(shù)據(jù)辨識(shí)的速度和辨識(shí)可靠性都得到了大大提高。最優(yōu)潮流算法采用的是由清華大學(xué)獨(dú)創(chuàng)的有功無功交叉逼近算法，該算法可2～5個(gè)快速分解潮流計(jì)算時(shí)間內(nèi)給出最優(yōu)潮流的結(jié)果。