电力调度自动化系统基础

1、.：.；电力调度自动化系统简介第一部分 EMS简介第一章 电力调度自动化系统的构成本章引见调度自动化系统的构成。经过根本构造方式引见和根本功能引见，熟习调度自动化系统的构造及其设备，掌握电力调度自动化系统的根本功能。 一、电力调度自动化系统的构造 以计算机为中心的电力调度自动化系统的框架构造如图1-1所示。 调度自动化主站系统 图1-1 电力调度自动化系统的框架构造 图1-1中可以看到，调度自动化系统采取的是闭环控制，由于电力系统本身的复杂性，还必需有人调度人员的参与，从而构成了完好、复杂、严密耦合的人一机一环境系统。 一子系统构成 电力调度自动化系统按其功能可以分成如下四个子系统：信息采集命

2、令执行子系统该子系统是指设置茬发电厂和变电站中的子站设备、遥控执行屏等。子站设备可以实现“四遥功能，包括：采集并传送电力系统运转的实时参数及事故追想报告；采集并传送电力系统继电维护的动作信息、断路器的形状信息及事件顺序报告(SOE)；接受并执行调度员从主站发送的命令，完成对断路器的分闸或合闸操作；接受并执行调度员或主站计算机发送的遥调命令，调整发电机功率。除了完成上述“四遥的有关根本功能外，还有一些其他功能，如系统一致对时、当地监控等。2、信息传输子系统该子系统完成主站和子站设备之间的信息交换及各个调度中心之间的信息交换。信息传输子系统是一个重要的子系统，信号传输质量往往直接影响整个调度自动化

3、系统的质量。信息的搜集、处置与控制子系统该系统由两部分组成，即发电厂和变电站内的监控系统，搜集分散的面向对象的RTU(RemoteTerminal Unit)的信息，完成管辖范围内的控制，同时将经过处置的信息发往调度中心，或接受控制命令并下发RTU执行。调度中心搜集分散在各个发电厂和变电站的实时信息，对这些信息进展分析和处置，结果显示给调度员或产生输出命令对对象进展控制。4人机联络子系统从电力系统搜集到的信息，经过计算机加工处置后，经过各种显示安装反响给运转人员。运转人员根据这些信息，作出各类决策后，再经过键盘、鼠标等操作手段，对电力系统进展控制。二电力调度自动化主站SCADA/EMS系统的子

4、系统划分 1支撑平台子系统支撑平台是整个系统的最重要根底，有一个好的支撑平台，才干真正地实现全系统一致平台，数据共享。支撑平台子系统包括数据库管理、网络管理、图形管理、报表管理、系统运转管理等。 2SCADA子系统 SCADA( Supervisory Control and Data Acquisition)子系统包括数据采集、数据传输及处置、计算与控制、人机界面及告警处置等。 3AGC/EDC子系统 自动发电控制和在线经济调度(Automatic Generation Control/Economic Dispatch Control，AGC/EDC)是对发电机出力的闭环自动控制系统，不仅

5、可以保证系统频率合格，还能保证系统间联络线的功率符合合同规定范围，同时，还能使全系统发电本钱最低。 4高级运用软件PAS子系统 PASPO-Ner system Application Software子系统包括网络建模、网络拓扑、形状估计、调度员潮流、静态平安分析、无功优化及短期负荷预告等一系列高级运用软件。 5调度员仿真培训系统DTS子系统 DTS (Dispatcher Training Simulator)子系统包括电网仿真、SCADA/EMS系统仿真和教员控制机三部分。调度员仿真培训(DTS)与实时SCAD/EMS系统共处于一个局域网上，DTS -般由效力器、任务站及一些外设组成。

6、6调度管理信息子系统OMS OMS (Operater Management System)属于办公自动化的一种业务管理系统，不属于SCADA/EMS系统的范围。它与详细电力公司的消费过程、任务方式、管理方式有非常亲密的联络，因此总是与某一特定的电力公司协作开发，为其效力。当然，其中的设计思绪和实现手段该当是共同的。 二、调度自动化主站系统的设备 调度自动化主站系统的设备包括主站系统和相关硬件。 一主站系统 1双机系统 双机系统共有三种任务方式。 (1)主一备任务方式。通常采用完全一样的两台主机及各自的内、外存储器及输入输出设备。承当在线运转功能的计算机，称值班机；处于热备用形状的计算机，称为

7、备用机。当值班机发生缺点，监视设备立刻自动把备用机在最短的时间内投入在线运转。采用这种任务方式时，备用机必需坚持与值班机一样的数据库，便于软件的维护和开发、运转人员的模拟培训及离线计算等。 (2)主一副任务方式。通常采用一台计算机为主，担负在线运转的主要功能；另一台为副，担负较次要的在线运转功能和辅助的或离线的功能。在主机发生缺点时，自动使副计算机承当起主计算机的功能。 (3)完全平行任务方式。通常采用两台计算机同时承当在线运转功能，这种方式不存在主一备机或主一副机切换问题。 为了保证可靠性，在双机系统中，前置机通常也采用双机方式。 2分布式系统 分布式系统是把系统的各项功能分散到多台计算机中

8、去，各台计算机之间用局域网相连并经过局域网高速交换数据。人机联络的处置机也以任务站方式接在局域网上.每台计算机承当特定的义务，如前置机、监控处置机、人机联络、历史文件处置机、电网分析处置机等。对某些重要的实时功能，设置双重化的计算机，如双前置机、双后台机、双网络等。分布式系统构造优点在于资源共享和并行计算，局域网( LAN)通讯灵敏、数据传输方便。在系统扩展功能时，只需添加新的处置器，无须改造整个系统。分布式系统采用规范的接口和介质，把整个系统按功能分解分布在网络节点上，构成异种机兼容，能相互衔接和移植，数据实现冗余分布，组成开放式的分布式系统。 目前，调度自动化系统调度端计算机系统采用基于冗

9、余的开放式分布运用环境，整个软硬件体系构造满足冗余性和模块化是当前电力系统对调度自动化系统技术开展的客观要求。二人机联络设备调度自动化主站系统中的人机联络设备就是为了实现人机对话而设立的，是调度自动化中操作人员和计算机之间交换信息的输入和输出设备。这类设备分为通用和公用两种。通用的人机联络设备是指供计算机系统管理和维护人员、软件开发和计算机操作人员所运用的控制台、打印机、控制台终端、程序员终端等。公用的人机联络设备是指专门供电力系统调度人员用以监视和控制电力系统运转的人机联络设备，其中有交互型的调度员控制台、远方操作台和调度员任务站，非交互型的调度模拟屏和计算机驱动的各类记录设备及其他设备等。

10、 人机联络系统的主要功能如下： (1)监视电力系统。 1)在屏幕上以单线图的方式显示电力系统的运转形状。 2)以表格的方式显示电力系统的运转参数以及定时打印、记录。 3)显示趋势曲线、条形图、棒图、饼图等。 4)在某些指定画面上进展某些操作。 (2)监视控制系统。 1)监视计算机系统的运转形状。 2)监视子站设备、通道的运转形状。 3)监视操作系统运转形状。 (3)维护系统。 1)在线维护和生成画面。 2)维护和生成数据库。 3)执行和开发运用软件。 三前置机 调度自动化主站系统的数据采集与处置子系统，常称为前置机系统。前置机系统包括从调制解调器到前置机的软、硬件。前置机系统是各厂站远动信息进

11、入主站系统的关口。 前置机的主要功能是接纳多个子站信息，其通讯口可以绑定不同的规约。 前置机的主要功能如下： (1)接纳数据的预处置。遥丈量的预处置任务主要包括遥测值的滤波处置、越限检查和遥测归零处置，形状量变位判别，变位次数统计等。发惹事故变位时，对相关遥丈量进展事故追想。 (2)向后台机传送信息。前置机预处置后的数据要向后台机传送，由后台机作进一步处置。可以采用有开关变位或遥测值的变化超越设定的死区时再向后台机送数的处置方法，以便减轻后台机的处置负担。 (3)下发命令。接纳后台机的遥控、遥调命令，并经过下行通道向子站发送。向下发送电能量冻结命令。接纳规范时钟如天文钟、卫星钟等或主机时钟，并

12、以此为规范向子站发送校时命令，实现系统时钟的一致。 (4)向调度模拟屏传送实时数据。经过串行口向模拟屏的控制主机、智能控制箱传送数据。 (5)转发功能。从实时数据库中，选择出上级调度主站需求的信息，按规定的转发规约对信息重新进展组帧，向上级调度主站发送。 (6)，通道监视。监视各个通道能否有信号正常传送，统计信道的误码率。 四计算机软件系统 计算机软件系统包括系统软件、支持软件和运用软件。系统软件包括操作系统、言语编译和其他效力程序，是计算机制造厂为便于用户运用计算机而提供的管理和效力性软件。支持软件主要有数据库管理、网络通讯、人机联络管理、备用计算机切换等各类效力性软件。运用软件是实现调度自

13、动化各种功能的软件，如SCADA软件、自动发电控制和经济运转、平安分析、形状估计和对策、优化潮流、网络建模、拓扑分析、负荷预告等一系列电力运用软件等。 调度自动化的计算机软件需满足开放式分布系统的运用环境，遵守开放式规范，支持多厂家硬件平台，为运用系统提供面向对象的开发环境，支持运用层的开放。 五图形系统 图形是直观地显示电力系统运转情况的重要手段。SCADA系统软件模块中的图形系统，能绘制出电力系统运转情况的各种图形。 (1)网络潮流图：用来表示电网的潮流分布。 (2)厂站主接线图：由代表各种电气设备的图形符号和衔接线组成，实时、直观地反映出电网的接线方式。 (3)曲线图：历史曲线图或实时动

14、态曲线图。历史曲线图用曲线显示遥丈量在某一历史时间内的变化情况。实时动态曲线图是对某一遥丈量按规定的时间间隔采样，显示从过去某一时间到当前时间的曲线。 (4)扇形图：以扇形图的大小显示出假设干个相关的遥丈量数据大小的比例关系，普通用百分比表示。 (5)棒图：将数据显示成棒的方式，并以棒的长短显示遥测值的大小。 (6)地理接线图：用来表示厂、站和线路的地理位置和走向。 六数据库系统 调度自动化系统的数据库分为实时数据库和历史数据库。实时数据库主要用于实时数据的储存，由于其对实时性要求较高，普通采用公用的数据库。历史数据库主要用于对历史数据的储存，普通采用商用数据库，如Oracle、Sybase等

15、。 三、电力调度自动化系统的根本功能 电力系统调度自动化按功能划分为电力调度自动化和配电自动化两类。 一电力调度自动化 1数据采集和监视控制( SCADA) 数据采集与监视控制是调度自动化系统最根本的功能，实现对电力系统实时数据的采集和运转形状的监控。监视指对电力系统运转信息的采集、处置、显示、告警和打印，以及对电力系统异常或事故的自动识别；控制那么是经过人机联络设备对断路器、隔分开关等设备进展远方操作的开环性控制。 SCADA系统的主要功能如下： (1)数据采集遥测、遥信。数据采集的主要义务是和各子站设备交换信息。SCADA系统进展数据采集的过程为：子站设备扫描并快速更新子站设备内部数据；调

16、度主站周期查询子站设备；子站设备向调度主站计算机传送所要求的数据；调度主站计算机进展数据校验、检错、纠错；将数据转换成规范方式并送入主机数据库。 (2)数据预处置。由信息传输系统直接送来的信息被存入数据库以前，必需对这些数据进展合理性检查和可信性校验及处置等。 (3)信息显示监视器或动态模拟屏和越限报警。将系统运转的动态参数和设备形状进展显示，以供调度员监视系统的运转形状。当运转参数越限或设备形状发生非预定变化时及时告警。电力系统监视的内容如下： 1)电能质量监视。监视系统的运转频率、各选定点的电压值，察看系统能否运转在给定频率和电压范围内。 2)平安限值监视。监视系统的运转频率和各选定点的功

17、率、电压、电流、水位等能否在允许范围内。 3)断路器形状监视。监视断路器、隔分开关的开合形状，检查能否有非方案动作。 4)停电监视。线路和母线的停电情况监视。 5)方案执行情况监视。监视地域用电、电厂出力、区域交换功率等能否超方案值。 6)设备形状监视。监视各电厂机炉的启、停、备用、检修和各变压器的运转或检修。 7)维护和自动安装监视。监视系统主要设备的维护动作情况和自动安装的动作。 报警的方法很多，如画面闪光、变色、音响、自动推出报警画面等。 (4)遥控、遥调操作。调度员利用计算机系统进展远方断路器倒闸操作及远方模拟量调理。为防止误操作，经过返信校验法检查命令能否正确。当子站设备收到控制命令

18、后并不立刻执行，而是在当地先校核一下命令能否合理，假设命令正确，子站设备将返校信息送回主站，主站将发出的信息和回收的信息进展比较，当两者一致时再发出执行命令。子站设备执行了遥控命令后再发回确认执行信息。同时，在画面上翻开窗口或者在另一屏上显示操作提示信息，按此提示信息一步一步地操作。 (5)信息储存和报表。信息储存是系统运转的一项义务。根据要保管数据的性质，选择不同的存储时间。例如月、年的累积数据，典型日的实时和统计数据，负荷预测用的负荷样本，事故历史资料等，存储的数据能方便地检索和修正。储存的数据可以经过报表的方式表现，如日、月、年报表。 (6)事件顺序记录和事故追想。 1)事件顺序记录(

19、Sequence OfEvents，SOE)。当电力系统发惹事故后，运转人员从遥信中能及时了解断路器和继电维护的形状改动情况。把事故时各种断路器、继电维护、自动安装的形状变化信号按时间顺序排队，并进展记录，这就是事件顺序记录。 2)事故追想( Post Disturbance Review，PDR)。为了分析事故，调度自动化系统在电力系统发惹事故时，将事故发生前和事故发生后一段时间时间可调事故的全过程记录下来，作为事故分析的根据，这种功能称为事故追想。 2自动发电控制( AGC)系统 自动发电控制系统是完好的功率闭环调理控制系统，包括实时发电控制系统、联络线买卖方案、机组方案与实时经济调度、备

20、用监视和性能评价等功能。在满足系统发电约束的各项条件下，自动调理参与AGC机组的有功功率，在系统发电费用优化的前提下，坚持系统频率或联络线功率在某个控制范围内。 3网络分析运用软件Network Analysis Application SoftwareNAS NAS是EMS在电力系统的网络分析运用功能，主要功能如下： (I)网络建模与网络拓扑分析。根据电力系统元件的衔接关系来决议实时网络构造，创建网络母线模型。将从SCADA获取最新的逻辑设备形状或人工设置的逻辑设备的形状，进展网络分析，确定网络接线模型，建成网络母线模型和电气岛模型，并提供应网络分析的其他运用软件运用。 (2)形状估计(SE

21、)。采用当前的网络模型、冗余的实时形状和量测值、预测与方案值及调度员键入值，同时获取母线负荷预告数据作为后备伪量测，对电网的不良、可疑数据进展检测、辨识，补充不可观测岛数据，来求取电网运转情况的形状量解，维护一个完好而可靠的实时网络形状数据库，为其他网络分析软件提供实时运转方式数据。 (3)调度员潮流(DPF)。提供一种可靠、快速的潮流算法进展在线潮流计算，生成某一给定网络条件下的潮流问题的处理方法。 (4)静态平安分析(SA)。静态平安分析给电力系统调度员提供对料想事故下的电力系统稳态平安信息。 (5)平安约束调度(SCD)。平安约束调度是在保证电网平安稳定运转的根底上，以系统控制量最小或燃

22、料水耗费用最低、网损最小为目的，解除系统的有功、无功、电压越限等情况。它为AGC等运用功能提供满足系统约束条件的机组经济出力。 (6)电压无功优化控制(AVC)。无功和电压的自动控制是一项综合的系统控制技术。AVC有两种类型：一是集中控制型，即在电力调度自动化系统( SCADA/EMS)与现场调控安装间闭环控制实现AVC;二是分散控制型，即单独在现场电压无功控制安装(VQC)上的计算模块与调控模块间闭环控制实现AVC。 电压无功优化控制能经过调整发电机母线电压、有载调压变压器抽头、同步伐相机、静止补偿器等无功补偿设备，或投切电容器、电抗器组等，使电网运转到达平安性和经济性。 (7)负荷预测。按

23、照未来负荷预测的时段长短，可分为电力系统超短期负荷预告、短期负荷预告、中期负荷预告和长期符合预告。超短期负荷预告用于预告下一小时系统负荷，最小时间间隔为Smin。短期负荷预告可分为日负荷预告和周负荷预告。中期负荷预告分为月负荷预告和年负荷预告。一年以上的负荷预告是长期负荷预告。 (8)短路电流计算。短路电流计算能计算电网中恣意电气设备及元件不同类型短路时的电流情况。短路电流计算结果能直接用于继电维护的整定。 4调度员培训仿真Dispatcher Training Simulator，DTS 调度员培训仿真系统是EMS的有机组成部分，与EMS相连，实时地运用EMS数据。也可作为独立系统存在。DT

24、S具有网络拓扑、动态潮流和动态频率计算、电力系统全动态过程仿真、继电维护仿真、数据采集系统仿真等完好的计算模块，可仿真各级电压电网及母线；可设常见事故及复杂事故，并计算出假想事故发生后继电维护的联锁动作和电网潮流的变化，显示越限设备的报警提示等。 调度员经过DTS熟习电网构造，掌握根本运转操作及调度规程，并可进展全网反事故演习。DTS能实时模拟电力系统正常、事故和恢复时的运转情况，重如今线系统的用户界面和运转动作过程，可用作电网调度运转人员和方式人员分析电网运转的工具。 DTS的主要功能如下： (1)对学员进展电力系统正常操作的训练。 (2)对学员进展事故处置的训练。 (3)对学员进展调度自动

25、化系统的SCADA/EMS运用的训练。 (4)提供方案及运转方式人员分析检修和电力系统新增设备投入的对策。 (5)对教员有灵敏的培训支撑功能。 (6)培训过程的记录和控制、培训结果的评价等。 二配电自动化 通常把从变电、配电到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统，称为配电管理系统(DMS)，主要针对配电和用电系统，用于lOkV以下的电网。其内容包括配电网数据采集和监控SCADA，包括配电变电站自动化、馈线自动化、地理信息系统、需方管理包括负荷监控及管理和远方抄表及计费自动化、配电网分析软件( DPAS)、配电任务管理系统等，即包括一切管理和控制功能。 普通以为，DMS是和输电网自动化的能

26、量管理系统EMS处于同一层次。二者不同之处是EMS管理发电，而DMS管理供用电。EMS和DMS在电力系统中的关系表示如图GYZD00101003-2所示。图GYZD00101003-2 EMS和DMS在电力系统中的关系 现代配电管理系统采用分层集结的战略，大城市的配电自动化系统普通分为四个层次，其构造如图GYZD00101003-3所示。图GYZD00101003-3配电自动化系统的构造 1配电自动化组成 配电自动化主要由调度自动化系统，变电站、配电所自动化，馈线自动化(FA)，自动制图设备管理地理信息系统AM/FM/GIS，用电管理自动化，配电系统运转管理自动化，配电网分析软件(DPAS)等

27、组成。 2配电自动化系统( Distribution Automation System，DAS) (1)配电调度SCADA。配电SCADA应包括数据采集遥测YC、遥信YX、报警、形状监视、遥控(YK)、遥调(YT)、事件顺序记录、统计计算、趋势曲线、事故追想、历史数据存储和制表打印等常规内容。还支持无人值班变电站的接口，实现馈线维护的远方投切、定值远方切换、线路动态着色、地理接线图与信息集成等功能。 (2)配电网电压管理系统。根据配电网电压、功率因数或无功电流等参数，自动控制无功补偿电容器投切和变压器有载调压开关分接头的挡位，实现电压、无功自动闭环控制。 (3)配电网缺点诊断和断电管理系统。

28、根据远传信息、赞扬和缺点报告的分析，实现缺点诊断、缺点定位、缺点隔离、负荷转移、恢复供电和现场缺点检修安排、检修操作票管理、事故报告存档、事故处置信息交换等。 3配电网分析软件( Distribution Power Application Sofiware，DPAS) (1)网络接线分析又称网络拓扑。网络接线分析用于确定配电网设备衔接和带电形状，用来检查辐射网络能否合环，并给出报警。 (2)配电网潮流分析包括三相潮流。配电网潮流分析是配电网各种分析的根底，用于电网调度、运转分析、操作模拟和规划设计等。包括计算系统或部分的电压、电流、线损、多相平衡，不平衡潮流，仿真变压器有载调压和电容器操作的

29、结果。 (3)短路电流计算。短路电流计算主要是在配电网出现短路缺点情况下，确定各支路的电流和各母线上的电压，缺点包括单相、两相、三相及接地等类型。在正常运转方式下检查维护特性和检查现行系统开关的遮断才干。在接线方式变化时，能自动计算、校核和告警。 (4)负荷模型的建立和校核。负荷模型的建立和校核，使网络负荷点的负荷有功和无功与在变电站馈线端口记录的实测负荷相匹配。对变电站馈线出口总电流采用实测数，对馈线各分段区间的负荷电流采用估计和按一定比例分配的方法。 (5)配电网形状估计。配电网形状估计分两大部分：一是主配电网估计，有实时量丈量，属普通形状估计模型；二是沿馈线的潮流分量，无实时量丈量，即在

30、知馈线始端功率和电压估计值的条件下，利用母线负荷预测模型，将其分配到各负荷点用于丈量计算。 (6)配电网负荷预测。配电网负荷预告分地域负荷预告用于购电方案及供电方案和母线负荷预告用于形状估计或潮流计算两类。 (7)平安分析。中压配电网用N-1平安准那么进展分析。 1)高压变电站中失去任一回路进线或一组降压变压器时，必需保证向下一级配电网供电。 2)高压配电网中一条架空线或一条电缆或变电站中一组降压变压器发生缺点停运时，在正常情况下，除缺点段外其他段不能停电，并不得发生电压过低和设备不允许的过负荷；在方案停运情况下又发生缺点停运时，允许部分停电，但应在规定时间内恢复供电。 3)低压电网中当一台变

31、压器或电网发生缺点时，允许部分停电，但应尽量将完好的区段在规定时间内切换至临近电网恢复供电。 (8)网络构造优化和重构。按照网络线损率最小、配电变压器之间负荷尽能够均匀分配、合格的电压质量、最少的停电次数、对重要用户尽能够平衡供电等目的函数，对网络构造进展优化和重构。 (9)配电网电压调整和无功优化。无功电压优化，首先按变电站进展优化，在具备条件时，按网络构造进展优化。 4任务管理系统Distribution Work Management System，DWMS 任务管理系统主要包括负荷监控与管理、远方抄表及计费自动化以及需方用电管理等。 (1)负荷监控与管理。负荷控制与管理是实现方案用电、

32、节约用电和平安用电的技术手段，经过对负荷的控制来到达改善负荷质量的目的，是电力部门对分散用户以实时方式集中监测和控制，为计量监测、营业抄收、线损管理等任务提供丰富的电网和用户供电参数。 (2)远方抄表及计费自动化。远方自动抄表及计费自动化系统主要包括具有自动抄表功能的电能表、抄表集中器、抄表交换机和中央信息处置机四个部分。 (3)需方用电管理。业扩报装、查表收费、负荷管理等是供电部门最为繁重的几项用电管理业务。经过配电地理信息系统AM/FM/GIS可以加快新用户报装的速度，可以按街道的门牌编号为序建立用户档案，查询起来非常方便。同时根据用户的地理位置和负荷可控情况，实现对负荷的调峰、错峰和填谷

33、。第二章 EMS的平安分区体系构造本章引见EMS的体系构造。经过图文结合和功能引见，了解能量管理系统的开展，熟习能量管理系统在平安I区和平安II区的功能和体系构造及其在III区的运用功能。一、能量管理系统(EMS)的开展能量管理系统(EMS)是随着通讯技术、计算机技术、控制技术、电力系统分析技术的提高而开展起来的。在国内，能量管理系统调度自动化系统的开展曾阅历经了四代。第一代系统为20世纪70年代基于公用机和公用操作系统的SCADA系统；第二代系统为20世纪80年代基于通用计算机和集中式的SCADA/EMS系统，部分EMS运用软件开场进入适用化；第三代系统为20世纪90年代基于RISC/UN的

34、开放分布式EMS含SCADA运用，采用的是商用关系型数据库和先进的图形显示技术，EMS运用软件更加丰富和完善，第三代系统的主要特征是基于RISC图形任务站的一致支持平台的功能分布式系统；第四代电网调度自动化集成系统是一套支持EMS、DMS、WAMS和公共信息平台的集成系统，为调度自动化提供了一揽子的集成方案，以遵照IEC 61970力主要特征，采用了大量的先进技术，包括CORBA中间件技术、CIMCIS技术、SVG技术等。二、 能量管理系统(EMS)的体系构造随着二次系统平安防护要求的出台，能量管理系统的体系构造发生了变化。按照电网调度的中心业务和消费需求分为平安I区的调度实时监控类功能、平安

35、II区的调度方案类功能、平安III区运用功能。能量管理系统为调度中心的监视、分析、预警、控制等提供支持，是一套面向调度消费业务的集成的、整体的集约化系统。1实时监控类功能的体系构造位于平安I区的实时监视控制类功能可实现对电力系统稳态运转形状的监视、分析和控制，对电力系统动态运转形状的监视、分析和预警，以及对稳态、动态、继电维护和平安自动安装等实时信息的综合利用。其中的实时调度方案功能将调度方案由短期扩展到实时，提高了电网运转的经济性，为特大电网平安稳定经济运转提供了全面和完善的监视、分析、控制手段和工具。平安I区体系构造如图2-1所示。平安I区体系构造图系统平安I区采用基于高速总线的架构，为电

36、网实时监视控制类软件提供支撑与效力，为实时监视控制、网络平安分析、动态稳定预警、实时调度方案类功能提供模型、图形、数据的交换效力。泵统高速总线独立于调度运用效力总线，满足了电网监视控制类运用功能对效力总线平安、稳定、高速、可靠的要求。同时，独立的系统高速总线还可以确保平安I区内数据交换效力畅通无阻。系统高速总线构造如图2-2所示，水电调度、电能量计量等模块也属于该体系构造。系统高速总线构造图在平安I区系统高速总线下，各个运用子系统之间会提供一些效力，这也是面向效力的系统高速总线在设计过程中需求思索的重要方面。2调度方案类功能的体系构造调度方案类功能全面综合思索电力系统的经济特性与电网平安，将经

37、济调度与静态和动态平安校核有机结合，实现电网运转经济与平安性的协调一致，为特大电网平安稳定和经济运转、实现资源优化配置提供有力的技术支撑。调度方案类的中心功能是调度方案，其他功能包括调度员培训模拟、继电维护及缺点信息管理等。其体系构造平安II区体系构造如图2-3所示。平安II区体系构造图3、区运用功能1调度管理。区的调度管理为企业指点和其他消费管理部门在区提供与区一样的SCADA、EMS、WAMS功能运用。(2)网络分析功能。区网络分析功能与I区类似，是I区网络分析功能向III区的拓展延伸。调度中心各业务专业人员可在平安区办公PC中运用网络分析软件。 第三章 EMS主要子系统的功能本章引见EM

38、S主要子系统的功能。经过功能引见，了解EMS的子系统分类及各子系统的功能。按照系统二次防护的要求，EMS运用功能可以分为I区实时监视控制类运用功能、II区调度方案类运用功能、III区运用功能和公共运用功能四大类。一、I区实时监视控制类运用功能实时监视控制实现对电力系统稳态和动态运转情况的监视，使电网调度人员能及时、准确和全面地掌握电网的实践运转情况，提供全面和完善的监视控制手段和工具，保证电网的平安稳定经济运转。实时监视控制功能主要包括实时数据采集和监控、广域相量丈量、继电维护安装和平安自动安装在线监视管理、自动发电控制、自动电压控制、网络平安分析和电网预警决策等。一实时数据采集和监视子系统功

39、能该系统经过RTU和计算机通讯等多种方式对实时数据秒级稳态数据进展采集和处置，实现对电力系统实时运转形状的监视和控制，主要包括数据采集、数据处置、数据计算和统计、人工数据输入、历史数据保管、事件顺序记录、断面监视、备用监视、设备负载率监视、事故追想和反演、事件和报警处置、遥控和遥调、图形显示、趋势曲线、系统配置及权限设置以及人机联络、电网信息与运转信息考核统计等功能。数据采集和监控功能面向网络模型，自动完成一切设备的动态拓扑着色、自动旁路代、自动对端代、自动平衡率计算等。二广域相量丈量子系统功能该系统经过PMU数据的采集，对动态数据进展整合，实现电网广域丈量功能。该系统可实现低频振荡在线识别与

40、分析、电网频率特性分析、电网扰动识别、快速和详细缺点分析和PMU形状估计计算。广域相量丈量完成电网实时动态相量信息几十毫秒级动态数据的采集和处置，实现对大型互联电网的动态过程监视。主要功能包括PMU信息的采集和通讯、数据处置、实时相量数据分析处置和存储归档、越限报警、低频振荡监测等。广域相量丈量能准确记录电力系统在缺点扰动、低频振荡和系统实验等情况下的动态过程及行为特性，为电力系统动态运转形状的监视、事故分析、参数辨识、辅助效力质量监测提供支持。综合利用实时动态相量信息、电力系统静态实时信息、继电维护和平安自动安装动作信息，实如今线智能缺点报警和缺点诊断。三继电维护安装和平安自动安装在线监视管

41、理子系统功能该系统对电力系统二次设备的信息进展采集和处置，对继电维护、缺点录波安装和平安自动安装的运转形状工况、衔接片形状、告警、投运情况、动作信息进展在线监视和管理，可进展衔接片投退、切换定值区和在线定值下发修正等操作。四自动发电控制子系统功能该系统提供对发电的监视、调度和控制。经过控制调度区域内发电机组的有功功率使机组发电自动跟踪系统负荷变化，使系统频率偏向和区域联络线交换功率偏向在规定的范围内，监视和调整备用容量，还具备时钟校正和无意交换电量的前往功能。该系统与超短期负荷预测、平安约束经济调度结合可实现超前闭环控制。自动发电控制功能包括负荷频率控制、经济调度、备用监视、性能评价等。该系统

42、与优化调度系统结合，可实现基于平安约束调度和超短期负荷预测的控制调理功能。五自动电压控制子系统功能该系统提供对电网母线电压、发电机无功、电网无功潮流进展自动监视和控制。经过调理发电机无功出力、控制变压器分接头和无功补偿设备的投切，自动控制电网电压在平安和合格的范围内，降低系统网损，保证电网平安稳定经济和优质运转。上级调度自动电压控制系统具备和下级调度自动电压控制系统的上、下协调分层控制功能。六网络平安分析( NAS)子系统功能该系统利用电力系统实时或方案信息对电网进展分析与决策，提高系统运转的平安性，使决策能兼顾电网的平安与经济。网络分析的运用软件利用电力系统采集的数据和其他运用软件提供的数据

43、来分析和评价电力系统。网络平安分析子系统的主要功能包括网络拓扑分析、形状估计、调度员潮流、静态平安分析、可用输电才干、平安约束调度、最优潮流、短路电流计算、网损计算和统计、在线外网等值等。1网络拓扑分析网络拓扑分析是指根据电力系统元件的衔接关系以及开关形状，将网络物理模型转化为计算用的数学模型并确定各设备的带电形状。网络拓扑分析是电力系统计算的前提，是拓扑着色及其他网络分析运用软件的公用模块。2形状估计形状估计是指根据网络接线的信息、网络参数、一组有冗余的模拟量测值、开关量形状，求取可以描画电网稳定运转情况的形状量母线电压幅值和相角的估计值，并校核实时量丈量的准确性。形状估计的主要目的是维护一

44、个完好而可靠的实时网络形状数据库，为其他运用软件提供实时运转方式数据网络模型和形状。该功能是调度自动化系统的根本运用，是自动电压控制、动态稳定分析、其他网络分析运用以及调度员培训仿真的根底。3调度员潮流调度员潮流为调度员和运转分析人员提供一种方便的工具，用于研讨分析实时方式和各种假想方式下电网能够出现的运转形状，也可以用于方案的平安校核和分析近期运转方式的变化，可实现实时、料想和历史方式的潮流计算。调度员潮流功能操作方便、灵敏，收敛性好。4静态平安分析静态平安分析是指当电力系统中的某些元件包括线路、变压器、发电机、负荷、母线等或元件组合发生缺点时，对电力系统平安运转能够产生的影响进展评价。该功

45、能可用于实时方式和研讨方式，也可以用于调度方案的平安校核。静态平安分析提供灵敏直观的料想缺点定义手段，模拟缺点类型包括单重缺点、多重缺点和条件缺点，具有电网料想缺点分析和N-l平安分析功能。5可用输电才干可用输电才干( ATC)用于计算实时和未来一段时间基态或-1条件下电网运转的平安和稳定裕度，包括系统联络线、大电厂出线断面、重要线路或断面的有功潮流及其保送才干，并提供图形界面对有功潮流及其保送才干进展监视，为减少阻塞发生、保证电力系统的平安可靠运转提供技术支持。6平安约束调度平安约束调度根据实时或方案的运转方式，按照给定的控制目的控制量调整最小或顺应调度买卖要求，在满足约束集合条件下，提出系

46、统中的可控量发电机有功功率、负荷的控制措施或优化战略，以消除或缓解电网设备或断面有功过负荷，使之恢复到平安形状，为电网的平安运转提供有效的决策支持。7最优潮流最优潮流针对不同的约束集合，经过调整不同的控制变量来优化相应的目的函数。最优潮流的目的函数可以是极小化消费本钱或节能发电调度、电力买卖等目的、极小化有功网损、消除有功和无功越限的调整量最小和全局优化，其约束条件包括机组输出功率、区域间交换功率、线路潮流、母线电压等，可调理的控制量包括机组有功功率、机组无功功率、有载调压变压器的抽头、电容器电抗器、移相器、负荷。8短路电流计算短路电流对规定的缺点条件包括各种短路缺点和断线缺点计算缺点后各支路

47、电流和各母线电压，用来校核开关遮断容量。假设超越某些开关额定值，那么对操作员发出警告。料想的缺点形状是实时形状估计或者研讨方式下的潮流解。9网损计算和统计网损计算和统计包括网损计算、分析、统计与管理的功能，利用EMS和电能量计量数据等资源，基于实时数据、形状估计、潮流计算结果和实际线损进展网损统计和计算，对系统网损进展综合分析。10.在线外网等值为理处理下级调度外网模型的难题，提高分析精度，应实现上下级调度之间的结合网络等值，上级调度实现各下级调度的外部网络的在线静态等值，下级调度支持外网等值模型的接入及处置。等值可根据需求能否保管缓冲网，采用符合IEC 61970规范的接口规范进展等值模型的

48、交互。七电网预警决策子系统功能电网预警系统在线监视和分析电网运转的平安隐患，利用电网运转数据进展电网动态稳定预警，实如今线稳定分析及预警、调度辅助决策、方案校核，并为未来实现闭环稳定控制奠定根底。主要运用功能包括静态平安综合预警、动态稳定分析预警、调度辅助决策、稳定裕度评价、电网稳定控制等。1静态平安综合预警静态平安综合预警软件是网络分析软件的整合升华，实现传统被动分析型EMS向自动预警型调度决策支持系统的过渡，预警内容包括静态平安预警、遮断容量预警、电压稳定预警、合环潮流预警和继电维护预警等。2动态稳定分析预警动态稳定监测预警与紧急控制功能利用在线数据对当前系统运转形状进展平安稳定综合分析、

49、评价，对出现的不平安形状进展预警。主要包括暂态稳定分析与评价、静态电压稳定性评价、小干扰稳定评价、基于平安域的稳定监测及可视化、基于WAMS互联的分析及告警等。动态稳定监测预警与紧急控制功能综合利用稳态信息、PMU动态量测信息，以及继电维护、平安自动安装、缺点录波等信息，随时根据电网实践运转情况确定电网稳定控制程度和控制战略，防止偶尔事故演化为大停电灾难。3调度辅助决策调度辅助决策根据在线稳定分析的结果，针对系统平安稳定裕度缺乏的运转方式，提出包括调整发电机出力、调整联络线功率、控制负荷等预防性控制措施或优化战略，以及事故后需求采取的调整措施等，构成保证电网平安运转有效的决策支持。4稳定裕度评

50、价稳定裕度评价是指利用在线数据，自动计算系统发生料想事故后可以坚持系统稳定运转的最大保送功率。5电网稳定控制电网稳定控制包括预防控制和紧急控制。预防控制包含在调度辅助决策中。紧急控制根据电网在线运转数据，在线计算紧急控制战略，在线刷新战略表，处理料想缺点发生后的电力系统暂态稳定问题和设备过载。电网稳定紧急控制功能应在根底数据和管理到位、各方面条件成熟的情况下实施。二、区调度方案类运用功能一调度方案子系统功能调度方案子系统根据短期负荷预测综合思索电网平安约束和机组运转约束，制定短期发电方案，并对调度方案进展动态、静态平安校核和阻塞管理，实现与辅助效力方案的协调优化。调度方案能顺应调度方案管理、节

51、能发电调度、电力市场等不同调度方式的需求。在运用模块设计中，负荷预测、机组组合、发电方案编制、方案平安校核等运用软件算法模块可以与网络平安分析、实时调度方案、动态稳定预警互用。调度方案主要功能包括系统负荷预测、母线负荷预测、平安约束经济调度、平安约束机组组合、平安校核与阻塞管理、检修方案以及新型能源发电才干涉测和小电源管理、短期买卖管理、辅助效力、合同管理、考核结算管理、数据申报管理、信息发布、调度方案分析评价等。1系统负荷预测系统负荷预测是电力系统未来数据的主要来源。系统负荷预测根据历史负荷、气候信息、节假日信息等，预测未来一段时间内系统各时段的负荷。负荷预测软件包括中期月负荷预测、短期日周

52、负荷预测、超短期未来Smin到几小时负荷预测、长期负荷预测一年以上。负荷预测为电力系统控制、运转方案和分析提供根底数据，提高其精度，既能加强电力系统运转的平安性，又能改善电力系统运转的经济性。2母线负荷预测母线负荷预测根据系统负荷预测结果预测未来一段时间短期各时段和超短期的母线负荷值。母线负荷预测从网络建模获取母线负荷定义以及所属区域和厂站的层次关系，既可用SCADA数据作为数据源，也可用形状估计的结果与之相互校验。母线负荷预测包括短期日周负荷预测、超短期未来5min到儿小时负荷预测。3新型能源发电才干涉测和小电源管理预测水电、风能、生物质能等可再生能源和新型能源发电才干，提高新能源发电才干涉

53、测程度和清洁能源利用效率，在发电调度方案编制和辅助效力安排中充分思索新能源的影响。对于小电源的管理，应预测小电源发电才干，并对小电源实践发电数据进展搜集、管理和统计分析，并在发电调度方案编制和母线负荷预测中充分思索小电源的影响。4平安约束机组组合平安约束机组组合在短期负荷预测、检修方案、联络线方案、水电方案知的条件下，根据不同调度方式的要求，确定不同目的函数为最小时的短期日前、实时机组各时段开停机形状及发电方案。约束条件除思索系统功率平衡约束、备用约束，机组出力上下限约束和速率约束、机组开停机时间约束外，还必需思索电网平安约束。5平安约束经济调度平安约束经济调度在短期负荷预测、检修方案、联络线

54、方案、水电方案、机组开停机方案知的条件下，根据不同调度方式的要求，确定不同目的函数为最小时的短期日前、实时机组各时段发电方案。约束条件除思索系统功率平衡约束、机组出力上下限约束和速率约束、机组开停机时间约束外，还必需思索电网平安约束。6平安校核与阻塞管理平安校核是指对日前和实时的发电调度方案进展静态平安分析和动态平安校核，该功能由N-1静态平安分析和动态平安稳定分析实现。当系统出现越限时，可经过平安约束调度或调度辅助决策消除越限。未来可将静态平安分析和电网设备允许载流量计算、动态平安校核和稳定裕度评价与平安约束机组组合、平安约束经济调度结合，经过迭代实现对调度方案的平安校核和调整。7短期买卖管

55、理短期买卖管理用于短期日前、日内跨区省电力买卖。8辅助效力辅助效力是指按照电网平安稳定运转要求安排短期日前、实时机组各类辅助效力方案，类型包括一次调频、自动发电控制、调峰、无功调理、备用、黑启动等。9合同管理合同管理是指对各类合同录入、变卦、查询、统计和分解等。10.考核结算管理考核结算管理包括：对发电厂、联络线短期买卖运转性能的考核；对发电厂的电力电量进展结算、对联络线买卖电力电量的结算；对各类短期辅助效力的考核和结算。11.数据申报管理数据申报管理是指对各购售电主体、电厂或机组或市场参与者注册和申报数据的接纳和管理。12.信息发布信息发布是将调度买卖信息汇总并分类发布，保证信息及时更新，为

56、市场参与者和相关单位提供便利的查询手段和多种信息发布方式。13.调度方案分析评价调度方案预评价分析是针对不同调度方式、发电目的和运转条件，分析对比发电方案的变化和经济效益，对制定的发电调度方案进展评价。调度方案后评价分析是建立发电调度评价体系，统计发电调度方案运转信息，对发电调度方案制定和执行情况的全过程进展分析和评价，对发电调度目的如节能减排的实施效果进展评价。二检修方案子系统功能检修方案以一定的目的安排方案周期内通常为一年每个时段周、月的机组和设备的检修方案或停机安排。可提供图形界面选择检修设备，根据选择的设备对象自动生成相应的检修内容。检修方案平安校核功能对检修方案进展静态平安分析，分析

57、和计算机组和电网设备检修对电网平安的影响。三调度员培训模拟子系统功能调DTS的功能包括调度室工具运用的培训、开关操作步骤及有关平安事项的培训、正常形状下运转的培训、事故形状下运转的培训以及上下级调度的结合反事故演习等。四脱硫实时监测子系统功能脱硫实时监测子系统对火电厂燃煤机组烟气脱硫系统在线数据进展采集、传输、处置、计算和分析，在线监视火电厂脱硫设备运转情况。并对各火电机组的月发电量、脱硫设备投运率、脱硫设备效率、排放总量等数据进展实时监视和管理。五继电维护及缺点信息管理电网继电维护及缺点信息管理是以电力公司所管辖的变电站中的继电维护设备、平安自动安装和缺点录波器为管理对象，采集这些对象送出的

58、一切信息，并加以分析处置，为用户提供告警、操作、分析、统计、查询等各种功能。主要功能包括数据采集、控制、告警、数据处置与转发、管理与报表、各种高级分析功能等。其中修正定值、切换定值区、投退软压板等控制功能在实时控制类实现。三、区运用功能1Web功能系统Web功能主要为电网运转企业指点层和其他消费管理部门在I区提供与I区一样的SCADA、EMS、WAMS功能运用不含实时采集与处置等。系统能自动将I区系统的数据库、画面传送到III区，并转换为规范的阅读器支持格式如XML、HTML等，在III区实现电网实时数据的信息发布，并支持潮流计算、优化潮流、静态平安分析等离线分析功能。2区网络分析功能区网络分

59、析功能与I区一样，是I区网络分析功能向n区的拓展延伸。该功能的实施，可以使调度中心各业务专业人员可以在平安III区办公PC中运用网络分析软件，促进了运用软件的适用化，提高了调度中心的业务分析程度。四、公共运用功能系统的公共运用功能包括数据模型维护与信息共享、电力系统可视化、电网运转分析评价等，为实时监视控制类、调度方案类和调度管理类运用提供数据维护、系统展现、统计分析的支持。1数据模型维护与信息共享系统具有图形数据整体维护的功能，需求维护的数据模型和共享的信息包括实时数据、方案数据、电网接线模型、设备静态和动态参数、继电维护和平安自动安装动作战略模型、系统图形。同时根据分析计算的需求共享形状估

60、计的计算结果。调度中心内部各运用功能之间，以及厂站和多级调度自动化系统之间可以实现模型参数以及相关信息的共享，实现信息的源端维护全网共享，以保证数据、模型的一致性，并且具有完备数据校验功能，保证数据的正确性。系统一切运用一致建模，任何电力系统设备只需维护一次，不需求针对不同运用进展相应的维护。虽然不同运用关怀的设备范围各有偏重，但大部分是具有共性的，运用同一条数据库记录用记录所属运用来区分，经过实时数据库的下装构成不同运用的同一套数据模型的不同派生子集。一致建模技术防止了为每种运用分别建立一套独立的数据模型。一致建模技术既防止了反复劳动，又保证了数据库的一致性，减少了出错的时机以及建模和建库时