能量管理系统-EMS应用分析

1、能量管理系统EMS应用分析摘要：能量管理系统(ES)是一套大型计算机应用软件，在传统的垂直一体化的电力系统中，其主要的功能模块有数据采集与监视(SADA)、负荷预测、自动发电控制(AG)、网络分析(NA)、在线经济调度、料想事故与潮流分析、发电与输电方案、开断方案等。本文在简要概述能量管理系统(ES)开展历史及其应用软件的根底上，以SE-9000系统为实例对能量管理系统ES应用进展分析。关键词：能量管理系统；ES；应用软件；SE-90001能量管理系统ES的开展概述电力系统自动化经历了“元件自动化、“部分自动化、“单一岛自动化到“综合自动化(ES)的开展阶段，能量管理系统将各个自动化孤岛连接成

2、为一个有机的整体。20世纪60年代提出的在线平安分析的急迫性，促进了能量管理系统的诞生；20世纪80年代频繁出现的大型电力系统电压崩溃事故，使ES的重要性更为突出；20世纪90年代以来实行的电力市场，使电力系统的运营从垄断走向开放、走向市场，：ES的功能子模块重新面临技术改造和补充完善的严峻挑战，突出表如今实时电价计算、最大输电才能计算、输电途径优化、输电费用计算、输电效劳预调度和实时调度等。能量管理系统的开发和应用可大致划分为四个阶段，如表1所示。2能量管理系统ES主要应用软件根据各主要软件的功能及用处，可将ES划分为五大类别：发电控制类、发电方案类、网络分析类、调度员培训模拟类、市场交易与

3、管理类。2.1发电控制类软件这类软件主要由自动发电控制、发电本钱分析、交换方案评估和机组方案组成。自动发电控制(AG)。自动发电控制是一项成熟的技术，它有40多年的历史而且已经由模拟系统开展到数字系统，由线形反响控制开展到最优控制。自动发电控制的根本功能包括：负荷频率控制，维持系统频率(50Hz)或和维持区域间联络线交换功率为方案值；经济调度，确定各机组的经济基准运行点；系统备用容量监视；AG系统性能监视。发电本钱分析。在垄断体制下，该软件模块将定期给出每台机组及各区域总的消费本钱。在电力市场环境下，每个发电厂都将成为独立发电运营商(IPP)，电网调度或交易中心在分析单个电厂本钱及报价的同时，

4、应当把握信息公开的范围和尺度，做好部分信息的保密工作。交换方案评估和机组方案。前者对发电交换方案的结果进展评估和AG再校正，后者确定机组的基点功率方案和减出力方案等。2.2发电方案类软件发电方案类软件主要包括负荷预测、机组组合、水电方案、交换方案、火电方案等。在电力市场机制下，负荷预测应该引入电价弹性的理念；机组组合应该充分考虑不同机组在负荷曲线上的位置及其预期的报价盈利程度；交换方案应该满足购电和买电双方交易的利益均分原那么；火电方案应兼顾绿色能源和环境保护的需要。机组组合是在满足系统负荷、备用容量、机组容量、最小启动时间和最小停机时间等约束条件下，考虑机组启动费用和发电费用特性，确定系统各

5、区域的电厂、机组次日规定时段的开停机方案，使一定周期内的总费用最校但在方案经济体制下，人为干预和不确定性因素太多，很难自动实现。在电力市场中，报价面前人人平等，实现机组组合反而容易了。虽然机组组合功能是在交易管理系统中，目的函数不同了，但其根本算法并没有根本改变，原来的根底和经历仍然有效。2.3网络分析类软件网络分析类软件主要由网络拓扑、状态估计、外部网络等值、调度员潮流、平安约束调度、最优潮流、静态平安分析、暂态平安分析、电压稳定分析、无功优化、短路计算等。网络拓扑和外部等值是ES应用软件中最根本的功能。拓扑分析的作用在于将网络的物理模型实时转化为计算的数学模型，根据数据采集与监视系统中断路

6、器和隔分开关的信息确定电网的电气连接状态，并将网络的物理模型转换为数学计算模型；外部等值(有静态和动态等值之分)的作用是简化计算，进步求解速度。它是对调度范围或计算范围以外的网络进展简化，以便考虑这部分网络对本区域电网的影响。两者作为公共模块广泛应用于状态估计、调度员潮流、平安分析、无功优化等程序中。静态平安分析的作用在于，对多种给定运行方式进展料想事故分析，模拟元件或线路越限或开断故障，找出薄弱环节，评估整个系统的静态平安程度。当发现有危及系统静态平安的料想事故时，调用平安约束调度软件，以系统控制量调整最小或消费费用最低或网损最小为目的函数，提出解除有功、无功、电压越限并使系统进入新的平安状

7、态的对策。暂态平安分析是在给定的或料想的运行方式下，针对料想事故集中的故障或继电保护装置动作情况，判断系统是否会失去暂态稳定并确定故障的最长持续时间。电压稳定性分析可以给出料想运行方式下各个节点的电压稳定性指标、功率极限和临界电压。最优潮流的计算目的是优化电力系统的静态运行条件，通过调节控制变量使目的函数到达最小，实现发电费用最小或购电总本钱最低的经济运行目的。无功优化那么是在调度员潮流分析根底上，通过改变无功设备，在满足平安约束和电压质量的条件下，使系统的有功总网损到达最校2.4调度员培训模拟这主要用于培训调度员在正常状态下的操作才能和事故状态下的快速反响才能，也可用作独立系统调度员(IS)

8、分析电网运行状况的工具。2.5市场交易与管理类这主要包括实时电价计算、最大输电才能计算、输电途径优化、输电费用计算、输电效劳预调度和实时调度等软件。这类软件在功能上如何与现有ES软件整合与分工，有待进一步研究和探究。4实例分析以SE-9000系统为例电力市场机制给ES带来了宏大挑战，其主要软件模块在功能和内涵上将发生重大的变化，如SADA、AG、负荷预测、机组组合、调度员潮流、平安分析、无功优化、数据库构造、人机界面等。当今主流能量管理系统以SE-9000为典范，SE-9000系统以开放、稳定、实用、先进、功能完善、易维护、易扩大为主要设计目的，在系统设计中进展了图模库一体化、SADA/PAS

9、/FA设计一体化、人机界面一体化、开发接口一体化、维护一体化一体化设计。4.1软件系统分析SE-9200系统支撑平台是整个系统的核心，平台为各应用子系统提供统一的系统运行管理、数据访问、模块间通信、图形界面、权限管理、告警处理等公共效劳，使各应用只需专注于各自业务逻辑的实现，如图1。系统支撑平台可以归纳为集成总线层、数据总线层、公共效劳层三层，如图2。集成总线层提供各公共效劳之间、各应用子系统以及第三方软件之间标准化的交互机制；数据总线层提供适当的数据访问效劳；公共效劳层为各应用子系统提供公共效劳，如图形界面、报表工具、告警效劳等。在应用软件方面，SE-9000系统的大型软件应用子系统除了包含常规的电网监控子系统外，还集成有集控中心子系统、电网高级应用软件子系统、电量管理子系统、调度管理子系统、配网自动化子系统等。4.2结语通过实际操作应用，