摘要：EMS（Energy Manage System），能量管理系統，是在SCADA系統的功能之上，在對電網的實時遙測和遙信信息采集處理的基礎上，對電網進行科學的安全、經濟分析，以便電網運行質量更加優質、穩定的高級應用軟件。 關鍵字：EMS系統 管理系統 軟件功能 1 EMS系統簡介 EMS（Energy Manage System），能量管理系統，是在SCADA系統的功能之上，在對電網的實時遙測和遙信信息采集處理的基礎上，對電網進行科學的安全、經濟分析，以便電網運行質量更加優質、穩定的高級應用軟件。 由衡水供電公司與清華大學電機系聯合開發的衡水地區電網調度EMS系統是一個基于WINDW0S NT平臺，采用面向對象的V C十十可視化編程語言，嵌入SQL Server商用數據庫，具有良好開放性的電網分析軟件。該系統與我公司原有的SCADA系統成功接口，由SCADA中獲取實時數據，完成包括狀態估計、負荷預報、在線潮流、無功優化、故障分析、外部等值等在內的各項功能，并對實時數據進行在線分析，從而為電網的安全、經濟運行提供強有力的決策支持，極大地提高了電網調度的自動化水平。 [align=center] 圖1 EMS系統網絡結構 [/align] 2 系統典型配置 （1） 硬件配置。 采用PIII450高檔微機，128M內存，9G硬盤，21寸顯示器，可以滿足目前衡水電網計算的主要性能指標的要求，系統硬件節點可以擴充。 （2） 軟件配置。 系統的整個軟件按層次結構組織，每層軟件均勻模塊化結構。 ①系統軟件。 所有服務器／工作站采用NT操作系統，微機工作站運行于Windows環境下。 ②診斷和監視軟件。 系統具有對網絡節點的運行狀態及數據通令的監視診斷功能，并具有完善的進程管理和監視功能。 ③支持軟件。 采用數據圖形一體化支撐環境，包括數據庫系統以及人機界面系統，從而可以采用統一的數據、圖形、符號規范標準對數據庫、畫面進行維護。 應用開發工具和編程語言采用標準VISUAL C十十語言和FORTRAN語言。 3 軟件功能簡介 （1） 實時狀態估計。 具有網絡拓撲分析的功能，能根據遙信信息自動確定電網的拓撲結構。利用線路或變壓器的有功、無功潮流量測、節點注入有功、無功測量、母線電壓量測、零注入量測、零阻抗支路潮流測量進行狀態估計。并可檢測和辨識狀態信息中的和遙測信息中的錯誤，找出量測系統的薄弱環節，在遙測和遙信信息具備的條件下，可以估計變壓器分接頭的位置，估計量測偏差值，并用單線圖或列表顯示估計結果。 調度員可以在畫面上屏蔽和修改實時遙信，對無遙信信息的刀閘狀態人工置位，無變壓器分接頭量測的人工改變檔位，人工改變各種控制參數，設置偽量測，改變權因子，對明顯不合理的量測進行屏蔽或修改，并允許設置量測偏差量。 最后，給出估計結果的合理性分析，顯示被過濾掉的量測和邊界節點估計情況以及不合理的負荷估計值，顯示低質量量測，以便于運行人員分析、判斷，及時、準確地掌握電網的運行工況，并做出相應的處理。 （2） 系統負荷預測和母線負荷預測。 系統負荷預測功能，可以根據歷史負荷數據，預報未來24小時的系統負荷，或一周中每天24小時的系統負荷。預測過程考慮了負荷形態的相關特性及變化趨勢。預測模型可以在線自動生成和修改，人工進行干預，并考慮節假日和氣象因素的影響。采用SACDA數據進行預測，原始數據和預報值可人工修改，并保留修改前后的結果。 在實際運行中，負荷預測可分區進行，周期運行或人工啟動。 （3） 在線調度員潮流。 可用實時數據進行計算，也可用歷史數據或預報的數據進行計算。外部網絡無遙測、遙信信息可用時，可根據外網正常運行工況進行外網靜態等值，外網接線方式可人工修改，邊界母線由程序自動搜索生成。 能夠實現變壓器分接頭位置的調節，進行各種斷路器、刀閘的變位操作，變位后的網絡拓撲可自動生成。 可給出內部網實時的檢修方式下的潮流計算，還可模擬母線故障，計算和母線相聯的所有斷路器全部跳開情況下的穩態潮流解。計算網絡解列后幾個獨立子網絡的潮流，可運行的孤島的計算結果不失真，最大解列島數為5個，并可指定安全分析和最優潮流等軟件模塊需要計算的島號。 可以分步調整潮流或測試靈敏度，對不同的10kV母線之間的等值線路建模后，可計算開合環電流。 （4） 自動故障選擇（即N—1十1校驗）及校正對策。 可方便、直觀地定義事故集，根據指定的事故集對系統中所有支路進行掃描，對不引起系統解列的單支路開斷按對系統電流越限和電壓越界影響的嚴重程度進行排序，給出每個故障開斷可能引起的電流越限或電壓越界數目以及越界元件，指出薄弱環節。 可以給出電流越限和電壓越界兩種情況的事故排隊門檻，在此門檻以下隊列中的故障不會引起系統越界現象，系統會給出相應的校正對策，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。對于現有調整手段不能解除越界的給出次優方案，并給出揭示信息。 可以選擇以快速交流潮流開斷計算為基礎的算法，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。 可以實現檢修方式下的自動故障選擇，對日檢修方式進行在線安全校驗。 對母聯自投、線路自投、過負荷聯切、低電壓過負荷等自動裝置可方便地進行定義，并根據自己裝置間的邏輯配合關系，在電網操作時由運行狀態驅動相應的自動裝置動作，同時給出不同自動裝置的動作順序。 （5） 電壓無功優化控制。 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，從而使系統有功網損降到最低，并能給出電壓越限和正常情況下的無功源的調整對策。 該系統可以人工選擇控制變量類，按廠站給出優化前后的無功出力情況和變壓器分接頭的值以及網損變化的統計值和系統元件越界情況等信息。同時，還可將日負荷按時段給出無功優化結果。 （6） 在線網損計算。 該系統能自動地根據狀態估計的結果對全網、區域網及各支路的網損情況進行跟蹤計算，在進行網損計算時，潮流計算的時間間隔最小可設為1分鐘。 該系統還能根據需要按小時、日、月、季、年統計全網和區域網或各元件的網損電量和網損率，所有結果可通過人機接口在單線圖上指定顯示，也可以列表打印輸出。 （7） 短路電流計算。 短路電流計算部分可靈活地手動對故障進行定義，故障點可以選在系統的任一節點，或支路上的任一點，也可預先指定一個故障集，按順序對指定故障進行計算，計算結果可分別按各節點電壓、各支路電流、分支系統、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么值和一次值或二次值。 （8） 網絡等值。 該系統具備網絡等值功能，可以人工設定和修改外部網的范圍，根據外部網的正常運行工況進行外部網絡靜態等值，并提供數據接口，將地調需要的數據由省調轉發使用。 （9） 網絡通訊系統。 系統采用分布式體系結構，由網絡通信模塊負責局域網上各節點工作站之間實時數據的傳輸和整個網絡系統的信息共享，采用TCP／IP協議，提供高速、可靠、雙向的通訊機制，既可以實現成組廣播，又可以實現點到點通訊。 同時，采用面向連接的客戶——服務器模式。提供廣域網通訊機制，支持系統遠程登錄，可方便地進行遠程維護。 4 結束語 該系統自投入運行以來，大大地方便了電網調度人員和運行方式人員以及保護人員及時準確地了解電網，同時應用在線分析功能，根據分析的結果對電網的運行方式進行及時精確的調整，以保證電網在任意時刻均運行于最優狀態下，極大地提高了電壓質量合格率，確保了電網的安全、穩定、經濟運行，取得了良好的經濟效益和社會效益。 我們認為，該系統具備以下幾個特點：功能齊全完善，軟件成熟可靠，核心程序采用了先進、實用、有效的算法，性能優良。例如，狀態估計中采用清華大學提出的遞歸量測誤差估計辨識法來辨識不良數據，這一方法的采用，使對多相關不良數據辨識的速度和辨識可靠性都得到了大大提高。最優潮流算法采用的是由清華大學獨創的有功無功交叉逼近算法，該算法可2～5個快速分解潮流計算時間內給出最優潮流的結果。