[对电力调度自动化主站系统分析] 调度自动化主站数据封锁

　　摘 要文章介绍了电力调度自动化主站系统组成部分的主要功能，及其在实际应用过程中存在的问题，并提出未来发展的趋势。　　关键词调度自动化；主站端；系统分析；发展趋势

电力调度自动化系统是整个电网的主要控制的核心部分，它是保障电力系统安全、稳定、及经济运行的重要组成手段之一。而调度自动化的主站端系统也成为电力企业的“心脏”，它为当前电力企业注入了新的技术活力，一方面使得变电站实现了无人值班，改善了调度运行人员的工作条件；另一方面也极大地提高了调度运行人员对电网安全经济运行的分析能力和负荷预测的准确度，为未来的数字化电网打下了坚实的基础。

1 电力调度自动化主站系统的主要功能

电力调度自动化主站系统主要功能是SCADA系统（数据采集与监视控制系统）功能及WEB 浏览功能。其中 SCADA 主站系统实现的功能主要包括：数据采集与处理、系统控制功能、人机界面功能、事件及报警处理、系统安全及防误操作等。

11 数据采集与处理

该系统能够采集分析、处理多种类型的数据，包括模拟量、状态量、脉冲量、保护信息、来自 RTU的复位信号、其他非遥控数据、SOE等。这些数据可能是来自于变电站、开关、环网柜等的实时数据，也可能是来自于其他系统的数据。

12 系统控制功能

该系统的控制功能强大，可以对所有可遥控设备进行远方操作控制。主要包括分、合闸控制及控制闭锁、保护定值的调整与投退等。有批次及单点遥控、遥调功能，操作后将过程及操作员姓名，时间记录存档并打印出来，同时具有操作权限设置，防止非法操作。

13 系统人机界面功能

该系统的人机界面设计非常人性化，易操作、功能强大。主要有窗口显示、画面编辑、趋势曲线、画面拷贝等。在进行画面编辑时，可在线编辑、修改、拷贝、存储。所有图符都可与实时数据连接，实现图符的动态显示。能够导出趋势曲线包括有历史曲线、实时曲线及计划曲线。并且所有屏幕上显示的画面全部可以在打印机上打印出来。

14 事件及事故报警处理

事件及事故报警的内容包括：系统报警信息和电力系统报警信息。所有报警均登录于报警表中，可即时在报警行中显示，根据信息的不同可分为一般报警和事故报警。

15 系统安全及防误操作

系统主备机都有启动、故障切换和监视其他计算机运行的功能。当主备计算机故障停运时，所有实时数据/历史数据能够自动拷贝到后备机，保证数据不丢失。主站系统的各个节点可设置不同的功能，对应于不同的操作权限，实现权职分明。同时系统采用智能操作票系统，具备模拟防误、调令票防误操作功能。当系统内发生硬件损坏和软件故障时，均不得出现控制命令误出口。

16 强大的 WEB 浏览功能

系统采用三层结构的设计思想，支持多客户端，通过WEB服务器，公司的各级管理部门都可以查看本公司调度自动化的系统信息，及时了解运行状况，包括浏览实时数据、静态数据、图形、曲线、报表、报警事项等。

2 应用中存在的问题

（1）通道不可靠。有统计指出，通道故障约占县级电网调度自动化主站系统故障的50%～60%，其主要原因在于通道的抗干扰能力薄弱，误码率、失码率、故障率高，特别是在恶劣气候条件下，难以保证信息传输的要求。具体表现在当主通道故障，自动切换到备用通道时，下行通道不能自动切换。目前，各县级电网调度自动化系统基本都具备主、备二套独立通信手段，上行通道从厂站端发出信息，经过主备链路，传送到主站，主站通过程序自动接收其中一路信号（主优先）。下行通道：主站向厂站长发 3 000 Hz 的基带信号，当主站端发出信息，经过主备二路通道板同时向厂站端发出信息，由于厂站只有一个通道接收，信号产生了叠加，造成了误码。因此，我们只有在主站下行出口处人为将备用通道中断；当主通道故障时，必须人工切换成备用通道，这样就延误了调度员的遥控操作时间，影响了遥控返校成功率。由于这种原因，在建设现代化电力企业标准中，要求建立双信道，互为备用，以保证实时信息的传输。

（2）系统的可用率。在《县级调度自动化功能规范》中，规定系统的可用率应大于98％。假设在系统停运时间之内正好发生了电力系统故障，这意味着整个电网失去了监视及控制能力，会带来极其严重的后果。近年来，随着科技的不断进步和新技术的不断应用，现在调度自动化主站系统的可用率能达到 9998%，遥信动作正确率为 9999%，遥控动作正确率为 100%，系统的平均无故障时间，对主站而言，可高达 25 000 h。简单来说，就是系统全年停用时间只有18 h。同时，若从系统可靠性的角度来看，可用率的概念应包含系统故障后经过修复再投运的时间。因此，应力求调度自动化主站系统在发生故障时要具有良好的自检和自恢复功能，以缩短故障的恢复时间，提高系统的可用率。

（3）远动装置数据不稳定。在《县级调度自动化功能规范》中，要求调度自动化系统遥测合格率不小于98%，但却没有对遥测值的误差范围给出具体规范。由于测量信号存在零漂值，一般情况下要求零漂值在±01（1 A 额定值时）或±02（5 A 额定值时）范围内。但是在调度自动化主站系统长期运行过程中，往往达不到上述要求，甚至在线路停电时，在系统的画面上会出现较大零漂值的现象。这种较大零漂值的出现给系统的管理和维护人员造成了较大的困扰。

3 电力调度自动化主站系统的未来发展趋势

31 网络化方向

在因特网技术发展的影响下，电网各层之间的信息交换可以通过广域网进行，加强各级调度部门的分工合作能力，协同调度，保证电网安全经济的运行。网络化有两个概念：（1）不同层次的调度中心主站间的连接；（2）主站与直属电厂和变电站群控中心间的远程通信。在交换信息的基础上，上一层的主站可以从全网的角度，将下层主站需要而又无法采集的信息送给下层主站，以帮助下层主站了解全系统以及相邻系统的情况，便于运行和事故处理。

32 信息化方向

电力调度自动化系统不仅是电力系统的信息收集工具，而且是信息加工处理甚至是信息再创造的工具。电网实时运行的信息数据（如电流、电压、有功、无功、频率等）是调度管理、EMS/ DMS分析计算和能量交易的基础。因此，为了使信息数据更加安全可靠地在各部门之间达到有效利用和高度共享，县级电力调度自动化主站系统的信息化进程必须加快。

33 一体化方向

县级电力调度自动化主站系统的一体化就是电力调度自动化系统的子功能一体化，实现各子功能之间的功能互补。在传统概念上，电力调度自动化系统是面向调度员的，SCADA/ EMS 的各种功能都是为调度员提供方便的，而近年来的发展则是以系统为基础，走出调度室，面向调度所的各业务部门，并面向全电力公司，由此形成一体化系统，也称作集成化支持系统。这样，系统采集的实时数据可为级电力公司各相关部门使用，其他业务部门的决策也为调度部门提供参考，各部门数据共享，提高县级电力公司的整体管理水平。

4 结束语

一体化调度自动化主站系统由于其具有的各种优越性,目前在国家电网和南方电网都得到了高度重视。尤其对于自动化维护力量相对薄弱的县局,一体化系统的建设将会迅速提升其生产调度的自动化水平;对于日益城市化的珠三角、长三角等发达地区,由于其管理职能的逐步一体化,调度自动化系统的一体化也顺应了其管理需求,提高了整个地区的电力调度水平。

EMS系统就是能量管理系统。一般来说，EMS系统包括SCADA系统和高级应用系统。SCADA就是数据采集与监视控制的英文缩写，还包括AGC，高级应用功能包括：状态估计、调度员潮流、静态安全分析、灵敏度分析。一般来说EMS系统都是双机配置，双前置采集服务器、双SCADA服务器。我给你发一个配置清单，你看看具体有哪些设备吧。

序号 设备材料名称 数量 单位

1 数据采集服务器 2 套

21 终端服务器组 　 　

a) 机柜 4 台

b) 终端服务器 10 套

c) 调制解调器 80 套

d) 调制解调器机箱 5 套

22 标准时钟和频率计 2 套

3 SCADA 服务器 2 套

4 历史数据管理服务器 2 套

5 AGC、母线负荷预测服务器 4 套

6 调度员工作站 　 　

61 三屏调度员工作站 3 套

62 双屏日方式工作站 2 套

7 维护员工作站 4 套

10 报表工作站 1 套

12 WEB服务器 1 套

14 局域网交换机 　 　

a) 工作组局域网交换机 4 套

b) 主干局域网交换机 2 套

15 辅助设备 　 　

a) 彩色激光打印机 2 台

b) 彩色扫描仪 1 台

c) 外置磁带机 2 台

16 磁盘阵列柜 1 套

17 磁带库 1 套

19 测试设备 2 套

20 备品备件 　 　

　 备用硬盘 2 套

　 备用网卡 2 套

　 移动硬盘 2 套

21 软件 　 　

a) 系统软件 　 　

b) 支持软件 　 　

　 商用数据库软件 1 套

　 图形、制表软件 1 套

　 WEB软件 1 套

　 网管软件 1 套

　 网络安全软件 1 套

　 支撑平台软件 1 套

c) SCADA软件 1 套

d) 应用软件 　 　

　 网络拓扑 1 套

状态估计 1 套

母线负荷预报 1 套

计算机专业毕业论文范文

摘要: 能量管理系统(EM S) 是当代大电网运行不可缺少的手段, 但是我国各电力公司EM S 应用软件的实用化程度还较低。最近, 国家电力公司对于各调度部门的EM S 提出了实用化要求, 并提出了考核标准, 各调度部门都在为这一目标而努力。因国内网省调大部分采用国外的EM S, 不具备考核统计功能, 作者根据国调中心提出的实用化要求, 对湖北EM S 进行了EM S 考核监视管理系统的研究和实施。该系统深入 EM S 核心内部, 结合外部软件编程, 对EM S 的运行参数进行人工设置并对EM S 应用软件的运行状态及结果进行实时考核统计和控制。该系统对EM S 各应用软件进行了全方位、功能全面的自动不间断规范化考核监视, 为EM S 的实用化打下了坚实的基础。

关键词: EM S; 监控系统; 电力系统

中图分类号: TM 734 文献标识码:A

1 引言

在全国电网互联和电力市场的推动下, 为了对大电网的安全、优质、经济运行和环保及效益进行协调优化, 能量管理系统(EM S) 将会有一个更大的发展, 并将成为当代大电网运行不可缺少的手段。但是, 目前国内各电网的EM S 均缺乏全方位的, 功能全面的考核监视管理系统, EM S 的管理维护和考核监视主要是由运行人员手工完成, 自动化程度较低, 可靠性、准确性也较低。EM S 应用软件的使用和系统质量还有待时间的考验, 为进一步促进EM S 应用软件基本功能的实际应用, 充分发挥其在电网安全、优质、经济运行中的作用, 并配合中国一流电网调度机构考核验收来规范和指导基本功能的验收工作, 国家电力调度通信中心制定了EM S 应用软件基本功能实用要求及验收细则[ 1 ] , 要求狠抓EM S 的实用化工作。笔者根据国调中心调自[1998 ]126号文 “关于印发《能量管理系统(EM S) 应用软件功能要求及其实施基础条件》(试行) 的通知”及其附件, 国调中心[ 1999 ]207号文“EM S 应用软件基本功能实用要求及验收细则”, 以及湖北省电力调度通信局自动化科制订的“EM S 考核监视管理系统功能规范”, 以湖北电网EM S 功能的实用化改进和考核管理为课题, 设计并建立了EM S 考核监视管理系统。

该考核监视管理系统在对EM S 应用软件的功能进行实用化改进的基础上, 可以对EM S 应用软件的运行状态及结果进行实时监视和控制, 自动计算及生成EM S 运行考核指标和报表。该考核监视管理系统可以显著地减少运行人员的分析计算工作量, 把运行人员从大量复杂、烦琐的数据检索和计算工作中解放出来, 提高了工作效率和准确性。通过对 EM S 各运行模块的监视和控制, 有效地改善了 EM S 的运行性能。该系统还可以将EM S 的实时运行状态, 中间计算信息及计算结果在Internet 网络上发布, 实现系统的无人值守及远程监控和故障诊断, 具有实用价值。该系统的研制成功为EM S 的实用化打下了坚实的基础, 充分发挥EM S 在电网安全、优质、经济运行中的作用。

2 EMS 考核监视管理系统原理和结构

考核监视管理系统硬件主要包括考核监视计算机、网络适配器和激光报表打印机等。其硬件配置如图1所示。考核监视计算机通过双网分别与EM S 和管理信息系统(M IS) 相连, 其中一个网出现故障时, 不影响系统的正常运行, 即具备双网切换能力。

图1 EMS 考核管理系统的硬件结构 Fig 1 Hardwares for superv isory con trol system of EMS

考核监视管理系统软件包括EM S 自动考核监视软件、考核指标统计管理软件和网上信息发布系统三部分。其流程图如图2所示。

考核监视管理系统从EM S 获取有关实时数据和运行状态信息, 通过标准网络数据通信接口, 将这些实时数据和运行状态信息传送到EM S 自动考核监视管理计算机。通过数据格式转换软件, 在本地机上建立考核管理系统专用实时数据库, 并完成数据的计算、统计、分析和处理, 生成报表、曲线等考核监视结果, 刷新考核管理系统本地实时数据库。将数据与管理信息系统(M IS) 共享, 在网上发布相关信息, 并根据需要发信给电子值班员。

图2 EMS 考核管理监视系统原理框图 Fig 2 Block diagram of superv isory con trol system of EMS

流程图的第一步是在EM S 上完成必须的源程序修改和程序编制, 这是专门针对湖北EM S 系统 (ABB S P I D E R 系统) 设计的。因为某些EM S 考核指标的统计信息在现有湖北电网EM S 的运行状况和输出条件下是无法得到的。为此, 针对EM S 源程序进行了修改和扩充。增加了EM S 的控制参数的设定和计算结果的输出。

3 系统主要功能

EM S 考核监视管理系统有如下具体功能:

3 1 EMS 计算数据的实时监视

3 1 1 母线平衡监视

计算厂站母线进出线路、变压器的有功功率和无功功率实时数据的代数值和净值。并将净值和门槛值进行比较, 筛选出母线不平衡的站。用排序方式, 按净值的偏差大小显示各厂站的站名、净值及其所属的量测分量。正常厂站用绿色显示; 净值偏差超过基准值的3 0% 时, 用**显示; 净值偏差超过基准值的5 0% 时, 则用红色显示。同时可用曲线方式分别显示各厂站的净值偏差。曲线密度为每个实时数据库数据刷新周期(目前定为1 m in) 1个点, 保存时间为3天, 曲线横纵坐标可在线修改。并监视净值更新情况, 若净值连续超过30 m in 不更新, 则可认为该路RTU 停运, 记录该路RTU 停运和恢复运行的事件。事件保存时间为2个月。如果全部RTU 不更新, 则提示运行人员EM S 系统死机或EM S 考核监视管理系统与EM S 的网络通信中断, 并将此全停信息送电子值班员告警。

3 1 2 线损监视

计算线路两侧有功功率实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出线损异常的线路。用排序方式, 按净值的偏差大小显示各厂站的站名、净值及其所属的量测分量。正常数据用绿色显示; 净值偏差超过基准值的3 0% 时, 用**显示; 净值偏差超过基准值的5 0% 时, 则用红色显示。

3 1 3 变损监视

计算变压器两侧、三侧的有功功率实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出变损异常的变压器。输出结果同线损输出结果类似。

3 1 4 电压合理性监视

计算多母线各段母线电压实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出电压异常的母线。输出结果同线损输出结果类似。

3 1 5 遥信遥测的一致性监视

根据开关状态和线路潮流值相一致的原则, 筛选出位置异常的开关。即遥测不为零, 而遥信位置断开的开关和遥测为零, 而遥信位置闭合的开关。输出各个位置异常的开关的名称和实际状态。

3 1 6 遥信取反监视

监视实时系统中进行了遥信取反定义的开关。

输出进行了取反的开关的名称和实际状态。

3 2 EMS 模块运行状态监视

3 2 1 模块投运状态监视

湖北电网EM S 的应用软件包括实时数据快照模块(SN P)、状态量和模拟量的修正模块(SAR)、网络拓扑及模型建立模块(NMB )、母线计划模块 (BSK)、状态估计模块(SE)、网络参数更新模块 (N PU )、安全分析模块(SA )、网络灵敏度分析模块 (N S)、调度员潮流模块(DPF)、短期负荷预计模块 (SL F)、自动发电控制模块(A GC) 等功能模块。EM S 考核监视管理系统可以实时监视EM S 各模块的投运状态和控制模式, 并可以区别EM S 各模块投运状态和退出状态。在必要时候将模块退出运行的信息送电子值班员进行告警。可以区别EM S 的各种控制模式: 实时状态估计、实时调度员潮流、研究状态估计和研究调度员潮流的方式。对EM S 各模块的投运状态和控制模式的变化, 作为带时标事件记录下来, 保存时间为2年。

3 2 2 模块运行状态监视

实时监视EM S 各功能模块的运行状态。可以区别EM S 各模块的关闭状态、初始化状态、起动预备状态、请求执行状态、正在执行状态、超时状态、闭锁状态、执行完成状态、出错状态和停止状态等。在 EM S 应用监视器的流程图上, 标明各模块的运行状态。并将各模块运行状态的变化, 作为带时标事件记录下来, 保存时间为2年。统计各个模块连续处于出错状态的次数。并设置各模块的连续出错状态次数的限值, 若超过此限值则将出错信息送电子值班员进行告警。

3 2 3 模块计算中间结果分析

可以检查EM S 各功能模块软件运行过程中间出现的异常情况, 检查引起异常的原因, 并获取 EM S 各功能模块软件运行过程出现的信息。将其在网页上发布允许运行人员通过远程互连网进行监视和故障诊断。

3 2 4 模块计算结果监视

可以实时监视EM S 各功能模块的计算结果, 包括状态估计(SE) 和调度员潮流(DPF) 应用模块的迭代过程和收敛情况。并按月进行SE、DPF 软件收敛、不收敛资料的统计, 将统计资料保存2年。

3 3 模块运行的控制管理

可以对模块的控制方式进行在线设定, 并能够进行模块计算迭代过程和计算收敛精度的控制。这是对EM S 应用软件的源程序、画面和数据库进行改造, 调节改变有关算法的控制参数, 使运行人员可以直接在EM S 监视器画面上对状态估计和调度员潮流等模块计算的过程和计算的收敛精度进行控制。

3 4 EMS 计算结果的统计分析

对SE、DPF 模块的计算结果进行统计分析。按照不同电压等级量测类型基准值, 计算状态估计的估计值和调度员潮流的计算值的偏差, 自动查找不合格的计算点, 得到EM S 状态估计合格率指标和调度员潮流计算合格率指标。将计算结果和分析结果形成报表输出。

3 5 EMS 考核指标的管理

建立EM S 考核管理数据库, 根据EM S 数据库和统计的运行历史资料, 自动地逐次计算EM S 运行考核指标, 包括: ①状态估计覆盖率; ②状态估计月可用率; ③遥测估计合格率; ④单次状态估计计算时间; ⑤调度员潮流月合格率; ⑥调度员潮流计算结果误差; ⑦单次潮流计算时间; ⑧负荷预测月运行率; ⑨月负荷预测准确率; bk月最高(低) 负荷预测准确率。

3 6 EMS 考核管理的信息发布系统

EM S 考核管理的信息发布系统由当地机上的考核信息查阅管理软件和网上信息发布系统组成。通过建立EM S 考核监视管理系统主页, 将考核管理信息在网上发布。使运行人员既能在EM S 考核监视管理系统的本地机上查阅信息, 也能在通过网络进行网上查阅, 便于运行和管理人员查看。

EM S 考核监视管理系统在实现上述主要功能的基础上, 综合目前已有的A GC 运行统计功能, 作为EM S 考核监视管理系统的一个子系统。

4 系统特点

(1) EM S 功能的实用化改造

EM S 考核监视管理系统的考核管理范围很广, 实现的功能全面, 实用化程度高。其考核管理范围包括EM S 应用软件的所有功能模块。其实现的功能有: EM S 计算数据的实时监视、EM S 模块运行状态监视、EM S 模块运行的控制管理、EM S 计算结果的统计分析、EM S 考核指标的管理及EM S 考核管理的网上信息发布。这其中有一部分功能在现有湖北电网EM S 的运行状况和输出条件下是无法实现的。为此, 笔者针对EM S 源程序进行了详尽的分析, 并对相关模块的功能进行了修改和扩充。增加了 EM S 状态估计(SE) 和调度员潮流计算(DPF) 计算次数和收敛次数的统计结果, 并增加了SE 和DPF 的控制参数的设定功能。

(2) 全自动免人工在线维护

考虑到随着电力系统的不断扩展, 由EM S 管理的电力系统元件和设备将不断增加。若要求运行人员对EM S 考核监视管理系统进行手工维护, 势必将增加运行人员的工作量, 提高对运行人员的要求和降低EM S 考核监视管理系统的自动化程度、实用性及可靠性。为此, 本EM S 考核监视管理系统采取自动跟踪EM S 元件设备参数变化的方式, EM S 对新增线路、变压器、发电机、母线和厂站等遥测、遥信量, 均可以自动增加并进行监视考核。这使得运行人员无须深入了解、学习和掌握EM S 的数据结构和数据内容, 就可以熟练操作本系统, 满足了实用性和通用性的要求, 并提高了EM S 考核监视管理系统的可靠性。

(3) 系统自动不间断运行及错误监控

EM S 考核监视管理系统对EM S 服务器运行状态可以进行监视, 能够自动识别EM S 服务器的在线及备用状态, 并能够在EM S 服务器进行切换之后, 自动与其同步。而在EM S 单机服务器运行时, 自动由平常与EM S 备机服务器相连的工作模式改为与EM S 主机服务器相连, 继续对EM S 进行考核监视。EM S 考核监视管理系统具有自我运行监视软件模块, 一旦发现考核监视管理系统出现异常, 能够自动复位, 可以(在硬件环境条件允许的情况下) 对 EM S 的进行连续不间断的考核监视。

5 结束语

EM S 考核监视管理系统于2000年8月初设计实现后, 进行了全面测试并投入试运行。测试和试运行结果表明EM S 考核监视管理系统的各项功能均已实现, 计算结果准确可靠。EM S 考核监视管理系统能自动发现EM S 系统计算数据的非正常数据, 各模块的出错状态。可以对EM S 的状态估计模块和调度员潮流计算模块的计算过程和计算结果进行控制。EM S 考核监视管理系统满足了EM S 运行管理人员进行EM S 计算数据分析, 运行状态监视、计算过程及结果分析和EM S 考核指标及报表的统计计算的需要, 可代替由运行人员手工进行的繁重而复杂的数据检索和计算, 保证计算的可靠性和准确性, 自动生成EM S 考核指标及报表, 减少了形成EM S 考核指标及报表的人为主观因素和由此可能产生的误差, 大大节省了时间, 提高了工作效率。该系统为 EM S 的实用化打下了坚实的基础, 有助于EM S 充分发挥其在电网安全、优质、经济运行中的效益。

该EM S 考核监视管理系统的硬件设备包括考核监视计算机、网络适配器和激光报表打印机, 考核监视计算机可以是一台高性能的商业机或工控机实现。整个系统的硬件设备配置经济, 具有很高的性价比。该系统的软件部分除了针对湖北电网EM S (ABB SP IDER 系统) , 对其某些应用软件进行了修改和数据格式转换外, 其它功能模块均为通用型标准化设计, 适用于其它各种类型的EM S。因此该 EM S 考核监视管理系统有较高的推广应用价值。

参考文献:

[1 ] 国调中心[ 1999 ]207号文《关于印发“EM S 应用软件基本功能实用化要求及验收细则”的通知》[Z]

[ 2 ] SP IDER operator’ s nanual ( ABB EM S 操作手册) [Z] 收稿日期: 2000212204; 改回日期: 2001202214。

作者简介:

彭 波, 博士生, 研究方向为电力系统稳定与控制及管理信息系统;

周良松, 博士, 副教授, 研究方向为电力系统稳定与控制, 电力系统自动控制及计算机监控;

夏成军, 博士生, 研究方向为电力系统稳定与控制及人工智能的应用;

万 磊, 高级工程师, 湖北电力调度通信局自动化科。

计算机专业毕业论文范文

摘要: 能量管理系统(EM S) 是当代大电网运行不可缺少的手段, 但是我国各电力公司EM S 应用软件的实用化程度还较低。最近, 国家电力公司对于各调度部门的EM S 提出了实用化要求, 并提出了考核标准, 各调度部门都在为这一目标而努力。因国内网省调大部分采用国外的EM S, 不具备考核统计功能, 作者根据国调中心提出的实用化要求, 对湖北EM S 进行了EM S 考核监视管理系统的研究和实施。该系统深入 EM S 核心内部, 结合外部软件编程, 对EM S 的运行参数进行人工设置并对EM S 应用软件的运行状态及结果进行实时考核统计和控制。该系统对EM S 各应用软件进行了全方位、功能全面的自动不间断规范化考核监视, 为EM S 的实用化打下了坚实的基础。

关键词: EM S; 监控系统; 电力系统

中图分类号: TM 734 文献标识码:A

1 引言

在全国电网互联和电力市场的推动下, 为了对大电网的安全、优质、经济运行和环保及效益进行协调优化, 能量管理系统(EM S) 将会有一个更大的发展, 并将成为当代大电网运行不可缺少的手段。但是, 目前国内各电网的EM S 均缺乏全方位的, 功能全面的考核监视管理系统, EM S 的管理维护和考核监视主要是由运行人员手工完成, 自动化程度较低, 可靠性、准确性也较低。EM S 应用软件的使用和系统质量还有待时间的考验, 为进一步促进EM S 应用软件基本功能的实际应用, 充分发挥其在电网安全、优质、经济运行中的作用, 并配合中国一流电网调度机构考核验收来规范和指导基本功能的验收工作, 国家电力调度通信中心制定了EM S 应用软件基本功能实用要求及验收细则[ 1 ] , 要求狠抓EM S 的实用化工作。笔者根据国调中心调自[1998 ]126号文 “关于印发《能量管理系统(EM S) 应用软件功能要求及其实施基础条件》(试行) 的通知”及其附件, 国调中心[ 1999 ]207号文“EM S 应用软件基本功能实用要求及验收细则”, 以及湖北省电力调度通信局自动化科制订的“EM S 考核监视管理系统功能规范”, 以湖北电网EM S 功能的实用化改进和考核管理为课题, 设计并建立了EM S 考核监视管理系统。

该考核监视管理系统在对EM S 应用软件的功能进行实用化改进的基础上, 可以对EM S 应用软件的运行状态及结果进行实时监视和控制, 自动计算及生成EM S 运行考核指标和报表。该考核监视管理系统可以显著地减少运行人员的分析计算工作量, 把运行人员从大量复杂、烦琐的数据检索和计算工作中解放出来, 提高了工作效率和准确性。通过对 EM S 各运行模块的监视和控制, 有效地改善了 EM S 的运行性能。该系统还可以将EM S 的实时运行状态, 中间计算信息及计算结果在Internet 网络上发布, 实现系统的无人值守及远程监控和故障诊断, 具有实用价值。该系统的研制成功为EM S 的实用化打下了坚实的基础, 充分发挥EM S 在电网安全、优质、经济运行中的作用。

2 EMS 考核监视管理系统原理和结构

考核监视管理系统硬件主要包括考核监视计算机、网络适配器和激光报表打印机等。其硬件配置如图1所示。考核监视计算机通过双网分别与EM S 和管理信息系统(M IS) 相连, 其中一个网出现故障时, 不影响系统的正常运行, 即具备双网切换能力。

图1 EMS 考核管理系统的硬件结构 Fig 1 Hardwares for superv isory con trol system of EMS

考核监视管理系统软件包括EM S 自动考核监视软件、考核指标统计管理软件和网上信息发布系统三部分。其流程图如图2所示。

考核监视管理系统从EM S 获取有关实时数据和运行状态信息, 通过标准网络数据通信接口, 将这些实时数据和运行状态信息传送到EM S 自动考核监视管理计算机。通过数据格式转换软件, 在本地机上建立考核管理系统专用实时数据库, 并完成数据的计算、统计、分析和处理, 生成报表、曲线等考核监视结果, 刷新考核管理系统本地实时数据库。将数据与管理信息系统(M IS) 共享, 在网上发布相关信息, 并根据需要发信给电子值班员。

图2 EMS 考核管理监视系统原理框图 Fig 2 Block diagram of superv isory con trol system of EMS

流程图的第一步是在EM S 上完成必须的源程序修改和程序编制, 这是专门针对湖北EM S 系统 (ABB S P I D E R 系统) 设计的。因为某些EM S 考核指标的统计信息在现有湖北电网EM S 的运行状况和输出条件下是无法得到的。为此, 针对EM S 源程序进行了修改和扩充。增加了EM S 的控制参数的设定和计算结果的输出。

3 系统主要功能

EM S 考核监视管理系统有如下具体功能:

3 1 EMS 计算数据的实时监视

3 1 1 母线平衡监视

计算厂站母线进出线路、变压器的有功功率和无功功率实时数据的代数值和净值。并将净值和门槛值进行比较, 筛选出母线不平衡的站。用排序方式, 按净值的偏差大小显示各厂站的站名、净值及其所属的量测分量。正常厂站用绿色显示; 净值偏差超过基准值的3 0% 时, 用**显示; 净值偏差超过基准值的5 0% 时, 则用红色显示。同时可用曲线方式分别显示各厂站的净值偏差。曲线密度为每个实时数据库数据刷新周期(目前定为1 m in) 1个点, 保存时间为3天, 曲线横纵坐标可在线修改。并监视净值更新情况, 若净值连续超过30 m in 不更新, 则可认为该路RTU 停运, 记录该路RTU 停运和恢复运行的事件。事件保存时间为2个月。如果全部RTU 不更新, 则提示运行人员EM S 系统死机或EM S 考核监视管理系统与EM S 的网络通信中断, 并将此全停信息送电子值班员告警。

3 1 2 线损监视

计算线路两侧有功功率实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出线损异常的线路。用排序方式, 按净值的偏差大小显示各厂站的站名、净值及其所属的量测分量。正常数据用绿色显示; 净值偏差超过基准值的3 0% 时, 用**显示; 净值偏差超过基准值的5 0% 时, 则用红色显示。

3 1 3 变损监视

计算变压器两侧、三侧的有功功率实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出变损异常的变压器。输出结果同线损输出结果类似。

3 1 4 电压合理性监视

计算多母线各段母线电压实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出电压异常的母线。输出结果同线损输出结果类似。

3 1 5 遥信遥测的一致性监视

根据开关状态和线路潮流值相一致的原则, 筛选出位置异常的开关。即遥测不为零, 而遥信位置断开的开关和遥测为零, 而遥信位置闭合的开关。输出各个位置异常的开关的名称和实际状态。

3 1 6 遥信取反监视

监视实时系统中进行了遥信取反定义的开关。

输出进行了取反的开关的名称和实际状态。

3 2 EMS 模块运行状态监视

3 2 1 模块投运状态监视

湖北电网EM S 的应用软件包括实时数据快照模块(SN P)、状态量和模拟量的修正模块(SAR)、网络拓扑及模型建立模块(NMB )、母线计划模块 (BSK)、状态估计模块(SE)、网络参数更新模块 (N PU )、安全分析模块(SA )、网络灵敏度分析模块 (N S)、调度员潮流模块(DPF)、短期负荷预计模块 (SL F)、自动发电控制模块(A GC) 等功能模块。EM S 考核监视管理系统可以实时监视EM S 各模块的投运状态和控制模式, 并可以区别EM S 各模块投运状态和退出状态。在必要时候将模块退出运行的信息送电子值班员进行告警。可以区别EM S 的各种控制模式: 实时状态估计、实时调度员潮流、研究状态估计和研究调度员潮流的方式。对EM S 各模块的投运状态和控制模式的变化, 作为带时标事件记录下来, 保存时间为2年。

3 2 2 模块运行状态监视

实时监视EM S 各功能模块的运行状态。可以区别EM S 各模块的关闭状态、初始化状态、起动预备状态、请求执行状态、正在执行状态、超时状态、闭锁状态、执行完成状态、出错状态和停止状态等。在 EM S 应用监视器的流程图上, 标明各模块的运行状态。并将各模块运行状态的变化, 作为带时标事件记录下来, 保存时间为2年。统计各个模块连续处于出错状态的次数。并设置各模块的连续出错状态次数的限值, 若超过此限值则将出错信息送电子值班员进行告警。

3 2 3 模块计算中间结果分析

可以检查EM S 各功能模块软件运行过程中间出现的异常情况, 检查引起异常的原因, 并获取 EM S 各功能模块软件运行过程出现的信息。将其在网页上发布允许运行人员通过远程互连网进行监视和故障诊断。

3 2 4 模块计算结果监视

可以实时监视EM S 各功能模块的计算结果, 包括状态估计(SE) 和调度员潮流(DPF) 应用模块的迭代过程和收敛情况。并按月进行SE、DPF 软件收敛、不收敛资料的统计, 将统计资料保存2年。

3 3 模块运行的控制管理

可以对模块的控制方式进行在线设定, 并能够进行模块计算迭代过程和计算收敛精度的控制。这是对EM S 应用软件的源程序、画面和数据库进行改造, 调节改变有关算法的控制参数, 使运行人员可以直接在EM S 监视器画面上对状态估计和调度员潮流等模块计算的过程和计算的收敛精度进行控制。

3 4 EMS 计算结果的统计分析

对SE、DPF 模块的计算结果进行统计分析。按照不同电压等级量测类型基准值, 计算状态估计的估计值和调度员潮流的计算值的偏差, 自动查找不合格的计算点, 得到EM S 状态估计合格率指标和调度员潮流计算合格率指标。将计算结果和分析结果形成报表输出。

3 5 EMS 考核指标的管理

建立EM S 考核管理数据库, 根据EM S 数据库和统计的运行历史资料, 自动地逐次计算EM S 运行考核指标, 包括: ①状态估计覆盖率; ②状态估计月可用率; ③遥测估计合格率; ④单次状态估计计算时间; ⑤调度员潮流月合格率; ⑥调度员潮流计算结果误差; ⑦单次潮流计算时间; ⑧负荷预测月运行率; ⑨月负荷预测准确率; bk月最高(低) 负荷预测准确率。

3 6 EMS 考核管理的信息发布系统

EM S 考核管理的信息发布系统由当地机上的考核信息查阅管理软件和网上信息发布系统组成。通过建立EM S 考核监视管理系统主页, 将考核管理信息在网上发布。使运行人员既能在EM S 考核监视管理系统的本地机上查阅信息, 也能在通过网络进行网上查阅, 便于运行和管理人员查看。

EM S 考核监视管理系统在实现上述主要功能的基础上, 综合目前已有的A GC 运行统计功能, 作为EM S 考核监视管理系统的一个子系统。

4 系统特点

(1) EM S 功能的实用化改造

EM S 考核监视管理系统的考核管理范围很广, 实现的功能全面, 实用化程度高。其考核管理范围包括EM S 应用软件的所有功能模块。其实现的功能有: EM S 计算数据的实时监视、EM S 模块运行状态监视、EM S 模块运行的控制管理、EM S 计算结果的统计分析、EM S 考核指标的管理及EM S 考核管理的网上信息发布。这其中有一部分功能在现有湖北电网EM S 的运行状况和输出条件下是无法实现的。为此, 笔者针对EM S 源程序进行了详尽的分析, 并对相关模块的功能进行了修改和扩充。增加了 EM S 状态估计(SE) 和调度员潮流计算(DPF) 计算次数和收敛次数的统计结果, 并增加了SE 和DPF 的控制参数的设定功能。

(2) 全自动免人工在线维护

考虑到随着电力系统的不断扩展, 由EM S 管理的电力系统元件和设备将不断增加。若要求运行人员对EM S 考核监视管理系统进行手工维护, 势必将增加运行人员的工作量, 提高对运行人员的要求和降低EM S 考核监视管理系统的自动化程度、实用性及可靠性。为此, 本EM S 考核监视管理系统采取自动跟踪EM S 元件设备参数变化的方式, EM S 对新增线路、变压器、发电机、母线和厂站等遥测、遥信量, 均可以自动增加并进行监视考核。这使得运行人员无须深入了解、学习和掌握EM S 的数据结构和数据内容, 就可以熟练操作本系统, 满足了实用性和通用性的要求, 并提高了EM S 考核监视管理系统的可靠性。

(3) 系统自动不间断运行及错误监控

EM S 考核监视管理系统对EM S 服务器运行状态可以进行监视, 能够自动识别EM S 服务器的在线及备用状态, 并能够在EM S 服务器进行切换之后, 自动与其同步。而在EM S 单机服务器运行时, 自动由平常与EM S 备机服务器相连的工作模式改为与EM S 主机服务器相连, 继续对EM S 进行考核监视。EM S 考核监视管理系统具有自我运行监视软件模块, 一旦发现考核监视管理系统出现异常, 能够自动复位, 可以(在硬件环境条件允许的情况下) 对 EM S 的进行连续不间断的考核监视。

5 结束语

EM S 考核监视管理系统于2000年8月初设计实现后, 进行了全面测试并投入试运行。测试和试运行结果表明EM S 考核监视管理系统的各项功能均已实现, 计算结果准确可靠。EM S 考核监视管理系统能自动发现EM S 系统计算数据的非正常数据, 各模块的出错状态。可以对EM S 的状态估计模块和调度员潮流计算模块的计算过程和计算结果进行控制。EM S 考核监视管理系统满足了EM S 运行管理人员进行EM S 计算数据分析, 运行状态监视、计算过程及结果分析和EM S 考核指标及报表的统计计算的需要, 可代替由运行人员手工进行的繁重而复杂的数据检索和计算, 保证计算的可靠性和准确性, 自动生成EM S 考核指标及报表, 减少了形成EM S 考核指标及报表的人为主观因素和由此可能产生的误差, 大大节省了时间, 提高了工作效率。该系统为 EM S 的实用化打下了坚实的基础, 有助于EM S 充分发挥其在电网安全、优质、经济运行中的效益。

该EM S 考核监视管理系统的硬件设备包括考核监视计算机、网络适配器和激光报表打印机, 考核监视计算机可以是一台高性能的商业机或工控机实现。整个系统的硬件设备配置经济, 具有很高的性价比。该系统的软件部分除了针对湖北电网EM S (ABB SP IDER 系统) , 对其某些应用软件进行了修改和数据格式转换外, 其它功能模块均为通用型标准化设计, 适用于其它各种类型的EM S。因此该 EM S 考核监视管理系统有较高的推广应用价值。

参考文献:

[1 ] 国调中心[ 1999 ]207号文《关于印发“EM S 应用软件基本功能实用化要求及验收细则”的通知》[Z]

[ 2 ] SP IDER operator’ s nanual ( ABB EM S 操作手册) [Z] 收稿日期: 2000212204; 改回日期: 2001202214。