導(dǎo)語：能量管理系統(tǒng)分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1能量管理系統(tǒng)EMS的發(fā)展概述

電力系統(tǒng)自動(dòng)化經(jīng)歷了“元件自動(dòng)化”、“局部自動(dòng)化”、“單一島自動(dòng)化”到“綜合自動(dòng)化(EMS)”的發(fā)展階段，能量管理系統(tǒng)將各個(gè)自動(dòng)化孤島連接成為一個(gè)有機(jī)的整體。20世紀(jì)60年代提出的在線安全分析的急迫性，促進(jìn)了能量管理系統(tǒng)的誕生；20世紀(jì)80年代頻繁出現(xiàn)的大型電力系統(tǒng)電壓崩潰事故，使EMS的重要性更為突出；20世紀(jì)90年代以來實(shí)行的電力市場，使電力系統(tǒng)的運(yùn)營從壟斷走向開放、走向市場，：EMS的功能子模塊重新面臨技術(shù)改造和補(bǔ)充完善的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，突出表現(xiàn)在實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算、最大輸電能力計(jì)算、輸電路徑優(yōu)化、輸電費(fèi)用計(jì)算、輸電服務(wù)預(yù)調(diào)度和實(shí)時(shí)調(diào)度等。

能量管理系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用可大致劃分為四個(gè)階段，如表1所示。

2能量管理系統(tǒng)EMS主要應(yīng)用軟件

根據(jù)各主要軟件的功能及用途，可將EMS劃分為五大類別：發(fā)電控制類、發(fā)電計(jì)劃類、網(wǎng)絡(luò)分析類、調(diào)度員培訓(xùn)模擬類、市場交易與管理類。

2.1發(fā)電控制類軟件

這類軟件主要由自動(dòng)發(fā)電控制、發(fā)電成本分析、交換計(jì)劃評(píng)估和機(jī)組計(jì)劃組成。

①自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)。自動(dòng)發(fā)電控制是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，它有40多年的歷史而且已經(jīng)由模擬系統(tǒng)發(fā)展到數(shù)字系統(tǒng)，由線形反饋控制發(fā)展到最優(yōu)控制。自動(dòng)發(fā)電控制的基本功能包括：負(fù)荷頻率控制，維持系統(tǒng)頻率(50Hz)或／和維持區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線交換功率為計(jì)劃值；經(jīng)濟(jì)調(diào)度，確定各機(jī)組的經(jīng)濟(jì)基準(zhǔn)運(yùn)行點(diǎn)；系統(tǒng)備用容量監(jiān)視；AGC系統(tǒng)性能監(jiān)視。

②發(fā)電成本分析。在壟斷體制下，該軟件模塊將定期給出每臺(tái)機(jī)組及各區(qū)域總的生產(chǎn)成本。在電力市場環(huán)境下，每個(gè)發(fā)電廠都將成為獨(dú)立發(fā)電運(yùn)營商(IPP)，電網(wǎng)調(diào)度或交易中心在分析單個(gè)電廠成本及報(bào)價(jià)的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)把握信息公開的范圍和尺度，做好部分信息的保密工作。

③交換計(jì)劃評(píng)估和機(jī)組計(jì)劃。前者對(duì)發(fā)電交換計(jì)劃的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估和AGC再校正，后者確定機(jī)組的基點(diǎn)功率計(jì)劃和減出力計(jì)劃等。

2.2發(fā)電計(jì)劃類軟件

發(fā)電計(jì)劃類軟件主要包括負(fù)荷預(yù)測、機(jī)組組合、水電計(jì)劃、交換計(jì)劃、火電計(jì)劃等。在電力市場機(jī)制下，負(fù)荷預(yù)測應(yīng)該引入電價(jià)彈性的理念；機(jī)組組合應(yīng)該充分考慮不同機(jī)組在負(fù)荷曲線上的位置及其預(yù)期的報(bào)價(jià)盈利水平；交換計(jì)劃應(yīng)該滿足購電和買電雙方交易的利益均分原則；火電計(jì)劃應(yīng)兼顧綠色能源和環(huán)境保護(hù)的需要。

機(jī)組組合是在滿足系統(tǒng)負(fù)荷、備用容量、機(jī)組容量、最小啟動(dòng)時(shí)間和最小停機(jī)時(shí)間等約束條件下，考慮機(jī)組啟動(dòng)費(fèi)用和發(fā)電費(fèi)用特性，確定系統(tǒng)各區(qū)域的電廠、機(jī)組次日規(guī)定時(shí)段的開停機(jī)計(jì)劃，使一定周期內(nèi)的總費(fèi)用最小。但在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下，人為干預(yù)和不確定性因素太多，很難自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。在電力市場中，報(bào)價(jià)面前人人平等，實(shí)現(xiàn)機(jī)組組合反而容易了。雖然機(jī)組組合功能是在交易管理系統(tǒng)中，目標(biāo)函數(shù)不同了，但其基本算法并沒有根本改變，原來的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)仍然有效。

2.3網(wǎng)絡(luò)分析類軟件

網(wǎng)絡(luò)分析類軟件主要由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、狀態(tài)估計(jì)、外部網(wǎng)絡(luò)等值、調(diào)度員潮流、安全約束調(diào)度、最優(yōu)潮流、靜態(tài)安全分析、暫態(tài)安全分析、電壓穩(wěn)定分析、無功優(yōu)化、短路計(jì)算等。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜屯獠康戎凳荅MS應(yīng)用軟件中最基本的功能。拓?fù)浞治龅淖饔迷谟趯⒕W(wǎng)絡(luò)的物理模型實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)中斷路器和隔離開關(guān)的信息確定電網(wǎng)的電氣連接狀態(tài)，并將網(wǎng)絡(luò)的物理模型轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)計(jì)算模型；外部等值(有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)等值之分)的作用是簡化計(jì)算，提高求解速度。它是對(duì)調(diào)度范圍或計(jì)算范圍以外的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡化，以便考慮這部分網(wǎng)絡(luò)對(duì)本區(qū)域電網(wǎng)的影響。兩者作為公共模塊廣泛應(yīng)用于狀態(tài)估計(jì)、調(diào)度員潮流、安全分析、無功優(yōu)化等程序中。

靜態(tài)安全分析的作用在于，對(duì)多種給定運(yùn)行方式進(jìn)行預(yù)想事故分析，模擬元件或線路越限或開斷故障，找出薄弱環(huán)節(jié)，評(píng)估整個(gè)系統(tǒng)的靜態(tài)安全水平。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有危及系統(tǒng)靜態(tài)安全的預(yù)想事故時(shí)，調(diào)用安全約束調(diào)度軟件，以系統(tǒng)控制量調(diào)整最小或生產(chǎn)費(fèi)用最低或網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)，提出解除有功、無功、電壓越限并使系統(tǒng)進(jìn)入新的安全狀態(tài)的對(duì)策。

暫態(tài)安全分析是在給定的或預(yù)想的運(yùn)行方式下，針對(duì)預(yù)想事故集中的故障或繼電保護(hù)裝置動(dòng)作情況，判斷系統(tǒng)是否會(huì)失去暫態(tài)穩(wěn)定并確定故障的最長持續(xù)時(shí)間。電壓穩(wěn)定性分析可以給出預(yù)想運(yùn)行方式下各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定性指標(biāo)、功率極限和臨界電壓。

最優(yōu)潮流的計(jì)算目的是優(yōu)化電力系統(tǒng)的靜態(tài)運(yùn)行條件，通過調(diào)節(jié)控制變量使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小，實(shí)現(xiàn)發(fā)電費(fèi)用最小或購電總成本最低的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)。無功優(yōu)化則是在調(diào)度員潮流分析基礎(chǔ)上，通過改變無功設(shè)備，在滿足安全約束和電壓質(zhì)量的條件下，使系統(tǒng)的有功總網(wǎng)損達(dá)到最小。

2.4調(diào)度員培訓(xùn)模擬

這主要用于培訓(xùn)調(diào)度員在正常狀態(tài)下的操作能力和事故狀態(tài)下的快速反應(yīng)能力，也可用作獨(dú)立系統(tǒng)調(diào)度員(ISO)分析電網(wǎng)運(yùn)行狀況的工具。

2.5市場交易與管理類

這主要包括實(shí)時(shí)電價(jià)計(jì)算、最大輸電能力計(jì)算、輸電路徑優(yōu)化、輸電費(fèi)用計(jì)算、輸電服務(wù)預(yù)調(diào)度和實(shí)時(shí)調(diào)度等軟件。這類軟件在功能上如何與現(xiàn)有EMS軟件整合與分工，有待進(jìn)一步研究和探索。

4實(shí)例分析——以SE-9000系統(tǒng)為例

電力市場機(jī)制給EMS帶來了巨大挑戰(zhàn)，其主要軟件模塊在功能和內(nèi)涵上將發(fā)生重大的變化，如SCADA、AGC、負(fù)荷預(yù)測、機(jī)組組合、調(diào)度員潮流、安全分析、無功優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、人機(jī)界面等。當(dāng)今主流能量管理系統(tǒng)以SE-9000為典范，SE-9000系統(tǒng)以開放、穩(wěn)定、實(shí)用、先進(jìn)、功能完善、易維護(hù)、易擴(kuò)充為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中進(jìn)行了圖模庫一體化、SCADA/PAS/FA設(shè)計(jì)一體化、人機(jī)界面一體化、開發(fā)接口一體化、維護(hù)一體化一體化設(shè)計(jì)。

4.1軟件系統(tǒng)分析

SE-9200系統(tǒng)支撐平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，平臺(tái)為各應(yīng)用子系統(tǒng)提供統(tǒng)一的系統(tǒng)運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)訪問、模塊間通信、圖形界面、權(quán)限管理、告警處理等公共服務(wù)，使各應(yīng)用只需專注于各自業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)，如圖1。

系統(tǒng)支撐平臺(tái)可以歸納為集成總線層、數(shù)據(jù)總線層、公共服務(wù)層三層，如圖2。集成總線層提供各公共服務(wù)之間、各應(yīng)用子系統(tǒng)以及第三方軟件之間規(guī)范化的交互機(jī)制；數(shù)據(jù)總線層提供適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)訪問服務(wù)；公共服務(wù)層為各應(yīng)用子系統(tǒng)提供公共服務(wù)，如圖形界面、報(bào)表工具、告警服務(wù)等。

在應(yīng)用軟件方面，SE-9000系統(tǒng)的大型軟件應(yīng)用子系統(tǒng)除了包含常規(guī)的電網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)外，還集成有集控中心子系統(tǒng)、電網(wǎng)高級(jí)應(yīng)用軟件子系統(tǒng)、電量管理子系統(tǒng)、調(diào)度管理子系統(tǒng)、配網(wǎng)自動(dòng)化子系統(tǒng)等。

4.2結(jié)語

通過實(shí)際操作應(yīng)用，SE-9000在操作上比較簡單，擁有智能化的系統(tǒng)建模，界面比較人性化；在系統(tǒng)上采用全新的一體化設(shè)計(jì)，并適合混合平臺(tái)操作。而且日常維護(hù)工作量大大減少，在數(shù)據(jù)處理上支持ORACLE等商用數(shù)據(jù)庫，保證了其安全性，具有全方位的監(jiān)視和管理功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜松懷.電力市場[M].北京:中國電力出版社,2006.

摘要：能量管理系統(tǒng)(EMS)是一套大型計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，在傳統(tǒng)的垂直一體化的電力系統(tǒng)中，其主要的功能模塊有數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視(SCADA)、負(fù)荷預(yù)測、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、網(wǎng)絡(luò)分析(NA)、在線經(jīng)濟(jì)調(diào)度、預(yù)想事故與潮流分析、發(fā)電與輸電計(jì)劃、開斷計(jì)劃等。本文在簡要概述能量管理系統(tǒng)(EMS)發(fā)展歷史及其應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)上，以SE-9000系統(tǒng)為實(shí)例對(duì)能量管理系統(tǒng)（EMS）應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：能量管理系統(tǒng)；EMS；應(yīng)用軟件；SE-9000