第七章 EMS能量管理系统

第七章 EMS能量管理系统
（四）安全约束调度 (Security Constrain Dispatch) 在以系统控制量调整最小或生产费用 最低或网损最小为目标的前提下，提出 解除系统有功、无功、电压越限情况以 使电网回到安全状态的对策。如调节发 电机出力、交换功率、负荷、变压器分 接头挡位、无功功率补偿量等。
l＝1
l=l+1
计算H(x(l)),h(x(l)) 计算HTR-1H 计算HTR-1[z-h(x(l))] 解非线性方程7－4－15 求△x(l)及maxi|△xi|
N
Y
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4。P—Q分解法状态估计
P—Q分解法状态估计沿用稳态潮流计算
中P—Q分解法的思路：
高压系统有功功率主要与各结点电压向
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一、调度自动化系统结构
厂 站
信息采集 与发送
设 备
命令 执行
信 息 传 输
信息 接收
信 息 处 理
命令 下发
人 机 联 系
调度自动化 主站系统
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SCADA/EMS/DTS一体化的分布式 调度自动化主站系统配置
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T
x X Xˆ
R
V
1
ˆ ) 0 z h( X
h(x) 令 H(x) x
得
ˆ )R [z h(x ˆ )] 0 H (x
T 1
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3。 电力系统加权最小二乘法状态估计求解 在电力系统中，h（x）为非线性函数，这就需要 迭代的方法求解。先假定状态量初值为x（0），采 用泰勒级数展开的方法，经过推导可得。基本加权 最小二乘法状态估计的迭代修正公式：
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预想事故分析内容包括： 1。故障定义 由软件根据电网结构和运行方式 等定义的事故集合，该集合的元素 可以由调度员根据需要进行人工增 删或修改；
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2。故障筛选 对故障定义的事故集合按事故发 生的概率及严重性进行排序，形成 一个顺序表，故障筛选的方法分直 流法和交流法等； 3。故障分析 对故障顺序表中对系统安全运行 构成威胁的故障逐一进行分析。
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三、实时调度与事故预想
第七章 EMS能一）静态安全分析 (Security Analysis) 静态安全分析功能对多种给定运行方 式(状态)进行预想事故分析，对会引起 线路过负荷、电压越限和发电机功率越 限等对电网安全运行构成威胁的故障进 行警示，从而对整个电网的安全水平进 行评估，找出系统运行的薄弱环节。
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（二）状态估计的基本原理 利用实时量测系统的冗余度来消除或减小 时变参数测量误差和自动排除随机干扰所引 起的错误数据，估计出系统运行状态。 系统中能够表征系统特性所需的最小数目 的变量称为状态变量。 系统中独立测量量的数目与系统状态变量 数目之比，称为测量系统的冗余度。 一般要求测量系统的冗余度在1.5～3.0。
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3。 电力系统加权最小二乘法状态估计求解 电力系统加权最小二乘法状态估计：
ˆ )] [z h(x ˆ] 求J ( X )达到最小值的矩阵向量 [x
T 1
ˆ )] R J ( X ) [z h(x
h( x ) 得 0 ˆ x x
J ( x) 令 x
测量值
测量值修正 结构修正
状态估计的过程
前置滤波、极 限值校验等
假定（1）没有结构误差 （2）没有不良数据 （3）没有参数误差
假定的模型
求出状态估计值和残差
检测
是否有结构误差和不良数据
估计
无
有 识别 结束
确定不良数据和结构误差的位置
修正输入
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加权最小二乘法状态估计框图
输入测量信息给定初值
有源 线性 网络
Pp0-△P
bpq Pq0+△P
△P
a
Pp0
a
△b
b
有 源 线 性 网络
Pq0
＋ b
有 源 线 性 网络
a
△P b
△b
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（四）安全约束调度 (Security Constrain Dispatch) 安全约束调度是在状态估计、调 度员潮流、静态安全分析等软件检 测出发电机、线路过负荷或电压越 限时，为电网调度提出安全对策。
能量管理系统EMS

变电站自动化 配电管理系统（DMS） 主站SCADA功能； 自动发电控制； 经济运行功能； 网络分析功能； 调度管理和计划
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二、电力系统状态估计
SCADA系统采集的全网实时数据汇 成的实时数据库存在下列明显的缺点： （1）数据不齐全； （2）数据不精确； （3）受干扰时会出现错误数据；
ˆ x
(l 1 )
T
ˆ Δx ˆ x
(l)
1 1 T
(l)
1
ˆ [H (x ˆ )R H(x ˆ )] H x ˆ R [z h(x ˆ )] Δx
式中，为第l次迭代状态修正向量；H为量测方程 的雅可比矩阵。
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牛顿—拉夫逊解法进行迭代修正，直到目标函数
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（五）不良数据的辨识
对状态估计结果 判断是否存在不良数据并指出具 体可疑量测数据的过程称之为不良 数据检测。 对检测出的可疑数据验证真正不 良数据的过程称之为不良数据的辨 识。
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（五）不良数据的辨识
除了不良数据点的残差呈现出超过检测 阈值外，还有一些正常测点的残差也超过 阈值，这种现象称为残差污染。 在多个不良数据情况下，由于相互作用 可能导致部分或全部不良数据测点上的残 差近于正常残差现象，这称为残差淹没。
lim lim U U Q Q Pl 2n i i i i PI p p Wl ( lim ) UQ (Wvi WQ lim lim P U Q r l i i a
)
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2．用于故障扫描的快速计算方法 预想故障分析一般采用快速分解法 根据叠加原理，求开断支路ab后的网络 潮流解
ij i j
Ui
X
状态变量
i
Uj
j
对变压器同样可以列出状态变量及与因变量的关系
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2。 电力系统状态估计的数学描述
量测量：
z [Pij , Qij , Pi , Qi ,Vi ]
T
状态估计的量测量主要来源： SCADA的实时数据 在量测不足之处使用预测及计划型数 据做伪量测量； 根据基尔霍夫定律得到部分必须满足 的伪量测量。
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（三）最小二乘估计法 对于某个状态x的真值进行测量时， 一般都使仪表的测量值z与x之间是函数 关系，即z＝h（x）。任何仪表都有误 差，设此误差为v，那么测量值z与x之间 的关系为： z＝h（x）＋v
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（三）最小二乘估计法 最小二乘估计状态变量的估计值，对 应的估计值与测量值z之间的误差平方最 小。
ˆ ) min ( z z ˆ )) ˆ) min ( z h( x J (x
2 i 1 i 1 k k 2
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加权最小二乘估计法 对于某些准确度较高的量测量给与较高的 k 权值。 2
ˆ ) min J (x
RVj E
ˆ )) ( z h( x
接近于最小为止。所采用的迭代收敛判据可有
（1） （2）
max
i
ˆ x
(l ) i
x
(l ) ( l 1) ˆ ˆ J (x ) J (x ) J
式中，下标i表示向量x中分量的序号；εx、εJ收 敛标准。第一种标准最为常用，εx可取基准电压的 10－6～10－4。
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（四）安全约束调度 (Security Constrain Dispatch) 在以系统控制量调整最小或生产费用 最低或网损最小为目标的前提下，提出 解除系统有功、无功、电压越限情况以 使电网回到安全状态的对策。如调节发 电机出力、交换功率、负荷、变压器分 接头挡位、无功功率补偿量等。
外部网络的静态等值 ∵
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（二）网络的化简与等值
外部网络的静态等值 定义
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（二）网络的化简与等值
外部网络的静态等值
联络线 内部系统
Pi
EQ
EQ jQ i 等值注入
等值支路
边界节点
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（三）预想事故分析 针对预先设定的电力系统元件(如线路、 变压器、发电机、负荷和母线等)的故障及其 组合，确定对电力系统安全运行产生的影响。 预想事故分析的主要功能： （1）按调度员的需要方便地设定预想故障； （2）快速区分各种故障对电力系统安全运行 的危害程度； （3）准确分析严重故障后的系统状态，并能 方便而直观展示结果。
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（二）网络的化简与等值
导纳矩阵表示 的网络方程按I， B，E集合划分， 可以写出用分块 矩阵形式表示的 网络方程：
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（二）网络的化简与等值
消去外部节点的电压变量UE
~ 1 YBB YBB YBEYEEYEB
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（二）网络的化简与等值
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