能量管理系统复习进程
能量管理系统_EMS_第13讲_EMS系统工程项目管理
一个新的 SCADA EM S 系统工程项目大约需 5 年才能完成, 而计算机的更新周期为 5～ 10 年, 支 持平台的更新周期为 10～ 15 年, 应用软件的更新周 期则更长。从应用角度出发希望更新周期长, 但从系 统需求和技术进展角度又希望周期短。 因此对电力
公司来说, EM S 的建立与更新是一项经常要考虑的 工作, 调度中心的领导和工程师熟悉 SCADA EM S 的系统工程项目管理过程是非常必要的。
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·技术讲座· 刘广一等 能量管理系统 (EM S) : 第 13 讲 EM S 系统工程项目管理
通过可行性研究确定新系统在提高电网运行的
1311 项目管理概述 SCADA EM S 的工程项目管理是将调度自动
化工作按系统工程组织起来, 在时间及人力安排上, 与厂商或咨询机构及内部各科之间进行协调。
SCADA EM S 的工程项目管理包含: 立项、选 择厂商、签订合同、确定功能规范、软件设计、软件开
一旦建立起项目队伍, 便可以着手研究计划, 主 要有两项任务: 提出对新系统的要求; 提出满足上述 要求的合适的解决方案。
需求分析从本系统实际情况出发, 先总结现有 SCADA EM S 系统成功与失败的经验, 提出当前和 将来控制、运行和计划等对数据的要求, 从而确认建 立新系统的必要性、范围、目标和效益。
131311 撰写技术要求 技术要求包括对投标方的要求及技术规范。 对投标者的说明包括投标方建议书的内容, 如
提交标书的方式和时间, 召开预投标会议的条件等。 规范书中的条款和条件部分应该按法律文件格
能量管理系统（EMS）-《电力系统远动及调度自动化》思考题题解
6-1 电力系统的运行状态有哪些？以图表示出各状态间的联系。
电力系统的运行状态有正常运行状态、警戒状态、紧急状态、系统崩溃和恢复状态。
电力系统各运行状态之间是相互联系的，其联系如下图所示。
6-2 简述EMS系统中的基本应用软件的组成。
EMS系统中的基本应用软件有：电力系统的接线分析，状态估计和负荷预测。
6-3 简述电力系统负荷预测的内容。
电力系统负荷预测分为系统负荷预测和母线负荷预测两大类。
系统负荷预测按周期又有超短期负荷预测、短期负荷预测、中期负荷预测和长期负荷预测之分。
超短期负荷预测用于质量控制需预测5~10s的负荷值，用于安全监视需预测1~5min 负荷值，用于预防控制和紧急状态处理需预测10~60min负荷值；短期负荷预测需要预测1日~1周的负荷值；中期负荷预测需要预测1月~1年的负荷值；长期负荷预测需要预测数年至数十年的负荷值。
母线负荷预测由系统负荷预测取得某一时刻系统负荷值，并将其分配到每一母线之上得对应母线的负荷值。
6-4 简述电力系统EMS中安全分析的内容。
电力系统EMS中安全分析的内容包括预想故障分析、安全约束调度、最优潮流、网络化简和电压稳定性分析。
预想故障分析是针对预先设定的电力系统元件的故障及其组合，确定其对系统安全运行的影响。
安全约束调度是当实时网络状态分析、潮流、预想故障分析等应用软件检查出支路过负荷时，调整各机组发电功率解除过负荷，严重者考虑切除相关的负荷。
最优潮流是以潮流方程为基础，进行经济与安全，有功与无功的全面优化。
网络化简是将较大规模的网络化简成较小规模的网络来分析。
电压稳定性是针对某一运行方式分析临界电压和裕度，以监视电压稳定性。
6-5 简述常规潮流与最优潮流的差别。
常规潮流与最优潮流的差别在于：（1）常规潮流不考虑经济性，而最优潮流考虑经济性；（2）常规潮流一般不考虑网络安全性，而最优潮流要全面考虑发电和网络安全；（3）常规潮流控制量较少，而最优潮流可以合理分布；（4）常规潮流计算量小，而最优潮流计算量大。
能量管理系统
微电网能量管理系统1微电网的典型结构图1 微电网结构图图1为微电网的结构图[1][2]，它通过隔离变压器、静态开关和大电网相连接。
微电网中绝大部分的微电源都采用电力电子变换器和负载相连接，使其控制灵活。
微电网内部有三条馈线，其中馈线A和B上连接有敏感负荷和一般负荷，根据用电负荷的不同需求情况，微电源安装在馈线上的不同位置，而没有集中安装在公共馈线处，这种接入形式可以减少线路损耗和提供馈线末端电压支撑。
馈线C上接入一般负荷，没有安装专门的微电源，而直接由电网供电。
每个微电源出口处都配有断路器，同时具备功率和电压控制器，在能量管理系统的控制下，调整各自功率输出以调节馈线潮流。
当监测到大电网出现电压扰动等电能质量问题或供电中断时，隔离开关S1动作，微电网转入孤岛运行模式，以保证微电网内重要敏感负荷的不间断供电，同时各微电源在能量管理系统的的控制下，调整功率输出，保证微电网正常运行。
对于馈线Ａ、Ｂ、Ｃ上的一般负荷，系统则会根据微电网功率平衡的需求，将其切除。
2负荷分类、要求及接入设备功能2.1负荷分类与要求根据负荷对电力需求的特性可将负荷分为基本两大类[3]：敏感负荷：对这一级负荷断电，将造成人身事故、设备损坏，将生产废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生紊乱等。
这是这是敏感负荷中的重要负荷。
由于供电中断会造成大量减产、人民生活会受到较大影响的用户负荷，这是敏感负荷中的比较重要的负荷。
一般负荷（非敏感负荷）：敏感负荷以外的属于一般负荷。
可视为一个可控的负荷参与微电网的能量调度，并且在适当的时候（孤网模式时）可中断其供电，以此确保敏感负荷的正常供电。
要求：敏感负荷。
保证不间断供电以及较高的供电质量。
并由独立电源供电。
非敏感负荷对供电方式无特殊要求。
2.2负荷接入设备功能(1)负荷通断控制在正常情况下，敏感负荷与一般负荷均应正常供电，当微电网系统因事故出现功率缺额或运行在孤岛模式，应采取切断一般负荷，确保敏感负荷的正常供电。
能量管理系统
能量管理系统简介能量管理系统(EMS)包括：数据采集和监控系统(SCADA系统),自动发电控制(AGC)和经济调度控制(EDC)，电力系统状态估计(State Estimator)，安全分析(Security Analysis)，调度员模拟培训系统(DTS)。
EMS 的总体结构主要组成部分有：计算机、操作系统、支持系统、数据收集、能量管理(发电控制和发电计划) 、网络分析及调度员培训模拟系统。
计算机、操作系统、支持系统构建了EMS 的支撑平台。
数据收集、能量管理、网络分析组成了EMS 的应用软件。
数据收集是能量管理和网络分析的基础和基本功能；能量管理是EMS 的主要功能；网络分析是EMS 的高级应用软件功能。
培训模拟系统则可以分为两种类型：一是离线运行的独立系统，一是作为在线运行的EMS 组成部分。
一、EMS 的计算机结构如今常见的EMS 计算机体系结构为开放式计算机体系结构。
它们的主要思想是强调多厂家的系统集成和用户界面及各方面软件接口的标准化。
开放式计算机结构应满足：①工作站为基本单元，系统可灵活组成。
②各子系统冗余配置。
③严格遵守工业标准，它包括操作系统的POSIX标准。
④采用外壳技术，将专用软件与操作系统相隔离，这个外壳软件层是一个符合POSIX 标准的插头，可插到符合该标准化的各种操作系统上。
⑤采用商用数据库。
⑥硬件可采用多家产品。
⑦实现系统内部采用局域网互联，并可与其他信息系统相连。
二、EMS的数据库EMS 的数据库是实现EMS 所有功能的所需的数据源。
EMS 数据库设计是将物理模型化为数学模型的定义过程。
不同公司设计的EMS 数据库有不同的定义及不同的数据库形式。
但就EMS 的数据来源而言无非有这样一些类型：实时量测数据、预测与计划数据、基本数据、历史数据和临时数据。
1) 实时量测数据由遥信、遥测而来，主要反映当前电力系统运行状态。
它包括设备的状态量和设备运行的模拟量和累加量。
2) 预测和计划数据向EMS 提供当时或未来的电力系统运行状态数据。
3-1 能量管理系统(EMS)第1节
电力系统调度自动化及EMS
四、能量管理系统的体系结构 能量管理系统，也即电网调度自动化系统可分成如下四 个子系统: 1、信息采集和命令执行子系统 2、信息传输子系统 3、信息的收集、处理和控制子系统 4、人机联系子系统
电力系统调度自动化及EMS
调度自动化系统的框架结构图：
电力系统调度自动化及EMS
（二）分布式调度自动化主站系统的体系结构
电力系统调度自动化及EMS
磁盘阵列 大屏幕投影或模拟屏 其它 功能 工作站 （若干） D TS 子 网
G PS 时钟
SCAD A 服务器 （ × 2）
系统 服务器 A
系统 服务器 B
调度员 MMI （ × 3）
D TS 教员台
D TS 学员台 （ × 2） 主站实时网 A 主站实时网 B
电力系统调度自动化及EMS
（三）数据库系统 在调度自动化系统中，数据库系统是实现有组织、动态地 存储大量电网数据，方便多用户访问的由计算机软硬件资源 组成的系统。 分为实时数据库和历史数据库。 实时数据库主要用于实时数据的储存，由于其对实时性的 要求，一般采用专用的数据库。历史数据库主要用于对历史 数据的储存，一般采用商用数据库，如oracle、SQL Server、 SYBASE等数据库。
（一）集中式调度自动化主站系统的体系结构 1单机系统
Байду номын сангаас
无冗余。即采用单台计算机作为主计算机构成系统。 在单机系统配置中，如果任何一个关键性的系统元 件损坏，都会导致整个主站控制系统停运。因此通常运 用于小系统，例如变电站综合自动化系统中。
电力系统调度自动化及EMS
（一）集中式调度自动化主站系统的体系结构 2 双机系统 双机系统通常出两台完全相同的主机及各自的存储器， 输入输出设备和公用的输入输出设备等构成。 方案（1）： 平时一台计算机承担在线功能，另—台处于热备用 状态。当在线机故障时，自动进行切换，由备用机承担 在线任务。
能量管理系统
能量管理系统能量管理系统（EMS)包括:数据采集和监控系统(SCADA系统），自动发电控制(AGC）和经济调度控制(EDC），电力系统状态估计(State Estimator），安全分析（Security Analysis）,调度员模拟培训系统(DTS）。
科技名词定义中文名称: 能量管理系统英文名称：energy management system,EMS;energy management system定义1：一种计算机系统，包括提供基本支持服务的软件平台，以及提供使发电和输电设备有效运行所需功能的一套应用，以便用最小成本保证适当的供电安全性.所属学科: 电力（一级学科）;调度与通信、电力市场（二级学科）定义2：用能量状态近似法作为飞行轨迹优化算法的性能管理系统。
所属学科：航空科技（一级学科)；飞行控制、导航、显示、控制和记录系统（二级学科）能量管理系统（EMS）包括:数据采集和监控系统(SCADA系统)，自动发电控制（AGC)和经济调度控制(EDC），电力系统状态估计（State Estimator），安全分析(Security Analysis）,调度员模拟培训系统（DTS）.配电网管理系统（DMS）包括：配电自动化系统（DAS）,地理信息系统（GIS)，配电网重构，管理信息系统（MIS），需求侧管理（DSM）。
1、SCADA系统SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。
SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统；它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
简介在电力系统中,SCADA系统应用最为广泛,技术发展也最为成熟。
它在远动系统中占重要地位,可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，即我们所知的＂四遥＂功能。
能量管理系统
微电网能量管理系统1微电网的典型结构 能量管理系统图i 微电网结构图[1] [2]，它通过隔离变压器、静态开关和大电网相连接。
微电网中绝大部分的微电源都采用电力电子变换器和负载相连接，使其控制灵活。
微电网内部有三条 馈线，其中馈线 A 和B 上连接有敏感负荷和一般负荷，根据用电负荷的不同需求情况，微电源安装在馈线上的不同位置， 而没有集中安装在公共馈线处，这种接入形式可以减少线路 损耗和提供馈线末端电压支撑。
馈线 C 上接入一般负荷，没有安装专门的微电源，而直接由电网供电。
每个微电源出口处都配有断路器， 同时具备功率和电压控制器， 在能量管理系统的控制下，调整各自功率输出以调节馈线潮流。
当监测到大电网出现电压扰动等电能质量 问题或供电中断时，隔离开关 S i 动作，微电网转入孤岛运行模式，以保证微电网内重要敏感负荷的不间断供电， 同时各微电源在能量管理系统的的控制下，调整功率输出，保证微电 网正常运行。
对于馈线A 、E 、C 上的一般负荷，系统则会根据微电网功率平衡的需求，将 其切除。
2负荷分类、要求及接入设备功能2.1负荷分类与要求根据负荷对电力需求的特性可将负荷分为基本两大类 [3]： 馈线A 7 r~n m 大 电 网 S 5 池 I" ： ] S 6 hm 微型燃 气轮机 功率& 压控 制器 开关 断路 器 1' 1 1 敏感 负荷 一般 负荷 电力传 输线 信息 流线图i 为微电网的结构图敏感负荷：对这一级负荷断电，将造成人身事故、设备损坏，将生产废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生紊乱等。
这是这是敏感负荷中的重要负荷。
由于供电中断会造成大量减产、人民生活会受到较大影响的用户负荷，这是敏感负荷中的比较重要的负荷。
一般负荷(非敏感负荷) ：敏感负荷以外的属于一般负荷。
可视为一个可控的负荷参与微电网的能量调度，并且在适当的时候(孤网模式时)可中断其供电，以此确保敏感负荷的正常供电。
7-EMS能量管理系统
第三节
主站系统的主要子系统
（三）事故数据记录 电力系统控制的主要目标是防止系统事故，而一旦出 现事故，当初的记录将是分析事故和预防事故的宝贵 资料。因此，事故数据的收集与记录是SACDA重要功 能 之 一 ， 它 分 为 顺 序 事 件 记 录 （ SOE，Sequence of Event recording）和事故追忆（PDR，Post Disturbance Review）两部分。
第三节
主站系统的主要子系统
五、高级应用软件简介
一般分为两类：基本SCADA软件和高级应用软件，后 者又包括自动发电控制、发电计划、网络分析、调度 员培训模拟等几类内容。
第三节
主站系统的主要子系统
（一）发电控制类软件 1．自动发电控制（Automatic Generation Control，简 称AGC） 自动发电控制对电网部分机组出力自动进行二次调整， 以满足控制目标要求。其基本功能为： （1）负荷频率控制（Load Frequency Control ）。 （2）经济调度控制（Economic Dispatching Control）。 （3）备用容量控制（Reserve Monitor）。 （4）AGC性能监视（AGC Performance Monitor）。 2．发电成本分析（Power Performance Monitor）。 3．交换计划评估（Transaction Evaluation）。 4．机组计划（Unit Scheduled）。
第一节
概述
电力系统是由不同类型的发电机组、众多变电站及电 力负荷、不同电压等级的电力网络及不同传输方式的 输电线路所组成的庞大而复杂的系统。电力系统调度 自动化是针对全网而言的。 电力体制改革的主要内容是，为在发电环节引入竞争 机制，首先要实现“厂网分开”，将国家电力公司管 理的电力资产按照发电和电网两类业务进行划分。 随着电力系统的发展和电力体制改革的深化，为保证 电网安全、优质和经济运行以及电力市场的有序运行， 电力调度中心可能同时运行有多个应用系统，例如能 量管理系统、电能量计量系统、调度生产管理系统、 配电管理系统和电力市场技术支持系统等；每个系统 中可能同时包括多个应用，例如EMS包括SCADA，
能量管理系统_EMS_第5讲自动发电控制
自动发电控制的总体结构示于图4。这里主要有 3个控制环: 计划跟踪环、区域调节控制环和机组控 制环。区域计划跟踪控制的目的是按计划提供发电 基点功率, 如图4所示, 它与负荷预测、机组经济组 合、水电计划及交换功率计划有关, 担负主要调峰任 务。如没有上述计划软件, 全部发电计划应由人工填 写, 这是调度员难以承受的任务。区域调节控制的目 的是使区域控制误差 (A CE ) 调到零, 这是 A GC 的 核 心。功 能 是 A GC 计 算 出 消 除 区 域 控 制 误 差 (A CE ) 各机组需增减的调节功率, 将这一可调分量 加到机组跟踪计划的基点功率之上, 得到设置发电 值发往电厂控制器。机组控制是由基本控制回路去 调节机组控制误差到零, 在许多情况下 (特别是水电 厂) , 一台电厂控制器能同时控制多台机组,A GC 的 信号送到电厂控制器后, 再分到各台机组。
CFC 方式去掉 (1) 式中 ∃P T i 的项, CN IC 方式
去掉 (1) 式中的 Βi ∃f 项。
若考虑时差校正和交换电量校正,A CE 的增量
分别为 Βi ∃f 0 和 - ∃ I i。CFC , CN IC 方式分别只有 时差校正和交换电量校正。
式中 Βi 为区域 i 的频率偏差因子; ∃f = f - f 0, 为 频 率偏差; ∃ P T i = P T i - I i, 为区域 i 的交换 功率偏差; P T i 为区域 i 的净交换功率; I i 为区 域 i 的计划交换功率; ∃f 0 为时差; ∃ I i 为区域 i 的净交换电量差。
能量管理系统
能量管理系统能量管理系统⒈简介⑴系统背景简要介绍能量管理系统的目的和背景。
⑵系统目标详细说明能量管理系统的目标和预期效果。
⑶系统范围说明能量管理系统的适用范围，包括相关设备和区域。
⒉系统架构⑴系统组成列出能量管理系统所涉及的主要组成部分，如传感器、数据采集设备、数据处理平台等。
⑵数据采集描述如何实现能量数据的采集，包括传感器的安装位置、采样频率等。
⑶数据传输说明能量数据的传输方式，如有线传输、无线传输等。
⑷数据处理与分析详细介绍如何对采集到的能量数据进行处理和分析，包括数据清洗、数据挖掘等方法。
⒊功能需求⑴实时监测描述能量管理系统对能量消耗的实时监测功能，包括实时采集能量数据和产生报警。
⑵数据分析说明能量管理系统对采集到的能量数据进行分析的功能，包括能耗趋势分析、能源效率评估等。
⑶能源节约建议描述能量管理系统根据数据分析结果给出的能源节约建议。
⑷数据报表说明能量管理系统的各类数据报表，如能耗报表、能源效率报表等。
⒋用户界面⑴登录界面描述能量管理系统的登录界面，包括用户名和密码输入框，以及登录按钮。
⑵主界面说明能量管理系统的主界面布局，包括各个功能模块的入口。
⑶数据展示界面描述能量管理系统展示能量数据和分析结果的界面，包括图表、表格等。
⒌系统部署⑴硬件要求列出能量管理系统部署所需的硬件要求，包括服务器、传感器等。
⑵软件要求描述能量管理系统部署所需的软件要求，包括操作系统、数据库等。
⑶系统部署步骤详细说明能量管理系统的部署步骤，包括安装、配置等。
⒍系统维护⑴数据备份描述能量管理系统数据的备份方式和周期。
⑵故障处理说明能量管理系统出现故障时的处理方法，包括故障诊断和修复。
⑶系统升级详细说明能量管理系统的升级方式和步骤。
附件：列出本文档涉及的附件，包括系统架构图、数据报表样例等。
法律名词及注释：⒈法案：指法案，该法案主要涉及方面的法律规定。
能量管理系统
能量管理系统摘要:能量管理系统(EMS)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(SCADA)、负荷预测、自动发电控制(AGC)、网络分析(NA)、在线经济调度、预想事故与潮流分析、发电与输电计划、开断计划等。
文章在简要概述能量管理系统(EMS)发展历史及其应用软件的基础上,以SE-9000系统为实例对能量管理系统(EMS)应用进行分析。
关键词:能量管理系统;EMS;应用软件;SE-90001能量管理系统EMS的发展概述电力系统自动化经历了“元件自动化”、“局部自动化”、“单一岛自动化”到“综合自动化(EMS)”的发展阶段,能量管理系统将各个自动化孤岛连接成为一个有机的整体。
20世纪60年代提出的在线安全分析的急迫性,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EMS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,:EMS的功能子模块重新面临技术改造和补充完善的严峻挑战,突出表现在实时电价计算、最大输电能力计算、输电路径优化、输电费用计算、输电服务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EMS主要应用软件根据各主要软件的功能及用途,可将EMS划分为五大类别:发电控制类、发电计划类、网络分析类、调度员培训模拟类、市场交易与管理类。
2.1发电控制类软件这类软件主要由自动发电控制、发电成本分析、交换计划评估和机组计划组成。
①自动发电控制(AGC)。
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发展到数字系统,由线形反馈控制发展到最优控制。
自动发电控制的基本功能包括: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计划值;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;AGC系统性能监视。
能量管理系统
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• 核心功能包括： • 数据采集：通过各种传感器和仪表收集能源使用数据 • 数据处理：对采集到的数据进行清洗、整理和分析 • 数据分析：利用统计和预测技术，挖掘能源使用中的潜在问题和优化空间 • 能源优化：根据分析结果，提供节能措施和管理策略，指导企业合理使用和分配能源
能量管理系统在工业领域的应用背景
• 统计分析：利用统计方法分析能源数据，发现数据中的规律和趋势 • 预测分析：利用预测技术预测未来能源消耗，为能源优化提供依据 • 数据挖掘：利用数据挖掘技术发现数据中的潜在问题和优化空间
能量管理系统的性能评估与优化方法
性能评估方法：
• 定量评估：通过数据指标评估系统性能，如响应时间、准确率等 • 定性评估：通过用户体验和专家意见评估系统性能，如易用性、实用性等
02
能量管理系统的组成与结构
能量管理系统的硬件组成及其作用
硬件组成主要包括：
• 传感器：用于测量各种能源参数，如温度、压力、流量等 • 仪表：用于显示和记录能源数据，如电能表、燃气表等 • 通信设备：用于实现数据传输和通信，如以太网交换机、无线通信模块等 • 服务器：用于存储和管理能源数据，如工业控制计算机、数据库服务器等
04
能量管理系统的分析与评估
能量管理系统的数据分析与挖掘技术
数据分析与挖掘的应用：
• 设备性能分析：分析设备运行数据，发现设备性能的优劣和改进空间 • 生产过程优化：分析生产过程数据，发现生产过程中的瓶颈和优化方向 • 能源消耗预测：预测未来能源消耗，为能源管理和优化提供决策支持
数据分析与挖掘技术：
对能量管理系统未来研究的建议与展望
研究建议：
• 加强理论研究：深入研究能量管理系统的原理和方法，提高系统的科学性和实用性 • 注重技术创新：关注新技术的发展，将新技术应用于能量管理系统，提高系统技术水平 • 深化应用研究：针对不同行业和企业特点，开展能量管理系统的应用研究，提高系统的适 用性和效果
chap5-5 能量管理系统
4、电力系统运行状态转换关系图
（三）静态安全分析 1、定义：指只考虑事故后稳态运行的安全性，而 不考虑从当前运行状态向事故后稳定运行状态的 动态转移过程。 静态安全分析的重点在预想事故分析。 2、预想事故分析内容 （1）故障定义 根据电力系统结构和运行方式等定义事故集合。
（2）故障筛选 预想故障可能比较多，应当把这些故障按其对电 网的危害程度进行筛选和排队。 （3）故障分析 是对预想故障集合里的故障进行快速仿真潮流计 算，以确定故障后的系统潮流分布及其危害程度。 3、静态安全分析方法 （1）直流潮流法 将电力系统的交流潮流用等值的直流电流代替， 用求解直流网络的方法计算电力系统的有功潮流， 而完全忽略无功分布对有功潮流的影响。
（4）长期负荷预测 i>指未来数年至数十年的用电负荷预测； ii>受地区社会经济、人口、气候等多方面因 素的影响； iii>使用对象：规划工程师 iv>应用：电源的发展规划和网络规划等 2、负荷预测按行业分类 一般可以分为：城市民用负荷、商业负荷、 农村负荷、工业负荷以及其它负荷。
（二）负荷预测的要求及影响负荷预测的因 素 1、指标：负荷预测的精度 2、影响因素：用电设备的类型、地区性、工 业发展、气象等。 （三）负荷预测的模型 1、基本正常负荷（典型负荷分量）B(t) 与气象无关，具有线性变化和周期变化的特 点。线性变化描述日平均负荷变化规律， 而周期变化描述以24小时为周期的变化规 律。
在实际使用中，根据兰州电网的特点（如大 工业以及农灌电量占大部分比例），从而 选取了时间序列法、线性回归法、特殊日 负荷预测法以及专家系统法等多种方法加 权平均在一起的综合负荷预测模型。
三、安全分析 （一）概述
（二）电力系统的运行状态 1、电力系统运行的等式约束条件
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微电网能量管理系统1 微电网的典型结构制器开关断路器敏感负荷一般负荷电力传输线信息流线图1 微电网结构图图1为微电网的结构图[1][2]，它通过隔离变压器、静态开关和大电网相连接。
微电网中绝大部分的微电源都采用电力电子变换器和负载相连接，使其控制灵活。
微电网内部有三条馈线，其中馈线A 和B 上连接有敏感负荷和一般负荷，根据用电负荷的不同需求情况，微电源安装在馈线上的不同位置，而没有集中安装在公共馈线处，这种接入形式可以减少线路损耗和提供馈线末端电压支撑。
馈线C 上接入一般负荷，没有安装专门的微电源，而直接由电网供电。
每个微电源出口处都配有断路器，同时具备功率和电压控制器，在能量管理系统的控制下，调整各自功率输出以调节馈线潮流。
当监测到大电网出现电压扰动等电能质量问题或供电中断时，隔离开关S 1动作，微电网转入孤岛运行模式，以保证微电网内重要敏感负荷的不间断供电，同时各微电源在能量管理系统的的控制下，调整功率输出，保证微电网正常运行。
对于馈线Ａ、Ｂ、Ｃ上的一般负荷，系统则会根据微电网功率平衡的需求，将其切除。
2 负荷分类、要求及接入设备功能2.1 负荷分类与要求根据负荷对电力需求的特性可将负荷分为基本两大类[3]：敏感负荷：对这一级负荷断电，将造成人身事故、设备损坏，将生产废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生紊乱等。
这是这是敏感负荷中的重要负荷。
由于供电中断会造成大量减产、人民生活会受到较大影响的用户负荷，这是敏感负荷中的比较重要的负荷。
一般负荷（非敏感负荷）：敏感负荷以外的属于一般负荷。
可视为一个可控的负荷参与微电网的能量调度，并且在适当的时候（孤网模式时）可中断其供电，以此确保敏感负荷的正常供电。
要求：敏感负荷。
保证不间断供电以及较高的供电质量。
并由独立电源供电。
非敏感负荷对供电方式无特殊要求。
2.2负荷接入设备功能(1)负荷通断控制在正常情况下，敏感负荷与一般负荷均应正常供电，当微电网系统因事故出现功率缺额或运行在孤岛模式，应采取切断一般负荷，确保敏感负荷的正常供电。
(2)负荷保护具有自动跳闸和电动合闸功能，可切断故障电流，发挥保护作用。
(3)微电网功率平衡控制－自动低频减载[4]当微电网系统因事故出现功率缺额时，其频率将随之急剧下降，自动低频减载装置的任务是迅速断开相应数量的一般负荷，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率的平衡，以确保微电网系统安全运行。
(4)负荷监测提供微电网线路负荷的实时数据包括负荷功率，线路电流情况。
对所有线路进行监控，对大负荷及超负荷提供预警和报警信号。
3微电源分类、特点、工作方式及接入设备功能3.1微电源分类与特点[5]光伏电池无废气排放、无化石燃料消耗，采用与建筑物集成在一起的模块可联合生产低温热能为房间供暖。
但输出的功率由光能决定，因此是断续的，不能与负荷完全匹配，因此常常需要蓄电池或其他辅助系统。
一般光伏电池发电模块拥有最大功率点跟踪(MPPT)功能、电池板监测和保护功能、逆变并网等功能，以保证光伏电池能够可靠、安全地运行。
微型燃气轮机，具有体积小、质量轻、发电效率高、污染小、运行维护简单可以统一调度。
微型燃气轮机模块具有气体温度、压力、流量测量、燃料供给、燃料注入控制、热量处理、转速监控，气体污染物监测、功率调节及并网等功能。
具有电力电子转换和控制接口的微型燃气轮机可跟随电网的电压和频率变化，主要起负荷跟踪和削峰填谷的作用。
它的另一个作用是完成基本的有功功率控制的同时，可调节系统输出的无功功率，实现电压调节和功率因数的调整。
因此是目前最成熟、最具有商业竞争力的分布式电源之一。
3.2微电源典型工作方式(1)光伏电池具有MPPT和定电压两种工作方式。
当工作在MPPT工作方式且无功功率可调时遵循Q-V下垂特性。
当工作在定电压工作方式时遵循P-f下垂特性。
(2)微型燃气轮机可工作在功率可调的运行方式或定功率的运行方式。
当工作在功率可调的方式时遵循P-f下垂特性和Q-V下垂特性。
在此工作方式下，微型燃气轮机可作为具有自适应调节功能的调节电源，快速跟踪负荷有功功率和无功功率的变化。
当工作在定功率的方式时按照设定值输出有功功率和无功功率。
3.3微电源接入设备功能由于光伏电池电压等级低，需采用DC-DC中的Boost电路升压至合适的电压等级，然后通过逆变把直流电变换为标准的交流电，供给负荷或并入电网。
即经过DC-DC-AC变换接入微电网。
并可根据系统稳定运行要求自动切换工作方式的功能。
微型燃气轮机为不稳定的交流电源，需要先变为直流电，然后通过逆变技术变成标准的交流电，供给负荷或并入电网，即经过AC-DC-AC变换接入微电网。
并可根据系统稳定运行要求自动切换工作方式的功能。
3.4微电源控制功能微电源的基本控制由微电源控制器完成，主要功能包括微电源自身的调节功能即微电源机组工作方式的切换。
能量调节功能包括有功/无功控制、电压/频率调节、孤岛模式下负荷分配/电压、频率调节等。
3.4.1微电源工作方式的切换根据微电网负荷用电需求并结合微电源控制策略切换微电源的工作方式。
(1)对于光伏电池在MPPT和定电压模式之间切换。
(2)微型燃气轮机可工作在定功率与功率可调的模式两种方式下。
在功率可调时可工作低位运行和高位运行两种方式下。
(3)储能装置根据蓄电池的荷电状况以及此时的负荷是需求，蓄电池可工作在充电模式与放电模式。
3.4.2能量调节功能(1)有功功率调节在并网运行模式时，系统的频率是固定，微电源发送分配好的有功功率，在孤网运行模式下，通过快速的电力电子装置，根据P-f下垂特性，调节微电源的输出有功功率使功率输出与负荷需求保持平衡。
(2)无功功率调节在并网运行模式下，能量控制器监测负荷和无功的变化，通过储能装置进行无功调节，并补偿无功，维持系统功率平衡。
在孤网运行模式下，应具备三个功能⑴根据预先设定的Q-V特性阻止末端电压偏压；⑵参与特定负荷线路的电压调整；⑶根据负荷设定的功率因数补偿无功。
电压调节：通过调节微电源电压的幅值，相角，与系统要求相匹配，而且负荷和微电网的功率因数可得到控制。
功率因数调节：当电动机启停时负载的功率因数是变化的，可以影响到微电网的电压稳定。
通过调节微电源无功输出使负载的功率因数保持在预先设定的工作点。
对分布式电源的控制除了满足以上要求外，微电源自身还应具有以下功能：(1)通信功能接受能量管理系统的调度，同时上传自身的各种状态信息。
(2)辅助的电能质量改善功能微电源在自身不对电网造成污染的前提下，能在一定程度上对电网进行谐波抑制和不平衡补偿等。
(3)保护功能微电网内部有数量众多的分布式电源，且它们之间的距离短，这就造成了短路电流的急剧增大，而传统的继电保护装置因时效性难以起到应有的保护作用，严重威胁了电力电子设备的安全，所以分布式电源自身必须具备各种可靠的保护功能(如过压、过流及故障等)。
4储能装置分类、特点、工作方式及接入设备功能4.1储能装置的分类与特点[5]铅酸蓄电池尽管能量密度小，但功率密度高、放电时间长、由于技术成熟性价比高，因此成为当今使用最为广泛的蓄电池。
当蓄电池作为调节电源时，每次调度之前应先检查蓄电池的剩余容量，若负荷低谷时蓄电池容量已经达到90%以上，则不给蓄电池充电;若剩余容量低于20%则暂时不用蓄电池，将它作为负载进行充电(负荷高峰时不充电)一直到容量达到80%以上为止，否则作为电源参加经济调度。
4.2典型工作方式蓄电池可工作在功率可调的运行方式或定功率的运行方式。
当工作在功率可调的方式时遵循P-f下垂特性和Q-V下垂特性。
在此工作方式下，蓄电池组可作为具有自适应调节功能的调节电源，快速跟踪负荷有功功率和无功功率的变化。
当工作在定功率的方式时按照设定值输出有功功率和无功功率。
4.3装置接入设备功能蓄电池为直流电源，由于他们的电压等级低，需采用DC-DC中的Boost电路升压至合适的电压等级，然后通过逆变把直流电变换为标准的交流电，供给负荷或并入电网。
即经过DC-DC-AC变换接入微电网。
蓄电池控制器具有对蓄电池电压、电流、储能的监控功能，还有充放电功能和启停限定功能。
蓄电池充电时，能量管理系统主要监视蓄电池的充电状态、综合健康度和安全中断标准。
主要监测的参数有：电压、电流和温度。
当对蓄电池的所有状态检查完成后。
蓄电池的充电定时器开始启动。
如果检测到蓄电池超过临界安全值，则充电暂停，如果故障持续时间超过一定的值，则停止对蓄电池充电。
并可根据系统稳定运行要求自动切换工作方式的功能。
5系统运行目标与策略5.1联网模式下的运行目标与策略在正常情况下，微电网并网运行，由大电网提供刚性的电压和频率支撑，内部微电源工作在电压源或电流源状态，在能量管理系统控制下，调整各自的功率输出。
微电网和大电网共同承担内部负荷。
并网运行时，微电网能量管理的协调方案为：(1)光伏发电一直保持MPPT模式；(2)检测储能装置的荷电状况以确定是否充电。
当检测到蓄电池未充满时应充电，若充满就停止充电。
能量控制器检测负荷和无功的变化。
在联网模式时，蓄电池不参与供电。
仅通过储能装置进行无功调节，并补偿无功，维持功率平衡，维持系统稳定的作用。
(3)微型燃气轮机在联网模式时不参与供电。
(4)微电网能量管理器将增加与各级微电源之间的通信协调工作。
并网运行发生故障时，由于微电源的分布式特性，可由微电源能量管理系统迅速定位故障点位置。
当故障点在微电网内部时，由微电网能量管理控制器通过综合各微电源的信息给出相应调整；当故障点在微电网外部时，通过主网调度中心与各高级调度中心相互通信以确定故障严重程度。
如超出自身调节能力，相应微电网可选择与主网断开，进入孤岛运行，这样可同时保证主网与微电网的安全稳定运行。
5.2孤岛模式下的运行目标与策略[6] [7] [8]当大电网出现电压骤升、骤降、不平衡和谐波等电能质量问题或有计划检修时，微电网转入孤岛运行模式，此时的电压和频率由内部各微电源负责调节。
负荷和微电源地投切常用来维持功率平衡以此确保微电网的电压和相角的恒定。
因此控制策略必须确保敏感负荷的正常供电。
微电网能量管理的协调方案为：⑴应切除可中断负荷确保微电网对敏感负荷的可靠供电，保证敏感负荷的正常工作；⑵光伏发电尽量一直保持MPPT模式（若需要可工作在电压限制模式）；⑶根据储能装置的运行状况，管理微型燃气轮机的投切和发电容量。
当储能装置吸收部分能量时，切除部分微型燃气轮机，当储能装置释放能量时，投入部分微型燃气轮机来供电；⑷能量控制器检测负荷和无功的变化，通过微型燃气轮机或储能装置进行P、Q调节，并无功补偿，维持功率平衡，保证供电质量。
在孤网模式下各微电源协调控制策略：(1)光伏电池应保持MPPT模式，当光伏电池输出大于负荷消耗且蓄电池充满时，应工作在定电压模式。