电网调度自动化系统论文

电网调度自动化系统浅析

中图分类号：tm 文献标识码:a 文章编号：1007-0745（2011）10-0184-01

摘要：介绍和分析了我国电网调度自动化技术：数据采集和监控（scada）和能量管理系统（ems），对电网进行科学的安全、经济分析，以便电网运行质量更加优质。

关键词：电力调度自动化

数据采集和监视控制（scada）以及能量管理系统（ems），电网调度自动化领域已众所周知。其中，scada除应用于电力部门外还广泛应用于石油、煤气、轨道交通等非电力部门；ems电力经营体制变革，传统上线运行监控和离线营销管理分离局面，已不适应当代电力市场需要，ems正走向信息化能量信息系统（eis），并逐步组入当代电力企业资源规划（erp）。

一、电力系统基本要求

（1）尽量维持电力系统的正常运行，安全是电力系统的头等大事，系统一旦发生事故，其危害是难以估计的，因此，努力维持电力系统的正常运行是首要任务；

（2）为用户提供高质量的电能，反映电能质量的三个参数就是电压、频率和波形。这三个参数必须在规定范围内，才能保证电能的质量。稳定电压的关键是调节系统中无功功率的平衡，频率的变化，是整个系统有功功率的平衡问题，波形是由发电机决定的；

（3）保证电力系统运行的经济性，使发电成本最经济。

二、scada系统

一般情况下，电网按电压级别设置调度中心，电压级别越高，调度中心的级别也越高。整个系统是一个宝塔型的网络图。分级调度可以简化网络的拓扑结构，使信息的传送变得更加合理，从而大大节省通信设备，并提高了系统运行的稳定性。

电网调度自动化是一个总称，由于各级调度中心的任务不同，调度自动化系统的规模也不同，但无论哪一级调度自动化系统，都具有一种最基本的功能，就是监视控制和数据收集系统，又称scada 系统功能（supervisory control and data acquisition ）。

(1) scada系统配置

系统作为生产过程和事物管理自动化最为有效的计算机软硬件系统之一，它包含两个层次的含义：一是分步式的数据采集系统，即智能数据采集系统，也就是通常所说的下位机；另一个是数据处理和显示系统，即上位机hmi（human machine interface）系统。

下位机一般意义上通常指硬件层上的，即各种数据采集设备，如各种rtu、 ftu、plc及各种智能控制设备，等等。这些智能采集设备与生产过程和事物管理的设备或仪表相结合，实时感知设备各种参数的状态，并将这些状态信号转换成数字信号，并通过特定数字通信或数字网络传递到hmi系统中；在必要的时候，这些智能系统也可以向设备发送控制信号。

上位机hmi系统在接受这些信息后，以适当的形式如声音、图形、图象等方式显示给用户，以达到监视的目的，同时数据经过处

理后，告知用户设备各种参数的状态（报警、正常或报警恢复），这些处理后的数据可能会保存到数据库中，也可能通过网络系统传输到不同的监控平台上，还可能与别的系统（如mis，gis）结合形成功能更加强大的系统；hmi还可以接受操作人员的指示，将控制信号发送到下位机中，以达到控制的目的。

（2）scada主要功能

数据采集；信息显示；监视控制；报警处理；信息存储及报告；事件顺序记录；数据计算；具有rtu（远端终端单元）处理功能；事件追忆功能。

经济调度控制功能edc（economic dispatch control）

edc的目的是控制电力系统中各发电机的出力分配，使电网运行成本最小，edc常包含在agc中。

安全分析功能sa（security analyze）

sa功能是电网调度为了做到“防患于未然”而配备的功能。它通过计算机对当前电网运行状态的分析，估计出可能出现的故障，预先采取措施，避免事故发生。如果电网调度自动化系统具有了scada+agc/edc+sa功能，就称为能量管理系统ems（energy management system）。

三、ems系统

电网调度自动化系统又称作能量管理系统(ems-energy management system)，是以计算机技术为基础的现代电力综合自动化系统，主要用于大区级电网和省、市级电网调度中心，主要为电

网调度管理人员提供电网各种实时的信息(包括频率、发电机功率、线路功率、母线电压等)，并对电网进行调度决策管理和控制，保证电网安全运行，提高电网质量和改善电网运行的经济性。

ems系统的实时数据来自于数据采集与监控系统scada。ems向即时信息系统sis提供分钟级的实时数据，如：系统频率、总出力，scada实时数据可以考虑由设立在厂站侧的rtu终端进行采集，接口通常可以为异步数据接口rs485或rs232，根据信息量的需要，速率一般为 1200bit/s至9600bit/s。

ems系统对计算机的要求主要是：可靠性(硬件和操作系统稳定、软件经过长期的用户使用验证)、复杂运算能力、多任务实时性。

（1）ems系统经典配置

①硬件配置

采用piii450高档微机，128m内存，9g硬盘，21寸显示器，可以满足目前电网计算的主要性能指标的要求，系统硬件节点可以扩充。

②软件配置

系统的整个软件按层次结构组织，每层软件均匀模块化结构。

系统软件：

所有服务器／工作站采用nt操作系统，微机工作站运行于windows环境下。

诊断和监视软件：

系统具有对网络节点的运行状态及数据通令的监视诊断功能，

并具有完善的进程管理和监视功能。

支持软件：

采用数据图形一体化支撑环境，包括数据库系统以及人机界面系统，从而可以采用统一的数据、图形、符号规范标准对数据库、画面进行维护。

应用开发工具和编程语言采用标准visual c十十语言和

fortran语言。

（2）ems系统的功能

随着电力系统的结构日趋扩大和复杂，为保证电力系统运行的安全性和经济性，要求调度运行人员能够迅速、准确、全面地掌握电力系统的实际运行状态，预测和分析电力系统的运行趋势，对电力系统运行中发生的各种问题作出正确的处理。ems高级应用软件(pas-power advance software)正是辅助调度员完成上述任务的有力工具，也是ems系统的重要组成部分。该应用软件包括实时网络建模和网络拓扑、负荷预测(lf)、自动发电控制(agc)和发电计划、实时经济调度、状态估计(se)、调度员潮流、安全分析(transient stability analysis)、电压无功优化、短路电流计算、安全约束调度、最优潮流(optimal power flow)、调度员培训仿真系统(dts)等。