孫瀛洲 王來勤 許文革
（滄州供電公司 滄州 061001）
摘 要 本文介紹了在滄州電網(wǎng)EMS開發(fā)、研制過程中，利用現(xiàn)有的EMS應(yīng)用軟件為基礎(chǔ)，結(jié)合滄州電網(wǎng)運行和營銷的實際需要，添加了滄州電網(wǎng)的功率因數(shù)、電磁環(huán)網(wǎng)圖形以及環(huán)網(wǎng)潮流計算報告的設(shè)置和使用等功能。從而使滄州電網(wǎng)EMS的實際應(yīng)用更加完善。
關(guān)鍵詞 電網(wǎng) EMS 系統(tǒng) 潮流計算
1 引言
滄州電網(wǎng)處于河北南部電網(wǎng)東部，是一個發(fā)展迅速，位置重要的地區(qū)級電網(wǎng)，2000年5月已形成500／220 kV電磁環(huán)網(wǎng)運行。因此，目前已占據(jù)河北南部電網(wǎng)總負(fù)荷七分之一的滄州電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行對整個河北南部電網(wǎng)的穩(wěn)定運行舉足輕重。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和電網(wǎng)的商業(yè)化運行以及營銷的深入開展，電力網(wǎng)的運行、調(diào)度和控制變得越來越復(fù)雜，電網(wǎng)需求的水準(zhǔn)也越來越高。滄州電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)已經(jīng)投入使用多年，為滄州電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行作出了重要貢獻。但是，停留在SCADA水平的調(diào)度自動化系統(tǒng)只具有安全監(jiān)控的功能，調(diào)度人員雖然可以利用SCADA系統(tǒng)看到系統(tǒng)的實時信息，但是，這樣的系統(tǒng)不具備安全、經(jīng)濟分析能力，各種調(diào)度決策仍然要靠經(jīng)驗，調(diào)度員的勞動強度很大，而且對調(diào)度員的要求也很高。
為了適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的需要，特別是無人值班變電站的出現(xiàn)和增加，電網(wǎng)調(diào)度運行和管理必須由經(jīng)驗型調(diào)度上升至科學(xué)的分析型調(diào)度，來提高滄州電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行水平，進一步提高調(diào)度員的調(diào)度能力和素質(zhì)，大幅度減輕調(diào)度員的工作強度，更好為滄州電網(wǎng)的商業(yè)化運行和營銷服務(wù)，因此在原有的SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)了能量管理系統(tǒng)（EMS）高級應(yīng)用軟件。
2 EMS系統(tǒng)介紹
由清華大學(xué)電機工程與應(yīng)用電子技術(shù)系研制開發(fā)的EMS系統(tǒng)是按照電網(wǎng)中各個不同的電氣設(shè)備元件的基本性能，用數(shù)學(xué)模型的辦法逐個圖元設(shè)備進行定義、建模，并在經(jīng)過整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)�，把整個電網(wǎng)的各個電器元件模擬成為較為實際的物理模型。借助于SCADA量測數(shù)據(jù)的銜接，來完成所需要的工作任務(wù)。在地調(diào)級電網(wǎng)運行和管理工作中，它可以實現(xiàn)以下功能：1）電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)的量測；2）對SCADA量測數(shù)據(jù)的狀態(tài)估計；3）在線實時數(shù)據(jù)的潮流計算；4）各種類型的短路計算；5）電網(wǎng)無功功率分布和無功潮流的最優(yōu)化處理；6）利用歷史數(shù)據(jù)的電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測等等。
經(jīng)過認(rèn)真的調(diào)試，使這個物理模型更加貼近實際，使電網(wǎng)分析和計算在滿足計算精度的前提下更加符合工程的要求。
為了盡快有效地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，現(xiàn)將在滄州電網(wǎng)EMS開發(fā)研制過程中，利用EMS現(xiàn)有的技術(shù)條件所進行的實用性開發(fā)和應(yīng)用的一些實例做一介紹，使這一有效的科技工具能夠在電網(wǎng)應(yīng)用中盡快地推廣，服務(wù)于生產(chǎn)實踐。
3 滄州電網(wǎng)EMS系統(tǒng)在運行中的具體應(yīng)用
3．1 功率因數(shù)的增設(shè)
電網(wǎng)的發(fā)展，隨著安全性及可靠性的提高，電網(wǎng)的經(jīng)濟運行已經(jīng)逐步提到議事日程上來。為了減少無功功率的傳輸，降低線損，同時又要保證各級電壓等級電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，調(diào)度管理及調(diào)度運行人員監(jiān)視、調(diào)整和控制各級電壓等級電網(wǎng)的經(jīng)濟運行狀況是必須的。因此，利用EMS的數(shù)據(jù)采集和計算功能，開發(fā)增設(shè)各級電壓等級電網(wǎng)中變壓器和各條線路的功率因數(shù)是十分必須的。
利用原先電流的位置，選擇功率因數(shù)的按鍵，可隨時直觀地觀測到所需要檢查電氣設(shè)備的功率因數(shù)。為實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟運行提供了便利。
3．2 在線環(huán)網(wǎng)潮流計算
電網(wǎng)運行工作中，電網(wǎng)調(diào)度員擔(dān)負(fù)著電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟和穩(wěn)定運行的指揮權(quán)，在整個電網(wǎng)的經(jīng)濟和社會效益中有著非常重要的地位。其主要工作就是監(jiān)視電網(wǎng)的運行；根據(jù)編制好的計劃進行倒閘操作；及時處理電網(wǎng)中的事故及異常。
在倒閘操作時對于一般的倒閘操作無憂慮，其較為擔(dān)心的是電網(wǎng)合環(huán)切換負(fù)荷時的潮流變化。尤其是在35 kV及以下的網(wǎng)絡(luò)中的電磁合環(huán)，由于其繼電保護大多為無方向元件的電流型保護元件，惟恐稍有不慎造成開關(guān)跳閘，帶來不應(yīng)有的損失（歷史上曾多次發(fā)生此類問題）及不良的社會影響。所以，電網(wǎng)調(diào)度員對EMS最為關(guān)心的是模擬操作的實用性和計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。
EMS在線潮流計算中，可以在選取實時的SCADA數(shù)據(jù)后，狀態(tài)估計收斂后將其切換至研究態(tài)，在潮流計算的功能下模擬合環(huán)網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)的切合和電壓的調(diào)整，使之成為解、合環(huán)網(wǎng)狀態(tài)的在線潮流計算，并確認(rèn)為最佳操作步驟所形成的最佳合、解環(huán)狀態(tài)。超前一步觀測到解、合環(huán)網(wǎng)內(nèi)各電氣元件潮流的變化，調(diào)度員對于下一步的操作可以作到心中有數(shù)。
為了使之更便利和直觀，在不影響EMS正常運行情況下，將本網(wǎng)內(nèi)凡是可構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的，特別是
可構(gòu)成電磁環(huán)網(wǎng)的電氣元件，盡可能簡便但又要全面地作出圖形（各圖形元件只定義，不參與建模）。要求：1）參與成環(huán)網(wǎng)絡(luò)的變電站的主接線；2）參與成環(huán)網(wǎng)絡(luò)變化量的電氣設(shè)備元件；3）參與成環(huán)網(wǎng)絡(luò)中可模擬操作的電氣設(shè)備元件。
同時要標(biāo)注的電氣量和信息量為實際操作前、時、后成環(huán)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各電氣元件的電壓（包括電氣角度）、電流、有功和無功的數(shù)據(jù)顯示（SCADA數(shù)據(jù)）；運行時，選取與需要合環(huán)網(wǎng)絡(luò)操作相應(yīng)的畫面；進入量測狀態(tài)；選取實時數(shù)據(jù)進入狀態(tài)估計；狀態(tài)估計收斂后，選定該數(shù)據(jù)進入研究狀態(tài)的潮流計算；觀察對比需合環(huán)兩端電壓的數(shù)值和角度；差值（在一定范圍）較大時，在該畫面上可直接模擬變壓器分頭的調(diào)整或電容器的投切；在兩端電壓差值較小時，進行合環(huán)開關(guān)的模擬操作；操作后觀測畫面內(nèi)各有關(guān)電氣元件的電壓、有功、無功、電流的變化。根據(jù)畫面標(biāo)定（SCADA計算的結(jié)果）數(shù)據(jù)來檢定各電氣元件有無越限。同樣開環(huán)模擬操作也是如此（請見電網(wǎng)接線圖（因此圖為CAD制圖，實時數(shù)據(jù)和信息未標(biāo)注））。
3．3 潮流計算報告的設(shè)定
EMS系統(tǒng)中，目前可以實現(xiàn)的輸出形式有兩種。一是將計算結(jié)果以文件形式打印或保存；二是將某一斷面數(shù)據(jù)以圖形形式打印或保存。這兩種形式雖具不少優(yōu)點，但實際應(yīng)用（尤其是調(diào)度員應(yīng)用）感覺不便。
在實際工作中，為了慎重，我們的模擬操作與實際操作總希望有個比較和對照，一是檢驗EMS計算的正確性；二是為運行人員增加信心，因此在模擬過程中希望留有確實的依據(jù)。為此在開發(fā)中對應(yīng)每一個環(huán)網(wǎng)畫面，按合環(huán)前、合環(huán)時和解環(huán)后建立三個文字文件（可以實現(xiàn)在環(huán)網(wǎng)圖形中設(shè)置三個觸發(fā)器的按鈕）。按畫面中的各電氣元件的標(biāo)定相關(guān)的數(shù)據(jù)，對應(yīng)形成三種狀態(tài)EMS潮流計算報告，以便于對照、保存和審查。計算報告中的內(nèi)容可隨心設(shè)置，一般將所關(guān)心的有關(guān)電氣量標(biāo)定就可以了（三張計算報告書（相關(guān)數(shù)據(jù)隨實時數(shù)據(jù)標(biāo)注）表1為合環(huán)前；表2為合環(huán)時；表3為解環(huán)后）。
3．4 潮流計算報告的自動生成
經(jīng)過EMS系統(tǒng)狀態(tài)估計驗證SCADA系統(tǒng)信息量相對正確率的條件基礎(chǔ)上，確認(rèn)整個系統(tǒng)計算的精確度是準(zhǔn)確可信的。為了進一步簡化操作程序，調(diào)度員在值班期間使用時就不必按照上面的要求逐步來完成的多項操作。這就要求按照逐步操作的目的設(shè)置相應(yīng)的程序，來達到目的（請見下面框圖）。
當(dāng)調(diào)度員要求計算某電磁合環(huán)網(wǎng)絡(luò)的計算報告并確認(rèn)后，系統(tǒng)能夠直接進入選取需計算合環(huán)的網(wǎng)絡(luò)；出現(xiàn)對話框，確定在該網(wǎng)絡(luò)中要完成合解環(huán)的開關(guān)，確定后直接打�。ɑ蝻@示）計算報告。從而使得電網(wǎng)調(diào)度員應(yīng)用EMS時，更加簡捷、便利。提高了EMS的實用效果。
4 系統(tǒng)開發(fā)與成果應(yīng)用
EMS是目前國內(nèi)市場上最新的電網(wǎng)分析系統(tǒng)應(yīng)用軟件，如何更有效更直觀地應(yīng)用在電網(wǎng)運行和管理工作中是每一位從事電網(wǎng)工作人員的共同心愿。就目前電網(wǎng)運行和管理體制的地調(diào)級電網(wǎng)和縣（市）調(diào)級電網(wǎng)來講，市場相當(dāng)廣泛。如何進一步將電網(wǎng)的其它學(xué)科的理論擴展進EMS中來應(yīng)是計算機專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)研究人員下一步的課題；而如何更好地利用目前的EMS，結(jié)合本電網(wǎng)的實際，方便于生產(chǎn)，使其創(chuàng)造更大的價值則是電網(wǎng)運行和管理人員的任務(wù)。
在研制、開發(fā)滄州電網(wǎng)EMS和具體應(yīng)用過程中的，特別注意其在生產(chǎn)實踐中的效果。尤其是潮流計算報告的設(shè)置，克服了計算結(jié)果無選擇輸出的弊端。同時計算結(jié)果中確定了日期和時間，也就相當(dāng)于記錄了歷史的斷面數(shù)據(jù)。通過一段時間的實際運用，充分體現(xiàn)出系統(tǒng)開發(fā)目的的實際作用，增加了調(diào)度運行人員模擬操作的興趣；避免了誤操作和誤調(diào)度的可能性；既消除了運行人員對電磁環(huán)網(wǎng)有可能帶來開關(guān)跳閘的憂慮又為電網(wǎng)運行和管理工作中減輕了勞動強度，縮短了時間。從而給電網(wǎng)帶來了較大的經(jīng)濟效益和社會效益。
5 參考文獻
1 龔強．Alpha小型機在滄洲電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用．電力系統(tǒng)自動化，1998（5）
2 龔強．利用SCADA系統(tǒng)遙測數(shù)據(jù)實時計算線損、變損．華北電力技術(shù).
