1、高等电力系统稳态分析舒隽舒隽J电力系电力系 电力市场研究所电力市场研究所（教三（教三C424）参考书籍参考书籍n能量管理系统（能量管理系统（EMS）于尔铿等于尔铿等 科科学出版社学出版社n高等电力网络分析高等电力网络分析 张伯明等张伯明等 清华大清华大学出版社学出版社第一章 能量管理系统（EMS）Energy Management System第一节第一节 概述概述nEMS是什么？是什么？nEMS是以计算机为基础的现代电力系统的综是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，是预测、计划、控制和培训合自动化系统，是预测、计划、控制和培训的工具。的工具。nEMS主要针对发电和输电系统，用于大区
2、级主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。电网和省级电网的调度中心。nEMS涉及计算机硬软件的各个方面。它最终涉及计算机硬软件的各个方面。它最终是通过是通过EMS应用软件来实现对电力系统的监应用软件来实现对电力系统的监视、控制和管理。视、控制和管理。第一节第一节 概述概述发电发电用户用户配电配电输电输电发电效发电效率管理率管理能量管理系统能量管理系统配电管理系统配电管理系统用户侧用户侧管理管理GEMDSMDMSEMS第一节第一节 概述概述n现代现代EMSWANRTURTURTURTUElectricPowerSystemSCADA(2 sec.)LANDBMS(1 sec.
3、)NAS(15 min.)OPS(24 hr.)UIS(1 sec.)EMSDTSGMS(2 sec.)第一节第一节 概述概述nSCADA:Supervisory Control And Data Acquisition（监控与数据获取）监控与数据获取）nDBMS:Data Base Manager Subsystem（数据库管理子系统）数据库管理子系统）nGMS:Generation Management Subsystem（发电管理子系统）发电管理子系统）nNAS:Network Analysis Subsystem（网络分析子系统）网络分析子系统）nOPS:Operation Plann
4、ing Subsystem（运行计划子系统）运行计划子系统）nUIS:User Interface Subsystem（用户用户界面子系统）界面子系统）nDTS:Dispatcher Training Subsystem(not a formal EMS subsystem)（调度员培调度员培训子系统）训子系统）第二节第二节 EMS的进化的进化nLFC Systems 50年代早期年代早期System DataPlant DataGenerator DataACEPlants MWAudio Tone Modulation/DemodulationLeasedPhoneLinesGen.PCS
5、Gen.PCSGen.PCSGen.PCS FrequencyDeviationLoggers LFC COMS第二节第二节 EMS的进化的进化nPCS:Plant Control Systems（电厂控电厂控制系统）制系统）nLFC:Load Frequency Control（负荷负荷频率控制）频率控制）nACE:Area Control Error（区域控制偏区域控制偏差）差）第二节第二节 EMS的进化的进化nEarly AGC Systems 50年代后期年代后期System DataPlant DataGenerator Data Calculation MW SetpointsAu
6、dio Tone Modulation/DemodulationLeasedPhoneLinesPCSPCSPCSPCS FrequencyDeviationLoggersGen.Gen.Gen.Gen.AGC COMS第二节第二节 EMS的进化的进化nAGC:Automatic Generation Control（自动发电控制）自动发电控制）nAGC包含包含LFC，还考虑了调整的经济性，还考虑了调整的经济性，以及区域联络线交换功率控制以及区域联络线交换功率控制第二节第二节 EMS的进化的进化nSCADA&AGC 60年代早期年代早期n一些人工的计算工作被分析计算机取代一些人工的计算工作被分
7、析计算机取代nSCADA技术在油田和输油管系统的监视和控制技术在油田和输油管系统的监视和控制中得到应用和发展。中得到应用和发展。第二节第二节 EMS的进化的进化nSCADA Systems 60中期中期Measurements DatabasePolling/ScanningTime TaggingData Conversion H/L Limit CheckROC Limit CheckIssue CmdsScan Data Accm SOECalculated PointsSCHDSLeasedtelephonelinesDeviceSMCDeviceSMCDeviceSMCDeviceS
8、MC StandardTimeLoggersDAQDAP第二节第二节 EMS的进化的进化nDAQ:Data Acquisition（数据获取）数据获取）nDAP:Data Processing（数据处理）数据处理）nCPS:Calculated Point Subsystem（计计算点子系统）算点子系统）nSC:Supervisory Control（监控）监控）nHDS:Historical Data Subsystem（历历史数据子系统）史数据子系统）nSOE:Sequence Of Event-Recording&Replay（事件顺序事件顺序-记录和追忆）记录和追忆）nRG/HC:Re
9、port Generator/Hard Copy（报告生成报告生成/硬拷贝）硬拷贝）nSMC:Station Master Computer（厂站主厂站主计算机）计算机）第二节第二节 EMS的进化的进化nAGC/SCADA Systems 60年代后期年代后期SCADA&AGCDatabasesLFCEDRMLeasedtelephonelinesDeviceRTURTURTURTUDeviceDeviceDeviceSMCSMCSMCSMCUIDispatcherF/E ProcessorBasic DAQBasic DAPHDSSCADAAGC第二节第二节 EMS的进化的进化nRM:Res
10、erve Monitoring（备用监视）备用监视）nRTU:Remote Terminal Units（远程远程终端设备）终端设备）nUI:User Interface（用户界面）用户界面）nED:Economic Dispatch（功率）经功率）经济分配）济分配）第二节第二节 EMS的进化的进化nSCADA/AGC Systems 70年代早期年代早期NetworkPlanningPackageLeasedtelephonelinesRTURTURTURTUSMCSMCSMCSMCFileTransferUIAGC&SCADADatabasesLFCEDRMDispatcherF/E Pr
11、ocessorBasic DAQBasic DAPHDSSCADAAGCDeviceDeviceDeviceDevice第二节第二节 EMS的进化的进化n计划型的潮流被采用来进行半在线的网计划型的潮流被采用来进行半在线的网络分析络分析n面临的困难是节点量测量的不一致性和面临的困难是节点量测量的不一致性和假设网络拓扑与实际的网络拓扑不一致假设网络拓扑与实际的网络拓扑不一致性性n开始研究严格的网络分析和状态估计开始研究严格的网络分析和状态估计第二节第二节 EMS的进化的进化nEMS 70年代中期年代中期n下列功能使电力工业进入了在线应用下列功能使电力工业进入了在线应用nNTP:Network To
12、pology Processor（网络拓网络拓扑处理）扑处理）nSE:State Estimator（状态估计）状态估计）nLF:Load Forecast（负荷预测）负荷预测）n成熟的在线安全分析软件成熟的在线安全分析软件n正规的数据库系统、正规的数据库系统、UI系统、报警和事件系统、报警和事件系统。系统。第二节第二节 EMS的进化的进化nEMS 70年代后期年代后期EMSDatabaseISPLFCEDRMF/E ProcessorDAQDAPHDSA/E SubsystemSCADAGMSNTPPFSESALPFCNASBuildCompile/LinkDownloadRefreshUI
13、SWANRTURTURTURTUSMCSMCSMCSMCUIDispatcherDeviceDeviceDeviceDeviceDisplay第二节第二节 EMS的进化的进化n第一个完整意义上的第一个完整意义上的EMS商业化商业化n冗余和备份冗余和备份nWAN:Wide Area Networks（广域网）广域网）nGMS:Generation Management Sub-systemnNAS:Network Analysis Sub-systemnISP:Interchange Schedules Processor（功率）交换计划处理）功率）交换计划处理）第二节第二节 EMS的进化的进化
14、nEMS 80年代早期年代早期n个性化个性化UIn层次型数据库层次型数据库 nLAN:Local Area Network（局域网）局域网）第二节第二节 EMS的进化的进化nEMS 80年代中后期年代中后期ISPLFCEDPAGCRMEAPF/E ProcessorDAQDAPHDSA/E SubsystemSCADAGMSNTPDPFSESALPFCNASPage BuildPage CompilePage LoadPage RefreshUISWANRTURTURTURTUSMCSMCSMCSMCSCADA DBNAS DBOPS DBGMS DBCPS DBEtc.DBMSLANOPSS
15、T-LFITSUCIE-EDIE-UCDeviceDeviceDeviceDeviceDisplay第二节第二节 EMS的进化的进化nSmart RTUsn开放系统（开放系统（Open Systems）n关系型数据库（关系型数据库（Relational Database）nDTSnOPSn全图形化界面全图形化界面n基于基于X-Windows的调度员终端的调度员终端第二节第二节 EMS的进化的进化nEMS 80年代后期年代后期ISPLFCEDPAGCRMEAPSCADAGMSNTPDPFSESAOPFNASWANRTURTURTURTUSMCSMCSMCSMCSCADA DBNAS DBOPS
16、DBGMS DBCPS DBEtc.RDBMSLANOPSST-LFST-IFITSUCIE-EDIE-UCCRCLPFCWLCHGSHTCOSFullGraphicsBasedUIStandardSCADASystemDeviceDeviceDeviceDeviceUIS第二节第二节 EMS的进化的进化nC/S技术技术n基于规则的人工智能基于规则的人工智能n分布式构架分布式构架n面对对象的数据库和应用软件面对对象的数据库和应用软件第二节第二节 EMS的进化的进化nEMS 90年代年代ISPEAAGC/PAGCED/PEDRRMPCM.WANGMSOPSNASST-LFST-IFITSUCHG
17、SHTCIE-EDIE-UCOSITS.The BackupSystemDDMBPSSTSSCSSIF.DTSDTSDatabasesLANSCADA DBNAS DBOPS DBGMS DBCPS DB.RDBMSNTPPFSESAOPFCRCLPFCWLCSCA.UISPC-BasedUI ClientsInternetSCADAPC-BasedSCADARTUs第二节第二节 EMS的进化的进化nCIMnWindows NTnEMS适应电力工业改革的需要适应电力工业改革的需要nInternet 技术的应用技术的应用(Java-based UI)n多多CPU并行处理并行处理n远程备份远程备份
18、第二节第二节 EMS的进化的进化n词汇表（词汇表（1）nDTS Component:nDDMB:Device Dynamic Model Builder（设设备动态建模器）备动态建模器）nPSS:Power System Simulator（电力系统模电力系统模拟器）拟器）nTSS:Telemetry&Control System Simulator（测量和控制系统模拟器）测量和控制系统模拟器）nCCS:Control Center Simulator（控制中心控制中心模拟器）模拟器）nIF:Instructor Facilities（教员工具）教员工具）第二节第二节 EMS的进化的进化n词汇
19、表（词汇表（2）nSCADA ApplicationsnDAQ:Data AcquisitionnDAP:Data ProcessingnCPS:Calculated Point SubsystemnSC:Supervisory ControlnHDS:Historical Data SubsystemnSOE:Sequence Of Event-Recording&ReplaynRG/HC:Report Generator/Hard Copy第二节第二节 EMS的进化的进化n词汇表（词汇表（3）nGMS ApplicationsnAGC:Automatic Generation Contro
20、lnED:Economic DispatchnPAGC:Predictive AGC（预测型预测型AGC）nPED:Predictive EDnRRM:Real（实时）实时）Reserve MonitoringnPCM:Production Cost Monitoring（生产费用监视）生产费用监视）nISP:Interchange Schedules ProcessornWLC:Wheeling Loss Calculation（转运损失计算）转运损失计算）nEAP:Energy Accounting Pre-processor（能量结算预能量结算预处理）处理）第二节第二节 EMS的进化的进
21、化n词汇表（词汇表（4）nNAS Applications（1）nNTP:Network Topology ProcessingnDPF:Dispatcher Power Flow（调度员潮流）调度员潮流）nSE:State EstimationnXNM:External Network Modeling（外网建模（等外网建模（等值）值）nBLS:Bus Load Scheduler（母线负荷计划）母线负荷计划）nSA:Security Analysis（安全分析）安全分析）nSCA:Security&Correctability Analysis（安全和校安全和校正分析）正分析）nPSA:P
22、redictive Security Analysis（预测型安全分析）预测型安全分析）nLPFC:Loss Penalty Factor Calculation（损失罚因子损失罚因子计算）计算）nQRM:Reactive Reserve Monitoring（无功备用监视）无功备用监视）nFLC:Fault Level Calculation（故障率水平计算故障率水平计算）第二节第二节 EMS的进化的进化n词汇表（词汇表（5）nNAS Applications（2）nOPF:Optimal Power Flow(Economic Dispatch)（最优潮流）最优潮流）nOPF-CRA:OP
23、F-based Contingency Remedial Actions（基于最优潮流的意外事故补救措施）基于最优潮流的意外事故补救措施）nOPF-SCD:OPF-based Security Constrained Dispatch（基于最优潮流的安全约束调度）基于最优潮流的安全约束调度）nOPF-VVS:OPF-based Voltage-VAR Scheduling（基基于最优潮流的电压于最优潮流的电压-无功计划）无功计划）nOPF-PFC:OPF-based Participation Factor CalculationnVTE:Verify-Then-Execute（验证验证-执行
24、）执行）nNAS-CC:Network Solution Case Comparison（网络网络方式比较）方式比较）第二节第二节 EMS的进化的进化n词汇表（词汇表（6）nOPS Applications（1）nVST-LF:Very Short-term Load Forecast（超短期负超短期负荷预测）荷预测）nST-LF:Short-term Load Forecast（短期负荷预测）短期负荷预测）nST-IF:Short-term Inflow Forecast（短期水量预测）短期水量预测）nMT-IF:Mid-term Inflow Forecast（中期水量预测）中期水量预测）
25、nMT-FS:Mid-term Fuel Scheduling（中期燃料计划）中期燃料计划）nOS:Outage Scheduling（停运计划）停运计划）nITS:Interchange Transaction Scheduling（网间交网间交换计划）换计划）第二节第二节 EMS的进化的进化n词汇表（词汇表（7）nOPS Applications（2）nUC:Unit Commitment(Thermal)（机组组合（火机组组合（火电）电）nSCU:Security Constrained UC（安全约束安全约束UC）nHGS:Hydro Generation Scheduling（水电计
26、划）水电计划）nHTC:Hydro Thermal Coordination（水火协调）水火协调）nPPC:Post Production CostingnOP-CC:Operation Planning Case Comparison（运运行计划方式比较）行计划方式比较）nED-TE:ED-based Transaction Evaluation（基于基于ED的交易评估）的交易评估）nUC-TE:UC-based Transaction Evaluation（基于基于UC的交易评估）的交易评估）第二节第二节 EMS的进化的进化第二节第二节 EMS的进化的进化n技术发展（技术发展（1）数据收集
27、数据收集能量管理能量管理交易竞价交易竞价北美北美大停电大停电1970198019902000电力市场电力市场系统工程系统工程系统工程系统工程电力市场技电力市场技术支持系统术支持系统Digital Power网络分析网络分析培训模拟培训模拟负荷预测负荷预测信息技术信息技术EMS中间件中间件标准化标准化系统工程系统工程电力企业电力企业信息信息/应用应用统一系统统一系统第二节第二节 EMS的进化的进化经典理论经典理论现代理论现代理论 EMS电力市场电力市场系统工程系统工程市场理论市场理论控制论控制论60708090n技术发展（技术发展（2）第二节第二节 EMS的进化的进化n技术发展（技术发展（3）n
28、技术发展：元件技术发展：元件局部局部子系统子系统(岛岛)管理管理系统系统(EMS)n模拟模拟数字数字n硬件硬件软件软件n监控监控分析分析n技术关键：表面技术关键：表面/孤立孤立/静止静止本质本质/联系联系/发展发展n目目 标：安全经济优质环保标：安全经济优质环保n水水 平：经验型调度平：经验型调度分析型调度分析型调度第二节第二节 EMS的进化的进化n控制中心现状（控制中心现状（1）n异构环境异构环境:n多种计算机硬件平台（服务器、工作站、多种计算机硬件平台（服务器、工作站、PC、）n多种操作系统（多种操作系统（UNIX、NT、LINUX、）n大型机、客户大型机、客户/服务器和基于服务器和基于W
29、eb的系统的系统n多种组件技术（多种组件技术（CORBA、DCOM、EJB）n多种语言（多种语言（C、C+、Java、）、）n多种数据库（多种数据库（Sybase、Oracle、DB2、SQL Server）第二节第二节 EMS的进化的进化n控制中心现状（控制中心现状（2）n多种系统和业务多种系统和业务:n实时系统（实时系统（SCADA/EMS、SCADA/DMS、RDS）n非实时系统（非实时系统（TMR、PTMS、ERP、AM/FM/GIS、Planning）n采购、计划编制、运行、维护、工程、客户服务、采购、计划编制、运行、维护、工程、客户服务、人力资源人力资源第二节第二节 EMS的进化的
30、进化CompaqSun通用中间件平台（通用中间件平台（CORBA、J2EE）基于基于IEC 61970 CIM/CIS 的标准接口技术的标准接口技术IBMHPSolaris UNIX Tru64 UNIX AIX UNIX WindowsNT图形图形界面界面前置前置通讯通讯Web报表报表Web浏览器浏览器调度员培训仿真系统调度员培训仿真系统DTS操作系统操作系统各种硬件各种硬件通用平台通用平台数据库平台数据库平台应用平台应用平台电力应用软件电力应用软件培训仿真培训仿真电子商电子商务工具务工具LINUXOther PC网络互网络互连通讯连通讯GISAGCNASDMIS DMSSCADATMRPT
31、MSLFS交易员培训仿真系统交易员培训仿真系统PTS调度员调度员电力系统电力系统商用数据库（商用数据库（Oracle、Sybase、DB2）通用参考模型通用参考模型第二节第二节 EMS的进化的进化n将来的将来的EMSIntegration Bus(集成总线)WANThe BackupSystemOPSNASDMMS ModernSCADAGMSSAESUISRDBMSSMSDTS第二节第二节 EMS的进化的进化n增强、扩充了网络分析功能增强、扩充了网络分析功能nSAES:Security Assessment&Enhancement SubsystemnSMS:Simulation Manag
32、ement SubsystemnDMMS:Device Model Management Subsystem第三节第三节 EMS的进化的进化nIEC 61970 CIMn国际电工委员会国际电工委员会IEC(International Electrotechnical Commission)nCIM(Common Information Model)nCIM是一个抽象模型，它表达了电力系统运是一个抽象模型，它表达了电力系统运行中所有主要对象。行中所有主要对象。nCIM的主要视角：对象类、属性、对象类之的主要视角：对象类、属性、对象类之间的关系。间的关系。nCIM的主要工具：的主要工具：UMLn作
33、用：作用：n便于集成不同厂商提供的应用便于集成不同厂商提供的应用n便于不同系统之间的信息交换便于不同系统之间的信息交换第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n数据收集级数据收集级(SCADA)n这一级的任务是实时收集电力系统数据并监视其状这一级的任务是实时收集电力系统数据并监视其状态。态。n实时数据收集是实时数据收集是EMS与电力系统的总接口，它向能与电力系统的总接口，它向能量管理级和网络分析级提供实时数据；量管理级和网络分析级提供实时数据；EMS通过它通过它向电力系统发送控制信号；网络分析可以向它返回向电力系统发送控制信号；网络分析可以向它返回量测质量信息。量测质量信息。第三节第三节 EM
34、S的主要内容的主要内容n能量管理级能量管理级(GMS&OPS)（1）n能量管理级的特点是利用电力系统总体信息（频率、能量管理级的特点是利用电力系统总体信息（频率、时差、机组功率、联络线功率等）进行调度决策，时差、机组功率、联络线功率等）进行调度决策，主要目标是提高控制质量和改善运行的经济性。主要目标是提高控制质量和改善运行的经济性。n能量管理级功能模块能量管理级功能模块n实时发电控制实时发电控制n系统负荷预测系统负荷预测n发电计划（火电调度计划）发电计划（火电调度计划）n机组经济组合机组经济组合n水电计划（水火电协调计划）水电计划（水火电协调计划）n交换功率计划交换功率计划n燃料调度计划燃料调
35、度计划n机组检修计划机组检修计划第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n能量管理级（能量管理级（2）n系统负荷预测（系统负荷预测（1）n根据负荷，天气，事件等的历史数据，以及天气，根据负荷，天气，事件等的历史数据，以及天气，事件等的预报值，预测负荷的形态，曲线，最大事件等的预报值，预测负荷的形态，曲线，最大值，最小值，平均值等等值，最小值，平均值等等n负荷经常随机波动负荷经常随机波动n负荷又有一定的周期性，如本周一的负荷与上周负荷又有一定的周期性，如本周一的负荷与上周一的相似，今天与昨天相似一的相似，今天与昨天相似第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n能量管理级（能量管理级（3）n系统负
36、荷预测（系统负荷预测（2）PtPt.（历史负荷）负荷预测算法降雨、气温.Pt（预测负荷）第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n能量管理级（能量管理级（4）n实时发电控制实时发电控制n主要实现主要实现AGC功能，在考虑频率、时差、交换功能，在考虑频率、时差、交换功率和旋转备用等各种约束的条件下，调整机组功率和旋转备用等各种约束的条件下，调整机组发电功率、使发电费用降至最低。它需要取得超发电功率、使发电费用降至最低。它需要取得超短期负荷预测应用软件的支持。短期负荷预测应用软件的支持。n发电计划发电计划n在能量管理系统在能量管理系统(EMS)中狭义的发电计划指的是中狭义的发电计划指的是火电计划，
37、而广义的发电计划还包括：机组组合、火电计划，而广义的发电计划还包括：机组组合、水电计划、交换计划和燃料计划等。水电计划、交换计划和燃料计划等。第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n能量管理级（能量管理级（4）nAGC和发电计划（和发电计划（1）AGC规规划划年年计计划划月月计计划划日日计计划划不同周期计划的关系不同周期计划的关系 第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n能量管理级（能量管理级（5）nAGC和发电计划（和发电计划（2）发电控制（一、二次调频）发电计划（三次调频）GGGG实际负荷与预测负荷之差预计负荷控制机组调度机组发电=负荷实际负荷第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n
38、能量管理级（能量管理级（6）n火电计划火电计划n发电计划是能量管理系统发电计划是能量管理系统(EMS)中发电级的核心中发电级的核心应用软件，对电力系统经济调度起着关键作用。应用软件，对电力系统经济调度起着关键作用。n发电计划也称火电系统经济调度，即在已知系统发电计划也称火电系统经济调度，即在已知系统负荷、机组组合、水电计划、交换计划、备用监负荷、机组组合、水电计划、交换计划、备用监视计划、机组经济特性、网络损失特性和运行限视计划、机组经济特性、网络损失特性和运行限制等条件，确定各火电机组在各时段的功率输出，制等条件，确定各火电机组在各时段的功率输出，使整个系统发电费用为最低。发电计划有两种应使
39、整个系统发电费用为最低。发电计划有两种应用方式：一是编制次日（或周）用方式：一是编制次日（或周）24小时（或小时（或168小时）的发电计划；二是编制指定时刻的发小时）的发电计划；二是编制指定时刻的发电计划。电计划。第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n能量管理级（能量管理级（7）n机组经济组合机组经济组合n在已知系统负荷、水电计划、交换功率计划、机在已知系统负荷、水电计划、交换功率计划、机组检修计划的条件下，编制组检修计划的条件下，编制1日至日至1周各时段的周各时段的机组启停计划。在满足负荷、备用和机组限制的机组启停计划。在满足负荷、备用和机组限制的条件下，使周期内发电费用和启停费用之和为
40、最条件下，使周期内发电费用和启停费用之和为最小。小。n水电计划（水火电协调计划）水电计划（水火电协调计划）n在已知系统负荷、发电用水（或来水）、火电发在已知系统负荷、发电用水（或来水）、火电发电费用特性、交换功率计划等条件下，编制电费用特性、交换功率计划等条件下，编制1日日至至1周各时段的水电计划，使周期内发电费用最周各时段的水电计划，使周期内发电费用最小。小。第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n能量管理级（能量管理级（7）n发电计划发电计划0204060801001201401601357911131517192123时间功率（MW）机组7机组6机组5机组4机组3机组2机组1第三节第三
41、节 EMS的主要内容的主要内容n能量管理级（能量管理级（8）n交换功率计划交换功率计划n在已知系统负荷、机组组合、水电计划、交换功在已知系统负荷、机组组合、水电计划、交换功率限制的条件下，编制短期内各时段的区域间交率限制的条件下，编制短期内各时段的区域间交换功率计划，使周期内联合发电费用最小。换功率计划，使周期内联合发电费用最小。n燃料调度计划燃料调度计划n在已知系统负荷、水电计划、交换功率计划、机在已知系统负荷、水电计划、交换功率计划、机组组合的条件下，编制短期内各时段的燃料调度组组合的条件下，编制短期内各时段的燃料调度计划。计划。第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n能量管理级（能量管
42、理级（9）n机组检修计划机组检修计划n由于机组停机检修直接影响电网的总发电功率，由于机组停机检修直接影响电网的总发电功率，所以它对系统运行的可靠性和经济性都有很大的所以它对系统运行的可靠性和经济性都有很大的影响。影响。1 13 3总发电能力总发电能力备用要求备用要求总负荷功率总负荷功率2 2电价电价MWMW天天第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n网络分析级网络分析级(NAS)（1）n网络分析级的特点使利用电力系统全面信息网络分析级的特点使利用电力系统全面信息（母线电压和角度）进行分析与决策，主要（母线电压和角度）进行分析与决策，主要目标使提高运行的安全性，这一级应用软件目标使提高运行的安
43、全性，这一级应用软件使使EMS的决策能做到安全性和经济性的统一。的决策能做到安全性和经济性的统一。第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n网络分析级（网络分析级（2）n网络分析级功能模块网络分析级功能模块n实时网络状态分析实时网络状态分析n网络结线分析网络结线分析n母线负荷预测母线负荷预测n潮流潮流n网络等值网络等值n网络状态监视网络状态监视n预想故障分析预想故障分析n安全约束调度安全约束调度n无功优化无功优化n最优潮流最优潮流n短路电流计算短路电流计算n电压稳定分析电压稳定分析n暂态分析暂态分析第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n网络分析级（网络分析级（3）n网络结线分析（网络结线分
44、析（1）n网络结线分析又称为网络拓扑获拓扑逻辑，按开网络结线分析又称为网络拓扑获拓扑逻辑，按开关状态和网络元件状态将网络物理结点模型化为关状态和网络元件状态将网络物理结点模型化为计算用母线模型，并将有电气联系的母线集合化计算用母线模型，并将有电气联系的母线集合化为岛，所有的网络分析都是在岛范围内的母线模为岛，所有的网络分析都是在岛范围内的母线模型基础上建立网络方程进行求解的。型基础上建立网络方程进行求解的。第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n网络分析级（网络分析级（4）n网络结线分析（网络结线分析（2）n结点模型（反映电力设备的物理联系）结点模型（反映电力设备的物理联系）开关开关 Sta
45、rt EndA 1 2 B 1 3C 2 4 D 3 5E 4 6F 5 6 第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n网络分析级（网络分析级（5）n网络结线分析（网络结线分析（3）n双端电力设备双端电力设备n线路（串联电抗器）线路（串联电抗器）n变压器变压器n开关开关n刀闸刀闸ABABABAB第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n网络分析级（网络分析级（6）n网络结线分析（网络结线分析（4）n单端电力设备单端电力设备n发电机发电机n电容器电容器GAAAAw 负荷负荷w 电抗器电抗器第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n网络分析级（网络分析级（7）n网络结线分析（网络结线分析（5）n母
46、线模型（反映电力设备的逻辑联系）母线模型（反映电力设备的逻辑联系）n在结点模型中去掉阻抗为零的元件（合并该在结点模型中去掉阻抗为零的元件（合并该类元件的首末结点）类元件的首末结点）n闭合的开关和刀闸闭合的开关和刀闸n极短的连接线极短的连接线n为什么需要母线模型？为什么需要母线模型？n大大简化分析计算大大简化分析计算n母线模型电力系统分析计算的基础母线模型电力系统分析计算的基础第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n网络分析级（网络分析级（8）n网络结线分析（网络结线分析（6）n从结点模型到母线模型拓扑分析从结点模型到母线模型拓扑分析第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n网络分析级（网络分
47、析级（8）n实时网络状态分析实时网络状态分析n由由SCADA量测数据确定实时网络结线（拓扑）量测数据确定实时网络结线（拓扑）与运行状态，其功能包括：结线分析、状态估计、与运行状态，其功能包括：结线分析、状态估计、不良数据检测与辨识、母线负荷预测模型的维护、不良数据检测与辨识、母线负荷预测模型的维护、变压器抽头估计、量测误差估计、网络状态监视变压器抽头估计、量测误差估计、网络状态监视和网损修正系数计算等。和网损修正系数计算等。n潮流潮流n潮流是网络分析最基本的应用软件，设计目标是潮流是网络分析最基本的应用软件，设计目标是可靠（收敛）和方便，使调度人员能在单线图上可靠（收敛）和方便，使调度人员能在
48、单线图上像交流计算台一样调整运行方式，使专家能灵活像交流计算台一样调整运行方式，使专家能灵活地分析本系统的潮流计算特性。地分析本系统的潮流计算特性。第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n网络分析级（网络分析级（8）n网络安全分析网络安全分析n针对预先设定的电力系统元件（如线路、变压器、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，确定发电机、负荷和母线等）的故障及其组合，确定他们对电力系统安全运行产生的影响。他们对电力系统安全运行产生的影响。n安全分析包括了：预想故障分析、安全约束调度安全分析包括了：预想故障分析、安全约束调度（针对支路潮流越限）、无功优
49、化（针对母线电（针对支路潮流越限）、无功优化（针对母线电压越限）、最优潮流、静态等值、电压稳定分析压越限）、最优潮流、静态等值、电压稳定分析和暂态分析和暂态分析第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n培训模拟级（培训模拟级（1）n调度员培训模拟器调度员培训模拟器n提供与实际系统完全相同的运行环境，用来培训调度员完提供与实际系统完全相同的运行环境，用来培训调度员完成电力系统正常和故障下的操作任务。成电力系统正常和故障下的操作任务。n设计目标设计目标n认识和理解电力系统运行规律；认识和理解电力系统运行规律；n取得各种状态：安全、不安全、紧急和恢复条件下的决策取得各种状态：安全、不安全、紧急和恢复
50、条件下的决策与控制经验；与控制经验；n增强在现有信息和控制条件下作出调度决策的能力。增强在现有信息和控制条件下作出调度决策的能力。n设计原则设计原则n对电力系统动态行为仿真模拟；对电力系统动态行为仿真模拟；n精确模拟调度员用的人机会话；精确模拟调度员用的人机会话；n培训全部培训全部EMS功能；功能；n精确模拟精确模拟EMS计算机的性能计算机的性能第三节第三节 EMS的主要内容的主要内容n培训模拟级（培训模拟级（2）电电力力系系统统模模型型教员教员系统系统网络分析网络分析发电控制发电控制发电控制发电控制软件平台软件平台数据收集数据收集数据收集数据收集网络分析网络分析硬件平台硬件平台电电力力系系统
