1 系統(tǒng)構成 

1.1 硬件構成 

　　湖州電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)與以往的能量管理系統(tǒng)不同之處是SCADA與EMS一體化，使用時對應一個統(tǒng)一的物理模型，減少大量接口，圖形維護中進行SCADA層，EMS層，公共層的分層。公共層的應用，使系統(tǒng)維護員的系統(tǒng)建模工作量減少。 

　　該系統(tǒng)使用TCP／IP協(xié)議進行網(wǎng)絡通信。運用ODBC（Open Database Connectivity）建立到SQLServer數(shù)據(jù)服務器的連接。數(shù)采器采集的數(shù)據(jù)進入到服務器，由服務器單向發(fā)信息給WEB服務器，進入局域網(wǎng)。而服務器僅與工作站連網(wǎng)運行，保證了安全和快速。服務器實現(xiàn)主服務器與備用服務器互為熱備份。 

1.2 軟件構成 

　　湖州電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)平臺采用UNIX操作系統(tǒng)，用VISUALC＋＋語言編程，具有良好的開放性，其硬、軟件的可擴充性也很好。該軟件系統(tǒng)包括支撐系統(tǒng)和電網(wǎng)分析應用兩大部分。支撐系統(tǒng)由實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，圖形和人機交互系統(tǒng)，進程管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡通信系統(tǒng)4部分構成。電網(wǎng)分析應用功能主要包括量測功能，實時狀態(tài)估計，在線潮流，潮流，自動故障選擇，故障分析等。 

2 系統(tǒng)特點 

　　TH－2100 SCADA／EMS正常運行后，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)周期性地（30s）運行。調(diào)度員僅需在SCADA層面上從下接菜單中選擇EMS的相應功能，即可實現(xiàn)對電網(wǎng)的分析。 

2.1 SCADA系統(tǒng) 

　　提供實時庫瀏覽及維護工具?？捎蒘CADA設備自動生成遙測遙信庫，瀏覽和修改網(wǎng)絡上其他機器上的實時數(shù)據(jù)庫，與商用的SQLServer進行同步，包括由實時庫結(jié)構生成SQL庫結(jié)構，實時庫與SQL庫內(nèi)容的雙向傳遞。 

2.2 量測系統(tǒng) 

　　EMS的分析應用功能以量測系統(tǒng)為基礎。量測系統(tǒng)對遙測、遙信進行周期性映射，并進行粗過濾。減輕狀態(tài)估計中檢測辨識數(shù)據(jù)的負擔，有功支路不平衡的誤差為正負0.2MW，無功支路不平衡的誤差為正負0.4Mvar。 

2.3 狀態(tài)估計 

　　狀態(tài)估計在后臺周期性運行，刷新周期為1min。收斂為0．0001。狀態(tài)估計是EMS的，所有的分析計算都以它為基礎?；赟CADA系統(tǒng)采集的實時遙測，遙信信息，自動生成網(wǎng)絡拓撲結(jié)構。將發(fā)電機、電容器、負荷視為單端元件，線路、變壓器視為雙端元件，把物理模型轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型。并采用估計原理，估算各母線的電壓和相角。狀態(tài)估計的合格率必須在90％以上且收斂，才能進行其他運算。估計前有預過濾功能，估計后的多不良數(shù)據(jù)辨識采用遞歸量測誤差估計辨識法。在某次估計迭代計算后，原來判為正常量測，若其正則化殘差大于壞數(shù)據(jù)上門檻，則被判為壞數(shù)據(jù)，下次估計時被剔除。原來被判為壞數(shù)據(jù)的量測，若其正則化殘差小于壞數(shù)據(jù)的下門檻，則被判為正常量測。下次估計時可使用。 

　　在湖州電網(wǎng)EMS中，由于湖州電網(wǎng)較小，220kV變電所變壓器分接頭擋位的正確性對狀態(tài)估計的收斂性及合格率有較大影響。 

2.4 在線潮流（調(diào)度員潮流） 

　　在線潮流在給定（或假設）的運行方式下進行設定操作，改變運行方式，分析本系統(tǒng)的潮流分布和潮流計算特性。分為外部網(wǎng)靜態(tài)等值和在線潮流兩部分，是進行在線安全分析和優(yōu)化計算的基礎。不僅可以分析當前，還可以在未來和歷史整個時間段上進行潮流研究，并能智能地保存典型方式。當電網(wǎng)有解、合環(huán)或有關設備停役操作時，可預先進行模擬，觀察潮流分布，確保倒閘操作對電網(wǎng)的可靠安全。 

　　同時，對潮流可進行靈敏度分析，選擇有功類靈敏度用于解除過載，選擇無功類用于解除過載或調(diào)整電壓。經(jīng)濟類靈敏度用于降低網(wǎng)損，利用靈敏度分析，可進行校正對策分析，對要進行校正對策的設備，系統(tǒng)自動進行潮流計算，并給出調(diào)整策略。湖州電網(wǎng)中的靈敏度分析可供選擇的受控量為線路／變壓器有功功率，線路／變壓器無功功率，變壓器分接頭。 

2.5 潮流 

　　潮流的計算目的是優(yōu)化電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行條件，它通過調(diào)節(jié)控制變量使目標函數(shù)值達到，同時滿足系統(tǒng)對控制變量、狀態(tài)變量及變量函數(shù)的運行限制。其目標函數(shù)一般可分為下述形式之一：總的系統(tǒng)發(fā)電成本；總的系統(tǒng)損耗；發(fā)電成本與系統(tǒng)損耗；控制變量偏移的加權和。其約束有：潮流等式約束；發(fā)電無功、有功限制；電壓限制；線路潮流限制；有載調(diào)壓變壓器分接頭限制；可調(diào)電容器限制；交換功率限制；地區(qū)旋轉(zhuǎn)備用限制。其控制變量有：發(fā)電機有功、無功輸出；發(fā)電機電壓；有載調(diào)壓變壓器分接頭；無功電源。該系統(tǒng)能在2～5個快速分解潮流計算時間內(nèi)計算出潮流。使系統(tǒng)電壓維持在合理水平，同時使系統(tǒng)輸電損耗盡可能小，避免無功的不合理傳輸。在潮流計算中，我們通過對不同參數(shù)的控制，可以實現(xiàn)無功優(yōu)化，費用，開斷優(yōu)化，變比優(yōu)化等目標。其中，對于呈輻射狀的地區(qū)電網(wǎng)來說，調(diào)節(jié)無功一般是依靠變壓器分接頭調(diào)整和電容器的投切。 

2.6 自動故障選擇 

　　在一個復雜系統(tǒng)中，哪些元件開斷對系統(tǒng)中支路的過載和母線過電壓的影響較大，對調(diào)度員來說，并不直觀。而自動故障選擇，即N－1校核，根據(jù)當前運行狀況給出事故嚴重程度的排序，可以找出電網(wǎng)薄弱點。 

2.7 故障分析 

　　故障分析可計算故障后系統(tǒng)各元件上的各相和各序電流和電壓，可以校核開關遮斷容量和繼電保護定值。故障計算適應各種故障類型，考慮線路零序互感的影響。其中故障排序有兩項指標： 

　?。?）單元件指標。衡量單條支路載荷危險性指標是支路中實際有功大小P與其上限Pmax之比，比值越大，過載危險性越大。衡量某母線電壓危險性程度的指標是該母線實際電壓偏離電壓中心越遠，危險性越大。 

　?。?）系統(tǒng)指標?？紤]某個開斷對整個系統(tǒng)的影響的嚴重性程度只能是一個統(tǒng)計指標。 

3 EMS的應用 

　　目前，該套EMS系統(tǒng)除了潮流功能尚未完善外，其余功能均已投入應用。運行一直安全可靠，其運算結(jié)果符合湖州電網(wǎng)的實際情況。為湖州電網(wǎng)的經(jīng)濟安全運行提供了有力的技術保證。 

　?。?）對調(diào)度員傳統(tǒng)的思維方式起到很大改觀作用，對離線計算出的潮流可以有一個真實再現(xiàn)。

　?。?）對電氣檢修方式進行再校核。 

　?。?）尋找出電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，有針對性的制定出方案和建議，有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。 

　?。?）在調(diào)度員進行經(jīng)濟調(diào)度時，能得到直觀的數(shù)據(jù)，便于比較。例如：1）對于一主一備供電的變電所，可通過線路損耗的計算決定主供線路。2）在低負荷時，兩主變的變電所經(jīng)濟負荷點的估算。 　 

　?。?）對湖州電網(wǎng)110 kV變電所主接線改造實施方案，驗證110 kV主接線改造為外橋開關接線的經(jīng)濟性。 

　　（6）通過故障分析中的短路電流計算，比較試送電方案。故障分析有利于調(diào)度員在發(fā)生事故后，通過短路電流的比較，得出較好的試送電方案。 

4 EMS存在的不足 

　　按照《電網(wǎng)調(diào)度自動化與信息化技術標準》中《能量管理系統(tǒng)（EMS）應用軟件及其實施基礎條件》一文中指出，較為完善的EMS有發(fā)電控制類，發(fā)電計劃類，網(wǎng)絡分析類，調(diào)度員培訓模擬組成。湖州地區(qū)級電網(wǎng)EMS中側(cè)重于網(wǎng)絡分析類。在當前運行中，有些功能還不夠完善，在軟件功能和系統(tǒng)維護上還需進一步改進。 

　　（1）系統(tǒng)的無功優(yōu)化更適用于大電網(wǎng)，而對于只有調(diào)節(jié)變壓器分接頭和電容器兩種手段的地區(qū)電網(wǎng)并不十分適用。而且，對于無功的調(diào)節(jié)，電容器只有投、切兩種對比方式，無法計算出具體的無功補償數(shù)。 

　?。?）該系統(tǒng)缺乏電壓穩(wěn)定性分析計算，即給定故障（線路、變壓器、發(fā)電機故障）方式下的中樞變電站、相關區(qū)域網(wǎng)和全網(wǎng)各變電站的電壓穩(wěn)定性指標、功率極限和臨界電壓。在具體運用中，目前只能通過穩(wěn)態(tài)潮流的數(shù)值進行分析。 　　 

　?。?）該系統(tǒng)缺乏暫態(tài)安全分析，即在當前、歷史的或預想方式下針對給定預想事故集中的故障和繼電保護動作情況判斷系統(tǒng)是否會失去暫態(tài)穩(wěn)定，給出會造成系統(tǒng)失穩(wěn)的故障元件極限切除時間和系統(tǒng)穩(wěn)定裕度，并篩選出嚴重故障。該功能的缺乏，使我們只能運用穩(wěn)態(tài)潮流的數(shù)值進行理論推算。 

　?。?）盡管EMS界面由原先的位圖改為矢量化，對畫面局部可以進行放大縮小操作，但由于需要進行模擬圖板更改接線或設備掛牌等基本操作。缺少工具欄的設置和快捷方法。 

　?。?）EMS提供了強大的報表分析功能，但不能直接，快速存取對象數(shù)據(jù)。在某一個變電所畫面中，經(jīng)過計算后，直接點擊某一元件時，需要知道關于它的一些數(shù)據(jù)時，需要在報表分析中尋找。 

　?。?）EMS系統(tǒng)在SCADA功能上還不能做到與原來的SCADA一致，有時會出現(xiàn)遙信、遙測不準確。因此，目前還不能實現(xiàn)遠方遙控操作。同時，目前還無法查詢歷史數(shù)據(jù)及曲線，給調(diào)度員掌握潮流變化帶來不便。