技術(shù)道路交通管理論文
時間:2022-07-14 08:27:00
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摘要:能量管理系統(tǒng)(EMS)是當代大電網(wǎng)運行不可缺少的手段,但是我國各電力公司EMS應用軟件的實用化程度還較低。最近,國家電力公司對于各調(diào)度部門的EMS提出了實用化要求,并提出了考核標準,各調(diào)度部門都在為這一目標而努力。因國內(nèi)網(wǎng)省調(diào)大部分采用國外的EMS,不具備考核統(tǒng)計功能,作者根據(jù)國調(diào)中心提出的實用化要求,對湖北EMS進行了EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)的研究和實施。該系統(tǒng)深入EMS核心內(nèi)部,結(jié)合外部軟件編程,對EMS的運行參數(shù)進行人工設置并對EMS應用軟件的運行狀態(tài)及結(jié)果進行實時考核統(tǒng)計和控制。該系統(tǒng)對EMS各應用軟件進行了全方位、功能全面的自動不間斷規(guī)范化考核監(jiān)視,為EMS的實用化打下了堅實的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:EMS;監(jiān)控系統(tǒng);電力系統(tǒng)
1引言
在全國電網(wǎng)互聯(lián)和電力市場的推動下,為了對大電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行和環(huán)保及效益進行協(xié)調(diào)優(yōu)化,能量管理系統(tǒng)(EMS)將會有一個更大的發(fā)展,并將成為當代大電網(wǎng)運行不可缺少的手段。但是,目前國內(nèi)各電網(wǎng)的EMS均缺乏全方位的,功能全面的考核監(jiān)視管理系統(tǒng),EMS的管理維護和考核監(jiān)視主要是由運行人員手工完成,自動化程度較低,可靠性、準確性也較低。EMS應用軟件的使用和系統(tǒng)質(zhì)量還有待時間的考驗,為進一步促進EMS應用軟件基本功能的實際應用,充分發(fā)揮其在電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行中的作用,并配合中國一流電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)考核驗收來規(guī)范和指導基本功能的驗收工作,國家電力調(diào)度通信中心制定了EMS應用軟件基本功能實用要求及驗收細則[1],要求狠抓EMS的實用化工作。筆者根據(jù)國調(diào)中心調(diào)自[1998]126號文“關(guān)于印發(fā)《能量管理系統(tǒng)(EMS)應用軟件功能要求及其實施基礎(chǔ)條件》(試行)的通知”及其附件,國調(diào)中心[1999]207號文“EMS應用軟件基本功能實用要求及驗收細則”,以及湖北省電力調(diào)度通信局自動化科制訂的“EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)功能規(guī)范”,以湖北電網(wǎng)EMS功能的實用化改進和考核管理為課題,設計并建立了EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)。
該考核監(jiān)視管理系統(tǒng)在對EMS應用軟件的功能進行實用化改進的基礎(chǔ)上,可以對EMS應用軟件的運行狀態(tài)及結(jié)果進行實時監(jiān)視和控制,自動計算及生成EMS運行考核指標和報表。該考核監(jiān)視管理系統(tǒng)可以顯著地減少運行人員的分析計算工作量,把運行人員從大量復雜、煩瑣的數(shù)據(jù)檢索和計算工作中解放出來,提高了工作效率和準確性。通過對EMS各運行模塊的監(jiān)視和控制,有效地改善了EMS的運行性能。該系統(tǒng)還可以將EMS的實時運行狀態(tài),中間計算信息及計算結(jié)果在Internet網(wǎng)絡上,實現(xiàn)系統(tǒng)的無人值守及遠程監(jiān)控和故障診斷,具有實用價值。該系統(tǒng)的研制成功為EMS的實用化打下了堅實的基礎(chǔ),充分發(fā)揮EMS在電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行中的作用。
2EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)
考核監(jiān)視管理系統(tǒng)硬件主要包括考核監(jiān)視計算機、網(wǎng)絡適配器和激光報表打印機等。其硬件配置如圖1所示??己吮O(jiān)視計算機通過雙網(wǎng)分別與EMS和管理信息系統(tǒng)(MIS)相連,其中一個網(wǎng)出現(xiàn)故障時,不影響系統(tǒng)的正常運行,即具備雙網(wǎng)切換能力。
圖1EMS考核管理系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)Fig.1HardwaresforsupervisorycontrolsystemofEMS
考核監(jiān)視管理系統(tǒng)軟件包括EMS自動考核監(jiān)視軟件、考核指標統(tǒng)計管理軟件和網(wǎng)上信息系統(tǒng)三部分。其流程圖如圖2所示。
考核監(jiān)視管理系統(tǒng)從EMS獲取有關(guān)實時數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)信息,通過標準網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信接口,將這些實時數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)信息傳送到EMS自動考核監(jiān)視管理計算機。通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件,在本地機上建立考核管理系統(tǒng)專用實時數(shù)據(jù)庫,并完成數(shù)據(jù)的計算、統(tǒng)計、分析和處理,生成報表、曲線等考核監(jiān)視結(jié)果,刷新考核管理系統(tǒng)本地實時數(shù)據(jù)庫。將數(shù)據(jù)與管理信息系統(tǒng)(MIS)共享,在網(wǎng)上相關(guān)信息,并根據(jù)需要發(fā)信給電子值班員。
圖2EMS考核管理監(jiān)視系統(tǒng)原理框圖Fig.2BlockdiagramofsupervisorycontrolsystemofEMS
流程圖的第一步是在EMS上完成必須的源程序修改和程序編制,這是專門針對湖北EMS系統(tǒng)(ABBS.P.I.D.E.R系統(tǒng))設計的。因為某些EMS考核指標的統(tǒng)計信息在現(xiàn)有湖北電網(wǎng)EMS的運行狀況和輸出條件下是無法得到的。為此,針對EMS源程序進行了修改和擴充。增加了EMS的控制參數(shù)的設定和計算結(jié)果的輸出。
3系統(tǒng)主要功能
EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)有如下具體功能:
3.1EMS計算數(shù)據(jù)的實時監(jiān)視
3.1.1母線平衡監(jiān)視
計算廠站母線進出線路、變壓器的有功功率和無功功率實時數(shù)據(jù)的代數(shù)值和凈值。并將凈值和門檻值進行比較,篩選出母線不平衡的站。用排序方式,按凈值的偏差大小顯示各廠站的站名、凈值及其所屬的量測分量。正常廠站用綠色顯示;凈值偏差超過基準值的3.0%時,用黃色顯示;凈值偏差超過基準值的5.0%時,則用紅色顯示。同時可用曲線方式分別顯示各廠站的凈值偏差。曲線密度為每個實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)刷新周期(目前定為1min)1個點,保存時間為3天,曲線橫縱坐標可在線修改。并監(jiān)視凈值更新情況,若凈值連續(xù)超過30min不更新,則可認為該路RTU停運,記錄該路RTU停運和恢復運行的事件。事件保存時間為2個月。如果全部RTU不更新,則提示運行人員EMS系統(tǒng)死機或EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)與EMS的網(wǎng)絡通信中斷,并將此全停信息送電子值班員告警。
3.1.2線損監(jiān)視
計算線路兩側(cè)有功功率實時數(shù)據(jù)的差值。并將差值和閾值進行比較,篩選出線損異常的線路。用排序方式,按凈值的偏差大小顯示各廠站的站名、凈值及其所屬的量測分量。正常數(shù)據(jù)用綠色顯示;凈值偏差超過基準值的3.0%時,用黃色顯示;凈值偏差超過基準值的5.0%時,則用紅色顯示。
3.1.3變損監(jiān)視
計算變壓器兩側(cè)、三側(cè)的有功功率實時數(shù)據(jù)的差值。并將差值和閾值進行比較,篩選出變損異常的變壓器。輸出結(jié)果同線損輸出結(jié)果類似。
3.1.4電壓合理性監(jiān)視
計算多母線各段母線電壓實時數(shù)據(jù)的差值。并將差值和閾值進行比較,篩選出電壓異常的母線。輸出結(jié)果同線損輸出結(jié)果類似。
3.1.5遙信.遙測的一致性監(jiān)視
根據(jù)開關(guān)狀態(tài)和線路潮流值相一致的原則,篩選出位置異常的開關(guān)。即遙測不為零,而遙信位置斷開的開關(guān)和遙測為零,而遙信位置閉合的開關(guān)。輸出各個位置異常的開關(guān)的名稱和實際狀態(tài)。
3.1.6遙信取反監(jiān)視
監(jiān)視實時系統(tǒng)中進行了遙信取反定義的開關(guān)。
輸出進行了取反的開關(guān)的名稱和實際狀態(tài)。
3.2EMS模塊運行狀態(tài)監(jiān)視
3.2.1模塊投運狀態(tài)監(jiān)視
湖北電網(wǎng)EMS的應用軟件包括實時數(shù)據(jù)快照模塊(SNP)、狀態(tài)量和模擬量的修正模塊(SAR)、網(wǎng)絡拓撲及模型建立模塊(NMB)、母線計劃模塊(BSK)、狀態(tài)估計模塊(SE)、網(wǎng)絡參數(shù)更新模塊(NPU)、安全分析模塊(SA)、網(wǎng)絡靈敏度分析模塊(NS)、調(diào)度員潮流模塊(DPF)、短期負荷預計模塊(SLF)、自動發(fā)電控制模塊(AGC)等功能模塊。EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)可以實時監(jiān)視EMS各模塊的投運狀態(tài)和控制模式,并可以區(qū)別EMS各模塊投運狀態(tài)和退出狀態(tài)。在必要時候?qū)⒛K退出運行的信息送電子值班員進行告警??梢詤^(qū)別EMS的各種控制模式:實時狀態(tài)估計、實時調(diào)度員潮流、研究狀態(tài)估計和研究調(diào)度員潮流的方式。對EMS各模塊的投運狀態(tài)和控制模式的變化,作為帶時標事件記錄下來,保存時間為2年。
3.2.2模塊運行狀態(tài)監(jiān)視
實時監(jiān)視EMS各功能模塊的運行狀態(tài)??梢詤^(qū)別EMS各模塊的關(guān)閉狀態(tài)、初始化狀態(tài)、起動預備狀態(tài)、請求執(zhí)行狀態(tài)、正在執(zhí)行狀態(tài)、超時狀態(tài)、閉鎖狀態(tài)、執(zhí)行完成狀態(tài)、出錯狀態(tài)和停止狀態(tài)等。在EMS應用監(jiān)視器的流程圖上,標明各模塊的運行狀態(tài)。并將各模塊運行狀態(tài)的變化,作為帶時標事件記錄下來,保存時間為2年。統(tǒng)計各個模塊連續(xù)處于出錯狀態(tài)的次數(shù)。并設置各模塊的連續(xù)出錯狀態(tài)次數(shù)的限值,若超過此限值則將出錯信息送電子值班員進行告警。
3.2.3模塊計算中間結(jié)果分析
可以檢查EMS各功能模塊軟件運行過程中間出現(xiàn)的異常情況,檢查引起異常的原因,并獲取EMS各功能模塊軟件運行過程出現(xiàn)的信息。將其在網(wǎng)頁上允許運行人員通過遠程互連網(wǎng)進行監(jiān)視和故障診斷。
3.2.4模塊計算結(jié)果監(jiān)視
可以實時監(jiān)視EMS各功能模塊的計算結(jié)果,包括狀態(tài)估計(SE)和調(diào)度員潮流(DPF)應用模塊的迭代過程和收斂情況。并按月進行SE、DPF軟件收斂、不收斂資料的統(tǒng)計,將統(tǒng)計資料保存2年。
3.3模塊運行的控制管理
可以對模塊的控制方式進行在線設定,并能夠進行模塊計算迭代過程和計算收斂精度的控制。這是對EMS應用軟件的源程序、畫面和數(shù)據(jù)庫進行改造,調(diào)節(jié)改變有關(guān)算法的控制參數(shù),使運行人員可以直接在EMS監(jiān)視器畫面上對狀態(tài)估計和調(diào)度員潮流等模塊計算的過程和計算的收斂精度進行控制。
3.4EMS計算結(jié)果的統(tǒng)計分析
對SE、DPF模塊的計算結(jié)果進行統(tǒng)計分析。按照不同電壓等級量測類型基準值,計算狀態(tài)估計的估計值和調(diào)度員潮流的計算值的偏差,自動查找不合格的計算點,得到EMS狀態(tài)估計合格率指標和調(diào)度員潮流計算合格率指標。將計算結(jié)果和分析結(jié)果形成報表輸出。
3.5EMS考核指標的管理
建立EMS考核管理數(shù)據(jù)庫,根據(jù)EMS數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)計的運行歷史資料,自動地逐次計算EMS運行考核指標,包括:①狀態(tài)估計覆蓋率;②狀態(tài)估計月可用率;③遙測估計合格率;④單次狀態(tài)估計計算時間;⑤調(diào)度員潮流月合格率;⑥調(diào)度員潮流計算結(jié)果誤差;⑦單次潮流計算時間;⑧負荷預測月運行率;⑨月負荷預測準確率;bk月最高(低)負荷預測準確率。
3.6EMS考核管理的信息系統(tǒng)
EMS考核管理的信息系統(tǒng)由當?shù)貦C上的考核信息查閱管理軟件和網(wǎng)上信息系統(tǒng)組成。通過建立EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)主頁,將考核管理信息在網(wǎng)上。使運行人員既能在EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)的本地機上查閱信息,也能在通過網(wǎng)絡進行網(wǎng)上查閱,便于運行和管理人員查看。
EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)在實現(xiàn)上述主要功能的基礎(chǔ)上,綜合目前已有的AGC運行統(tǒng)計功能,作為EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。
4系統(tǒng)特點
(1)EMS功能的實用化改造
EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)的考核管理范圍很廣,實現(xiàn)的功能全面,實用化程度高。其考核管理范圍包括EMS應用軟件的所有功能模塊。其實現(xiàn)的功能有:EMS計算數(shù)據(jù)的實時監(jiān)視、EMS模塊運行狀態(tài)監(jiān)視、EMS模塊運行的控制管理、EMS計算結(jié)果的統(tǒng)計分析、EMS考核指標的管理及EMS考核管理的網(wǎng)上信息。這其中有一部分功能在現(xiàn)有湖北電網(wǎng)EMS的運行狀況和輸出條件下是無法實現(xiàn)的。為此,筆者針對EMS源程序進行了詳盡的分析,并對相關(guān)模塊的功能進行了修改和擴充。增加了EMS狀態(tài)估計(SE)和調(diào)度員潮流計算(DPF)計算次數(shù)和收斂次數(shù)的統(tǒng)計結(jié)果,并增加了SE和DPF的控制參數(shù)的設定功能。
(2)全自動免人工在線維護
考慮到隨著電力系統(tǒng)的不斷擴展,由EMS管理的電力系統(tǒng)元件和設備將不斷增加。若要求運行人員對EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)進行手工維護,勢必將增加運行人員的工作量,提高對運行人員的要求和降低EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)的自動化程度、實用性及可靠性。為此,本EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)采取自動跟蹤EMS元件設備參數(shù)變化的方式,EMS對新增線路、變壓器、發(fā)電機、母線和廠站等遙測、遙信量,均可以自動增加并進行監(jiān)視考核。這使得運行人員無須深入了解、學習和掌握EMS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)內(nèi)容,就可以熟練操作本系統(tǒng),滿足了實用性和通用性的要求,并提高了EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)的可靠性。
(3)系統(tǒng)自動不間斷運行及錯誤監(jiān)控
EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)對EMS服務器運行狀態(tài)可以進行監(jiān)視,能夠自動識別EMS服務器的在線及備用狀態(tài),并能夠在EMS服務器進行切換之后,自動與其同步。而在EMS單機服務器運行時,自動由平常與EMS備機服務器相連的工作模式改為與EMS主機服務器相連,繼續(xù)對EMS進行考核監(jiān)視。EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)具有自我運行監(jiān)視軟件模塊,一旦發(fā)現(xiàn)考核監(jiān)視管理系統(tǒng)出現(xiàn)異常,能夠自動復位,可以(在硬件環(huán)境條件允許的情況下)對EMS的進行連續(xù)不間斷的考核監(jiān)視。
5結(jié)束語
EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)于2000年8月初設計實現(xiàn)后,進行了全面測試并投入試運行。測試和試運行結(jié)果表明EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)的各項功能均已實現(xiàn),計算結(jié)果準確可靠。EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)能自動發(fā)現(xiàn)EMS系統(tǒng)計算數(shù)據(jù)的非正常數(shù)據(jù),各模塊的出錯狀態(tài)??梢詫MS的狀態(tài)估計模塊和調(diào)度員潮流計算模塊的計算過程和計算結(jié)果進行控制。EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)滿足了EMS運行管理人員進行EMS計算數(shù)據(jù)分析,運行狀態(tài)監(jiān)視、計算過程及結(jié)果分析和EMS考核指標及報表的統(tǒng)計計算的需要,可代替由運行人員手工進行的繁重而復雜的數(shù)據(jù)檢索和計算,保證計算的可靠性和準確性,自動生成EMS考核指標及報表,減少了形成EMS考核指標及報表的人為主觀因素和由此可能產(chǎn)生的誤差,大大節(jié)省了時間,提高了工作效率。該系統(tǒng)為EMS的實用化打下了堅實的基礎(chǔ),有助于EMS充分發(fā)揮其在電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行中的效益。
該EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)的硬件設備包括考核監(jiān)視計算機、網(wǎng)絡適配器和激光報表打印機,考核監(jiān)視計算機可以是一臺高性能的商業(yè)機或工控機實現(xiàn)。整個系統(tǒng)的硬件設備配置經(jīng)濟,具有很高的性價比。該系統(tǒng)的軟件部分除了針對湖北電網(wǎng)EMS(ABBSPIDER系統(tǒng)),對其某些應用軟件進行了修改和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換外,其它功能模塊均為通用型標準化設計,適用于其它各種類型的EMS。因此該EMS考核監(jiān)視管理系統(tǒng)有較高的推廣應用價值。
參考文獻:
[1]國調(diào)中心[1999]207號文《關(guān)于印發(fā)“EMS應用軟件基本功能實用化要求及驗收細則”的通知》[Z].
[2]SPIDERoperator’snanual(ABBEMS操作手冊)[Z].收稿日期:2000212204;改回日期:2001202214。
作者簡介:
彭波,博士生,研究方向為電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制及管理信息系統(tǒng);
周良松,博士,副教授,研究方向為電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制,電力系統(tǒng)自動控制及計算機監(jiān)控;
夏成軍,博士生,研究方向為電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制及人工智能的應用;
萬磊,高級工程師,湖北電力調(diào)度通信局自動化科