7-EMS能量管理系统.pptx
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,第七章EMS能量管理系统,第一节第二节第三节第四节第五节第六节第七节第八节第九节,概述调度自动化主站系统的体系结构主站系统的主要子系统电力系统状态估计电力系统静态安全分析电力系统经济调度电力系统发电控制调度员培训模拟系统EMS系统相关技术的最新进展,第一节概述,电力系统是由不同类型的发电机组、众多变电站及电力负荷、不同电压等级的电力网络及不同传输方式的输电线路所组成的庞大而复杂的系统。
电力系统调度自动化是针对全网而言的。
电力体制改革的主要内容是,为在发电环节引入竞争机制,首先要实现“厂网分开”,将国家电力公司管理的电力资产按照发电和电网两类业务进行划分。
随着电力系统的发展和电力体制改革的深化,为保证电网安全、优质和经济运行以及电力市场的有序运电行力,调度中心可能同时运行有多个应用系统,例如能量管理系统、电能量计量系统、调度生产管理系统、配电管理系统和电力市场技术支持系统等;每个系统中可能同时包括多个应用,例如EMS包括SCADA,,第一节概述,AGC,网络分析和DTS等应用。
主站侧各应用系统接口的系列标准IEC61970定义了公共信息模型(CIM,300系列),定义了组件接口规范框架(CISI,400系列),定义了组件接口规范说明(C152,500系列)。
新一代SCADA/EMS系统采用了先进的开放分布式应环用境的网络管理技术、面向对象数据库、通信中间件WE、B技术、国际标准等,为电力企业的调度自动化、配电自动化、电力市场运营系统等提供符合国际标准(CIM、CIS、UIB等)的统一的支撑平台,并集成SCADA、AGC、NAS、DTS、WEB、TMR、DMS等应用于系统,在安全的前提下进行同类系统的集成。
第二节调度自动化主站系统的体系结构,按其功能可以分成如下四个子系统:
(1)信息采集与命令执行子系统。
(2)信息传输子系统。
(3)信息的收集、处理与控制子系统。
(4)人机联系子系统。
第二节调度自动化主站系统的体系结构,一.集中式的调度自动化主站系统结构
(一)单机系统此系统采用一台计算机作为主计算机构成系统。
这种方法把主计算机作为连接所有控制设备的结合点设备其。
主要问题是任何时间外部设备执行一个信息任务,发送或请求存储或恢复主计算机的数据库都要中断计算机CPU。
系统响应比较慢。
如果任何一个关键性的系统元件损坏,都会导致整个主站控制系统停下,因此通常运用于小系统。
第二节调度自动化主站系统的体系结构,第二节调度自动化主站系统的体系结构,
(二)双机系统通常由两台完全相同的主机及各自的存储器,输入输出设备和公用的输入输出设备等构成。
平时一台计算机承担在线功能,另一台处于热备用状态。
另一种配置方案是两台计算机各承担一部分在线任其务中。
一台承担较重要的基本任务,称为“主计算另机”一台,分担较次要的,但较复杂而且费时较长的在线和离线计算任务,称为“副计算机”。
(三)主机前置机系统前置机的作用是承担处理周期快而计算简单的实时任务,有了前置机,可以腾出主计算机的负载而使主机能做更多复杂的任务。
第二节调度自动化主站系统的体系结构,第一种方式如图7-4(a),前置机可以看成是主机的伸延,优点是连接简单,但不论是主机或前置机,只要一有个出问题,就要引起整个系统的切换,可靠性差。
第二种方式见图7-4(b),增加了前置机和另一台主的机联系通道,这样任一台前置机或主机出了故障,只切需换计算机本身,不必整个系统都切换,提高了可靠但性相,应的硬件和监视软件也要复杂一些。
第二节调度自动化主站系统的体系结构,二、分布式的调度自动化主站系统结构能将整个主站控制系统的任务分解成界面明确的较小的部分,将分解后的各部分内容分别在各个不同的处理器上执行。
采用标准的接口和介质,把整个系统按功能解裂分布在网络的各个节点上,数据实现冗余分布,提高了系统的整体性能,降低了对单机的性能要求,提高了系统的安全性和可靠性。
在分布式体系结构中,SCADA/EMS/DTS的一体化成为发展的趋势。
SCADA、EMS和DTS系统实际面向的是同一个物理对象电力系统,它们本质上是对同一个物理对象在不同方面的应用。
第二节调度自动化主站系统的体系结构,第二节调度自动化主站系统的体系结构,三、开放式体系结构的基本特征开放式计算机体系结构是在分布式计算机结构的基础上发展起来的,其差别在于逐步实现软件上的独立,是EMS技术当前发展的方向。
开放性主要体现在分布性、可移植性和互操作性等三方面。
第三节主站系统的主要子系统,一前置机系统主站系统的数据采集与处理子系统,习惯称为前置机系统。
它是调度系统的重要子系统,是各厂(站)远动信息进入主站系统的关口,也是信息交换的瓶颈。
(一)前置机系统的一个例子图7-7和图7-8给出了近年来实际应用的前置系统的两硬种件结构。
两种结构都具有共同的计算机系统及其智能I/O通信口接。
所不同的是。
前者具有独立的下行通道切换装置和同步/异步转换接口,后者用功能强大的智能调制解调器来解决通道的切换和同步/异步转换功能。
第一种结构,具有良好的通用性,适用不同类型的通道板,但由于模件很多,系统接线及调试较复杂;第二种结构,采用了智能调制解调器,不但解决了很多系统问题,也简化了系统的连线及调试。
第三节主站系统的主要子系统,第三节主站系统的主要子系统,
(二)前置机系统设计的原则1.冗余配置2.可靠性采取冗余配置是保证前置机系统可靠工作的主要措施。
3可扩充性4可维护性,第三节主站系统的主要子系统,二、数据库系统
(一)数据库系统的功能特点数据库系统是实现有组织、动态地存储大量电网数方据便,多用户访问的由计算机软硬件资源组成的系统。
论不是传统的SCADA系统所具有的数据采集和处理程还序是,各种高级应用程序其功能的最终操作对象都是数就据此,意义而言,数据库系统是调度自动化系统的核心。
分为实时数据库和历史数据库两种。
实时数据库数据其及处理具有严格的时限性,系统的正确性不仅依赖于务事的逻辑结果,而且取决于逻辑结果是否在某一时域完中成。
调度自动化系统中实现数据库需重点解决的几技个术难点在于:
第三节主站系统的主要子系统,
(二)实时数据库体系结构的一个实例实时数据库首先是一个数据库管理系统,它应具有一般DBMS的基本功能,为此该设计采用传统关系型据数库与内存数据库集成的方案,如图7-9所示。
第三节主站系统的主要子系统,第三节主站系统的主要子系统,三、人机交互系统人机交互系统的硬件组成主要包括控制台、调度模拟屏、打印机和绘图仪等,控制台通常包括显示器、键盘、轨迹球或鼠标等直接操作的部分。
第三节主站系统的主要子系统,1电力系统的监视功能
(1)能够在屏幕上以单线图的形式显示电力系统的运状行态,能够动态地显示短路器和隔离开关的合、断位置母,线的电压,线路的潮流,发电机和变压器的有功、无功功率等。
能够以表格的方式显示电力系统的运行参数以及时定打印纪录。
具备显示趋势曲线的功能。
具备显示条形图的功能。
具备在某些指定的图面上(如单线图)进行某些作操的功能。
第三节主站系统的主要子系统,2控制系统的监视功能
(1)计算机系统的监视。
(2)RTU与通道运行状态的监视。
(3)操作系统运行状态的动态监视。
(4)RTU和通道的误码率的统计。
(5)操作台的监视,包括屏幕显示装置本身的监视。
3系统维护的功能人机联系系统中主要的系统维护功能之一就是在线生成图面的功能。
必须具有在屏幕上修改和生成数据库的功能。
除此以外,利用屏幕显示还可以实现一些诊断功能。
4执行和开发应用软件的功能。
第三节主站系统的主要子系统,第三节主站系统的主要子系统,四、SCADA系统数据收集与监控(SCADA)是调度自动化系统最基本的功能。
SCADA系统从组成上主要包括:
RTU、传输道信和主站计算机三大部分。
本节介绍内容将针对主站侧展开。
SCADA系统功能包括:
(1)实时数据显示。
(2)越限报警。
(3)事件纪录。
(4)遥控。
(5)遥调。
(6)事故追忆。
(7)运行报表自动纪录。
第三节主站系统的主要子系统,
(一)“四遥”信息的反映
(二)监视与事件处理SCADA对数据监视发现状态变化和量测值越限时,则进需行事件处理,分类报告给调度员。
(1)状态量监视:
将最新的状态量和保存的状态量比有较变,化时就产生一个事件。
事件的产生一般延迟数秒,这对减少误报警和躲过过渡状态(介于两种状态之间,如图7-11的阴影区)是有用的。
第三节主站系统的主要子系统,第三节主站系统的主要子系统,
(2)量测值的限制监视。
每一量测值均有其合理限由值此,可以检查数据的可信程度和告警。
量测限值包括三类:
a、物理限值:
超过此值肯定是数据错误;b、报警限值:
越此限要向调度员发出警报;c、警告限越值此:
限说明运行已接近警报状态,发出警告提醒调度员注意。
第三节主站系统的主要子系统,对警报限值应设置死区和时间延迟,以避免频繁报警和误报警。
从图7-13可以看出,由于设置了合理的死区,避免了量测量抖动过程的频繁报警。
第三节主站系统的主要子系统,(3)量测值的趋势监视。
属于这一类型的监视有:
测量值变化率监视;模拟盘或显示器上的记录器;根据外推算法预测未来的变化。
(4)数据质量标志。
通过硬件报告和监视结果对每量个测数据标上质量特征标志或变颜色,并且集中到表格画面单独输出。
这一类的属性有:
a、更新/未更b新、;采集/人工/计算;c、闭锁更新;d、闭锁事件处e理、;正常/异常;f、越限;g、警报状态;h、警报响应。
(5)事件处理。
不应该将全部事件都通知给调度更员不,应该漏掉重要信息。
事件产生后是按时间次序排列的,可以按地区、重要程度和处理对象等原则分类。
第三节主站系统的主要子系统,(三)事故数据记录电力系统控制的主要目标是防止系统事故,而一旦出现事故,当初的记录将是分析事故和预防事故的宝贵资料。
因此,事故数据的收集与记录是SACDA重要能功之一,它分为顺序事件记录(SOE,SequenceofEventrecording)和事故追忆(PDR,PostDisturbanceReview)两部分。
第三节主站系统的主要子系统,五、高级应用软件简介一般分为两类:
基本SCADA软件和高级应用软件,者后又包括自动发电控制、发电计划、网络分析、调度员培训模拟等几类内容。
第三节主站系统的主要子系统,
(一)发电控制类软件1自动发电控制(AutomaticGenerationControl,简称AGC)自动发电控制对电网部分机组出力自动进行二次调整以,满足控制目标要求。
其基本功能为:
(1)负荷频率控制(LoadFrequencyControl)。
(2)经济调度控制(EconomicDispatchingC(o3n)tro备l)用。
容量控制(ReserveMonitor)。
(4)AGC性能监视(AGCPerformanceMonitor)。
2发电成本分析(PowerPerformanceMonitor)。
3交换计划评估(TransactionEvaluation)。
4机组计划(UnitScheduled)。
第三节主站系统的主要子系统,
(二)发电计划类软件1负荷预测(LoadForecasting)2机组组合(UnitCommitment)3水电计划(HydroPowerScheduled)4交换计划(TransactionScheduled)5火电计划(ThermalPowerScheduled)(三)网络分析类软件1状态估计(StateEstimation)2调度员潮流(DispatcherPowerFlow)3静态安全分析(SecurityAnalysis)4安全约束调度(SecurityConstrainDispatch)5最优潮流(OptimalPowerFlow)6无功优化(OptimalReactivePower),第三节主站系统的主要子系统,7短路
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