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1、第第5章章电力调度信息化与智能化电力调度信息化与智能化主要内容主要内容n5.1电力调度信息化发展概述电力调度信息化发展概述n5.2EMS系统系统n5.3基于电网综合数据挖掘的辅助决策支持系统基于电网综合数据挖掘的辅助决策支持系统n5.4电力电力ERP与与SG186SG186n5.5智能调度智能调度n电电网网调调度度肩肩负负着着电电网网的的管管理理任任务务，在在各各种种现现代代化化手手段段的的支支持持下下，日日夜夜监监视视指指挥挥着着电电网网的的运运行行，使使之之无无论论在在正正常常情情况况和和事事故故的的情情况况下下，都都能能符符合合安安全全、经经济及高质量济及高质量供电的要求。供电的要求。n
2、 具体任务包括：具体任务包括：随随着着电电力力系系统统的的结结构构日日趋趋扩扩大大和和复复杂杂，为为保保证证电电力力系系统统运运行行的的安安全全性性和和经经济济性性，要要求求调调度度运运行行人人员员能能够够迅迅速速，准准确确，全全面面地地掌掌握握电电力力系系统统的的实实际际运运行行状状态态，预预测测和和分分析析电电力力系系统统的的运运行行趋趋势势，对对电电力力系系统统运行中发生的各种问题作出正确的处理运行中发生的各种问题作出正确的处理。我我国国电电网网调调度度分分为为五五级级:国国调调、网网调调、省省调调、地地调调和和县调县调，各级调度的任务有所不同。，各级调度的任务有所不同。5.1.1电力调
3、度电力调度信息化发展概述信息化发展概述我国我国电力调度电力调度信息化发展概述信息化发展概述n从从20世纪世纪30年代开始，电力系统开始建立调度中年代开始，电力系统开始建立调度中心，当时的电力调度是心，当时的电力调度是由调度员面对一个固定的由调度员面对一个固定的系统模拟盘系统模拟盘，用，用电话方式联系下达调度指令电话方式联系下达调度指令，由，由现场操作员来完成操作。现场操作员来完成操作。n调度中心的调度员无法及时和全面地了解电网的调度中心的调度员无法及时和全面地了解电网的实时变化情况，在事故状况下调度员只能凭经验实时变化情况，在事故状况下调度员只能凭经验处理问题。处理问题。n到到20世纪世纪60
4、-70年代，电力系统的自动化控制技术年代，电力系统的自动化控制技术经历了由经历了由模拟到数字的重大转变模拟到数字的重大转变。n电力系统的各厂站运行状态数据全部由远程终端电力系统的各厂站运行状态数据全部由远程终端（RTU）经通讯通道传送到调度中心。调度中心采）经通讯通道传送到调度中心。调度中心采用用计算机实现了调度控制和管理计算机实现了调度控制和管理。整个电网运行。整个电网运行状态的数据采集、自动发电控制、网络分析等功状态的数据采集、自动发电控制、网络分析等功能全都由计算机自动完成。能全都由计算机自动完成。我国我国电力调度电力调度信息化发展概述信息化发展概述调度自动化系统的内涵调度自动化系统的内
5、涵 调度自动化系统的内涵是调度自动化系统的内涵是n电网运行和控制电网运行和控制的信息化的信息化(智能化智能化)；n电网企业经营和管理电网企业经营和管理的信息化的信息化(智能化智能化)。调度自动化系统的外延调度自动化系统的外延现在的调度自动化系统已经涵盖电网调度中心的大多数计算机现在的调度自动化系统已经涵盖电网调度中心的大多数计算机系统。包括系统。包括:n数据采集和监视数据采集和监视(SCADA)(SCADA)n能量管理能量管理 (energy management system,EMS)(energy management system,EMS)n电力系统实时动态监测电力系统实时动态监测(WA
6、MSP)(WAMSP)n电能计量电能计量(TMR)(TMR)n电力市场交易电力市场交易(TMS)(TMS)n调度员培训调度员培训(DTS)(DTS)n雷电监测，电网运行环境监测等系统雷电监测，电网运行环境监测等系统n故障故障信息信息管理管理n继电保护和故障录波继电保护和故障录波信息信息系统系统(二次设备在线监视与分析二次设备在线监视与分析)n调度调度信息信息管理管理(DMIS)(DMIS)n电网电网企业管理信息企业管理信息系统系统 电网监视与控制的核心系统电网监视与控制的核心系统 电电网网的的安安全全稳稳定定除除了了需需要要有有合合理理的的电电网网结结构构及及电电源源分分布布，还还需需要要有有
7、科科学学的的监监视视、分分析析、调调度度及及控制手段控制手段。nSCADA/EMSSCADA/EMS是是及及时时了了解解电电网网的的运运行行状状态态并并进进行行科科学分析的基础平台；学分析的基础平台；n自自动动发发电电控控制制(AGC)(AGC)和和自自动动电电压压控控制制(AVC)(AVC)等等是是进行电网频率和电压控制的先进的控制手段进行电网频率和电压控制的先进的控制手段。nSCADA/EMS/AGC/AVCSCADA/EMS/AGC/AVC构构成成了了电电网网监监视视与与控控制制的的核核心心。5.2EMS系统系统n能量管理系统（能量管理系统（EMS-EnergyManagementSys
8、tem），），是以计算机为基础的现代电力系统的是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统综合自动化系统,主要针对发电和输电系统主要针对发电和输电系统,用于用于大大区级电网和省级电网的调度中心区级电网和省级电网的调度中心。EMS的应用发的应用发展是智能电网发展的核心展是智能电网发展的核心。nEMS是以计算机技术为基础的现代电力综合自动是以计算机技术为基础的现代电力综合自动化系统，主要用于化系统，主要用于大区级电网和省、市级电网调大区级电网和省、市级电网调度中心度中心，主要为，主要为电网调度管理人员提供电网各种电网调度管理人员提供电网各种实时的信息实时的信息（包括频率、发电机功率、线路功率、（
9、包括频率、发电机功率、线路功率、母线电压等），并对母线电压等），并对电网进行调度决策管理和控电网进行调度决策管理和控制制，保证电网安全运行保证电网安全运行，提高电网质量和改善电提高电网质量和改善电网运行的经济性网运行的经济性。能量管理系统的发展能量管理系统的发展n从从SCADA(数据采集和监视控制数据采集和监视控制)系统的出现系统的出现到向能量管理系统的发展到向能量管理系统的发展,SCADA系统给电网系统给电网调度人员掌握电网实时运行工况及处理事故调度人员掌握电网实时运行工况及处理事故以极大的帮助以极大的帮助,但但不能告知电网发生扰动不能告知电网发生扰动(开关开关操作操作,事故跳闸事故跳闸)时
10、的后果时的后果。为保证电网的安全。为保证电网的安全运行运行,将电网调度自动化系统从单纯的对电网将电网调度自动化系统从单纯的对电网运行的安全监视功能提高到对运行的安全监视功能提高到对电网运行作安电网运行作安全预测的要求全预测的要求(分析分析)。能量管理系统的发展能量管理系统的发展n要实现对电网运行安全预测要实现对电网运行安全预测,需对电网实时需对电网实时运行不断进行运行不断进行潮流计算潮流计算、功角及电压稳定功角及电压稳定性计算性计算,分析电网在发生故障时稳定破坏的分析电网在发生故障时稳定破坏的可能性。可能性。SCADA/AGC发展到能量管理系发展到能量管理系统统(EMS),电网调度也由单纯依靠
11、调度人员电网调度也由单纯依靠调度人员的的经验经验来保证电网安全运行的经验型调度来保证电网安全运行的经验型调度提高到对电网运行进行提高到对电网运行进行分析计算分析计算,以保证电以保证电网安全运行的网安全运行的分析型调度分析型调度,这是电网调度自这是电网调度自动化技术发展中的第二次飞跃。动化技术发展中的第二次飞跃。能量管理系统的发展能量管理系统的发展目前各主流目前各主流EMS产品均于产品均于20世纪世纪90年代左右年代左右开发完成开发完成,受限于当时的计算机技术以及电力受限于当时的计算机技术以及电力控制理论水平控制理论水平,其功能主要是帮助调度人员监其功能主要是帮助调度人员监视和分析电网的运行状况
12、视和分析电网的运行状况,而对电网运行方式而对电网运行方式调整和控制仍主要靠调度员来完成调整和控制仍主要靠调度员来完成,远未做到远未做到真正意义上的实时自闭环调控真正意义上的实时自闭环调控.能量管理系统总体结构能量管理系统总体结构n能量管理系统总体结构如图能量管理系统总体结构如图1.4所示，它主要所示，它主要由六个部分组成：计算机、操作系统、支持系由六个部分组成：计算机、操作系统、支持系统、统、数据收集、能量管理（数据收集、能量管理（发电控制和发电计发电控制和发电计划划）和网络分析）和网络分析。能量管理系统总体结构能量管理系统总体结构EMS一一般般分分为为3级级:数数据据收收集集级级、能能量量管
13、管理级和网络分析级。理级和网络分析级。数据收集级(SCADA)nSCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）系统，即数据采集与监视控制系统。系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。等各项功能。nSCADA系统作为能量管理系统（系统作为能量管理系统（EM
14、S系统）的一个最系统）的一个最主要的子系统主要的子系统,主要主要完成数据的收集、处理解释、存储完成数据的收集、处理解释、存储和显示和显示,并把这些实时信息传递给其它应用模块并把这些实时信息传递给其它应用模块。数据收集级(SCADA)数据收集是数据收集是EMS与电力系统联系的总接口与电力系统联系的总接口,它它向向能量管理级和网络分析级提供实时数据能量管理级和网络分析级提供实时数据;nEMS通过它向电力系统通过它向电力系统发送控制信号发送控制信号;n网络分析网络分析可以向它可以向它返回量测质量信息返回量测质量信息。能量管理级(调度决策)能量管理级利用电力系统总体信息能量管理级利用电力系统总体信息(
15、频率、时频率、时差、机组功率、联络线功率等差、机组功率、联络线功率等)进行调度决进行调度决策策,主要功能有主要功能有:n负荷预测和发电计划负荷预测和发电计划。n实现实现AGC(自动发电控制自动发电控制)功能。功能。提高控制质量和改善运行的经济性提高控制质量和改善运行的经济性,负荷预测n负荷预测是指从负荷预测是指从历史负荷数据及其相关因素历史负荷数据及其相关因素等资等资料出发料出发,运用一定方法去运用一定方法去合理推测将来一定时段的合理推测将来一定时段的负荷需求情况负荷需求情况,它是保证系统安全稳定运行与电能它是保证系统安全稳定运行与电能质量的基础质量的基础,在电力系统中具有独特的重要性。在电力
16、系统中具有独特的重要性。n从时间框架看从时间框架看,可分为可分为长期、中期、短期、超短期长期、中期、短期、超短期以及节日预测以及节日预测,其中其中短期负荷预测是负荷预测的重短期负荷预测是负荷预测的重要组成部份要组成部份,它对于电厂的发电计划、竞价上网、它对于电厂的发电计划、竞价上网、电能量交易合同、运行及调度方式等起着重要的电能量交易合同、运行及调度方式等起着重要的作用。作用。n提高短期负荷预测水平有助于经济地安排发电机提高短期负荷预测水平有助于经济地安排发电机组启停组启停,合理制定检修计划合理制定检修计划,维持电网安全运行维持电网安全运行,降低降低发电成本发电成本,提高电能量市场交易水平提高
17、电能量市场交易水平,从而提高系统从而提高系统的安全、经济与社会效益的安全、经济与社会效益,因此有必要对短期负荷因此有必要对短期负荷预测进行深入研究。预测进行深入研究。负荷预测n日负荷预报和周负荷预报为短期负荷预报日负荷预报和周负荷预报为短期负荷预报，分别，分别用于安排日调度计划和周调度计划，包括确定机用于安排日调度计划和周调度计划，包括确定机组起停、水火电协调、联络线交换功率、负荷经组起停、水火电协调、联络线交换功率、负荷经济分配、水库调度和设备检修等；济分配、水库调度和设备检修等；n月至年的负荷预报为中期负荷预报，主要是确定水月至年的负荷预报为中期负荷预报，主要是确定水库运行方式和设备大修计
18、划等；在电源规划和网库运行方式和设备大修计划等；在电源规划和网络发展时，需要数年至数十年的长期负荷预报。络发展时，需要数年至数十年的长期负荷预报。n影响负荷大小的各种因素有影响负荷大小的各种因素有温度温度、湿度、雨、雾、湿度、雨、雾、电视节目、政治活动电视节目、政治活动等。等。n负荷预报的负荷预报的关键是提高准确度关键是提高准确度。n负荷预报的方法有多种，包括线性回归、时间序列、负荷预报的方法有多种，包括线性回归、时间序列、卡尔漫滤波、人工神经网络、专家系统方法等。卡尔漫滤波、人工神经网络、专家系统方法等。AGC(自动发电控制自动发电控制)n自动发电控制（自动发电控制（AutomaticGen
19、erationControl，简称，简称AGC）技术是维持电力系统）技术是维持电力系统发电与负荷实时平衡发电与负荷实时平衡，保证电力系统频率，保证电力系统频率质量和安全运行的重要技术手段。质量和安全运行的重要技术手段。n自动发电控制功能模块通过自动发电控制功能模块通过控制调度区域控制调度区域内发电机组的有功功率使发电自动跟踪负内发电机组的有功功率使发电自动跟踪负荷变化荷变化,维持系统频率为额定值维持系统频率为额定值,实现负荷频实现负荷频率控制。率控制。AGC(自动发电控制自动发电控制)n电力系统电力系统调度机构主站控制系统发出的指调度机构主站控制系统发出的指令令由网络通信工作站或远程终端通信工
20、作由网络通信工作站或远程终端通信工作站通过通信网络送至站通过通信网络送至电厂控制系统或机组电厂控制系统或机组控制器，对发电机组功率进行控制控制器，对发电机组功率进行控制。n同时，电厂和发电机组的有关信息由电厂同时，电厂和发电机组的有关信息由电厂的网络通信工作站或的网络通信工作站或RTU经通信网上传至经通信网上传至主站控制系统，主站控制系统，供主站控制系统作分析和供主站控制系统作分析和计算计算。作为控制软件作为控制软件的关键部分之的关键部分之一的一的AGC，实际上已经包实际上已经包含在含在EMS中中网络分析级(计算和分析)n网络分析级利用电力系统全面信息网络分析级利用电力系统全面信息(母线电压和
21、角母线电压和角度度)进行分析与决策进行分析与决策,提高运行的安全性提高运行的安全性,使使EMS的的决策能做到安全性与经济性的统一。决策能做到安全性与经济性的统一。n网络分析级从网络分析级从SCADA级取实时级取实时量测值和开关状量测值和开关状态信息态信息;网络分析级从能量管理级取网络分析级从能量管理级取负荷预测值负荷预测值和发电计划值和发电计划值。n主要功能有主要功能有:网络结线分析、母线负荷预测、潮流网络结线分析、母线负荷预测、潮流计算、网损修正计算，计算、网损修正计算，无功优化，状态估计等。无功优化，状态估计等。n向向SCADA级送级送量测质量信息量测质量信息;向能量管理级送向能量管理级送
22、网网络修正系数和机组安全限制值络修正系数和机组安全限制值。网络拓扑分析网络拓扑分析n电力系统各种分析计算功能的基础是网络拓扑电力系统各种分析计算功能的基础是网络拓扑分析，它一方面提供电网的运行状况分析，它一方面提供电网的运行状况如电网是如电网是否发生合环、解环、并列、解列等否发生合环、解环、并列、解列等;另一方面，另一方面，给出潮流计算、状态估计等分析所需要的数值给出潮流计算、状态估计等分析所需要的数值模型模型。n电力系统中的网络拓扑分析的主要功能是将电力系统中的网络拓扑分析的主要功能是将物物理模型转化为数学模型理模型转化为数学模型。n其工作的核心是当电网发生变化时，如何快速其工作的核心是当电
23、网发生变化时，如何快速地实现拓扑，以便及时给出拓扑分析。地实现拓扑，以便及时给出拓扑分析。潮流分析与计算潮流分析与计算-用以确定系统的稳态运行用以确定系统的稳态运行情况情况n电电力力系系统统潮潮流流计计算算是是研研究究电电力力系系统统稳稳态态运运行行情情况况的的一一种种计计算算，根根据据给给定定的的运运行行条条件件及及系系统统接接线线情情况况,确确定定整整个个电电力力系系统统各各部部分分的的运运行行状状态态：各各母母线线的的电电压压，各各元元件件中中流流过过的的功功率率，系系统统的的功功率率损损耗耗等等等等。潮潮流流计计算算的的主主要要目的是：用以确定系统的稳态运行情况。目的是：用以确定系统的
24、稳态运行情况。n在在电电力力系系统统规规划划的的设设计计和和现现有有电电力力系系统统运运行行方方式式的的研研究究中中，可可以以利利用用潮潮流流计计算算来来进进行行定定量分析量分析,可靠性和经济性。可靠性和经济性。n在线潮流计算是在线潮流计算是网络分析级的基础组成部分，的基础组成部分，其其计算结果反映了计算结果反映了通过给定网络结构及运行条通过给定网络结构及运行条件来确定件来确定整个网络的运行状态整个网络的运行状态(主要是各节点主要是各节点电压幅值和相角、网络中功率分布及功率损耗电压幅值和相角、网络中功率分布及功率损耗等等)，是运行方式合理性、可靠性及经济性定是运行方式合理性、可靠性及经济性定量
25、分析的重要依据量分析的重要依据。n由于开关位置直接决定网络的配电网络的连由于开关位置直接决定网络的配电网络的连通性，在配电网潮流计算的网络拓扑系统中，通性，在配电网潮流计算的网络拓扑系统中，当断路器或联络开关的状态发生变化时，网络当断路器或联络开关的状态发生变化时，网络拓扑紧接着变化，电网的潮流因此发生变化拓扑紧接着变化，电网的潮流因此发生变化。潮流分析与计算潮流分析与计算-用以确定系统的稳态运行情况用以确定系统的稳态运行情况潮流分析与计算潮流分析与计算-电力系统安全分析的基础电力系统安全分析的基础n潮流计算又是电力系统安全分析的基础潮流计算又是电力系统安全分析的基础，在进行，在进行预想事故的
26、静态安全评定和动态安全评定时，首预想事故的静态安全评定和动态安全评定时，首先由潮流计算提供初始运行状态。先由潮流计算提供初始运行状态。n对每一种预想事故进行元件（如支路，发电机）对每一种预想事故进行元件（如支路，发电机）开断模拟的分析时，为加快计算速度，也常应用开断模拟的分析时，为加快计算速度，也常应用潮流计算的某些中间结果。潮流计算的某些中间结果。n对可能引起不安全的预想事故对可能引起不安全的预想事故并按其对系统导致并按其对系统导致后果的严重程度排序后，也需要后果的严重程度排序后，也需要进行精确的潮流进行精确的潮流计算来复核计算来复核。调度员潮流计算n调度员潮流模块在能量管理系统分析软件中正
27、调度员潮流模块在能量管理系统分析软件中正处于核心地位处于核心地位，它不仅是分析软件的必备功能，它不仅是分析软件的必备功能，而且是一些其他功能的基础，如无功优化、静而且是一些其他功能的基础，如无功优化、静态安全分析需要反复调用潮流程序。因此，态安全分析需要反复调用潮流程序。因此，提提高潮流计算的计算速度，降低潮流计算的误差，高潮流计算的计算速度，降低潮流计算的误差，改善潮流计算的收敛性改善潮流计算的收敛性就可以提高能量管理系就可以提高能量管理系统分析软件的计算速度、计算精度和适应性，统分析软件的计算速度、计算精度和适应性，给出正确决策，进而提高能量管理系统的效能。给出正确决策，进而提高能量管理系
28、统的效能。调度员潮流计算n调度员潮流计算最根本的是获取实时数调度员潮流计算最根本的是获取实时数据进行潮流计算，运行人员根据结果确据进行潮流计算，运行人员根据结果确定方式的合理性定方式的合理性,使得方式安排具有科学使得方式安排具有科学依据。主要有依据。主要有3种功能：种功能：n实时数据潮流计算实时数据潮流计算n历史断面数据潮流计算历史断面数据潮流计算n典型断面潮流计算。典型断面潮流计算。调度员潮流计算na)实时数据潮流计算。实时数据潮流计算。此潮流计算主要用于此潮流计算主要用于调度员在执行解合环操调度员在执行解合环操作前作前,先可以在调度员潮流计算界面下获取实先可以在调度员潮流计算界面下获取实时
29、数据进行时数据进行解合环预演解合环预演,从而可以确定操作前从而可以确定操作前后线路、电流互感器等是否过负荷，保护是后线路、电流互感器等是否过负荷，保护是否匹配否匹配,避免解合环前后潮流变化太大避免解合环前后潮流变化太大,引起线引起线路热稳定和动稳定的破坏路热稳定和动稳定的破坏。其次。其次,调度员可以调度员可以在模拟实时电网的环境下在模拟实时电网的环境下进行反事故预想进行反事故预想,对对当前状态下电网薄弱环节进行预演当前状态下电网薄弱环节进行预演,提高调度提高调度员处理突发事故的能力。员处理突发事故的能力。调度员潮流计算nb)历史断面数据潮流计算。此潮流计算主要历史断面数据潮流计算。此潮流计算主
30、要用于方式人员用于方式人员利用历史数据对电网进行分利用历史数据对电网进行分析析,从而确定类似负荷和检修方式下潮流分从而确定类似负荷和检修方式下潮流分布情况布情况,科学合理地制定运行方式科学合理地制定运行方式。nc)典型断面潮流计算。此潮流计算也主要用典型断面潮流计算。此潮流计算也主要用于方式人员对于方式人员对电网特殊方式电网特殊方式的分析研究的分析研究,将将特殊方式下或实时断面经过方式变化后特殊方式下或实时断面经过方式变化后的的数据断面保存为典型数据断面数据断面保存为典型数据断面,以备进一步以备进一步的方式研究。的方式研究。调度员潮流计算调度员潮流计算调度员潮流计算是基于电网稳态下的方式是基于
31、电网稳态下的方式研究研究,适用于适用于有关技术人员分析潮流分布和有关技术人员分析潮流分布和调度员解合环等重大调度员解合环等重大操作前预演操作前预演,从而更加从而更加科学合理地制定运行方式。科学合理地制定运行方式。事故的反演事故的反演。无功优化无功优化n无功功率在电力系统运行中起着举足轻重无功功率在电力系统运行中起着举足轻重的作用。无功优化运行可以提高系统的稳的作用。无功优化运行可以提高系统的稳定性，定性，保证电压质量并降低网络损耗保证电压质量并降低网络损耗，是，是电力系统安全经济运行研究的一个重要组电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。成部分。n无功优化研究通常以无功优化研究通常以有载调
32、压变压器变比有载调压变压器变比、无功补偿容量无功补偿容量和可和可调发电机机端电压为控调发电机机端电压为控制变量制变量，以负荷节点电压为状态变量，以负荷节点电压为状态变量，以以网损最小兼顾电压质量最优为目标函数来网损最小兼顾电压质量最优为目标函数来确定最合适的运行方案确定最合适的运行方案。无功优化（经济性）无功优化（经济性）n电力系统无功优化是指在满足各种约束电力系统无功优化是指在满足各种约束条件的情况下，通过对控制变量进行调条件的情况下，通过对控制变量进行调节，使系统节，使系统网损网损最小。最小。n电力系统的负荷多变电力系统的负荷多变,各种负荷水平下各种负荷水平下无功优化各控制变量无功优化各控
33、制变量 ，机端电压，可投，机端电压，可投切电容器，变压器变比的作用只有一个切电容器，变压器变比的作用只有一个粗略的概念。粗略的概念。用算法对各控制变量在三用算法对各控制变量在三种典型负荷水平下的作用作了种典型负荷水平下的作用作了定量分析定量分析。可以完成离线组态及在线修改控制策略。可以完成离线组态及在线修改控制策略。电力系统状态估计电力系统状态估计n状态估计是状态估计是利用在线程序利用在线程序,实时处理远动装实时处理远动装置送来的置送来的遥测和遥信信息遥测和遥信信息,从而得出表征电从而得出表征电力系统实际结构和运行的可靠值力系统实际结构和运行的可靠值,使使各种误各种误差和干扰的影响达到最小差和
34、干扰的影响达到最小,状态估计也被称状态估计也被称为为滤波滤波.状态估计问题就是按照一定的估计状态估计问题就是按照一定的估计准则准则,对量测值进行处理对量测值进行处理,从而得到使目标从而得到使目标函数最优的状态值的过程函数最优的状态值的过程。电力系统状态估计电力系统状态估计n电力系统状态估计是电力系统调度中心的电力系统状态估计是电力系统调度中心的EMS的的核心功能之一，其功能是根据电力系统的各种量核心功能之一，其功能是根据电力系统的各种量测信息，估计出电力系统当前的运行状态。测信息，估计出电力系统当前的运行状态。n能量管理系统的众多功能又可分成针对能量管理系统的众多功能又可分成针对电网实时电网实
35、时变化变化进行分析的进行分析的在线应用在线应用和针对典型潮流断面进和针对典型潮流断面进行分析的行分析的离线应用离线应用两大部分。两大部分。n电力电力系统状态估计可以说是大部分在线应用的高系统状态估计可以说是大部分在线应用的高级软件的基础级软件的基础。如果电力系统状态估计结果不准。如果电力系统状态估计结果不准确，后续的任何分析计算将不可能得到准确的结确，后续的任何分析计算将不可能得到准确的结果。果。电力系统状态估计电力系统状态估计为什么电力系统的量测不能直接用于分析计算，而为什么电力系统的量测不能直接用于分析计算，而必须要经过状态估计呢？原因如下：必须要经过状态估计呢？原因如下：n1.电力系统遥
36、信或遥测可能存在不良数据。电力系统遥信或遥测可能存在不良数据。n2.电力系统的遥测结果不符合电路定律。如流过某电力系统的遥测结果不符合电路定律。如流过某一节点的所有电流之和并不为零等。一节点的所有电流之和并不为零等。因此状态估计是必要的，量测数据有时又被称为因此状态估计是必要的，量测数据有时又被称为“生数据生数据”，状态估计结果被称为状态估计结果被称为“熟数据熟数据”。电力系统状态估计电力系统状态估计状态估计在状态估计在EMS当中所处的地位当中所处的地位电力系统状态估计电力系统状态估计电力系统状态估计的主要功能是电力系统状态估计的主要功能是:n(1)根据量测量的精度根据量测量的精度(加权加权)
37、和基尔霍夫定律和基尔霍夫定律(网络方程网络方程)按最按最佳估计准则佳估计准则(一般为最小二乘准则一般为最小二乘准则)对生数据进行计算对生数据进行计算，得得到到最接近于系统真实状态的最接近于系统真实状态的最佳估计值最佳估计值。所以通过状态估。所以通过状态估计可以提高数据精度。计可以提高数据精度。n(2)对生数据进行不良数据的检测与辨识对生数据进行不良数据的检测与辨识，删除或修正不良删除或修正不良数据数据，以此提高数据系统的可靠性。，以此提高数据系统的可靠性。n(3)推算出完整而精确的电力系统的各种电气量推算出完整而精确的电力系统的各种电气量。例如根据。例如根据周围相邻的变电站的量，测量推算出某一
38、没有远动装置的周围相邻的变电站的量，测量推算出某一没有远动装置的变电站的各种电气量，或者根据现有类型的量测量推算另变电站的各种电气量，或者根据现有类型的量测量推算另一些难以量测的电气量，例如根据有功功率的量测值推算一些难以量测的电气量，例如根据有功功率的量测值推算各结点电压的相角。各结点电压的相角。电力系统状态估计电力系统状态估计n(4)根据遥测量估计电网的实际开关状态根据遥测量估计电网的实际开关状态，纠正，纠正偶然出现的错误开关状态信息，以保证数据库偶然出现的错误开关状态信息，以保证数据库中电网结线方式的正确性。状态估计的这种功中电网结线方式的正确性。状态估计的这种功能称之为网络结线辨识或开
39、关状态辨识。能称之为网络结线辨识或开关状态辨识。n(5)如果把某些可疑或未知的参数作为状态量处如果把某些可疑或未知的参数作为状态量处理时，也可以用状态估计的方法估计出这些参理时，也可以用状态估计的方法估计出这些参数的值。例如有载调压变压器，如果未采集到数的值。例如有载调压变压器，如果未采集到分接头位置，可作为参数把它估计出来。状态分接头位置，可作为参数把它估计出来。状态估计的这种用法称为估计的这种用法称为参数估计参数估计。电力系统状态估计常用算法电力系统状态估计常用算法比较比较n电力系统状态估计方法可以归结为两种：第一类方电力系统状态估计方法可以归结为两种：第一类方法是根据电力系统功率平衡模型
40、，构造非线性方程法是根据电力系统功率平衡模型，构造非线性方程组，在取得量测数据后，通过逐次逼近的方法使非组，在取得量测数据后，通过逐次逼近的方法使非线性方程组收敛，最终获得状态量的估计值，最具线性方程组收敛，最终获得状态量的估计值，最具代表性的方法为代表性的方法为加权最小二乘状态估计方法加权最小二乘状态估计方法;n第二类方法是通过历史数据的搜集整理，利用回归第二类方法是通过历史数据的搜集整理，利用回归方法建立基于历史数据的状态预测模型，获得状态方法建立基于历史数据的状态预测模型，获得状态的预测值，再通过迭代获得状态的估计值，这一类的预测值，再通过迭代获得状态的估计值，这一类方法的方法的代表是代
41、表是基于基于卡尔曼滤波的逐次状态估计方法卡尔曼滤波的逐次状态估计方法。AVC(自动电压控制自动电压控制)n自动电压控制功能模块实现对电网母线电压、自动电压控制功能模块实现对电网母线电压、发电机无功功率、电网无功潮流监视和自动控发电机无功功率、电网无功潮流监视和自动控制；制；利用电网实时数据和状态估计提供的实时利用电网实时数据和状态估计提供的实时方式进行分析计算，对无功可调节设备进行在方式进行分析计算，对无功可调节设备进行在线闭环控制线闭环控制。EMS的功能的功能nEMS的功能包括的功能包括数据采集与监控（数据采集与监控（SCADA）、以）、以及发电控制及发电控制、发电计划（负荷预测）发电计划（
42、负荷预测）、网络分析、网络分析、调度员培训模拟（调度员培训模拟（DTS）等应用功能等应用功能,是建立在是建立在SCADA基础上的功能集成，基础上的功能集成，针对不同应用目的针对不同应用目的需要进行大量计算和分析需要进行大量计算和分析。n它将数据采集与监控、自动发电控制和网络分析它将数据采集与监控、自动发电控制和网络分析等功能有机联系在一起，使电力系统从等功能有机联系在一起，使电力系统从经验型调经验型调度提高到分析型调度度提高到分析型调度，从而全面提高了电力系统，从而全面提高了电力系统运行在安全、经济、质量和环境保护方面的水平。运行在安全、经济、质量和环境保护方面的水平。EMS数据流数据流n下图
43、下图给出了调度端给出了调度端EMS中自动发电控制与中自动发电控制与SCADA以及网络分析等系统实时数据流程。以及网络分析等系统实时数据流程。nSCADA是所有应用的数据基础。是所有应用的数据基础。n状态估计和优化潮流提供发电机组的状态估计和优化潮流提供发电机组的罚因子和机罚因子和机组限值组限值。n负荷预计则提供区域发电与负荷的缺额，为经济负荷预计则提供区域发电与负荷的缺额，为经济调度安排调度安排发电计划提供依据发电计划提供依据。EMS典型配置典型配置EMS典型配置典型配置nEMS系统由硬件平台（系统由硬件平台（HPAlphaServer服务器服务器)、操作系统平台（操作系统平台（Tru64Un
44、ix、Oracle/Sybase)、EMS/DMS（DistributionManagementSystem配配电管理系统）支撑平台、电力系统基本应用和电力电管理系统）支撑平台、电力系统基本应用和电力高级应用软件等组成。高级应用软件等组成。nEMS系统对计算机的要求主要是：系统对计算机的要求主要是：可靠性可靠性（硬件和操作系统稳定、（硬件和操作系统稳定、软件软件经过长期的用经过长期的用户使用验证）、户使用验证）、复杂运算能力复杂运算能力、多任务多任务实时性。实时性。能量管理系统的内涵能量管理系统的内涵n能量管理系统能量管理系统(EMS)是电力调度中心的一套大是电力调度中心的一套大型的软件系统，
45、型的软件系统，在线安全分析在线安全分析是它的核心任务是它的核心任务之一，在电力系统的分析和控制中发挥着重要之一，在电力系统的分析和控制中发挥着重要的作用。的作用。n调度员调度员能否得心应手地应用能否得心应手地应用EMS高级应用软高级应用软件分析和处理实际问题，决定调度员水平是否件分析和处理实际问题，决定调度员水平是否能由经验型上升到分析型。能由经验型上升到分析型。n现代电网的发展要求电力调度由分析型转向智现代电网的发展要求电力调度由分析型转向智能型。能型。能量管理系统的作用n（1）监视和控制（调度），能发出告警信息；）监视和控制（调度），能发出告警信息；n（2）预防性分析和预防性控制；）预防性
46、分析和预防性控制；n（3）事故处理。）事故处理。能量管理系统（能量管理系统（EMS）的发展）的发展到目前为止，到目前为止，EMS的发展已经历四代：的发展已经历四代：n第一代为上世纪第一代为上世纪70年代基于专用机和专用操作系统年代基于专用机和专用操作系统的的SCADA系系统；统；n第二代为第二代为80年代基于通用计算机和集中式的年代基于通用计算机和集中式的SCADA/EMS系统，系统，部分部分EMS应用软件应用软件开始进入实开始进入实用化；用化；n第三代为第三代为90年代基于年代基于RISC/UNIX的的开放分布式开放分布式EMS系统系统（含（含SCADA应用），应用），采用的是商用关系型数据
47、采用的是商用关系型数据库和先进的图形显示技术，库和先进的图形显示技术，EMS应用软件更加丰富应用软件更加丰富和完善和完善。能量管理系统（能量管理系统（EMS）的发展）的发展n第四代系统以遵循第四代系统以遵循IEC61970为主要特征，采为主要特征，采用了大量的先进技术，包括用了大量的先进技术，包括CORBA中间件技中间件技术术、CIM/CIS技术技术、SVG技术技术、开放式、开放式/分布分布式应用环境的网络管理技术、面向对象技术、式应用环境的网络管理技术、面向对象技术、多代理技术、安全防护技术等。多代理技术、安全防护技术等。现代电力调度控制中心的革新由EMS走向AEMSn随着经济水平的不断提高
48、和电力系统规模及复随着经济水平的不断提高和电力系统规模及复杂程度的不断扩大杂程度的不断扩大,仅靠调度员人工调整仅靠调度员人工调整,已越已越来越不能满足现代电网运行中对安全性、经济来越不能满足现代电网运行中对安全性、经济性和运行质量等多目标趋优控制的要求性和运行质量等多目标趋优控制的要求.在这一在这一重大需求驱动下先进的重大需求驱动下先进的EMS(advancedEMS,AEMS)应需而生应需而生.该系统是新由我国电力工作该系统是新由我国电力工作者自主开发、拥有完全自主知识产权的电网调者自主开发、拥有完全自主知识产权的电网调度自动化系统度自动化系统,可协调地自动调控网内所有可控可协调地自动调控网
49、内所有可控资源资源,以实现电网多目标趋优闭环运行。以实现电网多目标趋优闭环运行。5.3基于电网综合数据挖掘的辅助决策支持系统基于电网综合数据挖掘的辅助决策支持系统nEMSEMS是是为为电电网网运运行行调调度度人人员员提提供供的的实实时时数数据据及及数数据据的的展展示示方方式式，不不能能满满足足企企业业领领导导和和各各级级管管理理人人员员的的需需要要。由由于于调调度度运运行行人人员员与与企企业业领领导导和和管管理理层层人人员员对对电电网网实实时时信信息的息的要求存在差异。要求存在差异。n因因此此，电电网网企企业业需需要要针针对对企企业业管管理理层层人人员员的的管管理理需需要要和和决决策策需需求求
50、提提供供一一个个平平台台，通通过过对对各各个个子子系系统统之之间间的的数数据据整整合合，为为企企业业管管理理层层人人员员提提供供管管理理和和指指挥挥生生产产所所需需要要的的完完整整全全面面的的数数据据信信息息，从从而而为为领领导导指指挥挥生生产正确决策提供条件。（产正确决策提供条件。（宏观，大局宏观，大局）电网生产管理辅助决策支持系统功能模块电网生产管理辅助决策支持系统功能模块n针对电网企业生产指挥和管理的需要，针对电网企业生产指挥和管理的需要，统一整合调度实时数据和生产管理数据，统一整合调度实时数据和生产管理数据，建立数据仓库；建立数据仓库；n针对应用需求建立信息模型和针对应用需求建立信息模