孙瀛洲　　王来勤　　许文革
（沧州供电公司　沧州　061001）

　　摘 要　本文介绍了在沧州电网EMS开发、研制过程中，利用现有的EMS应用软件为基础，结合沧州电网运行和营销的实际需要，添加了沧州电网的功率因数、电磁环网图形以及环网潮流计算报告的设置和使用等功能。从而使沧州电网EMS的实际应用更加完善。
　　关键词　电网　EMS　系统　潮流计算

1　引言　　
　　沧州电网处于河北南部电网东部，是一个发展迅速，位置重要的地区级电网，2000年5月已形成500／220 kV电磁环网运行。因此，目前已占据河北南部电网总负荷七分之一的沧州电网的安全稳定运行对整个河北南部电网的稳定运行举足轻重。随着电力系统的发展和电网的商业化运行以及营销的深入开展，电力网的运行、调度和控制变得越来越复杂，电网需求的水准也越来越高。沧州电网SCADA系统已经投入使用多年，为沧州电网的安全稳定运行作出了重要贡献。但是，停留在SCADA水平的调度自动化系统只具有安全监控的功能，调度人员虽然可以利用SCADA系统看到系统的实时信息，但是，这样的系统不具备安全、经济分析能力，各种调度决策仍然要靠经验，调度员的劳动强度很大，而且对调度员的要求也很高。
　　为了适应电网发展的需要，特别是无人值班变电站的出现和增加，电网调度运行和管理必须由经验型调度上升至科学的分析型调度，来提高沧州电网的安全、稳定和经济运行水平，进一步提高调度员的调度能力和素质，大幅度减轻调度员的工作强度，更好为沧州电网的商业化运行和营销服务，因此在原有的SCADA系统基础上开发了能量管理系统（EMS）高级应用软件。
2　EMS系统介绍　　
　　由清华大学电机工程与应用电子技术系研制开发的EMS系统是按照电网中各个不同的电气设备元件的基本性能，用数学模型的办法逐个图元设备进行定义、建模，并在经过整个网络的拓扑，把整个电网的各个电器元件模拟成为较为实际的物理模型。借助于SCADA量测数据的衔接，来完成所需要的工作任务。在地调级电网运行和管理工作中，它可以实现以下功能：1）电网实时数据的量测；2）对SCADA量测数据的状态估计；3）在线实时数据的潮流计算；4）各种类型的短路计算；5）电网无功功率分布和无功潮流的最优化处理；6）利用历史数据的电网负荷预测等等。
　　经过认真的调试，使这个物理模型更加贴近实际，使电网分析和计算在满足计算精度的前提下更加符合工程的要求。
　　为了尽快有效地转化为生产力，现将在沧州电网EMS开发研制过程中，利用EMS现有的技术条件所进行的实用性开发和应用的一些实例做一介绍，使这一有效的科技工具能够在电网应用中尽快地推广，服务于生产实践。
3　沧州电网EMS系统在运行中的具体应用
3．1　功率因数的增设
　　电网的发展，随着安全性及可靠性的提高，电网的经济运行已经逐步提到议事日程上来。为了减少无功功率的传输，降低线损，同时又要保证各级电压等级电网运行的稳定性，调度管理及调度运行人员监视、调整和控制各级电压等级电网的经济运行状况是必须的。因此，利用EMS的数据采集和计算功能，开发增设各级电压等级电网中变压器和各条线路的功率因数是十分必须的。
　　利用原先电流的位置，选择功率因数的按键，可随时直观地观测到所需要检查电气设备的功率因数。为实现电网的经济运行提供了便利。
3．2　在线环网潮流计算
　　电网运行工作中，电网调度员担负着电网的安全、经济和稳定运行的指挥权，在整个电网的经济和社会效益中有着非常重要的地位。其主要工作就是监视电网的运行；根据编制好的计划进行倒闸操作；及时处理电网中的事故及异常。
　　在倒闸操作时对于一般的倒闸操作无忧虑，其较为担心的是电网合环切换负荷时的潮流变化。尤其是在35 kV及以下的网络中的电磁合环，由于其继电保护大多为无方向元件的电流型保护元件，惟恐稍有不慎造成开关跳闸，带来不应有的损失（历史上曾多次发生此类问题）及不良的社会影响。所以，电网调度员对EMS最为关心的是模拟操作的实用性和计算结果的准确性。
　　EMS在线潮流计算中，可以在选取实时的SCADA数据后，状态估计收敛后将其切换至研究态，在潮流计算的功能下模拟合环网络的开关的切合和电压的调整，使之成为解、合环网状态的在线潮流计算，并确认为最佳操作步骤所形成的最佳合、解环状态。超前一步观测到解、合环网内各电气元件潮流的变化，调度员对于下一步的操作可以作到心中有数。
　　为了使之更便利和直观，在不影响EMS正常运行情况下，将本网内凡是可构成环网的，特别是
可构成电磁环网的电气元件，尽可能简便但又要全面地作出图形（各图形元件只定义，不参与建模）。要求：1）参与成环网络的变电站的主接线；2）参与成环网络变化量的电气设备元件；3）参与成环网络中可模拟操作的电气设备元件。
　　同时要标注的电气量和信息量为实际操作前、时、后成环网络内各电气元件的电压（包括电气角度）、电流、有功和无功的数据显示（SCADA数据）；运行时，选取与需要合环网络操作相应的画面；进入量测状态；选取实时数据进入状态估计；状态估计收敛后，选定该数据进入研究状态的潮流计算；观察对比需合环两端电压的数值和角度；差值（在一定范围）较大时，在该画面上可直接模拟变压器分头的调整或电容器的投切；在两端电压差值较小时，进行合环开关的模拟操作；操作后观测画面内各有关电气元件的电压、有功、无功、电流的变化。根据画面标定（SCADA计算的结果）数据来检定各电气元件有无越限。同样开环模拟操作也是如此（请见电网接线图（因此图为CAD制图，实时数据和信息未标注））。
3．3　潮流计算报告的设定
　　EMS系统中，目前可以实现的输出形式有两种。一是将计算结果以文件形式打印或保存；二是将某一断面数据以图形形式打印或保存。这两种形式虽具不少优点，但实际应用（尤其是调度员应用）感觉不便。
　　在实际工作中，为了慎重，我们的模拟操作与实际操作总希望有个比较和对照，一是检验EMS计算的正确性；二是为运行人员增加信心，因此在模拟过程中希望留有确实的依据。为此在开发中对应每一个环网画面，按合环前、合环时和解环后建立三个文字文件（可以实现在环网图形中设置三个触发器的按钮）。按画面中的各电气元件的标定相关的数据，对应形成三种状态EMS潮流计算报告，以便于对照、保存和审查。计算报告中的内容可随心设置，一般将所关心的有关电气量标定就可以了（三张计算报告书（相关数据随实时数据标注）表1为合环前；表2为合环时；表3为解环后）。
3．4　潮流计算报告的自动生成
　　经过EMS系统状态估计验证SCADA系统信息量相对正确率的条件基础上，确认整个系统计算的精确度是准确可信的。为了进一步简化操作程序，调度员在值班期间使用时就不必按照上面的要求逐步来完成的多项操作。这就要求按照逐步操作的目的设置相应的程序，来达到目的（请见下面框图）。
　　当调度员要求计算某电磁合环网络的计算报告并确认后，系统能够直接进入选取需计算合环的网络；出现对话框，确定在该网络中要完成合解环的开关，确定后直接打印（或显示）计算报告。从而使得电网调度员应用EMS时，更加简捷、便利。提高了EMS的实用效果。

4　系统开发与成果应用
　　EMS是目前国内市场上最新的电网分析系统应用软件，如何更有效更直观地应用在电网运行和管理工作中是每一位从事电网工作人员的共同心愿。就目前电网运行和管理体制的地调级电网和县（市）调级电网来讲，市场相当广泛。如何进一步将电网的其它学科的理论扩展进EMS中来应是计算机专业和其他相关专业研究人员下一步的课题；而如何更好地利用目前的EMS，结合本电网的实际，方便于生产，使其创造更大的价值则是电网运行和管理人员的任务。
　　在研制、开发沧州电网EMS和具体应用过程中的，特别注意其在生产实践中的效果。尤其是潮流计算报告的设置，克服了计算结果无选择输出的弊端。同时计算结果中确定了日期和时间，也就相当于记录了历史的断面数据。通过一段时间的实际运用，充分体现出系统开发目的的实际作用，增加了调度运行人员模拟操作的兴趣；避免了误操作和误调度的可能性；既消除了运行人员对电磁环网有可能带来开关跳闸的忧虑又为电网运行和管理工作中减轻了劳动强度，缩短了时间。从而给电网带来了较大的经济效益和社会效益。

　　5　参考文献
　　1　龚强．Alpha小型机在沧洲电网SCADA系统中的应用．电力系统自动化，1998（5）
　　2　龚强．利用SCADA系统遥测数据实时计算线损、变损．华北电力技术.