[发明专利]三维协调的电网能量管理系统及对电网的评估及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统调度自动化领域，涉及电网调度中心三维协调的自动预警、决策和控制方法。

背景技术

能量管理系统(EMS，Energy Management System)是现代电网调度中心的计算机实时监控和辅助决策系统。其原理是利用高速通信网采集电网实时运行数据，建立电网的数学模型，进行发电控制和电网潮流计算，进行电网安全分析和控制决策计算，利用计算结果辅助调度员决策，或者直接对电网实施闭环控制，达到电网安全经济运行的目的。

现有的能量管理系统已有近40年的发展历史，《能量管理系统(EMS)》一书(于尔铿，刘广一，周京阳.北京：科学出版社，1998)对传统的EMS做了全面的介绍，传统的EMS采用主、备机模式，一台服务器充当主服务计算，另一台服务器作为热备用。该系统基于SCADA系统(即数据采集与监控系统，是能量管理系统的基础，负责对电网实时状态进行数据采集并将能量管理系统的控制指令下发给当地的执行控制机构)，实现了包括电网实时状态估计，潮流计算，静态安全分析，最优潮流分析，经济调度分析和自动发电控制(AGC)等功能。但传统的EMS存在以下问题：

1)运行模式——已有EMS是基于静态潮流断面的研究分析，调度员潮流和静态安全分析需要人工请求才执行；自动故障选择虽然可以自动运行，但只评估电网静态安全，不能评估电网动态安全；虽然能在电网发生事件时报警，但不能在事件没有发生之前进行经过实时网络分析计算后做出的预警；调度员在发现问题时可以用EMS进行分析，事故后总结经验，但是不能在潜在问题未暴露前对电网情况进行全面综合的分析和判断，指导预防控制。

2)电网建模——已有EMS由调度中心各自独立建立本辖区的电网模型，不能在线建立全局电网模型，缺少在全局电网高度进行的上下级电网纵向之间和平级电网横向之间的协调；调度中心管辖外的电网采用离线等值模型，其外网等值模型是固定不变的；各调度中心之间没有在线交换电网模型信息。

3)分析决策——已有EMS的实时网络分析只具备了稳态分析功能，不具备在线动态分析功能，也不具备电压稳定分析功能，没有考虑继电保护和安全自动装置配合不当引起事故扩大的分析。

4)闭环控制——已有EMS虽然有了AGC自动闭环控制，但AGC是基于量测的，不是基于网络分析的，没有在实时控制模型里统一考虑网络安全约束，而且控制是基于断面的，不具备不同时间尺度控制之间的协调；无功优化软件只用于开环计算，没有实现按照控制时间分级的系统级的在线无功电压闭环控制。

5)支撑平台——传统EMS虽然是基于局域网的分布式结构，但核心部分还是基于服务器的主备机运行方式，不能适应大量微分-代数方程的解算要求；虽然软件系统已由面向结构的软件编程向面向对象编程发展，但是不能适应在集群计算机上动态分配多任务的并行计算的要求。

为了解决以上问题，国内外学术界曾开展了相关的研究工作，但就已经发表的成果看，主要是针对上述某个具体问题的研究，没有在以上5个方面全面设计的解决方案。

本发明人对涉及能量管理系统中的具体实现技术已申请了多项中国专利或发表了多篇学术论文，分别说明如下：

①电力系统外网等值自动生成方法(中国专利ZL 200510086549.8，张伯明，孙宏斌，吴文传，张海波)，该发明提出了自适应生成缓冲网的外网静态和动态等值技术，实时跟踪电网运行状态变化实现实时外网等值自动生成方法，应用于电网能量管理系统中的模型重建；

②多区域电网潮流模型的在线合并方法(申请了中国专利200710176083.X，张伯明，吴文传，孙宏斌，蒋维勇，已公开)，提出了多个区域电网的模型或等值模型的在线合并方法，并提出了自动生成全网匹配的潮流分布的方法，应用于电网能量管理系统中的模型重建；

③基于动态连续潮流的电力系统静态电压稳定的评估方法(申请中国专利200710065199.6，孙宏斌，李钦，张伯明，吴文传，郭庆来，已公开)提出了一种不受平衡点选择影响的静态电压稳定的评估方法，应用于电网能量管理系统中的安全评估与预警；

④基于EMS的动态安全分析系统(学术论文，郭琦，张伯明，王守相.电力系统自动化，2004，28(8)：57-62)提出了在电网能量管理系统(EMS)中如何实现暂态稳定安全评估和预警的方法，应用于电网能量管理系统中的安全评估与预警；