节能降损型电网能量管理系统研究

王善球

广东电网有限责任公司中山神湾供电分局

摘要：传统的电网调配自动化集成系统可靠性以及安全性略差，为了提升其节能降损功能，需要融合通信技术、计算机网络技术、硬件和软件平台，提升操作的便捷性，从而研发新型的节能降损型电网调配自动化系统。

关键词：调配集一体化；节能降损；能量管理；智能电网

一、电网能量管理系统总体介绍

（一）能量管理系统总体结构

其系统结构包含硬件层、操作系统层、支撑平台以及应用层。首先，硬件层包含大量的硬件设备，例如HP、PC以及IBM等；第二，该系统所采用的操作系统包含WINDOWS，AIX，HPUX等；第三，支撑平台层又被分为三层，集成总线层含有大量的公共服务元素，同时也可以规范系统软件以及第三方软件的交互机制，数据访问服务需要在数据总线层当中进行，而图形界面、告警服务等各种功能需要借助公共服务层进行提供和实现；第四为应用层，在该层当中不仅能够采集相关数据，同时EMS应用软件作为应用层的核心，不仅能够产生效益同时也能够使用户直面EMS系统部分。

二、电网能量管理系统支撑平台

（一）集成总线

集成总线使用的标准为IEC61970标准，该标准不仅可以集成单个以及多个独立开发EMS应用系统，同时也可以实现发电管理等其他电力系统运行的集成。EMS的基层需要在定义标准的帮助下，通过应用程序接口获取数据和交换信息，从而脱离依赖于系统内部的惯性，完成EMS的集成过程^[1]。

（二）数据总线

上层系统所接收到的数据访问服务主要是由数据总线提供。CIM公共信息模型具有抽象性，同时也是一个包含EMS信息的电力系统逻辑视图。此外该模型还包含电力企业中的公共类对象以及属性对象。

CIM可以将EMS内部电力系统运行软件、EMS应用程序进行统一的集成，借助CIM通用语言可以帮助运行程序获取数据信息和独立交换信息^[2]。

（三）公共服务

1.数据库管理系统

数据库管理系统当中的商用数据库位于服务器上，不仅可以用来描述和定义数据，同时也可以采集数据样本。实时数据库是在商用数据库的基础上诞生的，该数据库当中的数据内容产生于商用数据库，一般会在客户机上储存具有较高实时性的数据，并对当前的电网状态做实时反应^[3]。

商用数据库管理系统虽具有储存容量大，能够容纳多种开发工具的特性。但是相比较实时数据库具有访问速度慢的缺点；而实时数据库虽具有较快的访问速度，但是受其较低接口标准化程度影响，与外界接口匹配程度低，如果计算机非正常关闭那么该数据库内的数据将不复存在。因此将这两种系统相结合，将具有较高实时性以及较低实时性的数据分开存放。前者存放在实时数据库，后者位于历史数据库，从而增强商用数据库查询管理功能，符合电力系统实时性要求。

2.商用数据库

在本文中所选用的商务数据库管理系统为Oracle，但是如果需要存放历史数据采样信息、字典信息等相关信息也可以选用Microsoft SQL Server、Sybase或Informixo商用数据库^[4]。

(1)数据库系统设计

该数据库设计的对象为电力系统，因此需要应用SCADA以及PAS，将两者融为一体，扩增系统的灵活性。

(2)数据库复制子系统

数据库复制子系统，可以实现服务器和历史数据库之间数据的同步性。传统的群体技术数据库复制子系统被淘汰，转而使用软备份技术，借助复制程序将数据存储在主备数据服务器数据库中，实现两者数据的一致性，降低系统硬件成本，提升数据的安全性。

(3)历史数据库维护

HDBD是一种历史数据库修改维护工具，该工具不仅可以在授权作用下修改管理数据，同时也可以在保证系统正常运行的前提下，随时处理数据。

(4)釆样子系统

采样子系统可以将表中的数据按照时间关键以及一定的间隔进行排列。其中遥测采样定义表数据分析采样间隔时间为5秒到一个小时之间，遥信数据的采集间隔时间为一小时。需要注意的是，在相同的历史库采样表中所储存的数据必须具有相同的采样间隔时间以及采样类型^[5]。

遥测采样表类型，分为浮点数值采样以及短整形short、字符型char等整型值采样。除此之外，实时采样以及历史采样也是两种不同的遥测采样类型。历史采样间隔分5分钟到60分钟等不同时间的采样，而实时采样间隔时间虽然仅需5秒，但是进入历史数据库的数据需要采集3后5帧数据记录。

3.实时数据库

实时数据库的管理内容包括数据库字典、实时数据库系统控制区、数据库中数据表以及数据表内容的增加、删除等相关操作；实时数据库服务可以支持跨境实时数据库访问。其主要的服务功能为以关键字为线索，读取异地数据库数据以及删除、修改数据表中数据记录；实时数据库的访问接口可以方便应用程序操作数据库信息并根据关键字进行信息的读取、描述等工作。表中数据的查询、记录的插入、表中记录的删除修改，都需要以关键字为核心进行相应的操作

^[6]。

三、电网能量管理系统应用软件

（一）数据采集类

数据采集类软件可以实时监控电力系统设备运行，并根据系统的运行概况采集相关的运行数据。通过EMS和电力系统联系的总接口，EMS不仅可以将控制指令传达给电力系统，同时也可以将实时数据提供给高级应用类软件。

（二）高级应用类

高级应用类软件可以实现分析和决策电力系统信息的功能，因此将这类软件运用在电网节能降耗当中，可以提升电网运行的安全性，此类软件的构成主要包含以下几个部分：

首先，是网络拓扑分析，其主要可以将物理模型转化为母线模型，但前提是需要结合开关状态以及网络元件状态，在电气岛中集中有电气联系的母线，通过相同的电气的范围母线模型，建立网络方程分析网络并进行解答；其次是状态估计，实时电网状态的完整和可靠性，需要通过状态估计进行维护。通过最小二乘法或者正交变换法可以估计网络接线信息、网络参数以及SCDA实时模拟量测值。与此同时，状态估计可以检测出母线电压幅值和角度当中的不良和可疑数据，将可靠的电网潮流解答提供给电力系统用于观察；三是调度员潮流，可靠的潮流计算方式以及借助交互手段及其他运行方式所获得的电网潮流特性，具有重要的研究价值；第四是短路电流计算，不仅可以对电气设备上的各式电流进行计算，同时也可以对继电保护定值以及开关遮断容量作调整和校对；第五是关于电压的稳定分析以及电力系统的暂态分析，其中前者主要分析的是电压的崩溃点和电压的裕度，而后者主要是对于电力系统存在的故障以及安排运行方式进行分析，从而保证电压的稳定性和系统的正常运行；第六是负荷预测。其预测需要结合往年的历史数据，并排除气象节假日等因素的影响，从而校正所获得的预测结果。

（三）模拟培训类

该类软件应用性较强，其主要包含控制中心模型、电力系统模型以及教员控制部分。此类软件也被叫作DTS，其主要是借助计算机技术以及数学建模对电力系统做真实的仿真模拟，从而帮助调度员熟悉电网系统地使用，锻炼并提升自身应对危机的能力。

四、结论

综上所述，电网技术上升式发展加剧了电网调度分析一体化需求，为了降低电网的损耗，使电网的安全运行实现质的飞跃，需要分析电网调度，借助并应有自动化系统，从而使电网朝着智能化的方向发展。

参考文献：

[1]罗亮琪,谢鹏.电网调度中的安全运行风险与预警技术[J].中国新技术新产品 ,2014,22:184.

[2]张进,陈单洋.浅谈电网调度安全运行及预警处理[J].科技创新与应用，2015,34:198.

[3]叶亚玲,刘琴.电网调度安全运行及预警处理措施分析[J].中国新技术新产品,2013,16:188.

[4]谢智欣.电力配电网损耗分析及降损节能措施研究[J].中国新技术新产品,2014,01:30-31.

[5]丁元杰.配电网线损原因及降损措施分析[J].科技创新与应用，2015,23： 196.

[6]谢宇霆.提高配电网节能降损应用技术的措施研究[J].企业技术开 发,2015,21:24+26.