随着电力系统规模的不断扩大和新技术的应用，电网调度自动化系统功能日臻完善，电网能量管理系统(EMs)的实用化应用水平也不断深入，成为实现电网安全、可靠、经济运营的重要技术支撑。文章论述了电网能量管理系统的功能模块和实施方案。
一、电力运行及电网安全
电力系统的安全运行控制可以用等式约束条件和不等式约束条件来描述。在稳态运行中，电力系统应能持续不间断地完成发电、输配电和供电的生产过程，在数量和质量上满足用户用电要求。
在正常运行状态下，所有等式和不等式约束条件都满足，表明发电和负荷平衡，没有设备过载，有足够的备用储备使系统能承受一定的干扰而保持在适当的安全水平。当扰动概率增加，使系统安全水平逐步降低而进入警戒状态。此时，虽然所有约束条件仍然满足，但是备用储备减少，某些干扰可能导致不等式约束破坏(如设备过载)，使系统安全受到威胁。在这种状态下，应采取预防控制使系统恢复到正常状态。采取预防控制前，如发生严重的干扰，系统进入紧急状态。此时，不等式约束被破坏，系统安全水平为零。但是，系统仍然完整，应启动紧急控制措施使系统至少恢复到警戒状态。
电力系统发生事故既有外因也有内因，外因如狂风、暴雨、雷电、冰雪以及地震等自然灾害；内因则是电力系统本身存在的薄弱环节、设备隐患和运行人员技术水平差等多方面因素。一般来说，电力系统的事故多半是由外因引起，又是由于内部的薄弱环节或对应调控不当而扩大的。要想避免事故的发生，一方面需要电力系统本身更加“强大”，发电能力和相应的输电、变电设备都留有足够的裕度，各种安全和自动设备灵敏可靠，电力系统自身具有抵抗各种事故的能力；另一方面，要不断提高具有电力系统运行控制重大职责的各级调度中心的调度技术水平。现代电力系统不断扩大，结构日趋复杂，监视控制所需的实时信息越来越多，仅凭人的知识、技术和经验是越来越难于应付了。只有采用由当代电力系统自动化最新技术装备起来的电网调度自动化系统，才能使调度人员真正做到统观全局，科学决策，正确指挥，以保证电力系统的安全运行。
二、电网能量管理系统
能量管理系统(EMS)一般由6个部分组成：计算机、操作系统、支持系统、数据收集、能量管理和网络分析。电网能量管理系统主要包括以下几大模块：
1.数据采集与监控子系统。电网能量管理系统的SCADA部分主要具有以下功能：(1)数据采集：完成电网频率、电网联络线、各主力电厂、变电站主变压器及输电线功率P／Q、母线电压、断路器位置以及实时用电负荷、水库水位等电网重要运行信息的采集；(2)数据处理：提供方便快捷的手段实现地区有功功率总加P／Q、越限告警、频率分时段统计以及极值统计等；(3)事故报告：包括开关事故变位、事故画面优先显示、时间顺序记录、事故追忆、异常事故报警等；(4)人机联系：通过友好的图形画面实现电网主接线、厂站实时数据显示、厂站一次实时接线图、地区电网系统网络图(地区负荷、潮流、开关位置)、24小时实时负荷曲线图，并选出最大、最小、历史值以及修改图形报表及Web显示等。
2.自动发电子系统。电网自动发电控制系统由电网调度自动化系统主站的AGC应用软件和SCADA软件、各参与AGC控制的电厂子站(含远动终端或电厂监控系统)、AGC机组远方／当地控制切换装置、机组有功出力调节装置以及数据传输通道组成。目前，AGC系统承担着调节控制华中川渝电网联络线功率和频率的重任。
3.电力分析软件子系统。EMS高级应用软件系统PAS包括网络拓扑、状态估计、调度员潮流、静态安全分析和负荷预报五大功能模块。由于远动环节可能出现设备故障、通信线路中断等问题，遥测数据将存在不同程度的误差和不完整性。状态估计每5分钟自动运行一次，滤掉不良数据，并补充一些量测值，为电力系统高级应用程序的在线应用提供可靠而完整的数据。基于正确的状态估计结果，调度员潮流模块能够作在线潮流计算或模拟操作潮流计算，得出线路、变压器电流和母线电压的越限信息，为调度值班员实际调度操作的可行性或操作后的方式调整提供依据。
三、EMS实施方案
地区电网EMS的实施，务必结合应用单位的技术力量、资金情况以及应用电网的实际状况，根据需要做好开发的可行性研究，切忌盲目赶潮流，在条件不具备的情况下草率应用，造成实际应用水平落后乃至人力、财力、物力的浪费，并影响到后续扩展与开发工作的正常开展。
1。分析电网结构及运行中存在的弊端，提出开发应用EMS要解决的电网实际问题，针对性地进行应用功能模块选择。就本地区电网而言，主力电源点极其单一是最主要弊端，同时各供电子系统相互联络非常薄弱，而且各自的容载比分布极不平衡。这就提出了预想故障分析及对策以及电网安全分析的重要性问题，也强调出了合理调控电网潮流以及负荷分布的重要性。另一方面，电源结构以及地区电源的无功出力受限，使得电网无轼分布不合理，近电源区域电压奇高，远电源区域无功补偿设备跟不上，电压质量恶劣，使得电网网损率偏高，电压合格率偏低，影响了企业的综合经济效益。这就提出了无功电压的优化调度、最优潮流以及电度量管理的问题，以此来合理调控网内的可调出力及设备，进行电网网损的实时监视与分析。另外，调度员要实际运用EMS的各项技术，并提高现有的调度运行管理水平，必须加强相关专业知识的培训与学习，而选择调度员培训系统是非常必要的。
2.了解现有的调度自动化系统配置情况，分析其运行中存在的问题，制定出与新系统的接口方案。电网SCADA系统于1994年实用化验收以来，在发挥其应有功能的同时，逐步暴露出库容小、速度慢、响应不及时、追忆不全面、格式陈旧、人机交互不直观等问题。尤其是与此配套的量测系统配置不全面。另外，原SCADA系统与新系统的通信接口工作非常重要，由于新旧系统开发人员的更换，造成了一定的接口难度，因此必须由原开发人员参与具体施工。地区电网EMS开发过程中的具体方案是在原VAX机侧和新增的ALPHA机侧各增加一个网络通信软件，由VAX侧软件为主动通信模式，定时将实时数据打包后发往ALPHA，ALPHA侧通信软件接收数据后送电网分析用的数据库。
3.要考虑所选系统的可扩展性和可维护性。可扩展一是需要时新功能模块的方便加入；二是某功能模块的升级、修改或二次开发要便利，维护要保证应用单位的系统维护人员可以自行处理系统的一些运行障碍，调度员和应用工程师在网络结构变化时，应能方便地更改数据库和图形车面和报表等。
4.选择技术全面的电网运方人员进行EMS的网络建模以及各应用功能模块的后续开发工作。这是促进EMS能顺利开发以致正常应用的关键，也是保证网络变更时能及时完善EMS数据库并正常运转的关键。因为EMS开发的基础首先是具备与电网实际一致的参数及模型，其次才是全面与准确的量测。任何对电网的不了解都将造成网络结构的误差，导致应用软件计算分析的不准确。
5.制定所选系统与应用单位使用的其他系统(如MIS)的联接方案，只有做到切实可行方可开始对EMS的开发与建设工作。
四、结语
地区电网是承担控制服务各行业大多数用户供用电任务的主力军，在当前电力逐步走向市场之际，调度系统作为公平交易的代数，既要做到既保障本行业内的经济效益和安全运行，又要为用户提供更加安全、可靠、稳定、优质的电能，必须优化传统的调度运行管理程序，提高自动化应用水平。因此，科学规划地区电网的能量管理系统(EMS)，合理构建适用于地区电网的功能完整的调度自动化系统意义深远。
责任编辑：耿春芳
