EMS系統(tǒng)簡介
EMS(Energy Manage System),能量管理系統(tǒng),是在SCADA系統(tǒng)的功能之上,在對電網(wǎng)的實時遙測和遙信信息采集處理的基礎(chǔ)上,對電網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)的安全、經(jīng)濟(jì)分析,以便電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量更加優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的高級應(yīng)用軟件。
由衡水供電公司與清華大學(xué)電機(jī)系聯(lián)合開發(fā)的衡水地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度EMS系統(tǒng)是一個基于WINDW0S NT平臺,采用面向?qū)ο蟮腣 C十十可視化編程語言,嵌入SQL Server商用數(shù)據(jù)庫,具有良好開放性的電網(wǎng)分析軟件。
該系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來,大大地方便了電網(wǎng)調(diào)度人員和運(yùn)行方式人員以及保護(hù)人員及時準(zhǔn)確地了解電網(wǎng),同時應(yīng)用在線分析功能,根據(jù)分析的結(jié)果對電網(wǎng)的運(yùn)行方式進(jìn)行及時精確的調(diào)整,以保證電網(wǎng)在任意時刻均運(yùn)行于最優(yōu)狀態(tài)下,極大地提高了電壓質(zhì)量合格率,確保了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
遙測數(shù)據(jù)“跳變”現(xiàn)象( 俗稱“毛刺”)長期以來普遍存在于變電站監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度自動化系統(tǒng)之中,是有關(guān)專業(yè)技術(shù)和管理人員最頭痛的問題之一。隨著近幾年基于SCADA 遙測數(shù)據(jù)的實時控制功能軟件,如AGC、AVC 等的開發(fā)和應(yīng)用,其問題的嚴(yán)重性也日益突出。由遙測數(shù)據(jù)“跳變”千擾所引起的系統(tǒng)誤調(diào)、誤控事件已屢見不鮮,已成為威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的危險源之一。
電網(wǎng)EMS系統(tǒng)遙測數(shù)據(jù)跳變的原因及對策
一、電網(wǎng)調(diào)度對EMS的兩個指標(biāo):實時性和正確性
電網(wǎng)自動化系統(tǒng)(EMS)所提供的遙測數(shù)據(jù),必須具備實時性和正確性兩個最基本的指標(biāo),才能滿足調(diào)度人員及時掌握和準(zhǔn)確調(diào)整電網(wǎng)工況的要求。
所謂實時性,就是電網(wǎng)中一次設(shè)備的狀態(tài)發(fā)生變化后,相關(guān)信息立即就能反映到調(diào)度中心,其滯后的最長時延,一般不應(yīng)該超過3秒;所謂正確性,就是所有一次設(shè)備的狀態(tài)信息,都要完全符合電網(wǎng)現(xiàn)時的實際工況:對于遙信數(shù)據(jù),不能有誤動、拒動和抖動;對于遙測數(shù)據(jù),綜合誤差不應(yīng)超過0.5%。
要達(dá)到上述指標(biāo),并不容易。經(jīng)過了20多年的持續(xù)改進(jìn),目前電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的實時運(yùn)行水平,已經(jīng)有了很大提高。目前一般省一級系統(tǒng),在大多數(shù)時段,基本上能夠達(dá)到上述指標(biāo)。
但在某些特定的時間區(qū)間,以上兩種指標(biāo)都達(dá)不到,幾乎每個省調(diào),每月都會收到來自上級調(diào)度的統(tǒng)計警示:列出了貴省總加數(shù)據(jù)的跳變情況,要求采取措施改進(jìn)之。
然而,這種事件是電網(wǎng)EMS的一種固有特征,因為它的發(fā)生與電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)的獲取方式緊密相關(guān),確切地說,我們只能改善它,卻無法根除它。而且這兩種指標(biāo)的超限,不能夠單獨(dú)處理,它們聯(lián)系在一起,很難分開,我們只能找到滿足實際需要的平衡點(diǎn)。這是由什么原因引起的呢?
二、電網(wǎng)調(diào)度對遙測數(shù)據(jù)跳變的耐受性
大多數(shù)省級EMS系統(tǒng)的匯總數(shù)據(jù),比如水電總加、火電總加、風(fēng)電總加等等,都會在通常平穩(wěn)的運(yùn)行曲線上,發(fā)生2-3次跳變。這種異常數(shù)據(jù)跳變的持續(xù)時間差別很大,短的幾分鐘,長的幾小時。事實上,還有更短的數(shù)十秒鐘的事件,由于歷史數(shù)據(jù)存儲的過濾作用,大多數(shù)已經(jīng)被忽略。
如上所述,一個系統(tǒng)發(fā)生數(shù)據(jù)跳變現(xiàn)象不可避免,因為其發(fā)生的原因深嵌于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的機(jī)制之中。如果要完全根絕遙測數(shù)據(jù)跳變,系統(tǒng)的實時性就不得不降低,但實時性對于調(diào)度人員更加重要,許多緊急事件的處理要在數(shù)秒數(shù)十秒之內(nèi)立即決定,因此不可能通過付出降低實時性的代價來換取根除跳變。
在上述兩難處境當(dāng)中,調(diào)度人員的選擇很明確:實時性一定不能降低,至于遙測跳變,不發(fā)生當(dāng)然最好,如果實在做不到,只要限制在較短的時間段內(nèi),我們也是可以容忍的。
根據(jù)我國目前自動化系統(tǒng)的設(shè)計水平,從我們的經(jīng)驗判斷,一般要求遙測跳變的持續(xù)時間不超過5秒,最長時延不超過10秒,還是可以做到的。在這樣短的時區(qū)內(nèi),調(diào)度人員大致能夠判斷,這種異常的暫時性,對調(diào)度命令的下達(dá)影響不是很大。
然而我們看到,目前各省的數(shù)據(jù)跳變統(tǒng)計表明,實際系統(tǒng)的跳變持續(xù)時間大大超出了上述區(qū)間,原因是:
1、對跳變的機(jī)制、原因還沒有進(jìn)行深入的研究;
2、沒有采取措施,改善系統(tǒng)的通信設(shè)置。
三、遙測數(shù)據(jù)發(fā)生跳變的原因
EMS主站對廠站設(shè)備的大多數(shù)采集命令,都有一旦執(zhí)行不可中斷的性質(zhì)。以全數(shù)據(jù)請求(簡稱:總召)為例,對一個具有幾千個數(shù)據(jù)點(diǎn)的RTU的全部數(shù)據(jù)采集一遍,往往需要幾十幀報文,花費(fèi)幾十秒鐘時間,具體視信道帶寬的不同而有不同。
在全數(shù)據(jù)采集過程中,當(dāng)RTU某個剛剛被采集過的數(shù)據(jù)內(nèi)存的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時,這種變化不能立即被送往主站,必須等到本輪全數(shù)據(jù)請求全部完成后,在接下來的變化數(shù)據(jù)請求中被送往主站。
如果這個站的全數(shù)據(jù)采集需時40秒,在它剛剛采集到10秒鐘的時候,剛才10秒內(nèi)已被采集過的某個數(shù)據(jù)內(nèi)存的數(shù)據(jù)發(fā)生變化,那么這個變化了的數(shù)據(jù),起碼要在30秒鐘以后,才能被送往主站。
我們當(dāng)然可以在規(guī)約的編程上來改變這個總召不可中斷的局面,比如,在10秒時中斷總召命令,先傳送上面所說這個剛變化了的數(shù)據(jù),這是能夠做到的。但請注意,我們?yōu)槭裁匆l(fā)全數(shù)據(jù)請求命令?因為在經(jīng)過了很長一段時間的變化數(shù)據(jù)請求以后,主站數(shù)據(jù)庫中這一塊數(shù)據(jù)是否還與廠站保持一致?我們是有疑問的,很多數(shù)據(jù)在12個小時內(nèi)都沒有被刷新一次,在他們被主站的各種應(yīng)用程序幾十次地讀取、比對、處理中,會不會出錯?為了保險,這個時候,妥當(dāng)?shù)淖龇ㄊ前堰@個站的數(shù)據(jù)全部刷新一遍,以確信,這時候主站數(shù)據(jù)與廠站實際狀態(tài)是一致的,如果不這樣做,很可能更多的面上的錯誤會發(fā)生在這個廠站的數(shù)據(jù)中。所以,每隔一段時間對一個站的整個數(shù)據(jù)刷新一遍,也是很重要的,不可偏廢。再說,在調(diào)度可以接受的限度內(nèi),這個變化了的數(shù)據(jù)稍微延后一點(diǎn)送上去,又有何妨?比較利弊得失,還是不中斷的好。
現(xiàn)在再來探討這個延遲上送的變化了的數(shù)據(jù)帶來的問題。
如果這個數(shù)據(jù)變化不大,雖然已經(jīng)越過了死區(qū),必得上送,也只是平穩(wěn)負(fù)荷曲線上的一個小小的波動,雖然延遲了30秒才到達(dá)主站的數(shù)據(jù)庫,但在當(dāng)前一輪的匯總計算中,基本上顯示不出什么來。事實上,對于平穩(wěn)的負(fù)荷,你一小時上送一次也沒有什么問題。
問題在于:如果這次數(shù)據(jù)的變化是由于一回50萬KW供電線路的跳閘,或者一臺60萬KW發(fā)電機(jī)組的切機(jī)(據(jù)報道,目前的風(fēng)電機(jī)組常常發(fā)生莫名其妙的切機(jī)事件),那么,在1秒鐘內(nèi),全網(wǎng)負(fù)荷一下子驟降50萬KW;或者,全網(wǎng)機(jī)組出力一下子驟降60萬KW。這就是一個非同小可的事件。
如果這個數(shù)據(jù)能及時上送,切機(jī)或跳閘的事實,就會反映在最近一輪的數(shù)據(jù)匯總之中。如果象上面那樣,這個數(shù)據(jù)要在延遲了30秒鐘才到達(dá)數(shù)據(jù)庫參加匯總計算,那么在這30秒之內(nèi)的所有匯總數(shù)據(jù)就是不正確的了。因為,一次側(cè)的負(fù)荷或出力變化,已經(jīng)在實際的電網(wǎng)中真實反映,但你的這個匯總數(shù)據(jù)里面還沒有反映,這樣的匯總數(shù)據(jù)肯定就是不平衡的。
這時候,這個延遲數(shù)據(jù)的延時長短,對于調(diào)度來說就顯得十分重要。假如我們的自動化系統(tǒng)維護(hù)得很好,延時5秒后,這個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重新回歸平衡,那么這樣一次數(shù)據(jù)跳變事件還能夠承受;如果延時30秒以上,對調(diào)度的判斷就已經(jīng)是一種考驗,一種壓力。我要你這個系統(tǒng)干嘛的?當(dāng)我無法從你這個系統(tǒng)獲得正確的信息時,我有理由提出投訴啊。
事實是,我們的好些EMS系統(tǒng),類似上述的數(shù)據(jù)匯總的不平衡,甚至持續(xù)一兩個小時或更長,有些局部的數(shù)據(jù)匯總,比如小水電總發(fā)、風(fēng)電總發(fā),持續(xù)幾天地不平衡的都有!可見,對于優(yōu)化自動化系統(tǒng)的運(yùn)行方面,我們還有很多工作要做。
從上面我們可以知道,大數(shù)據(jù)的跳變剛剛發(fā)生、偏又遇上總召而發(fā)生延時的情況,實際中不會頻繁發(fā)生,概率是不大的。但大量的小的負(fù)荷波動遇上總召延時的情況,則是經(jīng)常會發(fā)生的,但因為匯總數(shù)據(jù)并未“跳變”,大家也就忽略過去了。正如你粗心的鄰居,其實他家曾經(jīng)發(fā)生過多次火警,卻只有真正燒起來的那次被人看到了一樣。
除了上面所說的全數(shù)據(jù)請求會機(jī)會性地導(dǎo)致變化數(shù)據(jù)延時到達(dá)主站以外,還有多種可能導(dǎo)致類似延時的發(fā)生,不過其影響的概率和程度各有不同。
四、降低遙測跳變概率的對策
遙測數(shù)據(jù)跳變,對于EMS的維護(hù)人員是一個頭痛的問題。
首先我們看到,采集延時客觀存在,根除這種現(xiàn)象是不可能的。其次我們看到,影響延時的因素很多,我們能夠改善的方面有:
1、提高信道質(zhì)量,減少重訪次數(shù);
2、加大信道帶寬,提高訪問速度;
3、修改通信設(shè)置,降低重訪等待;
4、根據(jù)實際需要,減少總召次數(shù);
5、提高死區(qū)門限,縮短報文長度。
評論
查看更多