湖北EMS运行考核管理系统的研究

摘要：介绍在湖北电网开发的EMS运行考核系统的功能和配置，对实现EMS考核管理系统的免维护、自恢复能力等关键技术和特点进行了分析。 EMS考核管理系统能实现对EMS的运行状态及结果进行监视，将运行人员从大量复杂、烦琐的数据检索和工作中解放出来，提高了工作效率。通过对EMS各运行模块的监视和控制，可以有效的提高EMS的运行性能。该系统还可以将EMS的实时运行状态，计算信息及计算结果在Internet上发布，实现系统的无人值守及远程监控和故障诊断，具有很强的实用价值。

关键词：EMS 考核 系统配置结构

0 引言

EMS的考核管理有它的特殊性。国调中心[1999]207号文“EMS应用软件基本功能实用要求及验收细则”所要求的考核指标很全面、很细致，用人工的办法无法完成其监视统计的考核管理要求。湖北电网引进的EMS系统不具备EMS考核功能，迫切需要建立一套EMS考核管理系统，对EMS应用软件的运行状态进行实时监测和对运行考核指标进行管理，实现EMS考核管理的自动化。为此，我们开发了湖北电网EMS考核管理系统。该系统具有EMS计算数据实时监视、EMS模块运行状态监视、EMS计算结果统计分析和EMS考核指标管理的功能，所有信息均实现网上发布。

该考核监视管理系统可以对EMS的运行状态及结果进行监视，并自动计算生成EMS运行考核指标和报表。该考核监视管理系统可以大大减轻运行人员的分析计算工作量，把运行人员从大量复杂、烦琐的数据检索和计算工作中解放出来，节省了时间，提高了工作效率。通过对EMS各运行模块的监视和控制，可以有效的提高EMS的运行性能。该系统还可以将EMS的实时运行状态，中间计算信息及计算结果在Internet网络上发布，实现系统的无人值守及远程监控和故障诊断，具有很强的实用价值。

1 考核管理系统的配置结构

该系统基于WINDOWS98系统，利用JAVA、ASP、VB及VC等多种编程工具完成软件编制，运行于一台专用微机上。该机配置两个网络适配器，其中通过D-LINK与湖北EMS（S.P.I.D.E.R）相连，完成EMS运行状态及计算结果的实时获取，通过RTL8209 ETHERNET NIC 与MIS系统相连，完成考核、监视及统计信息的网上发布。该系统采用ACCESS数据库，能够自动跟踪EMS网络模型的变化，对EMS的新增元件设备和参数变化自动增加和更新，具备免维护能力，同时，该系统具备自恢复能力，使系统具有实用性、通用性及高可靠性。该系统实现了对EMS实时运行的考核、监视与控制，EMS运行状态的远程诊断，提高EMS运行管理水平，同时，能及时检测、发现和分析EMS运行中存在的问题，为EMS的开发调试提供了重要的辅助手段。

考核管理系统的硬件配置图如图1所示。

(figure 1  EMS monitor and manage system configuration design diagram)

2 考核管理系统实现的功能

EMS考核监视管理系统有如下具体功能：

2.1  EMS计算数据的实时监视

2.1.1 母线平衡监视

计算厂站母线进出线路、变压器的有功功率、无功功率实时数据的代数和净值，并将净值和门槛值进行比较，筛选出母线不平衡的站。

2.1.2线损监视

计算线路两侧有功功率实时数据的差值，并将差值和门槛值进行比较，筛选出线损的异常的线路。

2.1.3变损监视

计算变压器两侧、三侧的有功功率实时数据的差值，并将差值和门槛值进行比较，筛选出变损异常的变压器。

2.1.4电压合理性监视

计算多母线各段母线电压实时数据的差值，并将差值和门槛值进行比较，筛选出电压异常的母线。

2.1.5遥信/遥测的一致性监视

根据开关状态和线路潮流值相一致的原则，筛选出位置异常的开关，即遥测不为零而遥信位置断开的开关、遥测为零而遥信位置闭合的开关。

2.1.6遥信取反监视

监视实时系统中进行了遥信取反定义的开关。

在此基础上，通过监视实时数据更新情况，判断RTU停运情况、系统死机情况和EMS考核管理系统的通信中断情况，记录停运和恢复的事件，并将此信息送值班员。对EMS计算数据实时监视的重要性不仅仅是监视SCADA数据，而且是当EMS计算不正常时，提供了判别问题原因是数据原因还是程序原因的快速有效的检测手段。

2.2  EMS模块运行状态监视

2.2.1模块投运状态监视

实时监视EMS软件（包括实时数据快照模块[SNP]、状态量和模拟量的修正模块[SAR]、网络拓扑及模型建立模块[NMB]、母线计划模块[BSK]、状态估计模块[SE]、网络参数更新模块[NPU]、安全分析模块[SA]、网络灵敏度分析模块[NS]、调度员潮流模块[DPF]、短期负荷预计模块[SLF]、自动发电控制模块[AGC]等）的投运状态和控制模式。可以区别EMS模块投运状态和退出状态，将模块退出运行的信息送电子值班员进行告警。控制模式要区别实时状态估计、实时调度员潮流、研究状态估计、研究调度员潮流的方式。对EMS模块的投运状态和控制模式的变化，作为事件记录下来。

2.2.2模块运行状态监视

实时监视EMS模块的运行状态。可以区别EMS模块的关闭状态、初始化状态、起动预备状态、请求执行状态、正在执行状态、超时状态、闭锁状态、执行完成状态、出错状态、停止状态，统计EMS模块连续处于出错状态的次数，设置出错状态次数的限值，超过限值则将出错信息送电子值班员进行告警。

2.2.3模块计算中间结果分析

可以检查EMS软件运行中间出现的异常情况，检查引起异常的原因、并获取EMS软件运行过程出现的信息。将其在网页上发布，使运行维护人员能通过互连网实现Internet远程网络监视及故障诊断。

2.2.4模块计算结果监视

可以实时监视EMS模块的计算结果，并监视SE、DPF软件计算的迭代过程和收敛情况，按月进行SE、DPF软件收敛、不收敛资料的统计。

2.3  模块运行的控制管理

可以对模块的控制方式进行在线设定，并能够进行模块计算迭代过程和计算收敛精度的控制。

2.3.1模块计算迭代过程的控制：对EMS 的源程序、画面和数据库进行改造，调节改变有关算法的控制参数，使状态估计和调度员潮流等模块计算的过程可以进行控制。

2.3.2模块计算收敛精度的控制：对EMS 的源程序、画面和数据库进行改造，调节改变有关算法的控制参数，使状态估计和调度员潮流等模块计算的收敛精度可以进行控制。

可以由运行人员直接在SE、DPF相关画面上实现计算迭代过程的控制操作和模块计算收敛精度的控制操作。

2.4  EMS计算结果的统计分析

对SE、DPF模块的计算结果进行统计分析。

分析比较状态估计的估计值和遥测值，转换不同基值量测检测的门槛值，自动查找不合格计算点，计算合格指标。分析比较调度员潮流的计算值和电网实际操作后的实测值，自动查找不合格计算点，计算合格指标，将计算结果和分析结果作存档处理。

2.5  EMS考核指标的管理

建立EMS考核管理数据库，根据EMS数据库和统计的运行资料，自动地逐次计算EMS运行考核指标，包括：状态估计覆盖率、状态估计月可用率、遥测估计合格率、单次状态估计计算时间、调度员潮流月合格率、调度员潮流计算结果误差、单次潮流计算时间、负荷预测月运行率、月负荷预测准确率、月最高（低）负荷预测准确率。

2.6  EMS考核管理的信息发布系统

建立EMS考核管理系统主页，并将考核管理信息在网上发布。EMS考核管理系统具有当地功能和INTERNET网二种使用界面，既能在EMS考核监视管理系统当地查阅信息，也能在网上查阅信息，便于运行和管理人员查看。对不同用户区别不同的操作权限，系统中各类报表、曲线显示手段丰富，能逐月查阅EMS考核监视管理系统的各项统计指标，查询EMS各模块运行的各类状态。具备通过电子值班员进行语音告警的功能。操作使用灵活方便。

EMS考核监视管理系统在实现上述主要功能的基础上，综合AGC运行统计功能，作为EMS考核管理系统的一个子系统。EMS考核指标的历史资料保存时间不小于二年。

3 关键技术和特点

3.1 EMS软件的改造

根据设计要求，EMS考核监视管理系统实现的功能全面，实用性要求高，考核管理范围广（包括SNP、SAR、NMB、BSK、SE、NPU、NS、DPF、SA、AGC、SLF等模块），这其中有部分功能在现有EMS的运行状况和输出条件下是无法实现的。为此，我们对ABB的EMS系统进行了详尽的分析，充分消化EMS源程序，吸收并发挥EMS支撑平台的优点，对相关的模块的功能进行了修改和扩充。在AVANTI数据库中增加了EMS考核管理部分的内容，实现了EMS的控制参数的设定和结果的输出。对EMS的成功改造保证了EMS考核监视管理系统得以顺利实现。

3.2考核管理系统具备免维护能力

随着电网的，参加EMS计算和考核的元件和设备将不断增加。若要求运行人员对EMS考核监视管理系统进行手工维护，势必将增加运行人员的工作量，提高对运行人员的要求。为此我们仔细分析EMS数据库的层次结构和关联关系，在数据库的设计中充分利用了EMS的AVANTI数据库的功能，实现EMS考核监视管理系统自动跟踪EMS元件设备参数变化的方式。对EMS的新增线路、变压器、发电机、母线和遥测、遥信量等，该考核监视管理系统可以自动增加并进行监视考核。不管是新增厂站，还是SPIDER系统进行重新生成，均无须在EMS考核管理系统中进行维护操作。EMS考核监视管理系统的维护成为全自动、免人工维护方式。这使得运行人员无须深入了解、学习EMS考核管理系统的数据结构和数据内容，就可以熟练操作本系统，满足了实用性和通用性的要求，并提高了EMS考核监视管理系统的可靠性。

3.3  CPU负载的优化处理

由于目前湖北电网EMS主机服务器的实际负载远高于EMS备用服务器，所以，为减轻EMS的负载，保证EMS的运行性能，EMS考核监视管理系统应尽量从EMS备用服务器获取所需数据，只有在必须从EMS主服务器获取所需数据的情况下，才与EMS主服务器相连。在实际运行过程中会有EMS主备服务器切换情况，因此EMS考核监视管理系统对EMS服务器运行状态进行了监视，能够自动识别EMS服务器的在线及备用状态，并能够在EMS服务器进行切换之后，自动与主服务器同步。而在EMS单服务器运行时，自动改为与EMS主服务器相连，保证对EMS的连续不间断考核监视。

3.4  系统具备自恢复能力。

EMS考核监视管理系统加装了软件看门狗，实现不间断的监视，一旦发现系统运行出现异常，能自动复位恢复。确保了对EMS的连续考核监视的稳定可靠。

4 运行效果

该系统投运后，给EMS的运行和考核管理工作带来了很大变化。具体表现在以下方面：

一是提高工作效率，减轻了劳动强度。由于该系统具备对实时数据采集系统的可疑数据监视功能，原来运行值班人员对全网的数据进行一次错误数据检查需要一周的时间，而且容易出错，现在只要一分钟就可完成。

二是具有先进的监视和检测手段。该系统具备对EMS各类功能模块投运状态、运行状态的在线监视功能，可通过值班员进行语音告警，具有WEB信息发布远程诊断功能。人机界面灵活方便，便于EMS专业维护人员及时处理运行中出现的问题，提高了EMS的可用率。

三是提供了EMS调试分析的有力工具。该系统具备对状态估计、调度员潮流计算结果的误差分析、不合格数据的筛选以及各类EMS模块运行考核指标的计算和归档处理功能。这些功能对分析EMS计算结果，迅速查找问题原因，提高实用化指标的水平，起了相当大的作用。

EMS考核管理系统经过实际运行，证明它是一套高效、可靠、实用的监视考核管理系统，并已成为湖北电网EMS必不可少的重要工具。该系统的研制成功为EMS的实用化打下了坚实的基础。它的投运促进了EMS的实用化工作，实现了用管理促进EMS技术的应用，用技术手段提高运行管理水平。