能量管理系统EMS －总论，网络拓扑，可观测性分析
吴文传
能量管理系统的内涵
?发电计划Generation Schedule –保证负荷供需平衡
–满足电能质量需求
–提高系统运行的经济性
?网络分析Network Analysis
–提高系统运行的安全性和经济性
–提高调度员分析处理事故的能力
–从经验型调度向分析型调度转移
EMS 应用软件系统的数据流图
SCADA DB
遥信
网络通信
母线模型
遥测
SE 结果
网络结构
拓扑分析动态着色
可观测性分析
实时状态估计（SE ）坏数据辫识
外网等值
在线潮流
潮流结果
超短期负荷预测
短期负荷预测
历史断面
历史断面保存
预测数据
静态安全评定
自动故障选择
最优潮流
灵敏度分析
校正对策分析
在线故障计算
智能化网络建模
经济评估分析
量测系统分析维护
短路容量扫描
静态电压稳定分析
暂态稳定分析
开停机计划
水火电发电计划
电力系统网络模型－节点模型?用电气连接点(Node)描述电力设备间的连接关系
?实际电力系统计算的给定条件之一
?设备分为单端设备、双端设备和节点
?双端设备
–线路（串联电抗器），变压器，开关，刀闸
–描述：设备名FROM Node1 TO Node2
?单端设备
–发电机，负荷，电容器，电抗器等
–描述：设备名AT Node1
–单端设备是一类特殊的双端设备，其一端固定为大地
1
2
ln1ln2
ld1
ln1 from node1 to node2
ln2 from node2 to node3
ld1 at node3
双端电力设备
?线路（串联电抗器）?变压器
?开关
?刀闸A B A B A B A B
单端电力设备
?发电机?电容器G
A A
A
?负荷
?电抗器
A
电力系统网络模型－节点模型的例子
?开关From To
?A 1 2
?B 1 3
?C 2 4
?D 3 5
?E 4 6
?F 5 6
电力系统网络模型－典型节点模型
?单母线分段●双母线带旁路
电力系统网络模型－典型节点
模型(续)
?四角接线
●倍半开关式接线
电力系统网络模型－母线模型?在节点模型中去掉阻抗为零的
元件（合并该类元件的首末节
点）
–闭合的开关和刀闸
–极短的连接线
?为什么需要母线模型？
–大大简化分析计算
?母线模型－－电力系统分析计
算的基础
从节点模型到母线模型
－拓扑分析
原来这么简单
啊！
母线模型中省掉的开关竟然这
么大！
SF6
开
关
模
型
照
片
拓扑分析
?根据开关、刀闸的开合状态，确定电力系统设备的电气连接关系
?分析步骤
–厂站的结线分析
–系统的结线分析
?搜索方法
–深度优先搜索(Depth First Search, DFS)
–广度优先搜索(Breadth First Search, BFS)
网络拓扑分析(TOPO)
?◆目的—利用元件的拓扑联结关系和遥信值确定网络的拓扑岛
?◆厂站拓扑分析
?(开关–节点) + (开关状态) => (节点–母线)
网络拓扑分析(TOPO) (续)
网络拓扑分析(TOPO) (续)
网络拓扑分析(TOPO) (续)
?◆系统的拓扑分析
?
?
?(支路–节点) + (节点–母线) => (支路–母线)
?系统中，输电线路把同一电压等级的厂站联成一个拓扑岛。
网络拓扑分析(TOPO) (续)
既有发电又有负荷，可运行的为活岛。不在运行的为死岛。
◆活岛和死岛
◆网络拓扑的结果是产生一个可运行的网
络拓扑图(拓扑岛)。
深度优先搜索方法－DFS
1
259
3
4
6
7
10
811
while(TRUE)
{
for( j1=1; j1<=id[i]; j1++ )
{
if( im[i][j1] != 0 )
{
j=im[i][j1];
im[i][j1]=0;
for( i1=1; i1<=id[j]; i1++ )
{
if(im[j][i1] == i)
im[j][i1]=0;
}
if( ioi[j] == 0 )
{
it[k]=i;
k++;
ioi[j]=k;
i=j;
nIsland_Node[j]=nisla;
}
j1=0;//开始检索节点j的所有关联节点
continue;
}
}
if( ioi[i] != 1 )
{
i=it[ioi[i]-1];//回溯
continue;
}
}it[i] ---第i个放进搜索树的节点号ioi[i] ---节点i在搜索树的位置序号id[i]—与节点i相连的接点各数
im[i][]—与i节点相连的节点号nIsland_Node[i]—节点i所属的岛号1
34
2
id[1]=1, im[8][]={2}
id[2]=3, im[9][]={1,3,4}
id[3]=1,im[10][]={2}
id[4]=1,im[11][]={2}
5