EMS系統簡介

　　EMS（Energy Manage System），能量管理系統，是在SCADA系統的功能之上，在對電網的實時遙測和遙信信息采集處理的基礎上，對電網進行科學的安全、經濟分析，以便電網運行質量更加優質、穩定的高級應用軟件。

　　由衡水供電公司與清華大學電機系聯合開發的衡水地區電網調度EMS系統是一個基于WINDW0S NT平臺，采用面向對象的V C十十可視化編程語言，嵌入SQL Server商用數據庫，具有良好開放性的電網分析軟件。

　　該系統自投入運行以來，大大地方便了電網調度人員和運行方式人員以及保護人員及時準確地了解電網，同時應用在線分析功能，根據分析的結果對電網的運行方式進行及時精確的調整，以保證電網在任意時刻均運行于最優狀態下，極大地提高了電壓質量合格率，確保了電網的安全、穩定、經濟運行，取得了良好的經濟效益和社會效益。

　　遙測數據“跳變”現象（ 俗稱“毛刺”）長期以來普遍存在于變電站監控系統和調度自動化系統之中，是有關專業技術和管理人員最頭痛的問題之一。隨著近幾年基于SCADA 遙測數據的實時控制功能軟件，如AGC、AVC 等的開發和應用，其問題的嚴重性也日益突出。由遙測數據“跳變”千擾所引起的系統誤調、誤控事件已屢見不鮮，已成為威脅電網安全穩定運行的危險源之一。

　　電網EMS系統遙測數據跳變的原因及對策

　　一、電網調度對EMS的兩個指標：實時性和正確性

　　電網自動化系統（EMS）所提供的遙測數據，必須具備實時性和正確性兩個最基本的指標，才能滿足調度人員及時掌握和準確調整電網工況的要求。

　　所謂實時性，就是電網中一次設備的狀態發生變化后，相關信息立即就能反映到調度中心，其滯后的最長時延，一般不應該超過3秒;所謂正確性，就是所有一次設備的狀態信息，都要完全符合電網現時的實際工況：對于遙信數據，不能有誤動、拒動和抖動;對于遙測數據，綜合誤差不應超過0.5%。

　　要達到上述指標，并不容易。經過了20多年的持續改進，目前電網自動化系統的實時運行水平，已經有了很大提高。目前一般省一級系統，在大多數時段，基本上能夠達到上述指標。

　　但在某些特定的時間區間，以上兩種指標都達不到，幾乎每個省調，每月都會收到來自上級調度的統計警示：列出了貴省總加數據的跳變情況，要求采取措施改進之。

　　然而，這種事件是電網EMS的一種固有特征，因為它的發生與電網實時數據的獲取方式緊密相關，確切地說，我們只能改善它，卻無法根除它。而且這兩種指標的超限，不能夠單獨處理，它們聯系在一起，很難分開，我們只能找到滿足實際需要的平衡點。這是由什么原因引起的呢？

　　二、電網調度對遙測數據跳變的耐受性

　　大多數省級EMS系統的匯總數據，比如水電總加、火電總加、風電總加等等，都會在通常平穩的運行曲線上，發生2-3次跳變。這種異常數據跳變的持續時間差別很大，短的幾分鐘，長的幾小時。事實上，還有更短的數十秒鐘的事件，由于歷史數據存儲的過濾作用，大多數已經被忽略。

　　如上所述，一個系統發生數據跳變現象不可避免，因為其發生的原因深嵌于遠程數據采集的機制之中。如果要完全根絕遙測數據跳變，系統的實時性就不得不降低，但實時性對于調度人員更加重要，許多緊急事件的處理要在數秒數十秒之內立即決定，因此不可能通過付出降低實時性的代價來換取根除跳變。

　　在上述兩難處境當中，調度人員的選擇很明確：實時性一定不能降低，至于遙測跳變，不發生當然最好，如果實在做不到，只要限制在較短的時間段內，我們也是可以容忍的。

　　根據我國目前自動化系統的設計水平，從我們的經驗判斷，一般要求遙測跳變的持續時間不超過5秒，最長時延不超過10秒，還是可以做到的。在這樣短的時區內，調度人員大致能夠判斷，這種異常的暫時性，對調度命令的下達影響不是很大。

　　然而我們看到，目前各省的數據跳變統計表明，實際系統的跳變持續時間大大超出了上述區間，原因是：

　　1、對跳變的機制、原因還沒有進行深入的研究;

　　2、沒有采取措施，改善系統的通信設置。

　　三、遙測數據發生跳變的原因

　　EMS主站對廠站設備的大多數采集命令，都有一旦執行不可中斷的性質。以全數據請求（簡稱：總召）為例，對一個具有幾千個數據點的RTU的全部數據采集一遍，往往需要幾十幀報文，花費幾十秒鐘時間，具體視信道帶寬的不同而有不同。

　　在全數據采集過程中，當RTU某個剛剛被采集過的數據內存的數據發生變化時，這種變化不能立即被送往主站，必須等到本輪全數據請求全部完成后，在接下來的變化數據請求中被送往主站。

　　如果這個站的全數據采集需時40秒，在它剛剛采集到10秒鐘的時候，剛才10秒內已被采集過的某個數據內存的數據發生變化，那么這個變化了的數據，起碼要在30秒鐘以后，才能被送往主站。

　　我們當然可以在規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據，這是能夠做到的。但請注意，我們為什么要發全數據請求命令？因為在經過了很長一段時間的變化數據請求以后，主站數據庫中這一塊數據是否還與廠站保持一致？我們是有疑問的，很多數據在12個小時內都沒有被刷新一次，在他們被主站的各種應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，妥當的做法是把這個站的數據全部刷新一遍，以確信，這時候主站數據與廠站實際狀態是一致的，如果不這樣做，很可能更多的面上的錯誤會發生在這個廠站的數據中。所以，每隔一段時間對一個站的整個數據刷新一遍，也是很重要的，不可偏廢。再說，在調度可以接受的限度內，這個變化了的數據稍微延后一點送上去，又有何妨？比較利弊得失，還是不中斷的好。

　　現在再來探討這個延遲上送的變化了的數據帶來的問題。

　　如果這個數據變化不大，雖然已經越過了死區，必得上送，也只是平穩負荷曲線上的一個小小的波動，雖然延遲了30秒才到達主站的數據庫，但在當前一輪的匯總計算中，基本上顯示不出什么來。事實上，對于平穩的負荷，你一小時上送一次也沒有什么問題。

　　問題在于：如果這次數據的變化是由于一回50萬KW供電線路的跳閘，或者一臺60萬KW發電機組的切機（據報道，目前的風電機組常常發生莫名其妙的切機事件），那么，在1秒鐘內，全網負荷一下子驟降50萬KW;或者，全網機組出力一下子驟降60萬KW。這就是一個非同小可的事件。

　　如果這個數據能及時上送，切機或跳閘的事實，就會反映在最近一輪的數據匯總之中。如果象上面那樣，這個數據要在延遲了30秒鐘才到達數據庫參加匯總計算，那么在這30秒之內的所有匯總數據就是不正確的了。因為，一次側的負荷或出力變化，已經在實際的電網中真實反映，但你的這個匯總數據里面還沒有反映，這樣的匯總數據肯定就是不平衡的。

　　這時候，這個延遲數據的延時長短，對于調度來說就顯得十分重要。假如我們的自動化系統維護得很好，延時5秒后，這個系統的數據重新回歸平衡，那么這樣一次數據跳變事件還能夠承受;如果延時30秒以上，對調度的判斷就已經是一種考驗，一種壓力。我要你這個系統干嘛的？當我無法從你這個系統獲得正確的信息時，我有理由提出投訴啊。

　　事實是，我們的好些EMS系統，類似上述的數據匯總的不平衡，甚至持續一兩個小時或更長，有些局部的數據匯總，比如小水電總發、風電總發，持續幾天地不平衡的都有！可見，對于優化自動化系統的運行方面，我們還有很多工作要做。

　　從上面我們可以知道，大數據的跳變剛剛發生、偏又遇上總召而發生延時的情況，實際中不會頻繁發生，概率是不大的。但大量的小的負荷波動遇上總召延時的情況，則是經常會發生的，但因為匯總數據并未“跳變”，大家也就忽略過去了。正如你粗心的鄰居，其實他家曾經發生過多次火警，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據請求會機會性地導致變化數據延時到達主站以外，還有多種可能導致類似延時的發生，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

　　遙測數據跳變，對于EMS的維護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、提高信道質量，減少重訪次數;

　　2、加大信道帶寬，提高訪問速度;

　　3、修改通信設置，降低重訪等待;

　　4、根據實際需要，減少總召次數;

　　5、提高死區門限，縮短報文長度。