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电网调度自动化系统又称能量管理系统(EMS)或者电网调度控制系统。该系统是电网调度控制运行的中枢,是工业软件的代表,具有极高的可靠性要求。回顾中国电网调度自动化系统的早期历史,还是有些意思的。
将计算机用于电网调度控制、特别是实现高级应用功能,起源于1970年,应用于美国的新英格兰电网。由于电力系统是相对成熟的行业,至70年代后期,电网调度自动化系统各项分析、优化、控制等功能都已经具备了基本功能。
我国电网调度自动化的起步很早,南京自动化研究所研制的SD-176系统,于1978年在京津唐电网得到应用,这是最早的国产电网调度自动化系统,但是只有监控功能,没有高级应用功能,还不是一个完整的EMS系统。在这一时期,浙江大学的韩祯祥教授、电科院的于尔铿教授等,对状态估计等高级应用进行了非常前瞻性的探索,为后期高级应用功能的国产化打好了理论准备。
为了进一步拉近国际先进水平,国家于1982年立项购买国际先进EMS系统。经过前期的调研、招标,于1985年与西屋公司签订合同。至1987年,四套EMS系统全部到货,应用于华北、华中、东北、华东四大电网。这就是业内人士非常熟悉的“四大网引进工程”。至1988年,四大网EMS系统通过了现场验收。
西屋公司的EMS系统型号为WESDAC-32,其中的高级应用功能,包括实时数据库平台HABITAT、网络拓扑、AGC软件由ESCA软件公司开发。ESCA软件公司到今天可能已经湮没无存了。EMTP软件的开创者Dommel博士在他的著作里提到他的朋友任西雅图ESCA公司总裁,不知道是不是同一家。
ESCA虽然现在销声匿迹了,但是却在中国EMS系统中留下了很深的印记。尤其是描述电网的层次性数据结构和网络拓扑的概念。业内人士都熟悉下面的数据结构:
ST 厂站,电网中每一个厂站对应一个ST
H) | | |___KV 电压等级
H) | | | |___CB 开关或刀闸
H) | | | |___UN 发电机
H) | | | |___LD 负荷
H) | | | |___CP 电容电抗器
H) | | | |___ND 节点
虽然后来的数据库技术发生了巨大的变化,但是这套层次性的数据结构留在了当前很多EMS厂家的核心计算程序中。比如说清大高科、南瑞继保、东方电子等等。真是历久弥新,这也说明了行业内真正核心的东西,真的是比很多从业人员的年龄还大的。
我国在四大电网引进中,由于外汇有限,其实只引进了实时数据库平台、SCADA、远动、AGC等功能。还有很多的高级应用功能没有引进。因此很快我国就开始开发未引进的高级应用功能,同时研制全国产的EMS系统。
比如说,刚引进西屋公司EMS系统的东北电网,就联合清华大学张伯明教授等人,开发实用性的状态估计和DTS仿真。考虑到当时国外电网的DTS仿真都没有很好的实用,这一成就是不容易的。还有以中国电科院于尔铿教授为代表,在多个省级电网实现了状态估计、经济调度等高级应用功能。
在全套EMS国产化方面,以南京自动化研究所的SD-6000和中国电科院CC-2000为代表,开始了全面的国产替代。
应该说,从20世纪70年代末至90年代初,这段中国电网调度自动化系统的早期历史,从落后于国外、到引进国外技术,再到全面国产化、替代国外的技术,走了一条非常成功的道路。有哪些成功的经验呢?
一、引进技术的过程中把握主动权,实用化验收标准是根据我国国情制订的,实用化验收是在我国技术团队的主导下进行了。直到现在,都还有发展中国家购买EMS,其验收过程委托给第三国的技术团队。甚至有的国家,其调度大楼的设计施工都外包出去,自己只负责出钱就OK了,那真是太轻松了。最近几年,我国加强了技术规范和标准的制定,甚至是国际标准的制定,这是很好的措施。
二、以全国的市场作为筹码,要求外商转让部分技术,至少开放接口,可以针对中国特有的需求进行进一步开发。以此为机会培养国内的技术团队。如果每一个调度中心都各自为战、纷纷与外商谈判,那就不可能拿到什么优惠条件。
三、国内的科研院所和高校有序组织技术攻关,同时也允许一定的内部竞争,快速实现国外技术的消化。开发时,可不是发些论文、搞些试点,就匆匆收兵了。而是一个持续的、闭环的过程,在实际应用中持续地解决技术问题。
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