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能源管理系統

EMS技術的發展

       能源管理系統(Energy Management System)是計算機技術和電力系統應用軟體技術為支撐的現代電力系統綜合自動化系統,也是能量系統和資訊系統的一體化或內建。“管理”指的是對不同自動化系統的綜合管理,它是以數字計算機代替模拟模拟計算技術,以軟體實作大部分功能替代用硬體實作為特征。狹義的能量管理專指發電控制和發電計劃。一般的EMS應包括資料收集、能量管理和網絡分析三大功能。廣義的EMS還應包括排程員教育訓練系統DTS(Dispatcher Training Simulator)功能。EMS主要面向發電和輸電系統即大區級電網和省級電網的排程中心,而面向配電和用電系統的綜合自動化系統稱為配電管理系統DMS(Distribution Management System)。

       EMS是以排程自動化為核心内容。随着計算機技術和計算機網絡的發展,EMS使傳統的排程自動化向廣義的排程功能一體化乃至全網的綜合自動化方向發展。

       最初的EMS系統是在20世紀70年代中期産生的。它在資料收集和監控系統SCADA的基礎上,将自動發電控制AGC(Automatic Generation Control)和部分網絡分析軟體功能內建一體,用數字計算機系統實作其全部功能。

       EMS的計算機硬體系統經曆了從初期采用專用控制型計算機到全部采用通用計算機的過程。EMS的計算機軟體經曆從專門設計控制程式到采用通用控制系統、專門開發資料庫和畫面編譯系統及形成專門的EMS支援平台過程。随着電力系統模型與算法的發展,EMS的進階應用軟體也逐漸完善和豐富。尤其是面向電力市場的環境,電網管理由壟斷走向開放,EMS的功能将面臨新的改造和更新。

       我國的EMS經曆了70年代基于專用計算機和專用作業系統的SCADA系統的第一代;80年代基于通用計算機的第二代;90年代基于RISC/UNIX的開放式分布式的第三代。第四代的主要特征是采用JAVA、網際網路、面向對象等技術并綜合考慮電力市場環境中的安全運作及商業化營運要求,它将在本世紀誕生。

EMS的總體結構

EMS的總體結構如下圖所示:它的主要組成部分有:計算機、作業系統、支援系統、資料收集、能量管理(發電控制和發電計劃)、網絡分析及排程員教育訓練模拟系統。

能源管理系統
能源管理系統

EMS的總體結構

        計算機、作業系統、支援系統建構了EMS的支撐平台。資料收集是能量管理和網絡分析的基礎和基本功能;能量管理是EMS的主要功能;網絡分析是EMS的進階應用軟體。教育訓練模拟系統則可以分為兩種類型:一是離線運作的獨立系統,一是作為線上運作的EMS組成部分。

        能源管理系統(Energy management system, 簡稱EMS)是鋼鐵企業資訊化系統的一個重要組成部分,在能源資料進行采集、加工、分析、處理以實作對能源裝置、能源實績、能源計劃、能源平衡、能源預測等方面發揮着重要的作用。

         在企業資訊化系統的架構中,把能源管理作為EMS的一個基本應用構件,作為大型企業自動化和資訊化的重要組成部分,如下圖所示:

能源管理系統

        能源媒體種類主要包括:高爐瓦斯(BFG)、焦爐瓦斯(COG)、轉爐瓦斯(LDG)、天然氣(NG)、氧氣(O2)、氮氣(N2)、氩氣(Ar)、壓縮空氣、蒸汽、氫氣、采暖熱網、生活水、工業淨環水、工業濁環水、濃鹽水、除鹽水、酚氰水、軟化水、電力等。

       能源媒體資訊包括:壓力、流量、溫度、瓦斯熱值、供水品質(水質)、閥門開閉、調節閥開度、開關信号、動力裝置運作狀态、主生産線裝置的運作狀态等。

       環保資訊包括:環保裝置的運作狀态、外排水中主要污物的濃度、流量、主要廢氣排放點的外排放廢氣中煙(粉)塵、SO2、NOx、CO2等污染因子的濃度和流量、污染物排放總量、大氣品質名額、長區視訊檢測、廠界噪音。