专利名称：能量管理系统以及能量管理系统的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种能量管理系统(Energy Management System: EMS) 以及能量管理系统的控制方法，尤其涉及一种在EMS中，能够通过网 络输入的系统信息，判断高压直流系统的运行模式的能量管理系统以 及<吏用该方法的高压直流系统监一见方法。
背景4支术
连接电力系统的方法包括，直接连接现有的交流电力系统的方法， 以及通过交流-直流转换装置将交流电转换为直流电后连接系统的方 法。
近年来，与直4妄连接交流电系统的方法相比，通过交流-直流转 换装置连接电力系统的方式更受重视。其理由是，经由交流-直流转 换装置的系统连接方式在长距离输电方面更加经济。另外，在不影响 交流电系统的情况下，可进行大容量的电力输送，而且在不同频率的 两个系统也可进行连接。
在韩国国内，第一个利用交流-直流转换装置的高压直流(HVDC: High Voltage Direct Current)系统建设在济州和海南之间。
图l为，连接地区间电力系统的高压直流系统示意图。
如图1所示，高压直流系统包括，连接在第一地区的交流总线线 路IOO上的第一变压器110以及第二变压器112。另外，还包括，将通 过上述第一变压器110以及第二变压器112输入的交流转换为直流的第一变换器120以及第二变换单元122。另夕卜，还包括，将直流转换为 交流的第一逆变单元124以及第二逆变单元126。还包括，对经过上述 第一逆变单元124以及第二逆变单元126变换的交流电的电压进行变 换，并与第二地区的交流总线线路101连接的第三变压器114以及第 四变压器116。此外，还包括，连接上述第一变换单元120和第一逆变 单元124之间的第一直流线路102,以及连接上述第二变换单元122和 第二逆变单元126之间的第二直流线路103。另外，还设有，保护构成 系统和高压直流系统的各构成单元用的总共18个断路器131 - 148，以 及事故时迂回输电用的第一旁通线路104以及第二旁通线路105。第一 变换单元120以及第二变换单元122由4个变换器构成，而第一、第 二逆变单元124、 126由4个逆变器所构成。
另外，为使上述高压直流系统根据系统状况提供稳定而有效的供 电，需要能量管理系统(EMS: Energy Management System)。
即，能量管理系统是对电力系统网进行总体管理，并为了高效的 负载分配，收集全国的发电站和主要变电站的数据，以达到电力生产 和供电的经济有效目的的自动控制系统。
因此，能量管理系统以高压直流系统的实际运行信息为基础对系 统进行评价。上述高压直流系统的实际运行信息是从HVDC变电站的 职员获得的。具体是，能量管理系统的管理者(以下简称为EMS管理 者)通过与HVDC变电站职员进行通讯(例如电话联络)，获得高压直流 系统的运行信息。通过上述方法，能量管理系统从EMS管理者输入运 行信息，并根据输入的运行信息生成高压直流系统的回路。另外，以 上述生成的回路信息(构成高压直流系统的电气元件之间的连接信息) 为基础，对系统进行分析，并下达控制电力的送电指令。而且上述高压直流系统的回5各显示在画面上，供EMS管理者观察。
例如，EMS管理者通过与HVDC变电站职员的通讯取得正常运行 模式信息，并向能量管理系统输入正常运行模式信息。上述能量管理 系统以输入的正常运行模式信息为基础，生成如图2所示的高压直流 系统的回i 各，并以所生成的回路信息为基础对系统进行分析，从而执 行电力控制。
但是,上述方法中,通过离线操作(Offline)从职员处获得高压直流系 统的运行信息，因此职员的失误就有可能使系统分析发生错误,而且这 种方法很难应对突发事故。
例如，HVDC变电站职员错判运行模式，将不同于实际运行信息 的运行信息告知EMS管理者时，错误的运行信息被输入到EMS应用 程序中，导致系统分析错误，因此下达错误的输电指令。
另外，出现故障导致无法与HVDC变电站职员联络时，EMS管理 者不能取得高压直流系统的运行信息，能量管理系统则无法执行以高 压直流系统的实际运行模式为基础的电力控制。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，其目的在于提供一种能量管理系统 (Energy Management System: EMS)以及4吏用该系统的高压直流系统监 视方法，为了在EMS进行电力控制，通过网络输入的系统信息对系统 分析所需的高压直流系统的运行信息进行判断。
为了达到上述目的，本发明中能量管理系统的理想实施例，包括 通信才莫块，通过网络接收高压直流系统的系统(channel, system)信息； 回路体现单元，利用由上述通信模块接收的高压直流系统的系统信息，依次跟踪上述高压直流系统中预先设定的节点，将各节点之间的构成 单元用电气符号标示，并将标示的构成单元之间用电路连接，从而获
得构成上述高压直流系统的构成单元之间的连接信息；系统分析单元， 通过由上述回路体现单元所获得的高压直流系统的构成单元之间的连 接信息，对上述高压直流系统的运行模式进行分析；控制单元，根据 上述系统分析单元所分析的运行模式，下达输电指令，从而对上述高 压直流系统进行管理及控制。
另外，构成上述高压直流系统的构成单元导致电阻抗变化的点被 指定为上述节点，并设定其顺序。
另外，上述构成单元为变压器、逆变器(inverter)、变换器 (converter)以及断^各器。
另外，上述系统信息包括，断路器状态信息、直流电压信息、电 力信息中的至少一个。
另外，当上述构成单元为断路器时，上述回路体现单元根据包含 在上述系统信息中的断路器状态信息，对上述断路器进行连接或解除 连接，从而获得构成上述高压直流系统的构成单元之间的连接信息。
另外，本发明之能量管理系统的监视方法的理想实施例，包括 通过网络输入高压直流系统的系统信息的步骤；利用上述接收的高压 直流系统的系统信息，依次跟踪上述高压直流系统中预先设定的节点， 将各节点之间的构成单元用电气符号标示，并将标示的构成单元之间 用线路连接，从而获得构成上述高压直流系统的构成单元之间的连接 信息的步骤；根据构成上述高压直流系统的构成单元之间的连接信息 判断上述高压直流系统的运行模式的步骤。
7另外，上述构成单元为变压器、逆变器、变换器以及断路器，上 述系统信息包括，断路器状态信息、直流电压信息以及电力信息中的 至少一个。
另外，上述获得构成高压直流系统的构成单元之间的连接信息的 步骤中，当上述构成单元为断路器时，根据包含在上述系统信息中的 断路器状态信息，连接或解除连接上述断路器，并获得构成上述高压 直流系统的构成单元之间的连接信息。
根据本发明，无需人的介入，通过网络所输入的系统信息生成高 压直流系统的回^^，并#>据生成的回鴻"言息(高压直流系统的构成单元 之间的连接信息)判断高压直流系统的运行;漠式。因此，可应对突发事 故，并能够对系统做出正确的分析。
另外，包含在高压直流系统的回5^的构成单元表示为相应的电气 符号，并加入通过网络输入的系统信息中的电压或直流信息，从而能 够获得系统分析所需的详细信息。
这样，通过EMS可有效地进行电力控制。
图1为连接地区之间的电力系统的高压直流系统示意图2为现有技术中的在EMS体现高压直流系统的回路的示意图3为适用于本发明的电力控制系统的整体构成示意图4为本发明的在EMS中为了体现高压直流系统的回路而设定各 构成单元的电气符号和节点的实施例示意图5至图7为本发明中，在EMS体现高压直流系统的回路的实施例示意图。
*附图符号 l至22:节点
110、 114、 116、 118 :变压器
120-1、 120-2、 122-1、 122-2:变换器
124-1、 124-2、 126-1、 126-2:逆变器
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明进行详细说明。
在对本发明进行说明时，省略有关公知功能或公知结构的具体说明。
图3为适用于本发明的电力控制系统的结构图。
如图3所示，电力控制系统包括，远端测控单元(RTU)320、数据 采集与监视控制装置(SCADA)310以及能量管理系统(EMS)300。
远端测控单元(RTU: Remote Terminal Unit)320为现场控制装置， 其通过设置在远端的现场仪器以及传感器收集发电站及变电站的电量 (W)、无功功率(VAR)、变压器温度等数据、防盗/防火及断路器状态的 信息，并通过有线或无线通信装置以及通信线路传送给数据采集与监 视控制装置310。上述远端测控单元320从HVDC变电站获得断路器 状态信息和直流电压以及电力的信息。
另外，远端测控单元320从数据采集与监视控制装置310接收控 制命令，并根据上述接收的控制命令进行实时的在线控制。置310通过有线无线通 信线路将上述远端测控单元320所收集的数据传送给能量管理系统 300。
能量管理系统(EMS: Energy Management System)300作为大规模 电力系统控制系统，通过数据采集与监视控制装置310收集关于整个 供电系统的信息，并监视负载频率，从而控制连接在系统的发电设备 运行在最佳状态，通过对电力系统进行有效管理以达到经济供电的目 的。在整个系统中构建有一个上述能量管理系统300,在韩国国内，有 对国内电力系统进行整体管理的中央EMS以及管辖济州地区系统的济 州EMS ，本发明中主要指中央EMS 。
本发明中的能量管理系统300包括，可生成高压直流系统的回路 的回路生成算法(Algorithm)。由此，能量管理系统300包括，进行 通信用的通信才莫块302、回路体现单元304、系统分析单元306以及控 制单元308。
回路体现单元304通过通信模块302从数据采集与监视控制系统 310接收高压直流系统中的包括断路器状态信息的系统信息，生成高压 直流系统的回路。上述系统信息中还包括直流电压以及功率信息。
为此，由构成上述高压直流系统的变压器、逆变器、变换器以及 断路器等电气元件(以下简称为构成单元)导致电阻抗变化的点被指定 为节点，上述指定的节点信息被储存在回路体现单元304。另外，上述 回路体现单元304还储存有关于连接在指定各节点之间的构成单元的信息，以及各构成单元的电气符号形状。
如图4所示，变压器、逆变器、变换器以及断路器等构成单元表 示为电气符号并显示在图上。另外，各构成单元连接的点，即电阻抗 发生变化的点被指定为节点。另外，将第一变换单元120和第一直流 线路102连接的点设定为直流节点DCN1R;将第二变换单元122和第 二直流线路103连接的点设定为直流节点DCN2R;将第一逆变单元124 和第一直流线路102连接的点设定为直流节点DCN1I;将第二逆变单 元126和第二直流线路103连接的点设定为直流节点DCN21。另外， 将第一变压器110的各抽头设定为CT1P(交流节点)、CT1S(二次侧的 节点)、CT1T(三次侧的节点);将第二变压器112的各^由头设定为CT2P、 CT2S、 CT2T;将第三变压器114的各抽头设定为CT3P、 CT3S、 CT3T; 将第四变压器116的各抽头设定为CT4P、 CT4S、 CT4T。
另外，将第一变换单元120以及第二变换单元122的四个变换器 以两个为一组表示成两组变换器120-1、 120-2、 122-1、 122-2，并将符 号化的变换器120-1、 120-2、 122-1、 122-2之间的连接点设为节点6、 11。另外，将第一逆变单元124以及第二逆变单元126的四个逆变器 以两个为一组表示成两组逆变器124-1、 124-2、 126-1、 126-2,并将符 号化的逆变器124-1、 124-2、 126-1、 126-2之间的连接点设为节点17、 22。
这样，以第一直流线路102以及第二直流线路103的中间点为基 准分为变换单元一侧155和逆变单元一侧156。另外，将上述变换单元 一侧155的第一直流线路102的中间点，即断路器CB1处的节点设为 第一节点，沿着第一旁通线路104到第二直流线路103的中间点依次 设定节点号。然后，从与第一直流线路102连接的第一变换单元120
ii到第二变换单元122设定节点号。同样地，逆变单元一侧也设定节点
号。具体为，将第一直流线路102的中间点，即断路器CB10处的节点 设定为12，沿着第二旁通线路105到第二直流线路103的中间点设定 节点号。然后，从与第一直流线路102连接的第一逆变单元124到第 二逆变单元126设定节点号。当然，也可不按照上述方法设定节点号， 用别的方法进行设定。
这样，回路体现单元304以系统信息和预先储存的信息为基础， 从第一号节点开始将各构成单元符号化，并用线路连接构成单元。当 构成单元为断路器时，通过包含在上述系统信息中的断路器状态信息 连接或解除连接断路器，并生成高压直流系统的回路。
以下，参照图5至图7进行详细说明。
例如，包含在系统信息中的断路器状态信息为断路器CB3 133、 CB4 134、 CB9 139以及CB10 140处于开放状态，而剩下的断^各 器处于封闭(close)状态时，回路体现单元304从预先设定的节点1开始 将连接到节点1的断路器CB1 131标示为封闭状态。另外，关于连接 在断路器CB1 131的节点2上的断路器CB2 132和CB3 133，其 中将断路器CB2 132标示为封闭状态，断路器CB3 133标示为开放 状态并用线路连接。另外，断路器CB2 132的DCNIR节点上停止搜 寻所连接的构成单元。将连接到断路器CB3 133的节点3上的断路器 CB4 134标示为开放状态，将连接在节点4上的CB5 135和CB6 136 标示为封闭状态。因无法搜寻到在断路器CB5 135的节点5上连接的 构成单元，故停止搜索。另外，断路器CB6 136的DCN2R节点处也 停止搜索。通过上述方法将变换器一侧的直流线路和旁通线路上的作 为构成单元的断路器标示出来，根据包括断路器状态信息在内的系统
1信息，连接或解除连接断路器，并用线路连接。其中，当连接在第一
以及第二旁通线路104、 105的断路器CB3、 CB4、 CB9、 CB10均处于
开放状态时，可省略第一以及第二旁通线;洛。
另夕卜，从DCNIR节点开始，将与之连接的第一变换器120-1表示， 将连接在第一变换器120-1的节点CT1S上的第一变压器IIO的二次侧 的抽头表示出来。另夕卜，将连接在第一变换器120-1的节点6上的第二 变换器120-2标出，并将连接在第二变换器120-2的节点CT1T上的第 一变压器110的三次侧的抽头标出，以及将连接在节点CT1P上的交流 一侧的抽头标出。然后，将连接在第二变换器120-2的节点7上的断路 器CB13 14 3以封闭状态标出，将连接在断路器CB13 14 3的节点8 上的断路器CB14 144、 CB15 145以封闭状态标出。然后，将连接 在断路器CB14 14 4的节点9上标注接地的电气符号，将连接在断路 器CB15 15 5的节点IO上的第三变换器122-1标示。然后，将连接在 第三变换器122-1的节点CT2S上的第二变压器112的二次一侧的抽头 标出，将连接在第三变换器122-1的节点11上的第四变换器122-2标 出。另外，将连接在第四变换器122-2的节点CT2T上的第二变压器 112的三次侧的抽头标出，将连接在节点CT2P上的交流一侧的抽头标 出，并在第四变换器122-2的节点DCN2R结束，从而完成了变换器一 侧。
其次，从节点12开始，将连接到节点12上的断路器CB7 137 标示为封闭状态，分别将连接在断路器CB7 137的节点13上的断路 器CB8 138标示为封闭状态，而断路器CB9 1 39以开》史状态标出， 并用线路连接。在断路器CB8 1 38的DCN1I节点处停止线路连接。 然后，将连接在断路器CB9 139的节点14上的断路器CB10 140以开放状态标出，将连接在节点15上的CB11 14 1和CB12 142以封 闭状态标出。因无法再搜索处连接在断路器CB11 141的节点16上的 构成单元，因此停止线路的连接。另夕卜,在断路器CB12 14 2的DCN2I 节点处也停止线路连接。这样，将逆变器一侧的直流线路和旁通线路 的构成单元标出，同时用线路连接。
另外，从DCN1I节点开始，将第一逆变器124-1标出，将连接在 第一逆变器124-1的节点CT3S上的第三变压器124的二次一侧的抽头 标出。接着，将连接在第 一逆变器124-1的节点17上的第二逆变器124-2 标出，将连接在第二逆变器124-2的节点CT3T上的第三变压器124的 三次一侧的抽头标出，将连接在节点CT3P上的交流一侧抽头标出。然 后，将连接在第二逆变器124-2的节点18上的断路器CB16 146以封 闭状态标出，将连接在断路器CB16 14 6的节点19上的断路器CB17 147、 CB18 148以封闭状态标出。然后，将连接在断路器CB17 147 的节点20上接地电气符号标出，标出连接到断路器CB18 14 8的节点 21上的第三逆变器126-1，标出连接在第三逆变器126-1的节点CT4S 上的第四变压器116的二次一侧的抽头。另外，标出连接在第三逆变 器126-1的节点22上的第四逆变器126-2，标出连接在第四逆变器126-2 的节点CT4T上的第四变压器116的三次一侧的抽头。其次，将连接 在节点CT4P上的交流一侧的抽头标出，并在第四逆变器126-2的节点 DCN2I处结束。由此，生成了如图5所示的高压直流系统的回路。
当所接收的系统信息为，断路器CB6 136、 CB12 142、 CB15 145、 CB18 14 8处于开放状态，而剩余的断路器处于封闭状态时， 上述回路体现单元304生成如图6所示的回路。另外，当所接收的系 统信息为，断^各器CB3 133、 CB4 134、 CB5 135、 CB9 139、CB10 14 0、 CB12 142处于开放状态，而剩余的断路器处于封闭状 态时，则生成如图7所示的回i 各。
回路体现单元304将上述所生成的回路信息(高压直流系统的构成 单元之间的连接信息)传送给系统分析单元306。
系统分析单元306通过从上述回路体现单元304输入的回路信息 对高压直流系统的当前运行模式进行判断并分析系统。例如，通过如 图5中所生成的回路判断为正常运行模式(Normal Operation Mode);通 过如图6中的回^各判断为旁路运行模式(Bypass Operation Mode);通过 如图7所示的回路判断为封闭运行模式(Blocking Operation Mode)。当 属于如图6所示的旁路运行模式时，送电方向为如图6所示的流动方 向，当属于图7中的封闭运行模式时，其送电方向为如图7所示的流 动方向。
控制单元308才艮据上述系统分析单元306所分析的系统信息，下 达送电指令，从而对电力系统进行管理及控制。
以上，对本发明的上述理想实施例进行了详细说明，但本发明不 限定于此。本领域的技术人员可在本发明的技术思想范围内，对本发 明进行各种各样的修改、变形。
权利要求
1、一种能量管理系统，其包括通信模块，通过网络接收高压直流系统的系统信息；回路体现单元，利用所述通信模块所接收的高压直流系统的系统信息，依次跟踪所述高压直流系统中预先设定的节点，将各节点之间的构成单元用电气符号标示，并将标示的构成单元之间用线路连接，从而获得构成所述高压直流系统的构成单元之间的连接信息；系统分析单元，通过所述回路体现单元所获得的高压直流系统的构成单元之间的连接信息，对所述高压直流系统的运行模式进行分析；控制单元，根据所述系统分析单元所分析的运行模式，下达送电指令，从而对所述高压直流系统进行管理及控制。
2、 如权利要求1所述能量管理系统，其特征在于，由构成所述高 压直流系统的构成单元导致电阻抗发生变化的点被指定为所述节点， 并"&定其顺序。
3、 如权利要求1所述能量管理系统，其特征在于，所述构成单元 为变压器、逆变器、变换器、断路器。
4、 如权利要求3所述能量管理系统，其特征在于，所述系统信息 包括断路器状态信息、直流电压信息以及电力信息中的至少 一个。
5、 如权利要求3所述能量管理系统，其特征在于，当所述构成单 元为断路器时，所述回路体现单元根据包含在所述系统信息中的断路 器状态信息，对所述断路器进行连接或解除连接，从而获得构成所述 高压直流系统的构成单元之间的连接信息。
6、 一种能量管理系统的控制方法，其包括步骤一，通过网络接收高压直流系统的系统信息；步骤二，利用所述接收的高压直流系统的系统信息，依次跟踪所 述高压直流系统中预先设定的节点，将各节点之间的构成单元用电气 符号标示，并将标示的构成单元之间用线路连接，从而获得构成所述 高压直流系统的构成单元之间的连接信息；步骤三，根据构成所述高压直流系统的构成单元之间的连接信息， 判断所述高压直流系统的运刊^莫式。
7、 如权利要求6所述能量管理系统的控制方法，其特征在于，所 述构成单元为变压器、逆变器、变换器以及断路器；所述系统信息包 括断路器状态信息、直流电压信息以及电力信息中的至少 一个。
8、 如权利要求7所述能量管理系统的控制方法，其特征在于，所 述获得构成高压直流系统的构成单元之间的连接信息的步骤中，当所 述构成单元为断路器时，根据包含在所述系统信息中的断路器状态信 息，连接或解除连接所述断路器，并获得构成所述高压直流系统的构 成单元之间的连接信息。
全文摘要
本发明涉及到能量管理系统以及能量管理系统的控制方法，其包括通信模块，通过网络接收高压直流系统的系统信息；回路体现单元，利用所述通信模块所接收的高压直流系统的系统信息，依次跟踪所述高压直流系统中预先设定的节点，将各节点之间的构成单元用电气符号标示，并将标示的构成单元之间用线路连接，从而获得构成所述高压直流系统的构成单元之间的连接信息；系统分析单元，通过所述回路体现单元所获得的高压直流系统的构成单元之间的连接信息，对所述高压直流系统的运行模式进行分析；控制单元，根据所述系统分析单元所分析的运行模式下达送电指令，从而对所述高压直流系统进行管理及控制。
文档编号H02J13/00GK101505065SQ20091000621
公开日2009年8月12日 申请日期2009年2月4日 优先权日2008年2月5日
发明者尹尚润, 李旭和, 赵尹晟 申请人:Ls产电株式会社