0引言
随着计算机软硬件技术的飞速进步，以计算机为平台的电力系统调度自动化技术得到了蓬勃发展。我国电力系统调度自动化在20世纪80年代以前一直处于数据采集和监控（SCADA）阶段，80年代初，电力系统状态估计算法逐渐成熟，调度自动化技术开始向能量管理系统（EMS）阶段发展[1]。80年代末、90年代初，随着实时状态估计在实际电网中的实现，EMS开始走向实用化，我国电力系统调度也随之真正向自动化方向发展，电力调度工作由以调度工作人员经验为主，发展为在电网仿真计算基础上的科学调度。
EMS按其范围可分为狭义和广义两种。
狭义的EMS是指电力应用软件，它利用SCADA系统采集电网实时运行数据，包括开关刀闸状态、变压器分接头位置等开关量，以及节点电压、支路潮流等模拟量，在这些实时数据基础上，通过实时状态估计，剔除坏数据，并求得所有节点的电压，然后通过在线潮流求得全网的潮流分布。在线潮流每隔一个较短的时间间隔（例如1min）运行一次，便于调度人员对全网运行状态进行实时监视。调度人员还可通过EMS中的故障计算和暂态稳定分析模块，计算各种故障情况下的故障电流、全网潮流分布和暂态稳定情况，以便进行运行方式的制定和继电保护定值的校核。
广义的EMS是指实现调度自动化的所有应用软件，主要包括SCADA、狭义的EMS以及调度员培训仿真器（dispatchertrainingsimulator，缩写为DTS）。
目前，国内外有人把DTS称为操作员培训仿真系统（operatortrainingsimulator，缩写为OTS），或者称为电力系统仿真器（powersystemsimulator）。
DTS主要用于对调度员进行电网操作和事故处理培训。一般由1个教员台和1个或多个学员台构成。教员通过设置各种教案，用DTS培训学员；学员面对的是整个电力系统仿真环境，以及由各种教案构成的事故和操作，通过处理这些教案产生的事故和操作，达到接受培训的目的。
本文主要介绍DTS的构成、DTS与EMS的与区别、目前国内对DTS系统的研究开发情况，以及国调中心对DTS系统的应用情况和研究成果。
1DTS的构成
目前，国内外有多家厂商从事DTS系统的开发工作，各个版本的DTS系统虽然在算法水平、人机界面友好性等方面存在差异，但其基本构成大致相同，都是在主要包括离线数据库（主要用于保存电网结构和参数以及历史数据）和实时数据库（主要用于实时计算）的分布式软件平台的基础上，由3个功能模块即电力系统模块（PSM）、控制中心模块（CCM）和教员控制模块（ICM）[l]，构成。其核心部分是PSM，它包括电力系统元件和控制系统模型、电力系统网络拓扑模型。CCM由控制中心SCADA和AGC功能仿真、电力系统分析和调度员人机接口等功能仿真软件组成。ICM包括培训前准备、教案制作、培训中操作控制、培训后恢复和评估等功能。
PSM，CCM和ICM三者之间的关系如图1所示。
ICM向PSM提供各种模型、参数、初如潮滚和事件表，启动PSM运行，PSM的仿真结果以RTU格式送至CCM，CCM向学员显示当前电网运行情况，并将学员的控制操作命令以RTU格式送至ICM再转至PSM，改变PSM运行条件。
一般的，DTS系统是按照分布式系统原则设计的。因此，PSM，CCM，ICM这3个模块可以分装在3台计算机上，也可以将PSM和ICM装在一台计算机上。装CCM的计算机称为学员台，允许配置多个学员台，进行调度全值人员横向协调操作培训。装ICM的计算机称为教员台，允许配置多个教员台进行同级调度员之间或是上下级调度员之间纵向协调培训，例如在实施全国电力系统联合反事故演习中，如果使用分布式多教员台DTS系统，各级教员调度员在其管辖范围内设置不同的事件，所有这些事件构成了整个反事故演习的教案，对所有参演调度员和值班员进行培训。
2DTS与EMS的和区别
DTS作为广义EMS的一部分，与狭义EMS有着紧密的。DTS系统的一个重要应用是培训调度员在熟练使用EMS的基础上加深对电力系统的理解，熟悉调度操作。因此，DTS应尽可能与EMS有相同或者相似的人机界面；同时，DTS应能够采用EMS的实时数据进行培训，使学员身处一种真实的电力系统环境之中。DTS与EMS应一体化设计[2]。目前，国内外各主要调度自动化软件开发商纷纷推出EMS／DTS一体化系统。这种一体化系统，不仅体现在相同的人机界面、相同的数据来源，都是从同一个离线数据库取得同一个电网的结构参数，DTS可以使用EMS的当前数据断面作为初始教案，从而两者的运行参数一致：而且，两个系统运行于同一个实时数据库平台之上，在某些功能相近的模块中，两个系统还实现了部分程序代码的共用。这种一体化的结果，不仅大大减少了数据维护量和程序维护量，而且真正做到了DTS对EMS在人机界面和计算结果方面的模拟，使学员在接受培训之后能够更快地熟悉自己的工作。
DTS与EMS作为功能不同的两个系统，相互之间的区别也是明显的。
首先，DTS可以通过程序自带的数据断面作为初始教案进行培训，也可以将DTS培训过程中的某一个数据断面保存为一个存储柜（savecase），供下次培训时使用。因此，DTS可以具有独立于EMS运行的能力，它的运行并不*依赖于EMS。
其次，DTS与EMS在运行机理上不*相同。EMS反映的是系统当前的实时状态，是一个数据断面，由SCADA数据驱动，是静态的概念；而DTS仿真的是以初始数据断面为起点，按照一定算法模拟系统在一段较长时间内的运行状态，反映的是一个由时间驱动的仿真过程，是动态的概念。反映到算法上，在稳态方面，EMS计算的是在线潮流，反映的是当前的系统潮流分布；而DTS计算的是动态潮流，反映的是一段时间内系统潮流分布随负荷曲线而变化的情况。在动态方面，EMS计算的是故障情况下的故障电流和短时间（1秒～几秒）内的暂态稳定情况，使用的是稳态模型和准稳态模型，例如发电机采用的是能量恒定的二阶经典模型，不考虑调速器、励磁器、PSS稳定器等装置的影响，因此计算速度较快，能够满足实时性要求，而且参数收集也比较容易，缺点是不够，不能仿真系统的长过程响应；而DTS计算的是故障后一段时间（0～10s或者更长）内的系统短、中、长期动态过程，因此需要采用动态模型，例如有些发电机需要采用五阶模型，需要考虑调速器、励磁器、PSS稳定器等装置的影响，负荷需要考虑其机电暂态过程，因此计算量较大，对算法和硬件速度要求较高。动态仿真程序的动态仿真计算时间比能否达到1，是目前衡量DTS算法*与否的一个重要标志，这与需要仿真的电网的规模、所使用的计算机的档次、仿真时间的长短、仿真算法的性能有关。据南瑞公司1999年资料，SD-6000系统对暂态过程的动态仿真比接近3，而对短、中、长期的全过程动态仿真比接近l，已达到实时要求，当然，这一速度与所计算的系统规模有关。
3DTS系统在国内的开发和应用情况
目前，国内从事调度自动化软件销售的公司很多，其中一部分是国内外开发商的代理。据不*统计，已开发出的比较完整的系统主要有：电力科学研究院科东公司的CC-2000系统、南京电力自动化研究院的SD-6000系统和OPEN-2000系统、清华大学的TH-2100系统和TH-PSS系统等。
随着调度自动化这一概念在我国电力调度系统中逐渐被人们所接受，EMS／DTS等调度自动化系统在越来越多的网、省调和一些经济发达地区的地调得到应用。目前，华北、华东等网调以及辽宁、广西等中调的DTS系统都已投运，有些网、省调正处于工程实施阶段，一些地区调度所也实现了DTS[3]。
4国调中心DTS系统的应用
随着葛南直流系统和阳城发输电系统的启动运行，以及全国联网步伐的加快，国调中心的实时调度任务日渐增加，对调度员的培训、操作票的校核、反事故演习的开展、运行方式的研究和制定、继电保护的整定和校核，都需要有一套*可靠的DTS系统。同时，国调中心还担负着全国调度系统的行业管理职能，提高全国范围内调度员的调度水平、推进调度系统的自动化进程，是国调中心的职责。因此，国调需要有一套高水平的、仿真范围涵盖全国主要发电厂和主干电网的DTS系统。在条件成熟的情况下，应考虑设立一个调度员培训中心，为全国调度系统培训调度员。
总的说来，国调中心对DTS系统的应用主要有以下4个方面：
a．培训调度员。包括：熟悉、使用EMS的各种应用软件；正常情况和事故情况下的操作；事故分析和反事故演习；与各级调度进行协调性调度培训，开展联合反事故演习；通过对系统稳态和动态情况下的仿真计算，提高调度员对系统的认识。
b．运行方式的研究和制定。
c.保护定值的整定和校核。
d．电网应用软件的正确性和效果校核。例如，国调中心准备研究开发的操作票自动生成系统，就可以在DTS系统上进行校核。
目前，国调中心阳城发输电系统DTS已经投入试运行，我们利用这一系统对上述4个方面的应用都进行了尝试。其中，对于国调中心目前工作直接意义并取得满意结果的是：对阳城发输电系统在不同运行方式和各种操作过程中系统稳态电压的模拟仿真计算。以其中一次仿真计算为例，2001年2月18日阳城电厂1号机启动期间，对三堡、东明、阳城3站母线电压的实测值进行了现场记录，并令国调中心DTS系统在相同系统拓扑状态下，调节仿真系统的华东网运行方式，使三堡站母线仿真电压在东三线充电前为513kV，然后按照相同的操作步骤，进行阳城电厂1号机启动并网，并记录在整个操作过程中的5种状态下，3站母线电压的仿真值（如表1所示）。
由表1可以看出，国调中心DTS系统的稳态电压仿真计算结果与实测值基本吻合。通过上述校核可以看出，国调中心DTS系统的稳态仿真计算具有较高的精度，可以用于实际系统仿真，这对国调中心的调度员培训、操作票校核、反事故演习、事故处理预案的制定、运行方式研究、继电保护整定等工作都有一定的现实意义。
5国调中心对DTS系统的功能要求
从2001年开始，为了实施“西电东送”发展战略，全国联网步骤明显加快，到“十五”末期，将基本实现全国电网的互联，国调中心的实时电力调度任务将大幅度增加。因此，要求国调中心DTS在仿真范围涵盖全国主要发电厂和主干电网的基础上，具有计算、仿真速度接近实时、人机界面友好、输出曲线报表详细清晰的特点；其仿真范围包括国内的500kV主干电网；220kV厂站的等值原则为保留省间联络线和重要调频厂，例如辽宁、吉林省间的220kV联络线及吉林、黑龙江省间的220kV联络线；其输送潮流的大小对于东北、华北联络线的稳定极限有重要影响，必须详细建模，以便模拟各种运行方式。发电机组的建模原则是：对系统内300MW及以上机组，应逐台详细建模；而对于200MW～300MW机组，可以有选择地对一些重要机组详细建模，例如，对于华北电网调频具有重要意义的陡河电厂（4X200MW）。由此产生的机组数量过大、计算量剧增的问题，可以通过适当选择仿真范围、等值简化外部网、采用*算法的方式得到解决。
国调中心DTS系统要求能够从国调中心现有SCADA系统取得实时数据，并能够方便地进行存储；能够地仿真系统的全过程动态响应，具有完备的保护配置，电流速断、距离保护等采用定值启动，而变压器匝间保护、瓦斯保护等设备保护主要采用逻辑启动；人机界面友好，概念清晰，输出曲线报表完备、准确。
6国调中心DTS初期研究成果
在DTS初期研究阶段，国调中心与清华大学相互配合，主要取得了以下两项成果：
a，完成了阳城发输电系统的仿真建模工作，在试运行阶段向开发商提出了一些改进措施的要求，使该仿真系统与实际系统更加接近。目前在国调中心的日常操作票校核和反事故演习、特别是稳态电压预测和校核中发挥了重要作用，得到了调度人员的充分认同。
b.完成了《国调中心DTS系统初期研究报告》，提出了一系列建议，包括：扩大仿真范围，详细模拟生要发电机以提高系统仿真精度，采用分块等值和使用并行算法以提高计算速度，增加系统仿真时间控制按钮，增强快照和生演功能，增加DTS与BPA接口从而可以利用国调中心现有BPA程序对DTS计算结果进行校验，等等。
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