0引言
　　
　　隨著計算機軟硬件技術的飛速進步，以計算機為平臺的電力系統調度自動化技術得到了蓬勃發展。我國電力系統調度自動化在20世紀80年代以前一直處于數據采集和監控（SCADA）階段，80年代初，電力系統狀態估計算法逐漸成熟，調度自動化技術開始向能量管理系統（EMS）階段發展[1]。80年代末、90年代初，隨著實時狀態估計在實際電網中的實現，EMS開始走向實用化，我國電力系統調度也隨之真正向自動化方向發展，電力調度工作由以調度工作人員經驗為主，發展為在電網仿真計算基礎上的科學調度。
　　
　　EMS按其范圍可分為狹義和廣義兩種。
　　
　　狹義的EMS是指電力應用軟件，它利用SCADA系統采集電網實時運行數據，包括開關刀閘狀態、變壓器分接頭位置等開關量，以及節點電壓、支路潮流等模擬量，在這些實時數據基礎上，通過實時狀態估計，剔除壞數據，并求得所有節點的電壓，然后通過在線潮流求得全網的潮流分布。在線潮流每隔一個較短的時間間隔（例如1min）運行一次，便于調度人員對全網運行狀態進行實時監視。調度人員還可通過EMS中的故障計算和暫態穩定分析模塊，計算各種故障情況下的故障電流、全網潮流分布和暫態穩定情況，以便進行運行方式的制定和繼電保護定值的校核。
　　
　　廣義的EMS是指實現調度自動化的所有應用軟件，主要包括SCADA、狹義的EMS以及調度員培訓仿真器（dispatchertrainingsimulator，縮寫為DTS）。
　　
　　目前，國內外有人把DTS稱為操作員培訓仿真系統（operatortrainingsimulator，縮寫為OTS），或者稱為電力系統仿真器（powersystemsimulator）。
　　
　　DTS主要用于對調度員進行電網操作和事故處理培訓。一般由1個教員臺和1個或多個學員臺構成。教員通過設置各種教案，用DTS培訓學員；學員面對的是整個電力系統仿真環境，以及由各種教案構成的事故和操作，通過處理這些教案產生的事故和操作，達到接受培訓的目的。
　　
　　本文主要介紹DTS的構成、DTS與EMS的與區別、目前國內對DTS系統的研究開發情況，以及國調中心對DTS系統的應用情況和研究成果。
　　
　　1DTS的構成
　　
　　目前，國內外有多家廠商從事DTS系統的開發工作，各個版本的DTS系統雖然在算法水平、人機界面友好性等方面存在差異，但其基本構成大致相同，都是在主要包括離線數據庫（主要用于保存電網結構和參數以及歷史數據）和實時數據庫（主要用于實時計算）的分布式軟件平臺的基礎上，由3個功能模塊即電力系統模塊（PSM）、控制中心模塊（CCM）和教員控制模塊（ICM）[l]，構成。其核心部分是PSM，它包括電力系統元件和控制系統模型、電力系統網絡拓撲模型。CCM由控制中心SCADA和AGC功能仿真、電力系統分析和調度員人機接口等功能仿真軟件組成。ICM包括培訓前準備、教案制作、培訓中操作控制、培訓后恢復和評估等功能。
　　
　　PSM，CCM和ICM三者之間的關系如圖1所示。　　
　　ICM向PSM提供各種模型、參數、初如潮滾和事件表，啟動PSM運行，PSM的仿真結果以RTU格式送至CCM，CCM向學員顯示當前電網運行情況，并將學員的控制操作命令以RTU格式送至ICM再轉至PSM，改變PSM運行條件。
　　
　　一般的，DTS系統是按照分布式系統原則設計的。因此，PSM，CCM，ICM這3個模塊可以分裝在3臺計算機上，也可以將PSM和ICM裝在一臺計算機上。裝CCM的計算機稱為學員臺，允許配置多個學員臺，進行調度全值人員橫向協調操作培訓。裝ICM的計算機稱為教員臺，允許配置多個教員臺進行同級調度員之間或是上下級調度員之間縱向協調培訓，例如在實施全國電力系統聯合反事故演習中，如果使用分布式多教員臺DTS系統，各級教員調度員在其管轄范圍內設置不同的事件，所有這些事件構成了整個反事故演習的教案，對所有參演調度員和值班員進行培訓。
　　
　　2DTS與EMS的和區別
　　
　　DTS作為廣義EMS的一部分，與狹義EMS有著緊密的。DTS系統的一個重要應用是培訓調度員在熟練使用EMS的基礎上加深對電力系統的理解，熟悉調度操作。因此，DTS應盡可能與EMS有相同或者相似的人機界面；同時，DTS應能夠采用EMS的實時數據進行培訓，使學員身處一種真實的電力系統環境之中。DTS與EMS應一體化設計[2]。目前，國內外各主要調度自動化軟件開發商紛紛推出EMS／DTS一體化系統。這種一體化系統，不僅體現在相同的人機界面、相同的數據來源，都是從同一個離線數據庫取得同一個電網的結構參數，DTS可以使用EMS的當前數據斷面作為初始教案，從而兩者的運行參數一致：而且，兩個系統運行于同一個實時數據庫平臺之上，在某些功能相近的模塊中，兩個系統還實現了部分程序代碼的共用。這種一體化的結果，不僅大大減少了數據維護量和程序維護量，而且真正做到了DTS對EMS在人機界面和計算結果方面的模擬，使學員在接受培訓之后能夠更快地熟悉自己的工作。
　　
　　DTS與EMS作為功能不同的兩個系統，相互之間的區別也是明顯的。
　　
　　首先，DTS可以通過程序自帶的數據斷面作為初始教案進行培訓，也可以將DTS培訓過程中的某一個數據斷面保存為一個存儲柜（savecase），供下次培訓時使用。因此，DTS可以具有獨立于EMS運行的能力，它的運行并不*依賴于EMS。
　　
　　其次，DTS與EMS在運行機理上不*相同。EMS反映的是系統當前的實時狀態，是一個數據斷面，由SCADA數據驅動，是靜態的概念；而DTS仿真的是以初始數據斷面為起點，按照一定算法模擬系統在一段較長時間內的運行狀態，反映的是一個由時間驅動的仿真過程，是動態的概念。反映到算法上，在穩態方面，EMS計算的是在線潮流，反映的是當前的系統潮流分布；而DTS計算的是動態潮流，反映的是一段時間內系統潮流分布隨負荷曲線而變化的情況。在動態方面，EMS計算的是故障情況下的故障電流和短時間（1秒～幾秒）內的暫態穩定情況，使用的是穩態模型和準穩態模型，例如發電機采用的是能量恒定的二階經典模型，不考慮調速器、勵磁器、PSS穩定器等裝置的影響，因此計算速度較快，能夠滿足實時性要求，而且參數收集也比較容易，缺點是不夠，不能仿真系統的長過程響應；而DTS計算的是故障后一段時間（0～10s或者更長）內的系統短、中、長期動態過程，因此需要采用動態模型，例如有些發電機需要采用五階模型，需要考慮調速器、勵磁器、PSS穩定器等裝置的影響，負荷需要考慮其機電暫態過程，因此計算量較大，對算法和硬件速度要求較高。動態仿真程序的動態仿真計算時間比能否達到1，是目前衡量DTS算法*與否的一個重要標志，這與需要仿真的電網的規模、所使用的計算機的檔次、仿真時間的長短、仿真算法的性能有關。據南瑞公司1999年資料，SD-6000系統對暫態過程的動態仿真比接近3，而對短、中、長期的全過程動態仿真比接近l，已達到實時要求，當然，這一速度與所計算的系統規模有關。
　　
　　3DTS系統在國內的開發和應用情況
　　
　　目前，國內從事調度自動化軟件銷售的公司很多，其中一部分是國內外開發商的代理。據不*統計，已開發出的比較完整的系統主要有：電力科學研究院科東公司的CC-2000系統、南京電力自動化研究院的SD-6000系統和OPEN-2000系統、清華大學的TH-2100系統和TH-PSS系統等。
　　
　　隨著調度自動化這一概念在我國電力調度系統中逐漸被人們所接受，EMS／DTS等調度自動化系統在越來越多的網、省調和一些經濟發達地區的地調得到應用。目前，華北、華東等網調以及遼寧、廣西等中調的DTS系統都已投運，有些網、省調正處于工程實施階段，一些地區調度所也實現了DTS[3]。
　　
　　4國調中心DTS系統的應用
　　
　　隨著葛南直流系統和陽城發輸電系統的啟動運行，以及全國聯網步伐的加快，國調中心的實時調度任務日漸增加，對調度員的培訓、操作票的校核、反事故演習的開展、運行方式的研究和制定、繼電保護的整定和校核，都需要有一套*可靠的DTS系統。同時，國調中心還擔負著全國調度系統的行業管理職能，提高全國范圍內調度員的調度水平、推進調度系統的自動化進程，是國調中心的職責。因此，國調需要有一套高水平的、仿真范圍涵蓋全國主要發電廠和主干電網的DTS系統。在條件成熟的情況下，應考慮設立一個調度員培訓中心，為全國調度系統培訓調度員。
　　
　　總的說來，國調中心對DTS系統的應用主要有以下4個方面：
　　
　　a．培訓調度員。包括：熟悉、使用EMS的各種應用軟件；正常情況和事故情況下的操作；事故分析和反事故演習；與各級調度進行協調性調度培訓，開展聯合反事故演習；通過對系統穩態和動態情況下的仿真計算，提高調度員對系統的認識。
　　
　　b．運行方式的研究和制定。
　　
　　c.保護定值的整定和校核。
　　
　　d．電網應用軟件的正確性和效果校核。例如，國調中心準備研究開發的操作票自動生成系統，就可以在DTS系統上進行校核。
　　
　　目前，國調中心陽城發輸電系統DTS已經投入試運行，我們利用這一系統對上述4個方面的應用都進行了嘗試。其中，對于國調中心目前工作直接意義并取得滿意結果的是：對陽城發輸電系統在不同運行方式和各種操作過程中系統穩態電壓的模擬仿真計算。以其中一次仿真計算為例，2001年2月18日陽城電廠1號機啟動期間，對三堡、東明、陽城3站母線電壓的實測值進行了現場記錄，并令國調中心DTS系統在相同系統拓撲狀態下，調節仿真系統的華東網運行方式，使三堡站母線仿真電壓在東三線充電前為513kV，然后按照相同的操作步驟，進行陽城電廠1號機啟動并網，并記錄在整個操作過程中的5種狀態下，3站母線電壓的仿真值（如表1所示）。　　
　　由表1可以看出，國調中心DTS系統的穩態電壓仿真計算結果與實測值基本吻合。通過上述校核可以看出，國調中心DTS系統的穩態仿真計算具有較高的精度，可以用于實際系統仿真，這對國調中心的調度員培訓、操作票校核、反事故演習、事故處理預案的制定、運行方式研究、繼電保護整定等工作都有一定的現實意義。
　　
　　5國調中心對DTS系統的功能要求
　　
　　從2001年開始，為了實施“西電東送”發展戰略，全國聯網步驟明顯加快，到“十五”末期，將基本實現全國電網的互聯，國調中心的實時電力調度任務將大幅度增加。因此，要求國調中心DTS在仿真范圍涵蓋全國主要發電廠和主干電網的基礎上，具有計算、仿真速度接近實時、人機界面友好、輸出曲線報表詳細清晰的特點；其仿真范圍包括國內的500kV主干電網；220kV廠站的等值原則為保留省間聯絡線和重要調頻廠，例如遼寧、吉林省間的220kV聯絡線及吉林、黑龍江省間的220kV聯絡線；其輸送潮流的大小對于東北、華北聯絡線的穩定極限有重要影響，必須詳細建模，以便模擬各種運行方式。發電機組的建模原則是：對系統內300MW及以上機組，應逐臺詳細建模；而對于200MW～300MW機組，可以有選擇地對一些重要機組詳細建模，例如，對于華北電網調頻具有重要意義的陡河電廠（4X200MW）。由此產生的機組數量過大、計算量劇增的問題，可以通過適當選擇仿真范圍、等值簡化外部網、采用*算法的方式得到解決。
　　
　　國調中心DTS系統要求能夠從國調中心現有SCADA系統取得實時數據，并能夠方便地進行存儲；能夠地仿真系統的全過程動態響應，具有完備的保護配置，電流速斷、距離保護等采用定值啟動，而變壓器匝間保護、瓦斯保護等設備保護主要采用邏輯啟動；人機界面友好，概念清晰，輸出曲線報表完備、準確。
　　
　　6國調中心DTS初期研究成果
　　
　　在DTS初期研究階段，國調中心與清華大學相互配合，主要取得了以下兩項成果：
　　
　　a，完成了陽城發輸電系統的仿真建模工作，在試運行階段向開發商提出了一些改進措施的要求，使該仿真系統與實際系統更加接近。目前在國調中心的日常操作票校核和反事故演習、特別是穩態電壓預測和校核中發揮了重要作用，得到了調度人員的充分認同。
　　
　　b.完成了《國調中心DTS系統初期研究報告》，提出了一系列建議，包括：擴大仿真范圍，詳細模擬生要發電機以提高系統仿真精度，采用分塊等值和使用并行算法以提高計算速度，增加系統仿真時間控制按鈕，增強快照和生演功能，增加DTS與BPA接口從而可以利用國調中心現有BPA程序對DTS計算結果進行校驗，等等。