网调度员培训仿真系统Dispatcher Training Simulator,简称DTS是一套数字仿真系统。
它运用计算机技术,通过建立电力系统的数学模型,模拟各种调度操作与故障后的系统工况,并将这些信息送到电力系统控制中心,为调度员提供一个逼真的培训环境,以达到既不影响实际电力系统的运行又达到培训调度员的目的1。
事实证明,它是培训调度员的最佳的工具25。
1.3 国内外研究现状及发展趋势 电网调度员培训模拟器的概念早在1972-1973年美国威思康星(Wisscosin)电力 公司能量管理系统(EMS)的设计中就形成了。
1976年J.Latimer和R.Mssiello在美国 明尼苏达电力系统会议上发表了名为《调度员培训模拟系统》的文章。
1977年在多 伦多举行的电力工业计算机应用(PICA)会议上首次在电力工业中提出了“调度员 培训模拟”的概念。
1978年美国电力科学研究院(EPRI)组织了关于DTS的大讨论 以后,DTS在国外迅速推广36。
1984年,EPRI提出了电力系统调度员培训模拟器的 设计规范和要求。
美国电力系统计算机应用公司研究开发的调度员培训模拟器,已 基本实现其预想功能。
另外,美国控制数据公司和日本的东京电力公司也先后推出 了调度员培训模拟器,并使其成为提高电网运行水平、防止事故发生的有力工具。
1.3.1 国外 DTS 的发展经历了几个阶段:7 170年代以CDC-17为硬件平台的CDC系统。
电力系统模拟基于潮流解法。
2 论 文 280年代以小型机为硬件平台的系统。
电力系统模拟以长过程为基础。
在这个时期,小型机相继问世,价格大幅下降,而且性能有所提高。
同时电力系统分析技术上亦有两个突破性的进展: ①GE公司长时间研究的LOTDYS程序于1974年问世; ②PQ分解法潮流技术的成熟。
这些都使得纯数学模拟在DTS中得到更进一步的发展。
在80年代初出现了以美国能源控制公司ESCA和波因能源控制公司Boing为代表的第二代DTS。
其硬件平台为VAX11/780 ESCA和SEL32/77Boing超级小型机。
其软件技术的核心是长过程模拟Long-Term Dynamic Simulation。
390年代以来,计算机系统大多以分布式工作站组成开放系统。
在软件上美国等都在致力于将电力系统暂态过程的考虑加入到DTS系统中来。
从上世纪90年代开始将动态仿真911,将面向对象等技术引入DTS1213。
1.3.2 国内 DTS 的发展现状: 我国调度员培训模拟工作起步较晚。
1987年,东北电管局总调度所与清华大学签订了合作开发东北电网仿真系统的协议。
该系统于1990年12月通过鉴定。
自投入运行以来,在组织东北各省调度员进行联合反事故演习等方面起到了良好的作用。
该系统的特点是用SCADA后备机作为人机交换,与主控制室保持了相同的操作环境硬件、支持软件、数据库和画面,并且把离线计算引入到DTS工作平台,与数据库、图形显示结合起来,方便了离线研究。
1991年能源部主持了由电力科学研究院与华北电力联合公司合作研制的华北电网调度员培训模拟系统鉴定会。
华北DTS是我国第二套DTS系统,华北DTS在系统设计中第一次把开发系统、精简指令集计算机RISCUNIX操作系统引入DTS系统,形成复杂指令CISC与精简指令混合系统,实现了暂态、中期与长过程的实时全过程快速模拟,实现了倒闸操作训练功能,已在培训、运行方式等方面起到了应有的作用。
1994年由中国电科院与浙江电力职工大学联合开发的浙江电网调度员培训模拟系统投入运行。
浙江DTS采用4台Sun工作站组成分布系统,全部支持系统是由我国自行开发,采用了全图形技术。
DTS的应用从东北14、华北15和华东16三大网调的试点,推广到各个网省调、大中型地调、集控中心和大型变电站,并拓展 3 论 文到电力培训中心和高等院校电力专业。
这些都标志着我国的电网仿真技术己经基本上赶上了国际先进水平。
随着我国电网互连的加速、用电需求的攀升和电力市场改革的变化,电网管理的格局发生了重大变化,给电网仿真培训技术提出了新的需求和挑战。
一方面,现代互联电力系统规模更大,地域更广,变化更快,组成元件更复杂,运行和交易的难度更大,出现了很多新问题。
另一方面,高性能计算技术,高速同步采集技术,高速通信技术和计算机软件技术的迅猛发展,丰富了技术手段。
因此电网培训仿真系统将向广域化、集成化、标准化的方向发展。
从当前发展趋势来看,分布式交互仿真(Distributed Interactive Simulation DIS)将是今后研究与应用的热点和重点,它采用协调一致的结构、标准、协议和数据库,通过局域网或广域网,将分散到各地的仿真设备互连,形成可参与的综合性仿真环境。
与以往的仿真技术相比,DTS 的不同之处体现在以下几个方面: 1 在体系结构上,由过去的集中式、封闭式发展到分布式、开放式和交互式,构成可互操作、可移植、可伸缩及强交互的协同仿真体系结构。
2 在功能上,有原来单一的调度或变电站仿真,发展到全网环境下,以多设备平台为基础的体系与电气全过程仿真。
在DTS的发展过程中也存在一些问题。
国内外DTS在动态仿真、培训评估和实用性等方面的实现比较困难517。
在国内,由于现场基础数据普遍比较差,系统维护水平不高,有时导致不正确的仿真结果,容易误导运行人员。
其次,对于DTS仿真方法的选择以及处理DTS与在线EMS的关系上,不同DTS厂家存在分歧;DTS厂家和用户对其功能的看法不同,没有共同标准。
另外,一体化系统DTS与基础应用软件和支持软件之间存在需求矛盾(如对于网架规模的确定,状态估计尽量选可观测的范围,DTS至少选学员培训的范围),独立型系统与异构系统的接口非常困难。
目前,就某一方面从国内和开发商角度讨论DTS的文章很多,但研究国外和从用户角度分析DTS的很少,因此,有必要对DTS的现状进行较全面的分析和总结,为DTS在电力市场内部环境和EMS-API外部环境下的发展问题做准备18。
4 论 文1.4 本文主要研究内容 一、本文通过对电力系统暂态全过程的分析,将暂态全过程看作一个整体,以系统状态变量以及元件参数特性等为判据,智能地决定电力系统处于不同状态下各个元件合理的模型状态。
以电力系统元件为暂态计算对象,将暂态仿真看作由相互作用对象所组成的系统,从而实现了真正意义上的暂态过程仿真。
二 、本文实现了暂态模型向中长期动态模型的转换。
暂态模型考虑发电机的转子运动方程,当系统功角振荡足够衰减后地变换为中长期动态模型。
加入人工阻尼加速振荡的衰减,使暂态过程尽快过渡到中长期动态过程。
还实现了中长期动态模型的变换,略去时间常数较小的控制系统环节,增加时间常数较大的元件。
最后通过中长期动态仿真结果为暂态仿真提供初值。
三、本文研究了实用动态全过程仿真软件的系统结构,包括故障仿真模块、数据库和图形操作模块等,并对实用仿真的流程进行了介绍。
四、最后仿真结果表明:本文的方法充分考虑了系统的动态特性,反映了各阶段间的相互耦合影响,适用于电力系统中各类动态问题的仿真分析和研究。
5 论 文 2 DTS 系统总体描述2.1 系统总体结构2.1.1 硬件结构 DTS系统作为电网SCADA/EMS系统的一个网络结点,由系统仿真服务器与SCADA/EMS系统通过局域网连接,兼作通讯工作站。
DTS系统由一台工作站作为教员台机和两台工作站作为学员台机构成其硬件平台,采用局域网连接。
学员台机模拟控制中心,运行SCADA/EMS仿真子系统,培训环境与SCADA实际情况一致;教员台主机模拟电力系统,运行电网仿真子系统和教员控制子系统。
调度教员台 投影仪 电话 14 U 教员 局域网 2U 调度学员台 交换机 14 U 学员 电话 实际SCADA/EMS系
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