摘 要：國內以往的EMS和DTS是2套系統，這嚴重影響了它的實用性。為此，設計了EMS／DTS一體化系統，實現了EMS和DTS在支撐平臺、功能、數據結構和應用程序級的全面一體化，使傳統EMS功能和DTS功能相互補充。與非一體化系統相比，該系統具有非常明顯的優勢。
關鍵詞：能量管理系統 調度員培訓仿真系統 一體化 電力系統
引言
隨著電力系統的發展和電網商業化運營的深入開展，對電力系統的運行進行調度和控制變得越來越復雜。為提高電網安全、穩定、優質和經濟運行水平，能量管理系統(EMS)［1］和調度員培訓仿真系統(DTS)［2］作為電網調度中心的2套重要的計算機自動化系統，已經在實際的電力系統中得到了廣泛的推廣應用。其中，EMS系統主要用于電網監控和調度輔助決策，可以使電網調度由經驗型上升至科學的分析型。而DTS則主要用于調度員培訓、運行方式研究和反事故演習等。
由于歷史原因，國內以往的EMS和DTS是2套系統，分別獨立進行開發和研制。用戶使用時，需要掌握和維護2套系統，人機界面風格不一致，分析計算結果不盡相同，不同數據庫之間通過 數據接口相連，使用維護十分不便，嚴重影響了系統的實用性。近年來，隨著EMS和DTS系統應用的普及，迫切需要研制出一套真正的EMS／DTS一體化系統。
1 一體化系統的設計
1.1 概念設計
真正的EMS／DTS一體化系統的內涵主要有以下3個層次：
(1)支撐平臺的一體化。EMS和DTS采用統一的支撐平臺，包括：數據庫管理系統、圖形和人機交互系統、網絡通信系統、進程管理系統等。
(2)應用功能的一體化。EMS和DTS功能一體，應用系統內部無縫連接，每臺工作站可以同時運行EMS和DTS應用系統。
(3)數據結構和應用程序級的一體化。EMS和DTS應用系統的數據庫定義和數據結構保持一致，相同的功能和算法細節采用完全相同的源代碼，使EMS和DTS在軟件上實現了最大程度的可重用性。
上述3個一體化層中，層次(3)是最高程度的一體化。
圖1給出了EMS／DTS一體化系統示意［3］。
圖1 EMS／DTS一體化系統示意
1.2 統一支撐平臺設計
在統一支撐平臺的設計中，利用了開放分布式的體系結構、面向對象的技術和國際標準的軟件平臺，采用UNIX操作系統、X-Window／Motif圖形界面、TCP／IP網絡通信協議和SQL數據庫訪問語言，系統具有良好的開放性，可在不同廠家的硬件平臺上運行，使用戶的軟件投資得到充分保護。
統一支撐平臺由數據庫管理系統、圖形和人機交互系統、網絡通信系統和進程管理系統等幾部分組成。
統一的數據庫管理系統有以下4個特點：(1)使用UNIX的共享內存技術使數據常駐內存，滿足了實時性的要求；(2)支持邏輯上的層次和指針結構，同時滿足了電網分析和仿真計算的要求；(3)支持不同的數據集模式，每個數據集模式可以包含多個數據庫，EMS和DTS可以使用不同的數據集模式，滿足了在同一臺計算機上同時運行EMS和DTS功能而互不干擾的要求，并可在EMS和DTS應用之間方便地進行切換；(4)支持多數據集，即同一個數據集模式可以生成多個結構完全一致但內容取值可以不同的數據集，滿足了在同一臺計算機上供不同的用戶同時運行EMS和DTS功能而互不干擾的要求。本文從一體化高度，設計了EMS和DTS一體的應用數據庫結構，實現了數據庫從管理到應用級的全面一體化。
統一的圖形和人機交互系統由工作平臺和維護平臺2部分組成。其中，工作平臺主要由EMS工作平臺、DTS教員臺和DTS學員臺3部分組成，它們分別是EMS使用人員、DTS教員和DTS學員所使用的人機交互環境，其中DTS學員臺是EMS工作平臺的完整拷貝，保證了控制中心模型的逼真性。在設計中，嚴格保證了幾套工作平臺在顯示、查詢和操作等人機交互風格上的一致性，易于學習和使用。維護平臺是維護人員用于建立和維護系統所使用的圖形數據庫工具，維護人員只需掌握一套維護工具。
統一的網絡通信系統基于TCP／IP協議，負責EMS／DTS分布式系統中各功能節點工作站之間可靠的網絡通信，進行網絡監視和管理。
統一的進程管理系統負責協調和管理EMS／DTS一體化系統中眾多功能各異的進程，對進程的運行進行監視，控制進程的啟停和進程間的通信。
1.3 應用功能的設計
1.3.1基本公共應用
由于EMS和DTS應用系統的數據結構在設計時保持一致，使2套系統中相同的功能和算法細節可以采用相同的源代碼，即通過提取EMS和DTS應用軟件中的“公因子”(即公共應用)，使EMS和DTS運行時統一調用這些公共模塊。
(1)電網建模。本文將EMS和DTS所需的電網數據庫相結合，設計出EMS／DTS一體化系統的統一電網數據庫。采用了智能化的方法來進行電網建模，智能化的電網建模工具能利用廠站單線圖中隱含的電網結構信息，采用拓撲搜索算法自動生成電網結構數據庫，并直接通過選擇圖元錄入對應電力設備的參數，并在圖元和數據庫中的電力設備之間建立了連接關系。系統可自動標定待顯示的動態數據的位置實現了圖形數據庫一體化，大幅度降低了建立和維護EMS／DTS一體化系統的工作量，并且不易出錯，降低了對系統維護人員的要求。
(2)拓撲分析［4］和動態著色。它被EMS和DTS中眾多模塊所調用。該應用可根據開關／刀閘的開／合狀態，確定整個電網的電氣連通關系，軟件中采用了通用的深度優先算法，能處理電網復雜多樣的主接線方式。電力設備帶電還是不帶電、是處于環網還是輻射網上，都可以在單線圖上用不同的顏色來加以區別。
(3)外網等值。外網等值統一采用了改進的擴展WARD等值法［5］，能考慮外網對內網擾動產生的功率增援。
(4)潮流計算。統一采用快速分解算法，并統一考慮如：多島潮流、功率缺額分配和系統頻率變化等特殊的問題［6］。
(5)故障計算。它可對各種類型的短路和斷路計算故障后系統中元件上的各相和各序電流和電壓，統一采用了一種規范化的故障計算方法［7］，可適應于各種故障類型。
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