DTS在學(xué)校培訓(xùn)模式的探索

鄒德虎 葛亮亮 王仲達(dá) 沈小燕

國電南瑞科技股份有限公司 江蘇 南京 211106

0 引言

調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)（DTS）近年來發(fā)展很快，技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）多級調(diào)度間聯(lián)合反事故演習(xí)［1-3］，有效提高了復(fù)雜故障的演習(xí)效果，幫助調(diào)度員提高應(yīng)對復(fù)雜故障的綜合能力。2）面向調(diào)度一體化、調(diào)控一體化的新一代DTS系統(tǒng)，模擬智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行的全過程，并且與變電站仿真、監(jiān)控仿真交互，全方位的實現(xiàn)仿真培訓(xùn)［4］。 3） 對一次設(shè)備［5］、二次設(shè)備［6］、操作過程［7］等方面更加精確合理的模擬。

現(xiàn)有的DTS主要應(yīng)用于各級電網(wǎng)調(diào)度中心，屬于生產(chǎn)系統(tǒng)。本文所指的學(xué)校定義為以電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)的教學(xué)培訓(xùn)為目的、不執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)的機(jī)構(gòu)，除了電力培訓(xùn)中心之外，也包括舉辦電網(wǎng)培訓(xùn)的高等院校電力專業(yè)、電力科研單位。傳統(tǒng)上，DTS雖然也較多的應(yīng)用于學(xué)校，但并沒有針對學(xué)校的特殊點(diǎn)進(jìn)行專門的研究與開發(fā)，而是直接將DTS安裝到學(xué)校，然后從某個調(diào)度中心拷貝模型和斷面數(shù)據(jù)，作為學(xué)校學(xué)員培訓(xùn)的工具。

這種模式有如下弊端：1）現(xiàn)有DTS的參與者培訓(xùn)時互相影響，但是學(xué)校常常舉辦幾十人的培訓(xùn)班，要求學(xué)員練習(xí)或考試時互不干擾。2）現(xiàn)有的DTS有1個教員和2-3個學(xué)員，學(xué)員充當(dāng)調(diào)度員的角色，教員負(fù)責(zé)流程控制（教案制作、培訓(xùn)、設(shè)置故障、評估等）和廠站值班員操作，但學(xué)?？赡芤髮W(xué)員有更高的權(quán)限，例如在自學(xué)的時候可以控制流程。3）學(xué)校DTS培訓(xùn)時人數(shù)較多，需要一個總體管理工具。4）現(xiàn)有DTS的評估缺少客觀性，偏重于定性評估［8］，而學(xué)校很多人同時參加培訓(xùn)，有可能利用并行性更加客觀的評估學(xué)員的成績。

本文提出了適用于學(xué)校的DTS培訓(xùn)模式，該模式繼承了現(xiàn)有DTS的絕大部分功能，針對學(xué)校特有的情況，進(jìn)行若干針對性的開發(fā)，可以很好的適應(yīng)學(xué)校的培訓(xùn)需求。

1 總體思路分析

在網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用中，采用多研究態(tài)的方式可以實現(xiàn)使用者的互不干擾，一個自然的設(shè)想是將多研究態(tài)引入學(xué)校DTS，但這種想法很難實用：網(wǎng)絡(luò)分析是一次性的分析計算，因此可以在同一臺主機(jī)上把服務(wù)提供給很多不同的使用者。DTS與網(wǎng)絡(luò)分析不同，DTS是連續(xù)性的計算過程，需要不斷地計算電網(wǎng)狀態(tài)，并刷新結(jié)果，從而實現(xiàn)電網(wǎng)仿真。即使是對于大型地調(diào)來說，DTS服務(wù)器的CPU和內(nèi)存使用都偏高，更不用說網(wǎng)省級調(diào)度中心。同一臺主機(jī)最多只分配給2-3個獨(dú)立計算過程，難以滿足學(xué)校的規(guī)模需求。

學(xué)校模式DTS很大程度是為了擴(kuò)大和充分利用計算資源。在現(xiàn)有DTS中，除了主服務(wù)器以外，一般還有備用服務(wù)器，平時備用服務(wù)器的計算資源閑置。可以將服務(wù)器全部啟動、分割獨(dú)立運(yùn)行，形成分組培訓(xùn)?，F(xiàn)有DTS的工作站只是客戶端，不執(zhí)行后臺服務(wù)功能，如果充分利用工作站的計算資源，可以將工作站改造成服務(wù)器單獨(dú)運(yùn)行，形成單機(jī)培訓(xùn)。

在此基礎(chǔ)上，再開發(fā)綜合性的管理評估工具，就可適應(yīng)學(xué)校DTS的需求，實現(xiàn)大量學(xué)員同時參與的DTS培訓(xùn)，提高培訓(xùn)效率。

2 實現(xiàn)方法

2.1 分組培訓(xùn)

分組培訓(xùn)模式是充分利用服務(wù)器計算資源的DTS配置方式，具體為：以每臺服務(wù)器為核心構(gòu)成一個分組，工作站可以選擇屬于哪個分組。培訓(xùn)時，組與組之間互不影響，各自獨(dú)立運(yùn)行。由管理主機(jī)監(jiān)視各組的培訓(xùn)過程，也可實現(xiàn)工作站切換分組。

分組培訓(xùn)的硬件配置如圖1所示。

圖1 分組培訓(xùn)的硬件配置

需要說明的是，管理主機(jī)不進(jìn)行電力系統(tǒng)仿真計算，不需要太高的性能，普通的微機(jī)就可以勝任。

如果采用國內(nèi)主流的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，設(shè)置不同的分組非常容易。只要保證服務(wù)器之間domain配置文件的ID號不同，就可以互相之間不通消息，實現(xiàn)隔離。工作站切換到哪個分組，只要使工作站domain配置文件與相應(yīng)的服務(wù)器相同即可。建議工作站的切換在管理主機(jī)完成，通過遠(yuǎn)程修改配置文件即可完成。

2.2 單機(jī)培訓(xùn)

單機(jī)培訓(xùn)模式是充分利用工作站計算資源的DTS配置方式，具體為：讓工作站轉(zhuǎn)成服務(wù)功能，每個工作站為一個分組。由管理主機(jī)監(jiān)視各組的培訓(xùn)過程。單機(jī)培訓(xùn)的硬件配置如圖2所示。

圖2 單機(jī)培訓(xùn)的硬件配置

一般來說，DTS服務(wù)進(jìn)程必須運(yùn)行在Unix/Linux系統(tǒng)，如果工作站配置的是Windows操作系統(tǒng)，就無法實現(xiàn)單機(jī)培訓(xùn)模式，這是主要局限的地方。單機(jī)模式可以實現(xiàn)每人一臺機(jī)器，互相獨(dú)立運(yùn)行不干擾。如果采用國內(nèi)主流的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，單機(jī)培訓(xùn)的具體實現(xiàn)非常簡單，保證工作站domain配置文件互不相同，同時修改其它的一些配置文件使其具有服務(wù)功能即可。

2.3 分組培訓(xùn)與單機(jī)培訓(xùn)的結(jié)合

分組培訓(xùn)與單機(jī)培訓(xùn)并不是互相排斥的，而是有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。分組培訓(xùn)比較適合于復(fù)雜故障的培訓(xùn)仿真，這時候常常需要多位調(diào)度員的配合。單機(jī)培訓(xùn)比較適合于學(xué)員的自學(xué)，也適用于學(xué)校的統(tǒng)一考試，可以保證考試的同步性，每人1臺機(jī)器，互相不會干擾。

分組培訓(xùn)與單機(jī)培訓(xùn)可以混合到同一個系統(tǒng)中，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，如圖3所示。

2.4 綜合性的管理評估工具

傳統(tǒng)的DTS只有教員、學(xué)員兩種角色。學(xué)校培訓(xùn)模式DTS增加了管理員角色，具有最高的權(quán)限。管理員使用的管理評估工具運(yùn)行在管理機(jī)上，實現(xiàn)對所有機(jī)器的管理、監(jiān)控、評估功能。

圖3 混合培訓(xùn)的硬件配置

管理機(jī)與其余機(jī)器的聯(lián)絡(luò)采用tcp網(wǎng)絡(luò)報文的形式，只要網(wǎng)絡(luò)通暢，就可以執(zhí)行管理評估功能。首先以權(quán)限管理為例說明信息交互的過程。首先學(xué)員在工作站登陸后啟動時，發(fā)送用戶名和機(jī)器名給管理機(jī)，管理機(jī)根據(jù)預(yù)先配置好的權(quán)限表，發(fā)送回工作站，從而限制學(xué)員的行為，學(xué)員所有操作都由網(wǎng)絡(luò)報文發(fā)回管理機(jī)，便于管理員監(jiān)視。

下面介紹考試時的評估過程，管理員事先準(zhǔn)備好題目（即斷面加上故障），在考試開始時發(fā)送給所有學(xué)員機(jī)，所有參考人員都是同時進(jìn)行故障處理，直到交卷?？荚囘^程的信息都同時發(fā)回管理機(jī)，并可以自動評分。自動評分時根據(jù)操作的正確性、規(guī)范性、用時；以及電網(wǎng)的停電負(fù)荷及其時間、運(yùn)行風(fēng)險、經(jīng)濟(jì)性等因素，按照一定的權(quán)重得到量化分?jǐn)?shù)。

由于所有學(xué)員都在相同時間和環(huán)境下考試，所得到的分?jǐn)?shù)和名次具有一定的客觀性。

3 應(yīng)用情況

本文成果首先在2013年應(yīng)用于國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院泰山校區(qū)。國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院承擔(dān)國網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)大批量新員工的教學(xué)培訓(xùn)工作，培訓(xùn)任務(wù)十分繁重。本系統(tǒng)的投運(yùn)，使得一個培訓(xùn)班內(nèi)可以實現(xiàn)大量學(xué)員的同時獨(dú)立訓(xùn)練、教學(xué)和考試，大幅度提高了新員工調(diào)控運(yùn)行專業(yè)培訓(xùn)的效率和培養(yǎng)質(zhì)量，獲得廣泛好評。近期本文成果開始向其它學(xué)校推廣，例如國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院成都分院。

值得說明的是，學(xué)校模式DTS是對DTS的增量式改進(jìn)，DTS的所有功能在學(xué)校模式DTS中都具備。如果調(diào)度中心的計算資源較為冗余（例如有較多的備用服務(wù)器和工作站），本文成果也可應(yīng)用于調(diào)度中心。本文成果目前應(yīng)用于中山、惠州、無錫等地區(qū)的電網(wǎng)調(diào)度中心，這些地區(qū)調(diào)度監(jiān)控培訓(xùn)的形式也因此更加靈活。

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