常规电站仿真培训系统

常规电站仿真系统

随着电站自动化程度的提高和DCS的大量应用，机组运行人员的操作量显著减小了。但同时对热控人员在DCS的运行、组态与调试能力的培训方面日益重要起来。电站仿真除了满足机组运行人员的培训外，还能热工人员的组态培训。

一、功能

该仿真系统除了可以对运行人员和热控人员进行培训外，还具有对系统进行调试与优化的功能。

1.1运行人员培训

由于DCS的应用，机组运行人员的操作减少而导致对机组操作的生疏感，使得在遇到紧急情况时无法迅速正确处理。所以，对他们而言，利用仿真机进行定期的仿真培训并非不重要了，而是更加必要了。因此，新型仿真机首先应该继承传统仿真机的所有有用的功能，包括启停操作、事故处理等，并在此基础上将新的功能增加进来。也就是说，其对运行人员培训的功能不是减弱了，而是应该增强了。

1.2热控人员培训

与传统仿真系统相比，新型仿真系统最大的特点就是突出了对热控人员的培训。该系统应该提供以下功能以满足DCS的运行与组态培训：

1. 真实的DCS仿真模型：DCS仿真模型不再是简单的黑匣子模型，而是应该能够对实际DCS系统进行完全的仿真。只有这样，才能使热控人员对实际DCS 系统进行充分的了解和认识，并通过培训熟练掌握DCS的运行与组态。

2. 廉价的实现方案：由于实际DCS硬件的价格非常高昂，如果将实际DCS 设备照搬到仿真系统中来，价格是难以承受的。所以必须采用廉价的软件方案实现真实DCS系统的仿真。

1.3系统调试与优化

既然新型仿真系统包含了真实的DCS系统的仿真，就可以通过这一功能对实际系统的启动、运行进行调试与优化。

为了实现这一目的，就要求仿真数学模型应为高精度的机理性模型，并能真实

地反映单元机组的全工况运行过程。

1.4与实际机组连接

既然新型仿真系统从对象、DCS和内部结构能够完全实现对真实机组的仿真，也就可以通过网络实现与实际机组的连接。这样，不但可以利用仿真机实现对实际机组的监视，而且可以将通过仿真得到的优化方案下载到实际机组上。

1.5性能计算与故障诊断

由于新型仿真系统从对象到DCS都完全实现了全仿真，并且可以与实际机组连接，利用这些特性能够方便地实现机组的性能计算与故障诊断，从而为机组的安全高效运行提供了更高的保障。

二、硬件构成

新型仿真系统硬件构成如图1所示，实际系统通过网关与两台实际机组相连，组成两机一控的仿真实时仿真系统。实际机组的数据既可以通过网络传输到仿真服务器中，仿真服务器中存储的的系统优化也可以传送到实际系统中去。

图1 新型仿真系统硬件构成

2.1仿真服务器

仿真服务器负责整个的仿真系统的控制和调度，其上运行有仿真支撑系统、锅炉、汽机和电器的模型，以及指导教师软件。

2.2虚拟DCS站

虚拟DCS站上运行有软件组成的DCS系统的全仿真模型，该仿真模型通过网络与对象模型打交道。

2.3工程师站

工程师站用来完成对模型的修改和维护、DCS的组态、运行参数的设定与画面的组态等工作。

2.4就地操作站

就地操作站计算机上运行有模拟实际机组就地操作的就地操作软件，通过

网络与服务器上的模型软件打交道。

2.5DCS操作站

DCS操作站运行有与实际机组的DCS操作画面完全相同的软件，通过网络与服务器上的模型软件和虚拟DCS站上的DCS模型打交道。

2.6大屏幕投影

大屏幕投影可以用来显示任一台计算机上的就地操作或DCS画面，尤其适用于教学讲解和演示。

三、软件构成

3.1对象数学模型

同传统仿真系统一样，单元机组全范围的仿真数学模型是必需的。而且与传统仿真系统相比，该模型应该具有机理性强、精度高的特点。为了便于软件的维护，对象模型软件应该具备模块化的结构，并采用图形化建模的方法完成。

3.2DCS仿真软件

为了突出DCS培训的特点，单元机组控制系统的软件必须能够真实地仿真实际的DCS。要做到这一点，有三种可供选择的方案：

3.2.1翻译实际DCS系统

通过一定的软件手段，将实际DCS系统的控制方案翻译为可以在仿真计算机中执行的软件，以仿真实际DCS的运行。这种方案需要与DCS厂家密切配合，有一定的难度。

3.2.2使用专有仿真组态软件

根据机组DCS控制方案，利用专有仿真组态软件实现对实际DCS的仿真。只要资料齐全，这种方案实现起来难度并不大，但所需的工作量是比较大的。

3.2.3使用厂家实际组态软件

有些厂家的DCS产品具有虚拟DPU功能，用其软件组态出来的DCS仿真软

件可以直接用于仿真系统，且可以保持与实际硬件的完全一致性，并可以完美地实现软硬DCS的双向数据传递，是一种比较理想的方案。

3.3仿真支撑系统

本系统采用当前在国内外具有先进水平的实时仿真平台，它运行于微机系统Windows 9x/ME/NT/2000/XP平台。该系统具有界面友好、功能齐全、实时性强和开放度高的特点，主要体现在以下各个方面：

● 采用了为实时系统专门设计的网络数据库，支持多人在网络环境下的协同开发和多台计算机的分布式仿真运行。

● 高精度的仿真周期，最小仿真步长可以达到10个毫秒。

● 具有多种数据显示方式，且可以对显示画面进行方便地在线组态。

● 可以对数据库中的任意数据进行在线修改。

● 提供对仿真全过程的支持，且具有完整的指导教师工作站功能。

● 提供了先进的多任务实时调度功能。

● 在Windows NT/2000/XP操作系统中支持在多CP环境下的运行。

● 具有多流程支持功能，可以在一套硬件系统上同时开发或运行不同的仿真系统。

● 提供了方便的应用程序开发接口，为用户基于SE2000的软件开发提供了手段。

3.4图形组态软件

利用图形化自动建模，用户可以方便地将实际物理设备及相互之间的连接关系用图形化的手段描述出来，然后自动生成对应的仿真系统模型。在此过程中，模型数据的输入与输出、系统静动态特性的研究都是以可视化的方法完成的，简单而快捷。

目前该系统既可已用于过程工业系统的建模，也可用于控制系统的组态，且二者可以在同一组态画面下完成。流体网络的拓扑结构分析和仿真模型则是在后台自动完成的，完全不需要人工的干预。该系统主要包括以下几个部分：

3.4.1图形化自动建模环境