电厂仿真介绍

仿真机目前技术情况介绍

一、仿真机的基本构成

仿真机主要由两大部分构成,即仿真机的硬件部分和软件部分。

（1）仿真机硬件

仿真机硬件系统主要包括:

●主计算机；

●I/O接口；

●复制的发电机组主控室控制盘台及设备仪表，其中DCS操作台采用与现

场接近的材质加工制造，BTG盘及控制操作屏采用虚拟盘台技术实现；

●工程师/教练员台；

●过程控制计算机仿真微机；

●就地操作站设备；

●主控室环境仿真装置；

●计算机网络等。

（2）仿真机软件

仿真机软件系统主要有:

●计算机操作系统软件；

●仿真支撑系统软件；

●过程数学模型软件；

●工程师/教练员台功能软件；

●过程控制计算机仿真软件（DCS、DEH操作员站仿真软件）；

●就地操作站软件，采用三维动画虚拟现场环境；

●虚拟盘台软件；

●I/O软件；

●主控室环境仿真软件。

仿真机系统是由计算机、网络设备和其它设备系统相互连接构成，STAR-90系统常见的仿真机硬件配置如图所示:

带实际盘台的仿真机配置

虚拟盘台实际效果

机

二、仿真对象规模及技术水平

●火电机组

火电机组仿真对象从50MW、100MW、125MW、200MW、300MW、500MW、600MW、660MW至1000MW不同容量的发电机组和供热式机组。仿真对象主机厂家覆盖面广，除国内哈尔滨、东方、上海等主要三大动力厂家外，还有北京巴威、北京重型机械厂、武汉锅炉厂、俄罗斯，美国GE公司等生产的产品。

●电网及变电站

电网及变电站仿真对象从10kV、35kV、110kV、220kV至500kV等不同电压等级的变电站与多种组合以及虚拟网的仿真。

仿真对象有国内技术生产的、引进技术生产的机组和国外进口机组；无论火电机组、还是变电站的规模及技术水平都是目前较先进的。例如火电机组仿真对象的锅炉有超临界、亚临界锅炉；汽包炉、直流炉、液态排渣炉；制粉燃烧系统有直吹式中速磨煤机、风扇磨煤机、中间贮仓式的钢球磨煤机；燃烧器布置方式有前后墙布置、四角布置、六角布置等方式。

过程计算机仿真的监控系统种类多

过程计算机仿真的监控系统种类包括微机监视系统；

●FOXBORO公司I/A集散控制系统

●西屋的WDPF、OVATION集散控制系统

●西门子Teleperm-ME、XP集散控制系统

●INFI-90(N-90)集散控制系统

●ABB的SYMPHONY、ＰＧＰ、Procontrol P控制系统

●日本日立公司HIACS-5000集散控制系统

●新华电站XDPS-400+集散控制系统

●和利时公司HS2000集散控制系统

●索拉机监控系统

●CETUNM集散控制系统

●俄罗斯计算机信息管理系统

●MAX-1000/plus集散控制系统

●国电智深EDPF集散控制系统

●HoneyWell TPS集散控制系统

●日本东芝集散控制系统

●鲁能2000集散控制系统

●国电南自TCS-3000集散控制系统以及变电站系统的监控站等的仿

真。

DCS系统实现的多种途径

●虚拟DPU方式1：通过对用户DCS控制逻辑组态及界面组态电子文本

的识别，开发出相对应的翻译转换软件。通过该方式实现的DCS系统仿

真程度高（1：1），工期短，易于升级更新。对于目前国内绝大多数控

制系统，我方基本采用该方式。

●虚拟DPU方式2：该方式是对DCS控制逻辑部分进行转换，而界面部

分则是通过购买DCS厂家的实际操作界面软/硬件，再由我方开发相应

的通讯软件而实现。如兰溪项目、乐清项目、北仑项目等。

●激励式仿真方式：过程模型采用开发方式，DCS部分通过采购DCS厂

家的实际DPU设备，并与过程模型通讯的方式。目前采用该方式的项

目有上海吴泾电厂600MW全范围火电机组仿真系统、杭州电力培训中

心DCS仿真系统以及嘉兴电厂二期仿真系统等项目。采用该种方式除可

对运行人员进行培训外，还可对热工人员进行热工组态培训。

●传统开发方式：即利用用户提供的DCS资料，利用我方的STAR-90开

发平台，采用模块化建模的方式进行开发，其效果与实际一致。

三、主要功能

（1）教练员台功能软件

教员台功能软件是为增强培训效率，供教员使用的功能软件，STAR--90仿真机系统中拥有众多丰富灵活的教员台功能供教员使用。

●装入模型；

●装入初始条件；

●存取初始条件（共可存200个，数量可扩）；

●冻结模型、解冻模型；

●加入电厂模拟故障；

●加入电厂就地操作和改变边界参数。亦可作为故障加入；

●模型加减速，

ａ、局部加减速0～10倍，ｂ、全部加减速0～10倍。

●重演：时间长短任选；

●回退：时间长短任选；

●参数曲线显示（分多窗口显示和单一窗口显示二种）；

●事件记录；

●快照（抽点转贮），

ａ、手动，ｂ、自动，ｃ、时间间隔可变；

●模型清单显示；

●模型参数监视；

●仪表故障；

●学员成绩评定；

●表盘状态检查；

●盘台设备诊断；

盘台设备诊断可实现对仿真机主控制室内的全部硬件设备的试验和诊断。在每日开始培训之前,硬件工程师或教练员要对控制室内表盘设备进行检查。每个表盘可进行独立的测试。测试内容主要包括：

-测试全部指示灯,包括光字牌；

-测试全部模拟量指示仪表；

-测试全部模拟量输入设备；

-测试全部盘台开关和按钮；

-测试全部数字显示设备；

●盘装记录仪记录参数分配；

●棒图显示；

●成组电厂模拟故障加入。

（2）过程控制计算机仿真软件（DCS、DEH操作员站仿真软件）DCS操作员站界面仿真软件在用户提供可识别电子文本的前提下首选翻译转换模式，其次是传统组态方式。该软件是运行在仿真操作员站上的应用软件。每台DCS仿真操作员站运行相同的仿真软件，与热控数学模型软件相结合完全实现实际机组DCS操作员站的所有功能。

DCS操作员站界面仿真软件能完成实现以下功能：组态监控系统过程画面；组态监控系统弹出窗口画面；组态监控系统棒图画面；操作员站画面显示、鼠标或键盘操作方式、子窗口弹出方式、数据刷新模式、曲线、棒图显示等功能与实际机组实际DCS操作员站一致；I/O点数、名称、标识方法等与实际机组实际DCS操作员站一致；控制回路名称、控制逻辑与机组实际DCS操作员站一致。采用翻译转换（虚拟HMI）技术进行DCS操作员站界面仿真的效果如下图所示：