電廠仿真介紹

1、仿真機(jī)目前技術(shù)情況介紹一、仿真機(jī)的基本構(gòu)成仿真機(jī)主要由兩大部分構(gòu)成,即仿真機(jī)的硬件部分和軟件部分。（1）仿真機(jī)硬件仿真機(jī)硬件系統(tǒng)主要包括:l 主計算機(jī)；l I/O接口；l 復(fù)制的發(fā)電機(jī)組主控室控制盤臺及設(shè)備儀表，其中DCS操作臺采用與現(xiàn)場接近的材質(zhì)加工制造，BTG盤及控制操作屏采用虛擬盤臺技術(shù)實現(xiàn)；l 工程師/教練員臺；l 過程控制計算機(jī)仿真微機(jī)；l 就地操作站設(shè)備；l 主控室環(huán)境仿真裝置；l 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等。（2）仿真機(jī)軟件仿真機(jī)軟件系統(tǒng)主要有:l 計算機(jī)操作系統(tǒng)軟件；l 仿真支撐系統(tǒng)軟件；l 過程數(shù)學(xué)模型軟件；l 工程師/教練員臺功能軟件；l 過程控制計算機(jī)仿真軟件（DCS、DEH操作員站仿

2、真軟件）；l 就地操作站軟件，采用三維動畫虛擬現(xiàn)場環(huán)境；l 虛擬盤臺軟件；l I/O軟件；l 主控室環(huán)境仿真軟件。仿真機(jī)系統(tǒng)是由計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和其它設(shè)備系統(tǒng)相互連接構(gòu)成，STAR-90系統(tǒng)常見的仿真機(jī)硬件配置如圖所示:帶實際盤臺的仿真機(jī)配置虛擬盤臺實際效果機(jī)二、仿真對象規(guī)模及技術(shù)水平l 火電機(jī)組火電機(jī)組仿真對象從50MW、100MW、125MW、200MW、300MW、500MW、600MW、660MW至1000MW不同容量的發(fā)電機(jī)組和供熱式機(jī)組。仿真對象主機(jī)廠家覆蓋面廣，除國內(nèi)哈爾濱、東方、上海等主要三大動力廠家外，還有北京巴威、北京重型機(jī)械廠、武漢鍋爐廠、俄羅斯，美國GE公司等生產(chǎn)的產(chǎn)品

3、。l 電網(wǎng)及變電站電網(wǎng)及變電站仿真對象從10kV、35kV、110kV、220kV至500kV等不同電壓等級的變電站與多種組合以及虛擬網(wǎng)的仿真。仿真對象有國內(nèi)技術(shù)生產(chǎn)的、引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的機(jī)組和國外進(jìn)口機(jī)組；無論火電機(jī)組、還是變電站的規(guī)模及技術(shù)水平都是目前較先進(jìn)的。例如火電機(jī)組仿真對象的鍋爐有超臨界、亞臨界鍋爐；汽包爐、直流爐、液態(tài)排渣爐；制粉燃燒系統(tǒng)有直吹式中速磨煤機(jī)、風(fēng)扇磨煤機(jī)、中間貯倉式的鋼球磨煤機(jī)；燃燒器布置方式有前后墻布置、四角布置、六角布置等方式。過程計算機(jī)仿真的監(jiān)控系統(tǒng)種類多過程計算機(jī)仿真的監(jiān)控系統(tǒng)種類包括微機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)；l FOXBORO公司I/A集散控制系統(tǒng)l 西屋的WDPF、OV

4、ATION集散控制系統(tǒng)l 西門子Teleperm-ME、XP集散控制系統(tǒng)l INFI-90(N-90)集散控制系統(tǒng)l ABB的SYMPHONY、Procontrol P控制系統(tǒng)l 日本日立公司HIACS-5000集散控制系統(tǒng)l 新華電站XDPS-400+集散控制系統(tǒng)l 和利時公司HS2000集散控制系統(tǒng)l 索拉機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)l CETUNM集散控制系統(tǒng)l 俄羅斯計算機(jī)信息管理系統(tǒng)l MAX-1000/plus集散控制系統(tǒng)l 國電智深EDPF集散控制系統(tǒng)l HoneyWell TPS集散控制系統(tǒng)l 日本東芝集散控制系統(tǒng)l 魯能2000集散控制系統(tǒng)l 國電南自TCS-3000集散控制系統(tǒng)以及變電站系統(tǒng)

5、的監(jiān)控站等的仿真。DCS系統(tǒng)實現(xiàn)的多種途徑l 虛擬DPU方式1：通過對用戶DCS控制邏輯組態(tài)及界面組態(tài)電子文本的識別，開發(fā)出相對應(yīng)的翻譯轉(zhuǎn)換軟件。通過該方式實現(xiàn)的DCS系統(tǒng)仿真程度高（1：1），工期短，易于升級更新。對于目前國內(nèi)絕大多數(shù)控制系統(tǒng)，我方基本采用該方式。l 虛擬DPU方式2：該方式是對DCS控制邏輯部分進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而界面部分則是通過購買DCS廠家的實際操作界面軟/硬件，再由我方開發(fā)相應(yīng)的通訊軟件而實現(xiàn)。如蘭溪項目、樂清項目、北侖項目等。l 激勵式仿真方式：過程模型采用開發(fā)方式，DCS部分通過采購DCS廠家的實際DPU設(shè)備，并與過程模型通訊的方式。目前采用該方式的項目有上海吳涇電廠60

6、0MW全范圍火電機(jī)組仿真系統(tǒng)、杭州電力培訓(xùn)中心DCS仿真系統(tǒng)以及嘉興電廠二期仿真系統(tǒng)等項目。采用該種方式除可對運行人員進(jìn)行培訓(xùn)外，還可對熱工人員進(jìn)行熱工組態(tài)培訓(xùn)。l 傳統(tǒng)開發(fā)方式：即利用用戶提供的DCS資料，利用我方的STAR-90開發(fā)平臺，采用模塊化建模的方式進(jìn)行開發(fā)，其效果與實際一致。三、主要功能（1）教練員臺功能軟件教員臺功能軟件是為增強培訓(xùn)效率，供教員使用的功能軟件，STAR-90仿真機(jī)系統(tǒng)中擁有眾多豐富靈活的教員臺功能供教員使用。l 裝入模型；l 裝入初始條件；l 存取初始條件（共可存200個，數(shù)量可擴(kuò)）；l 凍結(jié)模型、解凍模型；l 加入電廠模擬故障；l 加入電廠就地操作和改變邊界參

7、數(shù)。亦可作為故障加入；l 模型加減速，、局部加減速010倍，、全部加減速010倍。l 重演：時間長短任選；l 回退：時間長短任選；l 參數(shù)曲線顯示（分多窗口顯示和單一窗口顯示二種）；l 事件記錄；l 快照（抽點轉(zhuǎn)貯），、手動，、自動，、時間間隔可變；l 模型清單顯示；l 模型參數(shù)監(jiān)視；l 儀表故障；l 學(xué)員成績評定；l 表盤狀態(tài)檢查；l 盤臺設(shè)備診斷；盤臺設(shè)備診斷可實現(xiàn)對仿真機(jī)主控制室內(nèi)的全部硬件設(shè)備的試驗和診斷。在每日開始培訓(xùn)之前,硬件工程師或教練員要對控制室內(nèi)表盤設(shè)備進(jìn)行檢查。每個表盤可進(jìn)行獨立的測試。測試內(nèi)容主要包括：- 測試全部指示燈,包括光字牌；- 測試全部模擬量指示儀表；- 測試全

8、部模擬量輸入設(shè)備；- 測試全部盤臺開關(guān)和按鈕；- 測試全部數(shù)字顯示設(shè)備；l 盤裝記錄儀記錄參數(shù)分配；l 棒圖顯示；l 成組電廠模擬故障加入。（2）過程控制計算機(jī)仿真軟件（DCS、DEH操作員站仿真軟件）DCS操作員站界面仿真軟件在用戶提供可識別電子文本的前提下首選翻譯轉(zhuǎn)換模式，其次是傳統(tǒng)組態(tài)方式。該軟件是運行在仿真操作員站上的應(yīng)用軟件。每臺DCS仿真操作員站運行相同的仿真軟件，與熱控數(shù)學(xué)模型軟件相結(jié)合完全實現(xiàn)實際機(jī)組DCS操作員站的所有功能。DCS操作員站界面仿真軟件能完成實現(xiàn)以下功能：組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)過程畫面；組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)彈出窗口畫面；組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)棒圖畫面；操作員站畫面顯示、鼠標(biāo)或鍵盤操作方式、

9、子窗口彈出方式、數(shù)據(jù)刷新模式、曲線、棒圖顯示等功能與實際機(jī)組實際DCS操作員站一致；I/O點數(shù)、名稱、標(biāo)識方法等與實際機(jī)組實際DCS操作員站一致；控制回路名稱、控制邏輯與機(jī)組實際DCS操作員站一致。采用翻譯轉(zhuǎn)換（虛擬HMI）技術(shù)進(jìn)行DCS操作員站界面仿真的效果如下圖所示：圖1. FOXBORO I/A系統(tǒng)操作界面-給水系統(tǒng)（3） DCS系統(tǒng)仿真實現(xiàn)方式DCS系統(tǒng)的仿真首選轉(zhuǎn)換方式來實現(xiàn)，即招標(biāo)方提供可識別的控制邏輯組態(tài)和畫面組態(tài)文件，利用投標(biāo)方自行開發(fā)的轉(zhuǎn)換軟件來實現(xiàn)對DCS系統(tǒng)的仿真。DCS控制系統(tǒng)最流行的設(shè)計思想是功能塊組態(tài)，這與STAR-90模塊化建模思想完全一致。比如FOXBORO I

10、/A系統(tǒng)擁有功能碼庫，ABB、西門子TXP系統(tǒng)也擁有圖形算法庫和文本算法庫，XDPS系統(tǒng)擁有預(yù)定義標(biāo)準(zhǔn)功能塊庫，每一個功能碼、塊或算法完成一種特定的計算或功能，現(xiàn)場實際控制策略均由這些功能碼、塊或算法組態(tài)連接而成。而STAR-90支撐系統(tǒng)擁有自己的電站算法庫、通用算法庫和控制算法庫，每一個電站的數(shù)學(xué)模型和控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型均由這些算法組態(tài)完成，無需建模人員編程，這是STAR-90一體化仿真環(huán)境下模塊化建模的優(yōu)點所在，并且也為控制模型的自動轉(zhuǎn)換提供了手段。說到轉(zhuǎn)換，本身就要求有一定的原型的東西，也就是說必須有充分的、可讀取認(rèn)知的實際DCS組態(tài)策略的電子文檔，如文本文檔、數(shù)據(jù)庫文檔等等，這是需要與

11、DCS供貨商協(xié)商或合作的，DCS供貨商只有提供包含這些信息的文檔，才能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在這些文檔中必須可以讀取以下內(nèi)容：每個模塊的標(biāo)識、使用的算法、執(zhí)行周期、執(zhí)行順序、模塊之間的引用關(guān)系等等，利用這些信息就可以將實際DCS組態(tài)策略自動轉(zhuǎn)換成STAR-90控制系統(tǒng)的模型。另外，如果要做到與實際DCS組態(tài)圖紙完全相同的頁面顯示方式，必須還需要具有下列內(nèi)容：每個模塊所處的頁號、在圖頁中的坐標(biāo)位置、使用的圖元實例、連線的坐標(biāo)信息以及圖頁邊框的信息等等。有了這些信息，就可以將實際DCS組態(tài)策略自動轉(zhuǎn)換為STAR-90圖形建模環(huán)境下的控制模型，它擁有與實際DCS組態(tài)圖紙完全相同的視覺效果，效果如下圖所示：圖2.

12、 FOXBORO I/A系統(tǒng)控制邏輯仿真對于DCS操作員站LCD畫面的轉(zhuǎn)換，也要求有可供讀取認(rèn)知的實際DCS畫面組態(tài)的文本或數(shù)據(jù)庫文檔，在這些文檔中必須包括以下內(nèi)容：畫面的靜態(tài)內(nèi)容，包括圖形、文本等；畫面的動態(tài)內(nèi)容，包括控制模式、動態(tài)顯示內(nèi)容和控制變量或標(biāo)簽等等。這也是需要與DCS供貨商或用戶協(xié)商才能做到的。綜上所述，如采用轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)DCS系統(tǒng)的仿真，招標(biāo)方應(yīng)提供開發(fā)模型和界面轉(zhuǎn)換軟件所必需的電子文檔資料和數(shù)據(jù)信息。已實現(xiàn)的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的仿真l FOXBORO公司I/A集散控制系統(tǒng)l 西屋的WDPF、OVATION集散控制系統(tǒng)l 西門子Teleperm-ME、XP集散控制系統(tǒng)l INFI-

13、90(N-90)集散控制系統(tǒng)l ABB的SYMPHONY、Procontrol P控制系統(tǒng)l 日本日立公司HIACS-5000集散控制系統(tǒng)l 新華電站XDPS-400+集散控制系統(tǒng)l 和利時公司HS2000集散控制系統(tǒng)l 索拉機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)l CETUNM集散控制系統(tǒng)l 俄羅斯計算機(jī)信息管理系統(tǒng)l MAX-1000/plus集散控制系統(tǒng)l 國電智深EDPF集散控制系統(tǒng)l HoneyWell TPS集散控制系統(tǒng)l 日本東芝集散控制系統(tǒng)l 魯能2000集散控制系統(tǒng)l 國電南自TCS-3000集散控制系統(tǒng)4、 就地操作站軟件為了保證培訓(xùn)過程的連續(xù)性和完整性，采用就地操作員站將實際機(jī)組主控制室以外的、與機(jī)

14、組啟、停過程密切相關(guān)的操作項目有選擇地放在就地操作站上進(jìn)行。就地操作員站軟件的組態(tài)方式與3.6節(jié)所述相同，其顯示、操作畫面以生產(chǎn)過程流程圖的方式體現(xiàn)，包括主要系統(tǒng)設(shè)備和就地操作設(shè)備。用以實現(xiàn)運行過程中必須的就地顯示和操作。其仿真軟件采用三級軟件過程控制模式： a.系統(tǒng)菜單級：顯示就地操作系統(tǒng)菜單，菜單框內(nèi)包括系統(tǒng)圖的名稱。操作人員只需用鼠標(biāo)點中所需的菜單框，即可調(diào)出相應(yīng)的系統(tǒng)流程圖。 b.系統(tǒng)流程圖級：在系統(tǒng)流程圖畫面上用特有標(biāo)記說明某些設(shè)備為就地操作設(shè)備，通過數(shù)據(jù)刷新、顏色變化、圖形變換來實現(xiàn)就地操作的監(jiān)視控制功能。操作人員可在有效區(qū)域內(nèi)，用鼠標(biāo)或鍵盤擊中有效區(qū)域，進(jìn)行就地操作，此時系統(tǒng)圖被

15、選中區(qū)域便出現(xiàn)一個對話窗口，以使操作員實現(xiàn)對閥門、電機(jī)等設(shè)備的操作控制。 c.窗口對話控制級：當(dāng)出現(xiàn)一個對話窗口后，窗口中便顯示出相應(yīng)的操作設(shè)備(開關(guān)、按鈕、操作器等)及其狀態(tài)信息。操作員便可進(jìn)行相應(yīng)的操作 或取消本操作，當(dāng)確認(rèn)操作后，恢復(fù)流程圖，取消窗口同時實現(xiàn)就地操作點相關(guān)數(shù)據(jù)、畫面的刷新。系統(tǒng)菜單級、系統(tǒng)流程圖級、窗口對話級的操作模式，可使操作員方便地實現(xiàn)就地操作的監(jiān)視和控制功能。d.三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過我公司的最新升級產(chǎn)品-三維虛擬場景技術(shù)，通過移動鼠標(biāo)不但可瀏覽整個廠區(qū)的實際場景，還可對場景內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行操作，操作結(jié)果直接影響仿真機(jī)的運行。5、主控室環(huán)境仿真軟件l 主控室音響仿真音響仿

16、真設(shè)備驅(qū)動軟件是運行在音響仿真設(shè)備上的應(yīng)用軟件，該軟件采用多媒體技術(shù)，將從實際電廠錄制的環(huán)境噪音，按著仿真模型運行的實際工況進(jìn)行實時播放。主控室音響仿真負(fù)責(zé)音響仿真設(shè)備的管理，當(dāng)仿真模型中的過程量數(shù)值發(fā)生變化，該仿真軟件按照通訊協(xié)議形成數(shù)據(jù)包，并發(fā)送到音響仿真計算機(jī)。當(dāng)音響仿真計算機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后，進(jìn)行分析處理，并進(jìn)行背景聲音文件的播放。l 水位監(jiān)視器仿真 水位監(jiān)視設(shè)備驅(qū)動軟件是運行在水位監(jiān)視設(shè)備上的應(yīng)用軟件，該軟件采用多媒體技術(shù)，將電廠水位監(jiān)視設(shè)備的顯示畫面，按著仿真模型運行的實際工況進(jìn)行畫面的實時顯示和更新。水位監(jiān)視仿真軟件負(fù)責(zé)水位監(jiān)視仿真設(shè)備的管理，當(dāng)仿真模型中的水位過程量數(shù)值發(fā)生變化，該軟件按著通訊協(xié)議形成數(shù)據(jù)包，并發(fā)送到水位仿真計算機(jī)。當(dāng)水位仿真計算機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后，進(jìn)行分析處理，并進(jìn)行水位顯示畫面的調(diào)度。l 火焰監(jiān)視器仿真火焰監(jiān)視設(shè)備驅(qū)動軟件是運行在火焰監(jiān)視設(shè)備上的應(yīng)用軟件，該軟件采用多媒體技術(shù)，將電廠火焰監(jiān)視設(shè)備的顯示畫面，按著模型運行的實際工況進(jìn)行畫面的實時顯示和更新?；鹧姹O(jiān)視仿真軟件負(fù)責(zé)火焰監(jiān)視仿真設(shè)備的管理，當(dāng)仿真模型中的火焰過程量數(shù)值發(fā)生變化，該仿真軟件按著通訊協(xié)議形成數(shù)據(jù)包，并發(fā)送到火焰仿真計算機(jī)。當(dāng)火焰仿真計算機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后，進(jìn)行分析處理，并進(jìn)行火焰仿真文件的調(diào)度。四、價格一套600MW、360