电厂仿真介绍.docx

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1、仿真机目前技术情况介2一、仿真机基本构成仿真机主要由两大部分构成,即仿真机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

2、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，18 / 16STAR-90系统常见仿真机硬件配置如图所示:,仿真及台U洋境哇声仿五o r? W li ha g |c h：n.H ubhh jnTuiT亍.即:.:*:1、/ ADCS接作员站仿度带实际盘台仿真机配置投影仪投影仪摄影仪交换机1教器灵站上任川J外H程师站就招舞作讣发影像机仿真机系统配置图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、6

3、60MW至1000MW不同容量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 产品。电网及变电站电网及变电站仿真对象从10kV、35kV llOkV. 220kV至500kV等不同 电压等级变电站与多种组合以及虚拟网仿真。仿真对象有国内技术生产、引进技术生产机组和国外进口机组；无论 火电机组、还是变电站规模及技术水平都是目前较先进。例如火电机组仿 真对象锅炉有超临界、亚临界锅炉；汽包炉、直流炉、液态排渣炉；制粉 燃烧系统有宜吹式中速磨煤机、风扇磨煤机、中间贮仓式钢球磨煤机；燃

4、 烧器布置方式有前后墙布置、四角布置、六角布置等方式。过程计算机仿真监控系统种类多过程计算机仿真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 ABBSYMPHONY、P G P . 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

5、 国电智深EDPF集散控制系统 Honey We 11 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监控站等仿 真。DCS系统实现多种途径 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 本识别，开发出相对应翻译转换软件。通过该方式实现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厂家实际操作界面软/硬件，再由我方开发 相应通讯软件而实现。如兰溪项目、乐清

6、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 厂家实际DPU设备，并与过程模型通讯方式。目前采用该方式项目 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I。 传统开发方式：即利用用户提供DCS资料，利用我方STAR-90开发 平台，采用模块化建模方式进行开发，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，供教员使用功能软件，STAR-90 仿真机系统中拥有众多丰富灵活教员台功能供教员

7、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010倍，b、全部加减速010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全部硬件设备试验和诊断。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

8、盘设备进行检 查。每个表盘可进行独立测试。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应用 软件。每台DCS仿真操作员站运行相同仿真软件，与热控数学模型软件相 结合完全实现实际机组DCS操作员站所有功能。DCS操作员站界面仿真软件能完成

9、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 作员站界面仿真效果如下图所示：图1. FOXBORO I/A系统操作界面-给水系统(3) DCS系统仿真实现方式DCS系统仿真首选转换方式来实现，即招标方提供可识别控制逻辑组态和 画面组态文件，利用投标方自行开发转换软件来实现

10、对DCS系统仿真。DCS控制系统最流行设计思想是功能块组态，这与STAR-90模块化建 模思想完全一致。比如FOXBORO I/A系统拥有功能码库，ABB、西门子TXP 系统也拥有图形算法库和文本算法库，XDPS系统拥有预定义标准功能块 库，每一个功能码、块或算法完成一种特定计算或功能，现场实际控制策 略均由这些功能码、块或算法组态连接而成。而STAR-90支撑系统拥有自 己电站算法库、通用算法库和控制算法库，每一个电站数学模型和控制系 统数学模型均由这些算法组态完成，无需建模人员编程，这是STAR-90 一 体化仿真环境下模块化建模优点所在，并且也为控制模型自动转换提供了 手段。说到转换，本

11、身就要求有一定原型东西，也就是说必须有充分、可读 取认知实际DCS组态策略电子文档，如文本文档、数据库文档等等，这是 需要与DCS供货商协商或合作，DCS供货商只有提供包含这些信息文档， 才能进行转换。在这些文档中必须可以读取以下内容：每个模块标识、使 用算法、执行周期、执行顺序、模块之间引用关系等等，利用这些信息就 可以将实际DCS组态策略自动转换成STAR-90控制系统模型。另外，如果要做到与实际DCS组态图纸完全相同页面显示方式，必须 还需要具有下列内容：每个模块所处页号、在图页中坐标位置、使用图元 实例、连线坐标信息以及图页边框信息等等。有了这些信息，就可以将实 际DCS组态策略自动转

12、换为STAR-90图形建模环境下控制模型，它拥有与 实际DCS组态图纸完全相同视觉效果，效果如下图所示：工程”台【窈贝28; IOO?43 inPIHairJAlUJ事贴* 田勇 aa）祗os *tEQ cimj xa如，第m iaqi wood wtw4- a2油一曲 & a 丽3国 电电 吗co日 曲曰日,5-甯中，。大BBSnhl用的：1，3 H：?WMK ： 01*06: F工作2F MukUEH 0:13-552OT】2” 9 S 15图2. FOXBORO I/A系统控制逻辑仿真对于DCS操作员站LCD画面转换，也要求有可供读取认知实际DCS画 面组态文本或数据库文档，在这些文档中

13、必须包括以下内容：画面静态内 容，包括图形、文本等；画面动态内容，包括控制模式、动态显示内容和 控制变量或标签等等。这也是需要与DCS供货商或用户协商才能做到。 综上所述，如采用转换方式实现DCS系统仿真，招标方应提供开发模型和 界面转换软件所必需电子文档资料和数据信息。已实现计算机监控系统仿真 FOXBORO公司I/A集散控制系统西屋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 ABBSYMPHONY P G P Procontrol P 控制系统 口本口立公司HIACS-5000集散控制系统 新华电站XDPS-

14、40(T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 口本东芝集散控制系统 鲁能2000集散控制系统 国电南H TCS-3000集散控制系统4、就地操作站软件为了保证培训过程连续性和完整性，采用就地操作员站将实际机组主 控制室以外、与机组启、停过程密切相关操作项目有选择地放在就地操作 站上进行。就地操作员站软件组态方式与3. 6节所述相同，其显示、操 作画面以生产过程流程图方式体现，包括主要系统设备和就地操作设 备

15、。用以实现运行过程中必须就地显示和操作。其仿真软件采用三级软 件过程控制模式：a.系统菜单级：显示就地操作系统菜单，菜单框内包括系统图名称。操作人员只需用鼠标点中所需菜单框，即可调出相应系统流程图。b.系统流程图级：在系统流程图画面上用特有标记说明某些设备为 就地操作设备，通过数据刷新、颜色变化、图形变换来实现就地操作监 视控制功能。操作人员可在有效区域内，用鼠标或键盘击中有效区域， 进行就地操作，此时系统图被选中区域便出现一个对话窗口，以使操作 员实现对阀门、电机等设备操作控制。C.窗口对话控制级：当出现一个对话窗口后，窗口中便显示出相应 操作设备（开关、按钮、操作器等）及其状态信息。操作员

16、便可进行相应 操作 或取消本操作，当确认操作后，恢复流程图，取消窗口同时实现 就地操作点相关数据、画面刷新。系统菜单级、系统流程图级、窗口对话级操作模式，可使操作员方 便地实现就地操作监视和控制功能。d.三维虚拟现实技术通过我公司最新升级产品-三维虚拟场景技术，通过移动鼠标不但 可浏览整个厂区实际场景，还可对场景内设备进行操作，操作结果直接 影响仿真机运行。5、主控室环境仿真软件 主控室音响仿真音响仿真设备驱动软件是运行在音响仿真设备上应用软件，该软件采 用多媒体技术，将从实际电厂录制环境噪音，按着仿真模型运行实际工况 进行实时播放。主控室音响仿真负责音响仿真设备管理，当仿真模型中过程量数值发

17、 生变化，该仿真软件按照通讯协议形成数据包，并发送到音响仿真计算机。 当音响仿真计算机接收到数据包后，进行分析处理，并进行背景声音文件 播放。 水位监视器仿真水位监视设备驱动软件是运行在水位监视设备上应用软件，该软件采用多媒体技术，将电厂水位监视设备显示画面，按着仿真模型运行实际工 况进行画面实时显示和更新。水位监视仿真软件负责水位监视仿真设备管理，当仿真模型中水位过程量数值发生变化，该软件按着通讯协议形成数据包，并发送到水位仿真 计算机。当水位仿真计算机接收到数据包后，进行分析处理，并进行水位 显示画面调度。 火焰监视器仿真火焰监视设备驱动软件是运行在火焰监视设备上应用软件，该软件采 用多媒

18、体技术，将电厂火焰监视设备显示画面，按着模型运行实际工况进 行画面实时显示和更新。火焰监视仿真软件负责火焰监视仿真设备管理，当仿真模型中火焰过 程量数值发生变化，该仿真软件按着通讯协议形成数据包，并发送到火焰 仿真计算机。当火焰仿真计算机接收到数据包后，进行分析处理，并进行 火焰仿真文件调度。四、价格一套600MW、360MW全范围、高精度一机双模火电机组仿真机造价估算 约为258万元（仿真机软件费用）。上一套600MW、360MW全范围、高精度一机双模火电机组仿真机工期（本 仿真机从开发到交付使用约6-8个月）。另外，要建成仿真培训基地，适合不同机组，不同控制系统培训需要， 可再上两到三套典型仿真系统：典型600MW超临界机组仿真机，典型600MW 超超临界机组仿真机，典型1000MW超超临界机组仿真机。单独购买典型 仿真机价格为每套30-32万,如果和600MW、360MW 一机双模仿真机同时 购买，则典型仿真机价格为每套30-32万6-8折。