面向全过程的水电站辅机仿真系统研究与应用

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随着我国水电事业的蓬勃发展,在电能生产比重不断增加,水电站的安全稳定运行重要性越发凸显。同时电站运行与控制自动化程度不断提高,迫切需要建立模拟实境,形象逼真的水电站仿真培训系统以提高运行人员业务能力。辅机系统是水电站安全运行必不可少的部分,而辅机系统具有设备繁多,流程复杂,状态量众多和故障频发的特点。基于这些特点本文以某实际水电站原型的完整水电站仿真培训系统中的辅机部分开发为内容。  首先,分析水电站仿真培训系统整体仿真目标,确立辅机系统仿真范围包括大坝闸门系统与机组辅机系统两大部分,各部分包含若干功能相对独立的辅机子系统。各辅机系统能配合电气主系统与继电保护系统实现完整的电站生产运行仿真,同时自身也具备相应完备的自动控制与手动操作功能,能准确反应正常,故障运行状态。  其次,提出了面向运行全过程的实用化仿真模型。利用辅机管网设备例如阀门类,泵类设备对控制过程和管网状态动态过程进行了解耦,利用工程水利计算理论,结合仿真需求简化得到一套适用于仿真培训的管网数学模型与管网设备模型。根据辅机顺序控制且不同系统控制功能相似特点,将控制系统划分为若干模块,对相似功能模块建立通用模块及算法。模块组合形成辅机控制模型。再利用故障连锁模式与正常运行模式的运行逻辑相似性,将常见故障行为融合至辅机管网,设备及控制模型中,建立了正常和故障状态的一体化模型。  此外,进行了水电站现地辅机系统的二维平台可视化界面开发,界面图形模型采用Visual Graph8.0集成环境进行二次开发,建立相对完善的辅机系统图元库。完成了监控与现地两套可视化界面。利用共享内存与 SQL数据库技术同时实现底层辅机系统,电气主系统与继电保护系统模型之间的数据交互并组合成完整的水电站仿真系统和仿真模型与可视化平台之间的数据交互与储存,使培训功能更为完善,培训体验更加逼真。  最后,通过具体的仿真案例培训了正常情况下上位机自动操作,现地手动操与故障状态下的故障处理。辅机系统自身状态变化和与其他系统联动现象与实际一致,过程和趋势相似。结果证明了仿真模型建模与仿真系统软件实现方法的有效性,该整套仿真系统已成功应用于某水电站实际教学培训中。
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