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各种类型电站仿真培训系统
各种类型电站仿真培训系统
一、系统概述
大风科技电站仿真技术源于清华大学能源与动力工程系，核心团队成员有着30多年的电站仿真系统开发经验，拥有完全自主知识产权的大型科学计算与仿真支撑平台SimuWorks®，以及能源、动力、电气与控制专业高精度机理数学模型。清华大学是我国最早开展电站仿真系统研究的单位，先后获得国家科技进步一等奖、全国十大科技成就奖、以及多项省部级奖励。公司成立后，独立或与合作伙伴（包括多所大学和自动化厂家）开发了各种类型的电站仿真系统上百套。
电站仿真系统涵盖了对整个电厂的主机和辅助系统、控制系统、主控室的操作员站、现场的就地操作等进行了逼真的模拟，可以用于正常工况操作、变工况操作、故障处理操作等过程的培训和考核。
经过三十年的工程锤炼，大风科技的仿真系统具有如下显著特征：
1. 模型具有稳定性强、精度高的特点。
2. 采用图形化的组态建模方法，不但开发效率高，而且向用户提供了自行修改仿真模型的便捷方法。
3. 支持一机多模和分组仿真功能，可以在一套计算机系统上同时运行多套仿真模型，或者一套仿真模型的多个实例，各组之间的操作相互没有影响，极大方便了对多人的同时培训。
4. 拥有先进的自动评分系统，支持理论和实操考核，可以对学员的操作给出科学化的考评结果，作为合格上岗的依据。
5. 即可用于电厂运行人员培训、高职高专实训操作，又可用于系统动态特性和控制策略研究。
根据实际情况，对于控制系统的仿真有如下几种方案：
1. 组态方式：利用逻辑控制组态图，自行组态生成仿真模型，尽量与实际DCS保持一致；
2. 翻译方式：利用逻辑控制组态文件，通过翻译方式生成仿真模型，与实际DCS基本一致；
3. 虚拟DCS方式：使用厂家提供的虚拟DPU，通过OPC接入仿真系统，与实际DCS完全一致。
二、系统软件构成
电站仿真系统的软件构成如下图所示：
各组成部分说明如下：
1. 仿真支撑系统：采用大型科学计算与仿真引擎SimuEngine，作为仿真系统开发和运行的底层支撑。
2. 建模软件：采用通用图形化自动建模系统SimuBuilder，用于数学模型的开发和维护。
3. 模块库：包括了能源、动力、电气、控制系统各种设备的数学模型，以及流体网络和电气网络的实时求解算法库。
4. 数学模型：采用SimuBuilder调用模块库中的设备数学模型组态而成，包括锅炉系统（火电站）、汽轮机/燃气轮机系统（火电站）、水轮机系统（水电站）、发电机系统、励磁机系统、控制系统以及相关辅助系统等。
5. 通讯接口：通过API或OPC接口，实现与其它软、硬件的连接。
6. 教控台（教练员站）：采用智能教控系统SimuTeacher，它除了提供各种教练员功能外，还包含了自动评分系统SimuScorer。
7. 人机界面：DCS操作站用于模拟主控室的操作员站，就地操作站用于模拟现场的就地操作。
三、系统硬件构成
电站仿真系统的硬件构成如下图所示：
各部分说明如下：
1. 仿真服务器：运行大型科学计算与仿真引擎SimuEngine，以及锅炉、汽机、电气和控制系统的数学模型；
2. 教练员站：运行智能教控系统SimuTeacher，用于执行仿真系统的管理、分组和各种培训功能；
3. 操作员站/就地操作站：运行操作员站或就地操作站软件，其中前者用于模拟主控室的操作员站，后者用于模拟现场的就地操作；
4. 工程师站：运行通用图形化自动建模系统SimuBuilder，用于修改模型组态，包括工艺流程、控制策略、系统参数等；
5. 虚拟DPU站：为可选设备，可用于替换控制系统部分控制环节的数学模型，执行实际DCS的功能；
6. 大屏幕投影系统：为可选设备，可运行和显示教练员站、操作员站、就地操作站和工程师站的界面，用于展示和教学。
四、数学模型
数学模型使用SimuBuilder，采用图形化组态建模的方法开发完成。由于这些组态图与实际系统的流程图是一致的，所以非常容易理解，用户可以在此基础上进行修改，以配合系统的技改或控制策略优化。如下图所示为给水系统的组态图：
五、教练员站
教练员站软件除了提供常规的教练员功能外，还可以实现仿真系统的管理、分组、远程启停、自动评分等功能。运行于仿真服务器的SimuEngine，也可以提供主要的教练员功能。教练员功能主要包括如下内容：
1. 初始工况选择
2. 工况快速保存
3. 冻结与解冻
4. 重演
5. 追忆
6. 加速与减速
7. 故障设置
8. 参数修改
9. 操作监视、记录和自动评分
六、操作员站
操作员站软件用于模拟主控室的操作员站，操作界面采用仿真实时图形系统SimuMMI组态而成，下图为机组协调控制中心的界面：
七、就地操作站
就地操作站软件用于模拟现场的就地操作，也是采用SimuMMI组态而成，下图为公用UPS接线图的界面：
八、产品规格
经过多年的开发与积累，公司已经拥有各种类型电站仿真系统上百套，规格按分类如下表所示：
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常规电站 600MW亚临界电站仿真系统
300MW亚临界电站仿真系统 6MW电站仿真系统 |
循环流化床电站
600MW CFB超临界电站仿真系统 50MW CFB电站仿真系统 |
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超临界电站 1000MW超临界电站仿真系统
600MW超临界电站仿真系统 |
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垃圾焚烧电站
15MW CFB垃圾焚烧电站仿真系统 |
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联合循环电站 9F级燃气－蒸汽联合循环电站仿真系统 9E级燃气－蒸汽联合循环电站仿真系统 6B级燃气－蒸汽联合循环电站仿真系统 |
水电站仿真系统 700MW混流式水电站仿真系统 30MW水斗式水电站仿真系统 |
下面是从各种类型电站仿真系统中所选取的典型案例介绍，可分别点击链接查看：