基于引进仿真支撑软件APROS的电站仿真培训系统

电力18讯：    目前，我国火电机组正向着大容量、高参数方向发展，机组的自动控制水平越来越高，控制技术日益复杂。为确保机组运行的安全性及经济性，对运行人员的熟练操作和事故处理能力以及管理人员的监控管理水平都有了更高的要求。因此，针对具体机组开发1:1全范围仿真培训系统，以培训新的运行人员和轮
训在职人员显得越来越重要。
一、仿真支撑软件APROS
    仿真支撑软件是为模型软件的开发、调试、维护和实时运行提供的一个环境。西安热工研究院有限公司在国内首次引进目前国际上先进的应用于热力系统工程分析的仿真支撑软件――芬兰VTT和FORTUM公司的APROS软件。软件基于Windows操作系统，兼顾仿真工程开发与实时运行环境，具有可视化、在线交互、图形化建模功能，且建模过程灵活、方便;可在线监视和修改模型程序的实时运行数据，集机组设备建模、热力系统流体网络建模、电气系统建模、控制系统建模为一体。
    该仿真支撑软件在完全依据能量、质量和动量守衡原理基础上，提供了丰富的面向火电机组主要设备和部件的全物理过程工程模块，如:各种换热器、汽包、罐、管道、阀门、汽缸、汽轮机转子、凝汽器、风机、泵、发电机、变压器、断路器及各种执行机构和控制器等(模块图符示例见图1。)此外，还提供了通用的逻辑算法和基本算法模块。
                          
    在建模过程中根据机、炉、电工艺过程，选择相应的模块进行组态，进行模块参数设置及模块之间的连接即可完成数学模型的建立;一个分系统或子系统，可以由一定数量的模块集合而成，若干个分系统组合连接起来，即可形成一个完整的仿真对象。图2给出了锅炉汽水分离器系统的组态。根据火电机组的具体系统，仿真模型应用软件分为:锅炉模型软件、汽机模型软件、电气模型软件和控制系统模型软件。
                    
    为使所建模型软件既能反映系统的物理特征、几何特征和逻辑特性，又能反映系统的静态特性和动态特性，真实地再现系统的实际过程，就要求保证仿真模型的高精度、高逼真度。因此，在充分了解仿真支撑软件的原理和用法前提下，需要从实际机组收集大量资料和数据，并且对这些资料和数据进行分析、比较和筛选，使模块所选参数尽可能合理，以及仿真模型描述的仿真对象的物理过程尽可能符合现场实际，各个细节都必需以被仿真机组的设计和运行数据为依据。
    控制系统建模则依据现场DCS的SAMA图、逻辑图和组态图，经过分析整理，采用支撑软件的基本算法模块进行组态，完成与实际控制系统相同的功能，包括模拟量控制系统、顺序控制系统、逻辑控制系统等。
    为使建立的仿真数学模型可以涵盖机组的各种工况，完整地描述整个机组动态和静态全过程，对于支撑软件现有模块没有直接描述的物理现象，如各种转动机械的轴承金属温度、汽机振动、差胀等，首先将它们的实际过程进行合理简化，建立有效、合理且精度足够高的数学模型，然后用仿真支撑软件基本算法模块或利用其开放的外接模块功能来实现。
    该仿真支撑软件在图形建模环境下，具备在线修改模型功能，并可立即得到修改后的结果。在模型开发调试过程中，要对每次仿真过程反映的现象进行综合分析，改进后再进行仿真运算，如此反复，直到模型的运算结果正确，能够准确反映被仿真对象的物理过程。在模型调试过程中，可以控制模型的计算步长(一般情况下为100ms)及计算速度，同时在正常运行时，只有被激活的模块参与过程运算，如需要排除故障或只运行若干子系统，可将不参与运算的模块或子系统退出模拟而作为边界条件，以提高模型软件组态和调试的效率。
二、开发300MW机组全范围仿真培训系统
2.1 特点
    (1)全范围、全过程、连续性仿真。锅炉系统包括锅炉本体、燃烧与风烟系统、汽水系统、燃煤制粉系统、点火燃油系统和辅机系统;汽机系统包括汽机本体、凝汽与循环水系统、回热与疏水系统、除氧与给水系统、旁路系统、辅助蒸汽系统、轴封系统及油系统、发电机冷却系统;电气系统包括发电机本体、主变压器、励磁系统、厂用电及其快切系统、继电保护系统、启动变压器系统、6kV系统及动力、400V系统及主要动力；控制系统包括监控系统(DAS)、顺序控制及联锁保护系统(SCS)、燃烧器管理系统(FSSS)、其它单回路调节系统及电调系统(DEH/MEH)、旁路控制系统(BPS)。
    (2)DCS操作站CRT显示画面，各参数更新及报警均感觉不到时间延迟，与实际机组反应一致。