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水电厂运行仿真培训系统

作者:某水电厂高级工程师     发布时间:2011年12月23日

行业:电力

应用需求:该项目不仅可以为本单位的运行值班员进行全面现场培训,同时也为国内其他水电厂运行培训创出一条新路。我们也可以通过改良为其它水电厂开发具有同样应用价值的仿真系统,因此具有很广阔的应用前景。

面临的挑战:水电厂仿真系统虽然在国内有多家单位在开发,但应用效果并不是很理想,主要是因为开发的仿真系统具有通用性,不能高仿真某一具体水电厂,实战能力不强,学员的学习兴趣不高。而水电厂运行值班人员自主开发的仿真系统,其针对性强,与工作现场完全吻合,通过仿真系统的培训,完全可以将学到的知识直接应用到实践当中去,得到真实的锻炼,同时可以作为值班人员岗前培训和验收标准。其特点就是高仿真、实用性强、受培训面广、培训时间不受限制,经济实用。

完整案例分析

 系统配置

 

该项目采用美国NI公司开发的LabVIEW软件开发平台,该软件采用了图形化的编程方式,可以像操作仪器面板一样完成程序设计。该软件把工业测量与控制和计算机完美地结合在一起,并将这种技术概念化,并具有独立仪器的硬件与软件的组合。仿照现场设备实际情况,按照现场设备操作方法,将现场设备用程序进行模拟,在微机中模拟现场,达到值班员学习现场,仿真培训的目的。

 

该项目具体组成内容包括水电厂220kV主系统模块、13.8kV机变单元模块,水轮发电机组自动控制模块,辅机操作模块,厂用机操作模块。仿真系统的具体内容包括:设备操作、设备巡回、设备档案、操作票、工作票、规程等部分,每部分内容再根据具体情况设置具体功能。最大的特点是操作界面采用完全符合现场的照片制作和动画演示,实现绝对符合现场的功能。

 

电气主接线模块:主要实现电气设备的原理演示、倒闸操作、巡视检查、实现设备的“五防”功能;水轮发电机组自动控制模块:主要实现发电机组的监视控制、自动、手动开停机,自动、手动开关主阀,设备的巡视检查,现场安全措施布置等功能。

 

本系统可以调用工作票、操作票、规程等资料,可以下载或打印,方便学习人员的资料收集。具有全面性和方便性。

 

原理和应用

 

该系统作为运行值班员现场培训、模拟操作的有效手段之一,旨在提高水轮发电机组值班员的业务水平和实战经验,增强应急处理的能力。该系统全面仿真水电厂开关站、水轮发电机组运行接线方式和控制过程,具备高仿真程度,同时具备“五防”功能。该系统开发完成以后,完全可以用于运行值班员的技术培训、岗位练兵,高仿真运行环境,与现场完全一致的操作界面,会大大增强学员的兴趣,提高培训的效果。

 

该系统包括母线、变压器、发电机、继电保护等。发电机电压、电流、有功功率、无功功率,可以较准确地仿真。能正确反映母线、断路器、隔离开关的连接关系。

 

仿真培训系统的特点

 

采用全图形化的界面方式,模块化设计,可扩展性、可维护性强;仿真培训系统的设计思想是把所有功能分为六大部分,分别为设备操作、设备巡回、设备档案、操作票、工作票和规程,能够简单而清晰的囊括仿真培训系统的所有功能。还可以自行修改水电站的电气主接线、增加回路、设备更新、增加保护类型和进行保护配置等工作。该项目还具有培训周期短,培训效果直接的优势,可以有效防止运行误操作,降低人为责任事故,减少设备损失和成本支出。通过本仿真系统的培训,使学员能够在短时间内熟练掌握现场操作技能,增强安全系数。

 

仿真功

 

一.水轮机系统

引水系统:引水管道、闸门;

水轮机:混流式水轮机;

调速系统:调速器及接力器等。

 

二.机组辅助系统

机组辅助系统分别按气系统、水系统、油系统仿真。辅助系统在水轮发电机组各种工况下的工作状态通过模型确定,其工作状态又对水轮发电机组的运行产生影响。

1.气系统 

气系统分为高压气系统和低压气系统。

2.水系统

水系统包括技术供水系统、排水系统和进水闸门控制。

1)技术供水系统仿真范围

仿真技术供水系统、闸门、阀、各水泵。

2)排水系统仿真范围

仿真渗漏排水系统、检修排水系统。

3)进水闸门仿真范围

进水闸门的开闸、落闸。

3.油系统

油系统包括透平油系统和压力油系统。

 

三.发电机及励磁系统

发电机、可控硅励磁装置、励磁调节器(包括微机励磁调节器)。

 

四.主变压器

主变压器、冷却系统。

 

五.配电装置

220kV母线、13.8kV母线、10.5kV母线断路器、隔离开关(包括接地刀闸)、电流互感器、电压互感器。

 

六.继电保护系统

发电机、变压器、线路、开关、母线、厂用电交流系统中的继电保护和自动装置,保护和自动装置的种类、型号、数量按原始资料中的保护配置。

 

七.交流厂用电系统

厂用电变压器、厂用母线及其附属设备,厂用电开关控制盘。

 

八.直流系统

蓄电池、直流母线、可控硅主充电设备、可控硅浮充电设备。

 

九.操作票、工作票系统

在仿真培训系统六大部分中有操作票和工作票库,票库中的操作票和工作票可以实现方便的修改和管理,票库的操作票和工作票格式是东北电网有限公司的标准操作票。

 

十.设备巡回检查

按照巡回检查路线进行开关站内设备、回路,厂内各层、各室主要设备的巡回检查,包括了设备巡回的标准及注意事项,巡回设备的照片。

 

结束语

 

水电厂运行仿真培训系统使用良好,该系统具有较强的综合仿真培训功能。使用方便、工作可靠的情况下能有效地为新人员培训,值班员培训考试。运行人员利用其进行模拟操作,为提高人员操作水平、防止误操作有很大的帮助。充分利用好该仿真培训系统,可提高水电厂运行值班员的工作能力和效率,能使保障水电厂及东北电网的安全稳定运行得到进一步保证。

 

 

  • 相关技术支持

    本案例使用的产品与服务

    软件:

    NI LabVIEW

     

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