基于虚拟DPU的联合循环机组全厂仿真系统研究

ｚｎｕａｎｇｂｅｉｙｉｎｇｖ。ｎｇ　ｖｕ　Ｙａ　ｕ：茎鱼坚里主竺　鍪　基于虚拟ＤＰＵ的联合循环机组全厂仿真系统研究　陈亚鹏　黄冬兰　（１．珠海横琴热电有限公司，广东珠海５１９０１５；２．广东省电力设计研究院，广东广州５１０６６３）　摘要：介绍了一种基于虚拟ＤＰＵ的激励式联合循环机组全厂仿真系统，分析了联合循环机组仿真系统的特点及要求，并结合广东　省某燃气蒸汽联合循环机组全厂仿真系统的构成，对燃气蒸汽联合循环机组全厂仿真系统的设计和发展方向提出了展望。　关键词：联合循环机组；仿真系统；虚拟ＤＰＵ　０引言　仿真系统在电力行业已得到广泛应用，对运行人员全面掌　握机组的运行特性、提高机组运行的安全性和可靠性发挥了重　要作用。随着技术的发展，一些仿真系统还提供了对热控人员　进行技能培训的功能，对热控人员的水平提高起到了积极的　作用。　近年来，随着节能减排要求的提高，国内大量建设联合循　制系统只能部分近似地实现仿真，软件逼真度和可信度不够　高，无法达到真正意义上的全仿真效果。（２）当现场控制系统　组态改动时，仿真机的控制系统跟踪修改繁琐困难，扩展性、适　应性差。（３）需要重复开发ＤＣＳ的组态控制策略、操作员站软　件等，工作量大，开发周期长。（４）培训人员的范围主要是现场　运行人员，对热控人员无法进行逻辑修改、控制参数整定等　培训。　激励式又可分为全激励式和虚拟ＤＰＵ方式。全激励式　ＤＣＳ省略了输入／输出等卡件，采用真实Ｉ）ＣＳ的硬件、软件和　环机组电厂。针对联合循环机组，选择经济且适合的仿真系　统，对于提高机组运行的安全性和可靠性以及加强对热控人员　的培训都大有裨益。　网络系统的适当配置来再现ＤＣＳ。它具有极高的软硬件逼真　度，可在仿真机上方便地进行控制算法分析研究及改进工作；　１　虚拟ＤＰＵ技术在仿真系统的应用　１．１　电厂仿真系统技术发展　存在的缺点是软硬件实现成本很高，结构复杂，移植性差，与模　型系统连接较困难。　虚拟ＤＰＵ方式采用ＤＣＳ厂家专用虚拟ＤＰＵ软件及与　ＤＣＳ操作员站和工程师站同样的ＨＭＩ来实现系统的仿真。这　种方式相比全激励式可以节省投资，相对仿真式（翻译式）可以　目前电厂仿真培训系统中，最常用的再现ＤＣＳ的方法有仿　真式（也称翻译式）和激励式２种。　仿真式（翻译式）是根据ＤＩｇＳ的组态图、屏幕显示画面及操　作，在新的软硬件环境下重新编程，将ＤＣＳ组态进行“翻译后”　缩短开发周期，获得最高的逼真度。该仿真方式可以实现运行　人员的培训，也可以实现热控人员的培训。　来实现其控制策略和人机接口等功能，达到与仿真对象一致的　效果。这种方法虽然实现成本较低，但存在一些缺点：（１）对控　１－２虚拟ＤＰＵ技术在仿真系统中的发展　电厂仿真平台的设计开发中，虚拟ＤＰＵ仿真技术以接近　３结语　高压断路器是排涝泵站高压设　备中最常用的电气设备，其在电气系　统中故障率也比较高，如果能正确分　析问题、正确判断故障点，及时处理　故障，可以缩短故障处理周期，同时　可以将停电带来的损失降到最低。　在工作中，笔者将断路器故障处理的　图１　ＶＹ４型断路器接线原理图　方法记录下来，希望能给同行以后处　２．２．３断路器故障实例分析　某排涝泵站１≠｝机组不能正常启动，当按照正常开机程序　理同类故障提供帮助。　［参考文献］　［１］国家电力监管委员会，电力业务资质管理中心编写组．电工进　网作业许可考试参考教材：高压类理论部分［Ｍ］．北京：中国财　政经济出版社，２００６　开机时，各条件满足，几分钟后机组不能正常启动，技术供水自　动跳开，显示技术供水终断。再进一步对ＰＬＣ程序进行测量，　发现ＱＦ不能合闸，当手动合闸时，合闸按钮无法按下。拆开断　路器外壳，发现闭锁电磁铁不能自动吸合，故断路器无法正常　合闸。测试电磁铁两端电压时，发现电压正常，但是磁铁不吸　［２３国家经贸委安全生产局．电工作业［Ｍ］．北京：气象出版　社，２００４　合，此时即可判断闭锁电磁铁故障。更换闭锁电磁铁后，各功　能参数正常，单独做断路器无负荷合闸试验，断路器合闸正常，　故障排除。所以在高压断路器的故障处理中，我们要做到故障　判断，逐级分析，然后再做试验来验证观点，最后确定故障并进　行处理。　收稿日期：２０１４—１０—２９　作者简介：杨新党（１９７７一），男，陕西武功人，电气技术工程　师，研究方向：工业电气自动化。　机电信息２０１４年第３６期总第４２６期　４７　羹茎鱼坚里量里　！ｚｎｕａｎｇｂｅ－ｖ－ｎｇＹ。ｎｇ　ｙｕ　Ｙａ　ｕ　全激励ＤＣＳ的逼真度、接近仿真ＤＣＳ的应用功能和最节省的　投资表现出相对的综合优势，成为目前国内电站仿真领域的发　展方向，是过程工业数字化的基础之一。　用虚拟控制器软件包，操作员站画面采用模拟方式，不使用控　制系统硬件。　ＭＡＲＫ　Ｖｉｅ、ＤＣＳ控制逻辑的仿真，采用原厂虚拟控制器　２联合循环机组仿真系统特点和要求　２．１联合循环机组特点　软件包的方式来实现。仿真的控制逻辑、各种联锁保护逻辑、　报警值、控制器参数和实际机组的情况完全相同，达到可以直　接将机组的控制逻辑组态文件在仿真机上使用，且编辑、组态、　上装、下载、配置及其他各种功能与机组控制系统完全一致。　仿真机系统配置了一套完全授权的正版Ｆｏｘｂｏｒｏ　ＦＳＩＭ　Ｐｌｕｓ软件。在基于ＦＳＩＭ　Ｐｌｕｓ的模拟器中，控制器组态文件与　实际的Ｆｏｘｂｏｒｏ　ＩＸ２Ｓ硬件控制器上的组态文件是一样的，　ＦＳＩＭ　Ｐｌｕｓ就是Ｉ／Ａ系列控制处理器的复制（同样的控制算法、　联合循环机组与常规燃煤机组相比，有其相应的特点：（１）　系统简单、设备少。燃机电厂较常规燃煤机组，系统简单很多，　没有制粉系统、燃烧系统、吹灰系统、除灰除渣系统等；给水以　及抽汽系统也比常规燃煤机组简单很多，全厂设备也相应少很　多。（２）控制系统可实现全厂一体化。由于系统简单、设备少，　联合循环电厂较易实现全厂控制系统ＤＣＳ一体化（除燃机外）。　（３）燃机控制系统随燃机一体配供，控制逻辑相对完善，但是其　内部逻辑较难被全面理解掌握。　２．２联合循环机组仿真系统要求　联合循环机组一般定员较少，而且很多联合循环机组还将　用于调峰，启停频繁，对机组自动化以及运行人员的操作水平　都有较高的要求。目前大多数联合循环机组都要求实现ＡＰＳ　功能，但是由于调试阶段时间有限，无法将ＡＰＳ功能进行反复　仔细的调试，因此在调试完成投人商业运行后还要多次进行修　改。由于机组已经投入商业运行，因此逻辑的修改相对都比较　谨慎，如果能通过仿真系统对修改后的逻辑先进行一次验证，　则逻辑的可靠性会大大提高。因此，针对联合循环机组，其仿　真系统除了具备运行人员培训的功能外，还应能用于热控人员　的培训，可以用于验证逻辑的正确性，确保用于实际运行的逻　辑的正确和可靠。　３仿真系统与厂级控制系统的结合　根据目前的研究结果，虚拟仿真系统可通过与ＳＩＳ数据的　集成，获得实时的或某一历史时刻的运行数据，将其作为模型　系统运行的初始工况，使虚拟仿真系统具有更高的逼真度，为　机组全工况运行分析提供起始运算点。同时，通过比较数学模　型和ＳＩＳ系统的运行参数和状态，可动态校验数学模型的正确　性，修改数学模型不完善的方程和参数。由于虚拟控制系统部　分的高度逼真度，使得对数学模型部分的校验具有较高的针　对性。　随着联合循环机组控制和信息数字化平台的完善，联合循　环机组已具备实现全厂控制系统一体化的条件。当实现全厂　控制系统一体化之后，可以从厂级控制系统网络读取实时数据　用于仿真机的模型校正和工况模拟。　４某联合循环机组仿真系统配置　广东省某２×３９０　ＭＷ燃气蒸汽联合循环电厂的燃机为　ＧＥ公司９ＦＡ级燃机，燃机控制系统采用ＧＥ公司ＭＡＲＫ　Ｖｉｅ　控制系统，除燃机以外的全厂系统及设备采用Ｆｏｘｂｏｒｏ公司　Ｉ／Ａ系统进行控制。全厂各辅助车间、网控系统以及厂用电控　制系统也全部采用ＤＣＳ进行控制。各控制系统相互连接组成　厂级控制系统。　该厂仿真系统采用基于虚拟ＤＰＵ的激励式仿真系统，在　硬件配置上，仿真机为“激励模拟”类型。燃机控制系统ＭＡＲＫ　Ｖｉｅ、汽机、余热锅炉及辅助设备控制系统ＤＣＳ的控制逻辑采　４８　同样的逻辑、同样的时序），ＦＳＩＭ　Ｐｌｕｓ与实际Ｉ／Ａ　ＥＣＳ间能进　行组态文件的直接传递，不需要额外的翻译与再编辑。　在不破坏Ｔ作原有环境的条件下，通过ＦＳＩＭ　Ｐｌｕｓ可达到　以下效果：（１）显著缩短投用和启动Ｆｏｘｂｏｒｏ　Ｉ／Ａ　Ｓｅｒｉｅｓ控制系　统所需的时间。（２）帮助控制与应用工程师在无需Ｆｏｘｂｏｒｏ硬　件系统的情况下设计出优质的实时控制软件。（３）对Ｉ／Ａ　Ｓｅｒｉｅｓ系统的响应程度和各项性能进行准确分析和故障诊断。　（４）在一个完全没有破坏性的环境中进行操作员培训。（５）为　控制丁程师提供一个理想的系统改造和升级更新的设计环境。　同时，系统还配置了一套具有完全授权的正版ＭＡＲＫ　Ｖｉｅ　仿真软件包对ＭＡＲＫ　Ｖｉｅ控制器进行完全模拟。ＭＡＲＫ　Ｖｉｅ　仿真软件包与实际ＭＡＲＫ　Ｖｉｅ间能进行组态文件的直接传递，　不需要额外的翻译与再编辑。　该联合循环电厂仿真机系统与ＳＩＳ系统设有接口。仿真　机系统能通过与ＳＩＳ的接口读取ＤＣＳ、ＭＡＲＫ　Ｖｉｅ系统的特定　工况或特定时间段的机组相关数据。　５联合循环机组仿真系统的发展　虚拟ＤＰＵ仿真系统具有开放性好、逼真度高、通用性强等　优点。在实现厂级控制系统一体化的情况下，将联合循环机组　的虚拟ＤＰＵ仿真系统与厂级控制系统的运行数据进行综合应　用，将进一步提高仿真系统的逼真度，同时扩展仿真系统的应　用功能，使仿真系统具有自学习功能，既可用于运行和热控人　员培训，也可用于机组全Ｔ况运行分析，有助于完善联合循环　机组的数字化和信息化平台，更好地为机组安全经济运行服　务。　［参考文献］　［１］冷杉．论虚拟分散控制系统技术口］．中国电力，２００３（２）　［２３郝青松，冷杉，徐悦．基于虚拟ＤＣＳ与ＳＩＳ的数据比较系统的　开发¨Ｊ］．电力系统自动化，２００５（２１）　Ｅ３］王强，冷杉，顾海霞，等．电站虚拟仿真系统与ＳＩＳ数据集成及　应用研究＿Ｊ］．工业控制计算机，２００９（１）　［４］黄冬兰，庄续奎．燃气蒸汽联合循环机组全厂控制系统优化研　究ＥＪ］．电力勘测设计，２０１３（３）　收稿日期：２０１４　１１—０７　作者简介：陈亚鹏（１９７７一），男，陕西咸阳人，工程师，研究方　向：火力发电厂仪表与控制。　黄冬兰（１９８２－－＿），女，湖北广水人，硕士研究牛，Ｔ程师，研究　方向：火力发电厂仪表与控制。