基于虚拟分散控制系统激励模式的电站仿真支撑系统的设计与实现

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1、第34卷第8期华电技术Vo1．34No．82012年8月HuadianTechnologyAug．2012基于虚拟分散控制系统激励模式的电站仿真支撑系统的设计与实现王鹏，杨卫民，吴科(国电南京自动化股份有限公司，江苏南京210003)摘要：介绍了一种基于虚拟分散控制系统(DCS)激励模式的仿真支撑系统。首先给出了系统整体结构，然后论述了功能模块划分、各个模块的设计与实现方式、技术特点及如何与虚拟DCS构成完整的仿真系统。通过仿真系统在300MW火电机组仿真工程应用，验证了系统的有效性。关键词：虚拟分散控制系统；激励式仿真；电站仿真；支撑系统中图分类号：TP

2、337：TP273：TM621文献标志码：B文章编号：1674—1951(2012)08—0010—04运行和虚拟DCS的接口以及教练员培训等功能。1问题的提出根据这些系统功能需求，该系统可划分为实时数据电站仿真技术的应用始于20世纪6o年代，受管理、模型组态、算法引擎、数据对应、虚拟I／O通信当时计算机水平的限制，仅用模拟计算机对火电站和教练员功能等6个模块。某个局部的动态特性进行仿真。2O世纪7O年代以(1)实时数据管理模块。建立了系统全局的实后，随着大容量、高参数机组的投运以及新技术在火时数据区，用以存贮仿真计算产生的实时数据及系电机组中的应用，电站

3、日趋复杂，电站自动化程度逐统的实时状态，提供API函数对该数据区进行访问。渐提高，机组运行人员的操作量明显减少，机组的安(2)模型组态模块。提供了图形化的模型组态全性、经济性也越来越受到重视。相应来说，对电厂环境，建模工程师根据电站生产工艺流程建立仿真热控人员在分散控制系统(DCS)的运行、组态与调模型。试能力的培训变得更为重要，火电站仿真系统得到(3)算法引擎模块。对建立的电站仿真模型进了快速的发展。时至今日，仿真系统已经成为电站行调度运算，模拟电站的生产流程。重要的培训设备¨J。电站仿真系统从实现方式上(4)数据对应模块。仿真支撑系统和虚拟DCS来划分

4、，主要有以下3种方式。之间的数据接口，完成虚拟DCS侧的变量和电站模(1)传统的全仿真。仅实现了操作员站的仿真，型变量的关联。控制系统模型与设备模型糅合在一起，不能实现对热(5)虚拟I／O通信模块。仿真支撑系统和虚拟工人员的培训、控制系统的分析研究和测试功能。DCS之间的通信接口，完成仿真支撑系统和虚拟(2)全激励仿真。保留原有DCS的软件和硬DCS的通信。件，接人1台只限于实现电站设备模型的仿真计算(6)教练员功能。仿真支撑系统的高级应用功机，保留了DCS的全部功能，可进行算法分析研究及改进工作，但软件和硬件费用很高。能，教练员通过该模块控制整个仿真系统

5、的运行并(3)基于虚拟DCS的激励式仿真模式。结合了对受训学员进行培训考核。前2种仿真模式的优点，使用虚拟DCS复现真实系统基于WindowsServer2003平台，采用Visu—DCS的全部功能，接人实现电站设备模型仿真计算alC++6．0工具开发，运行于单台独立的服务器机，具有极高的软件逼真度，同时降低了实现通过数据对应模块及虚拟I／O通信模块与虚拟DCS成本。连接，构成完整的基于虚拟DCS的激励式仿真系统。仿真支撑系统将模型的状态数据通过虚拟I／O2整体结构通信模块传递给虚拟DCS，虚拟分散处理单元仿真支撑系统需实现仿真模型的组态、模型的(DPU)

6、接受仿真支撑系统的数据驱动后，将运算结果传递给仿真模型，同时在人机交互界面(HMI)显收稿日期：2011—12—31示，完成激励过程。系统整体结构如图1所示。第8期王鹏，等：基于虚拟分散控制系统激励模式的电站仿真支撑系统的设计与实现·13·(5)支持多种通信协议，可方便地与第三方虚7数据关联及虚拟I／O通信拟DCS互联互通。数据关联和虚拟1／O通信是仿真支撑系统和虚目前该系统已在洛阳新安电力集团发电公司的拟DCS之间的接口。在基于虚拟DCS的激励式仿2×300MW机组项目中应用，系统采用了国电南京真模式下，控制系统的模型由虚拟DCS实现，它实自动化股份有限

7、公司生产的TCS3000仪电一体化现了真实DCS的全部控制功能并复制了真实DCS分散控制系统的虚拟DCS和本文所述的仿真支撑的数据库(包括模拟量输入、模拟量输出、数字量输系统，实现了对该公司5机组主、辅设备的全工况入、数字量输出等数据类型的变量)。仿真支撑系仿真，关键参数稳态值与参考机组实际运行值相比统数据库依据生产现场的实际设备及工艺流程可由偏差小于2％，具有很高的仿真精度。目前该系统仿真机建模人员使用仿真支撑系统设计完成。仿真已投运，运行人员及热工维护人员通过该系统进行支撑系统通过数据对应模块可完成虚拟DCS中的变量和支撑系统数据库中数据的关联，从而构

8、成完培训考核以获得上岗资质，通过该系统进行了大量整的仿真系统。技术