火电厂仿真机
基于WEB火力发电仿真教学平台开发
技
术
与
管
理
第２ ５卷
第 ９期
２０ ０ ８年 ９月
ＣＮＩ １—２ ３ ／ ０ ４ Ｔ
Ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｘ ｅ ｉ ｎａ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ Ｍａ ａ ｅ ｎ
Ｖｏ． ５ Ｎｏ ９ Ｓ ｐ ０ ８ １２ ． ｅ ．２ ０
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎ Ｗ Ｅ ｓ ｄｏ Ｂ，ｔ ｅ ｐ ａｆ ｒ ｅ ｐ ｏｔ ｔ ｎ ｏ ｅ ｔｅ ｍｏ ｌ ｃｒ ｏ ｒｐ ａ ｔｓｍｕ ａｉ ｎ ｔａ ｈ ｎ ｓ ｉｔ — ｈ ｌｔ ｍ ｘ ｌｉ ｉ ｆｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｔ ｃ ｐ ｗｅ ｌｎ ｉ ｌ ｔ ｅ ｃ ｉ ｇ ｉ ｎ ｒ ｏ ａｏ ｈ ｉ ｏ ｏ ｄ ｃｄ ｕ ｅ ．Ｔ ｅ ｐ ａ ｏｍ ｎ ｌ ｄ ｓｔ ａ ｔ ：ｏ ｅ ｉ ｈ ｉｈ ｅ ｅ ｎ ｔ ｔ ｎ ｂ ａｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｏｈ ｒｉ ｔｅ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｔａ ｈ ｈ ｌ ｔ ｒ ｉ ｃｕ ｅ ｗｏ ｐ ｒ ｆ ｓ ｎ ｓｔ ｅ ｌ ｔｄ ｄ ｍｏ ｓ ａ ｉ ｏ ｒ ｎ ｈ ｔ ｅ ｉ ｌ ｔ ｅ ｃ — ｇ ｒ ｏ ｓｈ ｏ ｉ ｇ ｓ ｆ ｒ ．， ｌ ｏ ｓｒ ｃｉ ｎｏ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ ｔ ａ ｈ ｎ ｌｔ ｒ ｎ ｈ ｏ ｔ ｌ ｙ ｔ ｍ ｒ ｓ ｎｅ ｔ ｒｔ ｈ ｉ ｎ ｏ ｔ ｅ Ｉ ｅ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｆ ｉ ｌ ｔ ｃ ｉ ｇｐ ａ ｏ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｎｒ ｓ ｗａ １ ｏ ｈ ｔ ｏ ｅ ｆｍ ｏ ｓ ｅ ｉ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ａ ｓ ．ｔ ｅｓｍ— ｓ ｉ ｆ
Ｄｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｏ ｉ ｌ ｔ ｎ ｔ ａ ｈ ｎ ｌ ｔ ｒ ｆｒ ｖ ｌｐ ｎ ｆｓｍｕ ａ ｉ ｅ ｃ ｉ ｇ ｐ ａ ｆ ｍ ｏ ｏ ｏ ｔ ｅ ｏ ｌ ｃｒｃ ｐ ｗｅ ｌ ｎ ａ ｅ ｎ Ｗ ＥＢ ｈ ｒ ｅ ｅ ｔｉ ｏ ｒ ｐ ａ ｔｂ ｓ ｄ ｏ ｍ
仿真技术在高职发电厂电气运行实训教学中应用
63实验实践总第259期发电厂电气运行实训课程是发电厂及电力系统专业的核心课程，实训项目是火力发电厂和企业自备电厂的日常电气运行倒闸操作。
在现代电网规模逐步扩大和单机容量不断提高的情况下，机组运行的自动化水平越来越高，基于盘台的电气硬手操方式逐渐淘汰，新建机组大部分采用ECS （electric control system）电气控制系统，与DCS系统构成了机炉电一体化协同控制系统。
加上市场经济条件下的电力企业要求受聘员工上岗快，具有“顶岗”工作能力。
因此，对高职高专发电厂及电力系统的毕业生提出了更高的职业能力要求。
保定电力职业技术学院自主开发的发电厂电气运行仿真培训系统以国华定洲发电有限责任公司的600MW火电机组为仿真对象，基于北京四方继保自动化股份有限公司的SCT3000仿真平台开发完成，摒弃了硬件仿真模式和盘台操作模式，全部采用计算机软件仿真，控制方式、操作模式与生产现场一致；提供了大量的实训工位，可以满足几十个学生同时操作练习，保证了实训教学的顺利开展，且后期维护也很方便。
一、仿真系统简介600MW火力发电厂电气运行仿真系统以国华定洲发电有限责任公司的#1机组为仿真对象，仿真内容包括发电机系统、主变压器系统、励磁系统、厂用电系统、继电保护与自动装置系统、保安系统、直流系统、公用系统、220kV升压变电站系统等部分。
具备以下功能：机组正常启停操作、负荷调节、厂用电切换、直流系统控制、自动连锁逻辑实现、发变组故障处理、发电机与系统发生振荡及失去同步、发电机组进相运行、厂用系统故障处理等。
600MW火力发电厂电气运行仿真系统实现了全软件仿真，开发语言为VC++和Fortran。
仿真系统可在每一台微机上独立运行。
进行教学培训时，学员之间各自操作练习，互不影响，丰富了教学内容，提高了实训效果。
600MW火力发电厂电气运行仿真系统具有完善的培训评估考核系统，能记录用户在仿真机系统上的所有操作，同时采用仿真机系统上各种输入输出数据，运用仿真系统的评分标准，实现计算机自动评分功能。
火电机组运行仿真辅助学习系统的研究与开发
１ 辅助学习系统 的总体思路
辅助 学 习系统 的总体 设计 思路 是通 过对 火 力发 电厂生产 和技 术管 理 的全 过程 研 究 ， 中选 择 出 与 从 专 业核 心职业 能力 培 养 密 切相 关 的 内容 ； 以火 电机
炉、 、 ” 电 控 等多 门类 的 专业 知识 ， 并作 为 集 控 、 动 热 专 业 学 生 的 核 心 职 业 能 力 ， 到 越 来 越 多 的 重 得 视 引。由于 电 力行 业 对 安 全 要 求 的 特 殊 性 ， 组 机 运行 、 调整 和事故 处 理 的操 作 技 能 培 养 主要 通 过 火 电机组 仿真 实训课 程进 行 。 目前 市场 上火 电机组 全 过 程仿 真软 件价 格 昂 贵 ， 主流 的仿 真 软的研究与开发
杨小琨 ， 李建 刚
（ 州 电力高等 专科 学校 ， 郑 郑州 ４ ００ ） ５０４
【 要】火电机组运行仿真辅助学习系统以仿真机操作流程为依托， 摘 将发电厂的生产流程、 管理和运行知识引人
课堂 ， 并辅助以大量 的设 备图片 、 动画和视频 ， 有效利用 网络信息技术 与这些资源 ， 使知识 的学 习、 巩固和技能训 练
有机结合 ， 提高了火电机组运 行仿真学 习的效率 。
【 关键词】运行仿真； 辅助学习系统； 火电机组 ； 网络 【 中图分类号］ Ｐ９ ． Ｔ ３１９ 【 文献标识码】 Ａ 【 文章编号】０８ ０２ ２ １）５０２ — １０— ３ （０ １０— ８ ３ ８ ０ ０
０ 前言
大型火 电机组 运 行 、 调整 和 事 故 处理 涉 及 “ 、 机
的 客户端数 量有 限 ， 常不 超 过 ３ 通 ０个 ， 导致 教 学 实
施 中往 往 ２～ ３个 学生 同时使 用一 台客 户机 ， 教学 资 源远 远无法 满足 教学 要求 。教 学 中常常遇 到这 种情 况： 由于学 生进 行仿 真实训 时 ， 专业课 程并 未全 部讲
浅析火电机组一机多模仿真培训系统的应用
员进 行 培 训 、 核 。 考 目前 已得 到 了 非 常 广 泛 的 应 用 。 采用仿 真机 进行 培训 。 以在较 短 的时 间 内， 续反 可 连
复 的 进 行 启 停 、 故 演 练 等 操 作 ， 运 行 人 员 得 到 充 事 使 分 有效 的实 际操 作 感 受。 效 的提 高 了在 实 际操 作 有
为 。 供 事件的 分析 和研 究 。 以
２ ８ 支 持 模 块 化 图 形 建 模 工 具 进 行 仿 真 建 模 ， 作 ． 操 简便 ， 需 编程 。 无 ３ 仿 真 培 训 系 统 方 案 ３ １ 传 统 的 单 元 机 组 方 式 的 培 训 ， 方 式 一 般 为 ． 该
１ ０人 以 内 ， ｌ： 按 １仿 真 方 式 ， 同 对 同 一 台 机 组 进 协 行 启 、 、 故 等 项 目进 行 统 一 培 训 ， 供 高 逼 真 度 停 事 提 的 仿 真 环 境 以 及 相 应 的 机 组 模 型 ， 训 过 程 中 设 专 培 门 的 教 练 员 控 制 整 个 培 训 项 目。 这 种 仿 真 培 训 系 统 都 是 一 机 一 模 ， 只 能 象 电 且 厂 集 控 室 一 样 同 时 培 训 ８～ １ Ｏ人 ， 样 远 远 满 足 不 这 了生 产 培 训 的 要 求 。 那 么 如 何 避 免 仿 真 机 的 重 复 建 设 而 造 成 的 大 量 资 金 的 浪 费 ， 时 又 要 满 足 多 台 机 同 组 运 行 人 员 同 时 培 训 ， 对 这 些 情 况 。 们 提 出 一 机 针 我 多 模 的 方 案 。 用 于 实 践 中 ， 果 良好 。 并 效 ３２ 分组 式培 训 ， 在 一 个 或 多个 培 训 教 室 内 ， ． 即 提 供 多 人 同 时 上 机 培 训 的 环 境 。 个 教 室 可 以 多 台 计 每
具备FCB功能的火电机组建模与仿真研究
1.1 FCB 技术概述 ........................................................................................... 1 1.2 FCB 机组在黑启动过程中的作用 ........................................................... 2 1.3 FCB 机组作为黑启动电源试验 ............................................................... 3 1.4 论文的主要工作与章节安排 ................................................................... 5 2 FCB 技术介绍 ............................................................................................. 7
关键词：FCB；火电机组；黑启动；动态模型；
I
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
ABSTRACT
The restoration capability should be considered in power system operation and construction with the expanding of power system and the increasing complexity of the system. The most important criteria is the stability during and restore speed which is related to the sum of capacity of the black-start units. The thermoelectric power plant with the function of FCB can remain island operation with house load after off-grid accident. The FCB plant rejects load and avoids the master fuel trip. After the fault clearance, the power plant can be connected to the grid immediately. When the off-grid accident is over, the plant supplies the power to the grid immediately. The function of FCB makes normal thermoelectric power plant a black-start unit with large capacity. The FCB plants improve the rate of grid restoration. Firstly, the differences between the FCB plant and the ordinary plant are described. The reasons plant remaining island operating with house load and avoiding the master fuel trip are analyzed. The main factors which decide the plants can get into the FCB state or not. According to the real situation of Zhuhai power plant Unit 1, a dynamic model of FCB power plant is established based on classical model of thermoelectric power plant. The model simulates the change of steam turbine, excitation system, generator, PSS etc when FCB plant gets off the grid. To check whether the FCB plant can restore the black grid as a black-start plant, the experiment program is designed based on Zhuhai power plant Unit 1. The program includes the plant’s off-grid accident, charging the line, charging the transformer, the island grid connecting to the main grid. The possible problems are analyzed and simulated on the dynamic model of FCB plant. Keywords: FCB; thermoelectric power plant; black start; dynamic model;
火电厂集控运行专业火电机组仿真实训质量考核办法研究
过反复 的研 讨和资讯 ， 总结 以往仿真培训过 程 ， 认真 结 合 电厂实 际运 行 中对学 生 的知识 要 求 和现 场运 行 规 程， 有针对性 的设计多套测试题 ， 这些试题 中不但 涉及 了应知应会 的专 业知 识 ， 而且还 分别融 人 了部 分对 仿
的知 识结 构 的要 求 、 以及应 知 应 会 、 全 知 识 、 训 安 培 经验 和其 他规 范化 要 求 ， 我 们 仿 真实 训 的过 程 或 对 者其 中的某 些 环节 进 行 改 进 ， 效 提高 仿 真 培 训 过 有
程 中 内容 的针对 性 和科 学化 ， 提升 仿真 培训 的质 量 。
核 办法 。设计 相关 的考 核 试题 ， 参加 火 电培 训 的 对
电气 等跨 专业 知识 ， 一 个 相关 专 业 知 识 的综 合 运 是 用 的过程 ， 显示 部分 学生专 业理 论知 识 的不足 。
（ ） 生 中理 论 联 系 实 际不 足 ， 其 是 对 电厂 ４学 尤
流程 了解 不够 ， 设 备 的操 作 和规 范 要 求 更 是缺 乏 对
化、 系列 化 、 功能全 的火 电仿真培训 基地 。为 我校专
业 实训 打下 了坚实 的基础 。 近年来 ， 由于 各 大火 力发 电厂 仿真 培 训 系统 的 相 继建 立 ， 得学校 火 电仿 真 培训 的对 象 由原 来 的 使
深专业 理论课 的学 习 ， 提高 实 际操 作 技 能 有着 非 常
等， 具有 较 为广 泛 的推广 前 景 。经过 课 题 的研 发 以
及在部 分培训 班级 的应 用 ， 践 表 明课 题 所制 定 的 实
S-函数在火电机组模型仿真中的应用
具 有 能够真 实 反映 实际 机组 运行 工况动 态 特性 的精确 模 型 极其 重 要 ， 了精确 的模 型 我们 可 以为 有 先 进控 制 方法 在 火 电机组 中 的应 用 打好 基 础 ， 外 另 也 可 以作 为 一个 通 用 的仿 真 平 台 ， 以分析 比较 不 用
Ｃ ‘
已建 立 的 火 电机 纽模 型作 适 当修 改 ， 选取 影响模 型特 性 的主要 参 数 为修 正对 象 ， Ｓｍｕｉｋ仿 真环 境 在 ｉ ｌ ｎ
下建 立基 于 Ｓ 函数 的 火 电机 组仿 真模 型 。仿 真 时通过 建 立的 Ｓ 函数模 块读 取 实际机 组 运行 数据 ， 一 一 并
一
一
Ⅳ￡ ＋ Ｋ３幽 ＋ Ｐ （ ） １
ｆ — — Ｋ ２ Ｋ １Ｂ （ ｒ）
该 仿 真 模 型输 入 为燃 料 指令 “ （ ） 汽 轮机 调 ％ ，
同控 制算 法 的性 能 。以往针 对 火 电机组模 型仿 真试
验 时其 参 数 多为 静 止 不变 的 ， 能 随着 现 场 工 况 的 不 变化 而变 化 ， 而实 际机 组运 行工 况是 变化 的 ， 因此仿 真会 产生 较 大 的偏 差不 能真 实 反映 实 际机组运 行状 况 ， 在着 局 限性 。本文 以文献 Ｅ ｉ 立 的火 电机组 存 ｌ建 模 型为依 据并 对 其作 适 当修 改 ， Ｓｍｕｉｋ仿 真环 在 ｉ ｌ ｎ 境下 建立 基于 ｓ 函数 的火 电机组仿 真模 型 ， 一 利用 ｓ
数。
ｄＴ Ｂ
Ｋ
一 一 ｒ ＋ｒ 一 ～ 。 ｔ ｔ Ｋ ｐｕ＋ ｒ
２ Ｓ 函数 在 火 电 机 组 模 型 仿 真 中的 应 用 一
２ １ ｓ 函数 的火 电机组 仿真 模型 ． 一
火电机组低频振荡原因分析及仿真
火电机组低频振荡原因分析及仿真摘要：火电机组在生产运行过程中会出现低频振荡故障问题，本文针对火电机组振荡发生的原因机理、故障原因，提出了相关抑制低频振荡控制方法，并展开仿真研究。
关键词：低频振荡；火电机组；发生成因；机理；仿真研究在火电机组生产运行过程中，需要分析其调节系统PID参数与汽轮机调速系统参数，深入了解火电机组有功功率振荡机理及成因，做好相关仿真研究。
一、火电机组低频振荡的发生故障问题以及成因分析（一）故障问题火电机组在发生低频振荡过程中需要分析其设备运行历史曲线，结合一次调频控制回路参数，同时调取电厂端PMU历史数据，结合振荡事件发生时的机组运行状态对振荡原因进行原因分析。
某厂#1机组在功率控制方式下进行汽轮机阀序切换，过程中机组负荷有抖动趋势，运行人员将功率控制方式切除，改为阀控方式下进行，同时电网频率从50.030Hz降至49.960Hz，频率波动0.07Hz，过程中转速最大波动4.8r/min，机组负荷发生强迫性振荡，振幅高达30MW。
针对此次故障现象及机组动作参数分析、计算该机组在低频振荡状态下的理论负荷变化量，结合有功振荡负荷变化量展开对比分析，确保二者数据近似甚至统一。
按照电网要求，该机组调频理论动作量应该控制在5.7375MW附近，通过调取机组实际历史趋势发现，机组实际动作负荷为30.078MW，远远超出理论动作量，造成机组负荷发生振荡现象。
综上分析，可以初步判断该机组低频振荡发生的主要成因，大体来讲包含两点：第一，在一次调频修正回路时回路参数过大；第二，在阀控方式下，一次调频快速回路作用表现过强，当一次调频动作时，高调阀大幅度频繁动作；第三，汽轮机配气曲线与实际流量特性不符，导致该机组发生低频振荡不安全事件。
要精准确定振荡源，首先要调取电网侧运行数据，分析确定是否由于电网频率震荡导致电源侧发生振荡现象，同时也要同步调取PMU数据，特别是对临近电源对侧PMU数据进行分析；其次要根据汽轮机转速以及机组有功功率变化数据，在同时间段内变化情况进行定量分析；第三要确定事故发生前是否存在软件故障、阀门卡涩等相关设备故障。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
火电厂仿真机
simulator for thermal power plant
利用计算机仿真技术，演示与真实情况相同或相近的发电机组各种运行方式的状态，并可对其进行离线控制，为机组运行值班员进行培训的计算机系统。
目录
火电厂仿真机
利用计算机仿真技术进行培训的设备。
发电设备数学模型计算机提供实时数据，配合部分或全部真实控制台屏或表示监控台屏的屏幕显示(CRT)画面，演示与真实情况相同的电力设备各种运行方式的状态，包括起动、正常运行、停机和事故情况下的状态，可以满足各种目的的培训要求。
目前，培训仿真机已广泛用于培训操作人员和工程技术及管理人员，提高他们的监控能力和运行技术水平。
培训仿真机是以计算技术和仿真技术为基础并应用电网、自动控制、仪表和电厂的锅炉、汽轮机、透平发电机以及运行专业的理论和实践知识而研制的一种实用装置。
仿真机的分类
从培训仿真机的培训目的的功能来分类，可以划分为基本原理型和全仿真型。
甚本服理型所配置的控制台屏不是以某一实际电站为目标，而是从基本原理出发模拟某类型、某容量机组的主要设备和系统，并配置简化的供学员学习和掌握基本原理的台屏或可以进行操作和显示操作结果参数的CRT画面，或兼有台屏和CRT画面。
用以培训新的操作员或在校学生，使其从直观上学习和掌握电厂设备和系统特性、物理过程、介质流程及故障的原因和结果。
为在全仿真型培训仿真机或实际电厂操作打基础。
硬件系统一般包括:①微型机或小型计算机;② 磁盘、打字机等外围设备;③输人/输出接口和教学考核设施;④台屏。
台屏仿真有两种型式:①模拟台屏型。
模拟屏上布里有主要设备和系统流程图，配有主要参数指示仪表;操作台与屏一般联成一体，台上布置有控制台硬件设备诊断;显示图像;在线数据库监视. 学员成绩评价;计算机辅助练习等。
通过教练员台控制屏和CRT 画面配合实现功能选择.画面选择有专家方式和菜单方式。
虚拟DCS(Virtual DCS)是相对于在过程工业系统中运行的真实
DCS(Real DCS)而言的，"虚拟DCS"就是将真实DCS在非DCS的计算机系统中以某种形式再现。
"虚拟"是现今广泛使用的一种高新技术概念，比如有实现视景模拟的"虚拟现实"、采用CRT交互的"虚拟仪表"、构建远程多媒体双向通信的"虚拟会议"等等。
当然，虚拟技术是完全建立在当今高性能的计算机硬件、软件和网络系统之上的。
虚拟DCS不同于其它虚拟技术的是，其被虚拟对象也是计算机系统，而不是一般的物理系统。
虚拟DCS就是要在计算机系统上再现计算机系统，具体地说，就是要在一种通常为开放平台计算机信
息管理系统中，尽可能真实地再现集散控制计算机系统。
虚拟DCS正是过程工业数字化的基础之一。
在实际应用中，为了达到设计调试、人员培训、检测诊断等系统应用目标，需要将真实DCS在非DCS的计算机系统中再现。
目前共有三种形式，是分别根据DCS的控制设计、离线组态和构成运行系统等生命周期的不同阶段获取系统资源而实现的
1. 激励DCS(Stimulation)──通常是简略输人/输出板卡和外设，采用真实DCS的硬件、软件和网络系统的适当或最小配置，再现DCS。
激励DCS 具有最高的软硬件逼真度，但是软硬件实现成本很高，与对象模型系统连接较难，无法完成复杂的仿真应用功能。
2. 虚拟DCS(Virtual DCS)──在完成 DCS组态之后，采用对DCS网络下载文件迸行智能编译转换的方式，实现DCS的平台转移和再现。
虚拟DCS 应具有极高的软件功能逼真度，实现成本不高，能够完成复杂的仿真应用功能。
3. 仿真DCS(Simulation)──只要DCS完成控制功能和逻辑设计，就可以根据设计图纸进行仿真。
仿真DCS是多年来培训仿真系统的通常采用的形式，虽然实现成本不高、能够完成复杂的培训仿真应用功能，但软件功能逼真度和可信度相对不够高，跟踪修改较难，几乎不能完成人员培训功能以外的高级应用功能。
虚拟DCS的特点，就是控制参数和算法完全来自于下载文件，使用与DCS 相同的算法、模块、时间片、位号等，可以同步修改更新，软件功能逼真度
很高。
可以说，虚拟DCS能够真正有效、经济和广泛地应用于人员培训和在线检测诊断，满足火力发电等过程工业"数字化"的需求。