H9000 V4.0环境下的水电厂培训仿真系统.doc

H9000 V4.0环境下的水电厂培训仿真系统 王德宽 杨叶平 中国水利水电科学研究院自动化所 提要：OTS2000是建立在H9000系统环境下的培训仿真系统，以SimuLog仿真描述语言为基础，对水电厂的现场设备进行描述，并由SimuEngine仿真器完成仿真。移植到H9000 V4.0后的OTS2000仿真系统功能更丰富，使用方便，跨平台兼容性好。本文首先介绍OTS2000培训仿真系统的设计原则，然后介绍系统的仿真配置模式及系统硬件结构，最后介绍移植到H9000 V4.0环境下仿真系统的主要功能。 关键词：OTS2000, 培训仿真系统, Simulog, 水电站, 监控系统, H9000 V4.0 引言 随着水电流域滚动开发和水电建设不断发展，水电厂新员工的培训任务越来越重，如何在不影响发电生产的前提下，使新员工能有更多的实际操作机会，提高培训效率，降低培训成本，早日上岗，是摆在各水电开发建设单位、运行检修公司以及有关教育部门面前的一个十分紧迫的问题。 建设水电站培训仿真系统是解决上述问题的一个重要技术手段。目前，国内培训仿真系统的技术发展水平十分落后，远未形成标准化的产品与系统，设计开发周期长，运行维护困难，与水电建设蓬勃发展的局面不相适应，与水电厂的监控系统在总体设计思路上也差距甚远。 水科院自动化所自80年代起就开展了水电厂仿真技术研究，如调速器仿真、监控系统被控对象仿真等，并建立了国内第一个水轮机调速器仿真实验室。根据水电厂培训的需要，论文作者于1997年开始对水电厂计算机培训仿真技术产生兴趣，并进行了较为系统的专门研究，定义了一套通用型的水电站被控对象的仿真模型、SimuLog描述语言，并开发了SimuGen编译器和SimuEngine仿真器[1][2]，完成了OTS2000水电厂培训仿真系统的基本功能[3]。随着H9000 V4.0系列计算机监控系统的开发成功[4] [5]，OTS2000系统也移植到了功能强大的H9000 V4.0平台上，培训仿真的功能也得到进一步加强，仿真系统与监控系统相辅相成，可以满足各种用户的培训仿真需要。 本论文首先介绍OTS2000培训仿真系统的设计原则，然后介绍系统的仿真配置模式及系统硬件结构，最后介绍H9000 V4.0环境下仿真系统的主要功能。 仿真系统的设计原则 OTS2000系统作为一个通用化设计的软件产品，与H9000系统一样，在设计中着重考虑了下列几点原则： (1) 应满足各类用户对水电站运行培训及仿真的需要，建立标准化、通用化数学模型； (2) 应采用标准化及开放的硬件及软件产品,可跨平台运行； (3) 应提供标准化的系统应用软件,具有较好的组态与二次开发手段； (4) 应具有自主知识产权,应具有较强的可移植性； (5) 应符合我国的国情； (6) 可与监控系统有机组合。 仿真系统的配置模式 OTS2000系统与H9000系统配合，可构建各种不同结构的仿真系统，实现各种仿真功能。根据系统的硬件结构及仿真器的配置情况，可分下列几种模式(如图一所示)。 单机模式 最简单的OTS2000系统配置模式是单机模式。系统只配置一台计算机，仿真器、监控系统等软件在一台机中运行。单机配置硬件投资少，操作维护简单，便于单人学习培训，不存在学员间相互干扰。 多机模式 多机模式是指仿真系统的功能由多台计算机协作完成。一般仿真系统均采用多机模式。多机模式下，监控系统与仿真器可以分设不同的计算机设备。监控系统根据需要可设置操作员站、数据服务器等，具体配置可根据用户需要及有关规范。仿真器的配置模式包括纯数字仿真、现场仿真两种模式。 纯数字模式的仿真器功能包括现场及LCU仿真，不需要另配LCU设备。现场仿真模式的仿真器只仿真现场设备的特性，仿真器以I/O的方式与LCU及监控系统进行互动。 纯数字仿真又包括分布模式和集中模式。分布模式是指仿真器按被仿真对象单元分布，如按机组单元、开关站单元以及厂用电及公用系统单元分别设置仿真器。集中式是指全厂设备的仿真均由一台仿真器完成。 多机模式下，可以形成多种互动仿真，如教员-学员互动、学员-学员对抗性互动等，使仿真培训更具有趣味性。 图一 OTS2000系统的配置模式示意图 物理仿真模式 根据用户需要，OTS2000系统还可配置物理仿真设备，如在仿真系统中一台机组采用物理仿真，其他采用数字仿真。物理仿真可配置逼真的微型水轮发电机组、调速器、励磁系统、同期装置、保护、电网、油水风系统设备等，也可简化，如发电机用同步发电机代替，水轮机用电动机代替，油水风系统用可编程控制器代替等。采用物理仿真时，监控系统需配置机组现地控制单元一套，采集该机组有关设备的信号，并进行控制调节。 为满足不同用户的需求，实际的系统配置模式可以是上述模式的各种任意组合的混合模式(hybri