OTS2000水電仿真平臺多廠同臺仿真的研究與實現

姜方紅,李延風,李亦凡,史小杰,馬洪亮

(1.中國華電集團發電運營有限公司,北京 100031; 2.北京華電水電有限公司,北京 101512;3.中國水利水電科學研究院,北京 100038)

OTS2000水電仿真平臺多廠同臺仿真的研究與實現

姜方紅1,李延風2,李亦凡3,史小杰2,馬洪亮2

(1.中國華電集團發電運營有限公司,北京 100031; 2.北京華電水電有限公司,北京 101512;3.中國水利水電科學研究院,北京 100038)

現有的水電仿真系統大多只針對某一個水電廠。對于擁有多個水電廠發電企業集團而言,建成一個包含所屬各水電站模型的仿真培訓平臺更符合企業靈活集中培訓需求。本文以北京華電水電公司仿真培訓系統為例,介紹了可搭載多個水電站仿真模型的OTS2000水電仿真平臺的設計思想及實現功能,可以滿足不同水電站從業人員同時集中培訓的需求。

水電廠;仿真培訓;O TS2000

1 引言

隨著我國水電行業的飛速發展和對安全生產意識的加強,傳統的培訓手段已不能滿足行業內培訓需求,越來越多的發電企業開始應用水電仿真培訓這一新模式。但是現有的水電仿真系統大多只針對某一個水電站單獨開發,對不同水電站的員工進行仿真培訓就意味著要建立多套仿真培訓系統,對于擁有多個水電站的發電企業來說既增加了建設成本與管理成本,也不便于員工集中培訓。

北京華電水電有限公司不僅負責密云水電廠的運維發電,還承擔著每年華電集團大量水電從業人員的培訓任務,因此,建立一套既可以滿足本廠人員培訓又滿足集團人員培訓需求的仿真培訓系統十分必要。

本文介紹的基于OTS2000水電仿真平臺的北京華電水電仿真培訓系統,搭載了密云水電廠和柬埔寨額勒賽水電站兩套仿真模型,在滿足本廠培訓的同時,還可以實現海外水電廠的國內培訓,國外上崗,為企業節約了大量培訓及管理成本。為解決流域或大型發電企業的集中培訓提供了良好的解決方案。

2 OTS2000平臺特點

OTS2000系統平臺獨特的設計思想及系統結構為多廠同臺仿真的實現打下了良好的基礎[1][2]。圖1為OTS2000系統的軟件結構圖,它的主要特點如下:

圖1 OTS2000軟件結構圖

2.1 與監控系統一體化設計與運行

與監控系統一體化設計與運行是OTS2000仿真平臺區別于其他電力仿真軟件的最大特點。仿真平臺建立在成熟的H9000 4.0監控系統基礎上,操作界面、實時數據的采集處理、系統下令等都與實際監控系統完全一致,不僅實現了水電站設備和監控系統的全民仿真,必要時還可以單向召喚實際監控系統數據,培訓效果更加逼真,貼近實際[3]。

2.2 根據物理原理圖形化建模

模型的建立以物理原理為基礎,模擬與仿真對象相同或相似的動態特性及靜態特性。建立模型的手段則是通過SimuStudio,OTS2000平臺下的一款可視化圖形化建模工具。SimuStudio支持在線圖形化建模,可將軟件中的模塊算法根據被仿對象的特性及邏輯關系通過連線的方式連接起來,組態成所需的模型。建模人員還可根據需要,編寫新的設備算法模塊,擴充進動態算法庫。

2.3 智能考核評分及“教-學-練-考-評”等豐富的培訓手段和完整的評價體系

教學分為理論文檔學習與實際操作模擬學習兩部分,學員可以自行學習正常操作及事故緊急處理等操作,也可以由教員從教員站統一下發考核任務[5]。系統通過智能考核算法對學員的學習成果進行自動考評。教員與學員均可即時查詢到相關結果,并提示正確答案或操作步驟。

2.4 基于三維引擎的水電三維仿真培訓平臺

采用基于仿真引擎,建立三維虛擬交互式的水電廠,可以模擬設備巡檢、設備操作、事故故障場景、安全防護等,使培訓學員在仿真系統上達到近似在實地培訓的效果,培訓效果更明顯[4]。特別對于額勒賽這樣由中國公司負責運營的境外水電廠,三維虛擬水電廠的仿真,可以達到身臨其境的仿真效果,使得派出人員在國內就已經基本熟悉了境外水電站各層的結構及設備操作,能夠很快適應當地的工作環境。這樣不僅可以節約在國外培訓的費用和時間,也緩解了員工初到國外緊張和焦慮的情緒,有利于工作的順利開展。

3 多站同臺仿真功能的實現

3.1 多廠仿真模型管理

由于OTS2000平臺上的水電廠模型都是采用SimuStudio中的通用模塊組態化建模,可以靈活修改模型的控制邏輯和設備參數,建成的模型及相關的工況數據都保存在Simustudio的工程文件夾內。在啟動模型運算引擎時,學員可以根據需要選擇不同的模型。因此,雖然各個電廠實際設備差異很大,但都可以被同一個模型引擎調用,這是OTS2000系統能夠實現多廠同仿的技術基礎。

在北京華電水電仿真系統中,密云水電廠和額勒賽水電廠的模型文件被分別命名為MY和ELS,在啟動模型引擎時,會彈出模型選擇窗口。

3.2 多廠數據管理

仿真系統中的數據包括以下幾種,1)水電廠的監控數據,水電廠監控系統中采集及下令的數據點;2)仿真模型中的數據,仿真對象的各種參數及模型計算的中間點;3)培訓管理的數據,包括學員用戶信息、案例庫管理、學習文檔管理、操作學習記錄等。管理好各廠的上述的眾多仿真數據是實現多廠同仿功能的關鍵。

多廠數據管理要解決兩點問題,一是不同水電廠的數據相互獨立,不發生錯亂;二是數據結構要相同,方便平臺的統一調用和處理。解決方式是在仿真數據服務器上根據被仿廠站數量建立多個結構相同的數據庫,不同水電廠的數據分開保存,互相獨立,互不干擾。存取路徑在配置文件中配置,用戶通過修改相關配置文件即可讓平臺讀取或存儲所需水電廠的數據。即使水電廠數據規模不同,但數據結構相同,平臺對數據處理的方式相同,就能實現同一平臺對不同廠站數據的調用。

3.3 廠站工程管理

對于一個包含多個廠站仿真模型的復雜平臺,如果僅在一個文件夾內保存所有的仿真工程文件,會顯得雜亂、可讀性差且不便于管理。因此, OTS2000平臺為廠站分別建立工程文件夾,保存各自的數據、界面、配置文件等。保證了不同廠站文件的獨立性。系統可根據需要選擇調用路徑,實現對不同廠站仿真系統的訪問。由于OTS2000系統是與H9000監控系統一體化設計開發的,仿真系統文件結構與H9000監控系統完全一致,這也方便了監控系統集成成果在仿真系統的復用。

4 結語

現在OTS2000水電站仿真平臺多廠同仿技術已經在北京華電水電仿真系統項目中獲得成功應用,實現了在同一平臺上建立了密云和額勒賽兩座水電廠的仿真培訓的應用。未來在平臺開發過程中,我們還將根據實際項目需要,對同仿電站的數量以及模型庫進行擴充,將光伏、風電廠等不同類型新能源電廠也接入OTS2000仿真培訓平臺中,實現多廠多類型電源同仿,以適應當前各大發電集團多種能源綜合利用的多樣化發展趨勢。

多廠同仿技術是我們在基于OTS2000水電站仿真培訓平臺上的一次大膽創新與嘗試。不僅可以滿足各大水電公司對下屬電廠集中控制,集中管理培訓的發展趨勢,還可以適應電力行業領域的專業院校對學員的全面培養的需求,具有十分廣闊的推廣前景。

[1]王德寬,李鵬.水電站監控系統培訓仿真技術的設想與初步研究[J].水電廠自動化，2000(3):122.

[2]王德寬.OTS2000系統的設計思想及功能實現 [J].水電自動化與大壩監測，2003(2).

[3]王德寬,楊葉平.H9000 4.0V環境下的水電廠仿真培訓系統[J].2008.31(3):32-35.

[4]張衛君，張顯兵,王翔,等.OTS2000培訓仿真系統虛擬現實平臺研究[J].水電站機電技術，2014，37（3）：75－76.

[5]張衛君，王德寬,張顯兵,等.應用于職業教育培訓的水電仿真系統平臺[J].水電站機電技術，2015，38（7）：62－64.

TP391.9

A

1672-5387(2017)07-0040-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.07.012

2017-04-27

姜方紅(1968-),女,高級工程師,從事水電站生產運行研究工作。