OTS2000水电仿真平台多厂同台仿真的研究与实现

姜方红,李延风,李亦凡,史小杰,马洪亮

(1.中国华电集团发电运营有限公司,北京 100031; 2.北京华电水电有限公司,北京 101512;3.中国水利水电科学研究院,北京 100038)

OTS2000水电仿真平台多厂同台仿真的研究与实现

姜方红1,李延风2,李亦凡3,史小杰2,马洪亮2

(1.中国华电集团发电运营有限公司,北京 100031; 2.北京华电水电有限公司,北京 101512;3.中国水利水电科学研究院,北京 100038)

现有的水电仿真系统大多只针对某一个水电厂。对于拥有多个水电厂发电企业集团而言,建成一个包含所属各水电站模型的仿真培训平台更符合企业灵活集中培训需求。本文以北京华电水电公司仿真培训系统为例,介绍了可搭载多个水电站仿真模型的OTS2000水电仿真平台的设计思想及实现功能,可以满足不同水电站从业人员同时集中培训的需求。

水电厂;仿真培训;O TS2000

1 引言

随着我国水电行业的飞速发展和对安全生产意识的加强,传统的培训手段已不能满足行业内培训需求,越来越多的发电企业开始应用水电仿真培训这一新模式。但是现有的水电仿真系统大多只针对某一个水电站单独开发,对不同水电站的员工进行仿真培训就意味着要建立多套仿真培训系统,对于拥有多个水电站的发电企业来说既增加了建设成本与管理成本,也不便于员工集中培训。

北京华电水电有限公司不仅负责密云水电厂的运维发电,还承担着每年华电集团大量水电从业人员的培训任务,因此,建立一套既可以满足本厂人员培训又满足集团人员培训需求的仿真培训系统十分必要。

本文介绍的基于OTS2000水电仿真平台的北京华电水电仿真培训系统,搭载了密云水电厂和柬埔寨额勒赛水电站两套仿真模型,在满足本厂培训的同时,还可以实现海外水电厂的国内培训,国外上岗,为企业节约了大量培训及管理成本。为解决流域或大型发电企业的集中培训提供了良好的解决方案。

2 OTS2000平台特点

OTS2000系统平台独特的设计思想及系统结构为多厂同台仿真的实现打下了良好的基础[1][2]。图1为OTS2000系统的软件结构图,它的主要特点如下:

图1 OTS2000软件结构图

2.1 与监控系统一体化设计与运行

与监控系统一体化设计与运行是OTS2000仿真平台区别于其他电力仿真软件的最大特点。仿真平台建立在成熟的H9000 4.0监控系统基础上,操作界面、实时数据的采集处理、系统下令等都与实际监控系统完全一致,不仅实现了水电站设备和监控系统的全民仿真,必要时还可以单向召唤实际监控系统数据,培训效果更加逼真,贴近实际[3]。

2.2 根据物理原理图形化建模

模型的建立以物理原理为基础,模拟与仿真对象相同或相似的动态特性及静态特性。建立模型的手段则是通过SimuStudio,OTS2000平台下的一款可视化图形化建模工具。SimuStudio支持在线图形化建模,可将软件中的模块算法根据被仿对象的特性及逻辑关系通过连线的方式连接起来,组态成所需的模型。建模人员还可根据需要,编写新的设备算法模块,扩充进动态算法库。

2.3 智能考核评分及“教-学-练-考-评”等丰富的培训手段和完整的评价体系

教学分为理论文档学习与实际操作模拟学习两部分,学员可以自行学习正常操作及事故紧急处理等操作,也可以由教员从教员站统一下发考核任务[5]。系统通过智能考核算法对学员的学习成果进行自动考评。教员与学员均可即时查询到相关结果,并提示正确答案或操作步骤。

2.4 基于三维引擎的水电三维仿真培训平台

采用基于仿真引擎,建立三维虚拟交互式的水电厂,可以模拟设备巡检、设备操作、事故故障场景、安全防护等,使培训学员在仿真系统上达到近似在实地培训的效果,培训效果更明显[4]。特别对于额勒赛这样由中国公司负责运营的境外水电厂,三维虚拟水电厂的仿真,可以达到身临其境的仿真效果,使得派出人员在国内就已经基本熟悉了境外水电站各层的结构及设备操作,能够很快适应当地的工作环境。这样不仅可以节约在国外培训的费用和时间,也缓解了员工初到国外紧张和焦虑的情绪,有利于工作的顺利开展。

3 多站同台仿真功能的实现

3.1 多厂仿真模型管理

由于OTS2000平台上的水电厂模型都是采用SimuStudio中的通用模块组态化建模,可以灵活修改模型的控制逻辑和设备参数,建成的模型及相关的工况数据都保存在Simustudio的工程文件夹内。在启动模型运算引擎时,学员可以根据需要选择不同的模型。因此,虽然各个电厂实际设备差异很大,但都可以被同一个模型引擎调用,这是OTS2000系统能够实现多厂同仿的技术基础。

在北京华电水电仿真系统中,密云水电厂和额勒赛水电厂的模型文件被分别命名为MY和ELS,在启动模型引擎时,会弹出模型选择窗口。

3.2 多厂数据管理

仿真系统中的数据包括以下几种,1)水电厂的监控数据,水电厂监控系统中采集及下令的数据点;2)仿真模型中的数据,仿真对象的各种参数及模型计算的中间点;3)培训管理的数据,包括学员用户信息、案例库管理、学习文档管理、操作学习记录等。管理好各厂的上述的众多仿真数据是实现多厂同仿功能的关键。

多厂数据管理要解决两点问题,一是不同水电厂的数据相互独立,不发生错乱;二是数据结构要相同,方便平台的统一调用和处理。解决方式是在仿真数据服务器上根据被仿厂站数量建立多个结构相同的数据库,不同水电厂的数据分开保存,互相独立,互不干扰。存取路径在配置文件中配置,用户通过修改相关配置文件即可让平台读取或存储所需水电厂的数据。即使水电厂数据规模不同,但数据结构相同,平台对数据处理的方式相同,就能实现同一平台对不同厂站数据的调用。

3.3 厂站工程管理

对于一个包含多个厂站仿真模型的复杂平台,如果仅在一个文件夹内保存所有的仿真工程文件,会显得杂乱、可读性差且不便于管理。因此, OTS2000平台为厂站分别建立工程文件夹,保存各自的数据、界面、配置文件等。保证了不同厂站文件的独立性。系统可根据需要选择调用路径,实现对不同厂站仿真系统的访问。由于OTS2000系统是与H9000监控系统一体化设计开发的,仿真系统文件结构与H9000监控系统完全一致,这也方便了监控系统集成成果在仿真系统的复用。

4 结语

现在OTS2000水电站仿真平台多厂同仿技术已经在北京华电水电仿真系统项目中获得成功应用,实现了在同一平台上建立了密云和额勒赛两座水电厂的仿真培训的应用。未来在平台开发过程中,我们还将根据实际项目需要,对同仿电站的数量以及模型库进行扩充,将光伏、风电厂等不同类型新能源电厂也接入OTS2000仿真培训平台中,实现多厂多类型电源同仿,以适应当前各大发电集团多种能源综合利用的多样化发展趋势。

多厂同仿技术是我们在基于OTS2000水电站仿真培训平台上的一次大胆创新与尝试。不仅可以满足各大水电公司对下属电厂集中控制,集中管理培训的发展趋势,还可以适应电力行业领域的专业院校对学员的全面培养的需求,具有十分广阔的推广前景。

[1]王德宽,李鹏.水电站监控系统培训仿真技术的设想与初步研究[J].水电厂自动化，2000(3):122.

[2]王德宽.OTS2000系统的设计思想及功能实现 [J].水电自动化与大坝监测，2003(2).

[3]王德宽,杨叶平.H9000 4.0V环境下的水电厂仿真培训系统[J].2008.31(3):32-35.

[4]张卫君，张显兵,王翔,等.OTS2000培训仿真系统虚拟现实平台研究[J].水电站机电技术，2014，37（3）：75－76.

[5]张卫君，王德宽,张显兵,等.应用于职业教育培训的水电仿真系统平台[J].水电站机电技术，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

姜方红(1968-),女,高级工程师,从事水电站生产运行研究工作。