一种水电厂仿真培训系统技术方案

本发明专利技术提出了一种水电厂仿真培训系统，涉及水力发电技术领域，包括：模型服务器，用于通过仿真模型对现场设备的运行情况进行数字模拟；教练机模块，用于教员操作模型服务器，以根据数字模拟后的仿真模型对系统施加操作，便于学员完成仿真培训，还用于系统的维护和开发；学员机模块，用于学员操作模型服务器以根据教员操作完成仿真培训；交换机模块，用于教练机和学员机之间的数据交换；所述教练机模块通过以太网和交换机模块与所述学员机模块连接，所述模型服务器与所述教练机模块连接；本发明专利技术通过不同工况下全范围的仿真，提高了系统的运行效率和安全，减少了经济成本，增加了系统的可靠性和可扩展性。靠性和可扩展性。靠性和可扩展性。

【技术实现步骤摘要】
一种水电厂仿真培训系统


[0001]本专利技术涉及水力发电
，具体而言，涉及一种水电厂仿真培训系统。

技术介绍

[0002]随着数字化、信息化技术的发展以及电力系统规模的不断扩大、计算机技术在电厂监控中的广泛应用，水电厂运行与控制的自动化程度也越来越高，建立安全、有效、实用、专业性强的水电厂仿真培训系统不仅成为目前水电厂运行人员培训、考核的重要手段以及现代化管理的一个必要内容，也成为高校进行岗前培训、模块化教学的有效手段。
[0003]现有技术中的水电厂培训方式，由于条件的局限以及水电厂要维持电力系统稳定和经济效益的运行特点，大多存在浪费时间、效率低下、培训效果差和经济成本高等弊端，无法实现水电厂的现代化管理。
[0004]基于此，本申请提出一种水电厂仿真培训系统来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种水电厂仿真培训系统，其克服了现有培训手段的不足，通过不同工况下全范围的仿真，提高了系统的运行效率和安全，减少了经济成本，增加了系统的可靠性和可扩展性。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]本申请提供一种水电厂仿真培训系统，其包括：
[0008]模型服务器，用于通过仿真模型对现场设备的运行情况进行数字模拟；
[0009]教练机模块，用于教员操作模型服务器，以根据数字模拟后的仿真模型对系统施加操作，便于学员完成仿真培训，还用于系统的维护和开发；
[0010]学员机模块，用于学员操作模型服务器以根据教员操作完成仿真培训；
[0011]交换机模块，用于教练机和学员机之间的数据交换；
[0012]上述教练机模块通过以太网和交换机模块与上述学员机模块连接，上述模型服务器与上述教练机模块连接。
[0013]其中，教练机模块还具有班级管理、人员管理、培训内容的管理维护和开发、学院操作评分和分发培训任务等功能。
[0014]本专利技术一种水电厂仿真培训系统，通过将整个水电厂的现场设备反映在模型服务器上，可通过计算机利用仿真模型进行数字模拟操作，无需使用真实设备，提高了系统的运行效率和安全，减少了经济成本，增加了系统的可靠性和可扩展性。
[0015]进一步地，上述模型服务器包括计算机控制子系统和仿真模型子系统，上述计算机控制子系统分别与上述仿真模型子系统、上述多媒体设备模块和上述教练机模块连接。
[0016]进一步地，上述计算机控制子系统包括相互连接的场数据采集模块、上述参数统计模块、上述安全监视模块、上述语音报警查询模块、上述画面显示模块、上述指令操作模块和上述防误操作模块，上述场数据采集模块用于采集场数据并进行数据预处理；上述参
数统计模块用于将预处理后的数据进行周期、定时、召唤计算分析，以形成提供运行人员全面监视水电厂设备运行以及综合管理的计算数据库和历史数据库；上述安全监视模块用于运行人员对水电厂的各类设备的运行状况进行监视和管理；上述语音报警查询模块用于在事故或故障发生时进行语音及电话或自动报警；上述画面显示模块用于显示状态信息及运行数据；上述指令操作模块用于运行人员对水电厂的设备进行人工操作的指令控制；上述防误操作模块用于确保计算机系统发出的指令安全可靠。
[0017]进一步地，上述场数据包括数字量、非电量、温度量、脉冲量、扫查开入量、终端开入量和串行口通讯量。
[0018]进一步地，上述仿真模型子系统包括相互连接的动态计算模块、上述故障计算模块、上述系统仿真模块、上述厂用电模块、上述网路拓扑模块、上述保护模块、上述表计模块和上述机组辅助模块，上述动态计算模块用于完成初始数据的读入、初始潮流的计算以及潮流与动态计算之间的接口功能；上述故障计算模块用于完成事故及故障的初始化计算和设置；上述系统仿真模块用于完成系统的仿真及相应操作和监控画面的仿真；上述厂用电模块用于完成厂用电的交、直流仿真功能；上述表计模块用于完成计算各类表计的显示值、检测开关合闸同期信号、计算变压器各分接头的调节量和计算变压器的运行温度。
[0019]其中，上述系统仿真模块主要用于完成水电主系统设备的仿真及相应现地操作和监控画面的仿真。
[0020]进一步地，上述仿真模型包括线性水轮机数学模型，其公式为：
[0021][0022]其中，m
t
表示水轮机力矩偏差相对值，e
h
表示水轮机力矩对水头的传递系数，h表示水头偏差相对值，e
x
表示水轮机力矩对转速的传递系数，x表示转速偏差相对值，e
y
表示水轮机力矩对导叶开度的传递系数，y表示导叶开度偏差相对值，e
z
表示力矩对转浆角度的传递系数，z表示转浆角度的相对值，q表示流量偏差相对值，e
qh
表示水轮机入口流量对水头的传递系数，e
qx
表示水轮机入口流量对转速的传递系数，e
qy
表示水轮机入口流量对导叶开度的传递系数，e
qz
表示流量对转浆角度的传递系数。
[0023]进一步地，上述仿真模型还包括非线性水轮机数学模型，其公式为：
[0024]P
t
＝P
‑
P
L
＝k
p
(Q
‑
Q
NL
)H
[0025][0026]其中，P
t
表示水轮机机端输出功率，P表示忽略摩擦的水轮机输入功率，P
L
表示水轮机空载功率，k
p
、k
u
均为比例系数，Q表示水轮机入口总流量，Q
NL
表示水轮机空载流量，H表示水轮机工作水头，G表示理想导叶开度。
[0027]进一步地，还包括多媒体设备模块，上述多媒体设备模块与上述模型服务器连接，用于配置多媒体设备以提高计算机的仿真培训效果。
[0028]进一步地，上述多媒体设备包括投影仪和音响。
[0029]需要说明的是，上述多媒体设备还可包含虚拟现实设备，如主动立体投影及3D眼镜、VR头盔及手柄、MR头盔和多通道环形投影设备等。
[0030]相对于现有技术，本专利技术至少具有如下优点或有益效果：
[0031](1)本专利技术一种水电厂仿真培训系统，通过将整个水电厂的现场设备反映在模型服务器上，可通过计算机利用仿真模型进行数字模拟操作，无需使用真实设备，提高了系统的运行效率和安全；
[0032](2)本专利技术通过采用水轮机线性和非线性的数学仿真模型，将现有的水轮机和发电机综合进行线性和非线性分析，简化了参数之间的关系，进一步提高了系统的运行效率，减少了经济成本，增加了系统的可靠性和可扩展性。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水电厂仿真培训系统，其特征在于，包括：模型服务器，用于通过仿真模型对现场设备的运行情况进行数字模拟；教练机模块，用于教员操作模型服务器，以根据数字模拟后的仿真模型对系统施加操作，便于学员完成仿真培训，还用于系统的维护和开发；学员机模块，用于学员操作模型服务器以根据教员操作完成仿真培训；交换机模块，用于教练机和学员机之间的数据交换；所述教练机模块通过以太网和交换机模块与所述学员机模块连接，所述模型服务器与所述教练机模块连接。2.如权利要求1所述的一种水电厂仿真培训系统，其特征在于，所述模型服务器包括计算机控制子系统和仿真模型子系统，所述计算机控制子系统分别与所述仿真模型子系统、所述多媒体设备模块和所述教练机模块连接。3.如权利要求2所述的一种水电厂仿真培训系统，其特征在于，所述计算机控制子系统包括相互连接的场数据采集模块、所述参数统计模块、所述安全监视模块、所述语音报警查询模块、所述画面显示模块、所述指令操作模块和所述防误操作模块，所述场数据采集模块用于采集场数据并进行数据预处理；所述参数统计模块用于将预处理后的数据进行周期、定时、召唤计算分析，以形成提供运行人员全面监视水电厂设备运行以及综合管理的计算数据库和历史数据库；所述安全监视模块用于运行人员对水电厂的各类设备的运行状况进行监视和管理；所述语音报警查询模块用于在事故或故障发生时进行语音及电话或自动报警；所述画面显示模块用于显示状态信息及运行数据；所述指令操作模块用于运行人员对水电厂的设备进行人工操作的指令控制；所述防误操作模块用于确保计算机系统发出的指令安全可靠。4.如权利要求3所述的一种水电厂仿真培训系统，其特征在于，所述场数据包括数字量、非电量、温度量、脉冲量、扫查开入量、终端开入量和串行口通讯量。5.如权利要求2所述的一种水电厂仿真培训系统，其特征在于，所述仿真模型子系统包括相互连接的动态计算模块、所述故障计算模块、所述系统仿真模块、所述厂用电模块、所述网路拓扑模块、所述保护模块、所述表计模块和所述机组辅助模块，所述动态计算模块用于完成初始数据的读入、初始潮流的计算以及潮流与动态计算之间的接口功能；所述故障计算模块用于完成事故及故障的初始化计算和设置；所述系统仿真模块用于完成系统的仿真及相应操作和监控画面的仿真；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亦凡，邱洋，薛飞，白剑飞，董静，陈小松，何婷，王翔，李雪强，杨荣，孟飞，闫亚男，李紫薇，李欣，
申请(专利权)人：北京中水科水电科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：