红水河流域水电站仿真培训系统建立的可行性研究

2017-06-28韩海彦

水力发电 2017年4期

关键词：龙滩红水河水电

韩海彦

(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)

红水河流域水电站仿真培训系统建立的可行性研究

韩海彦

(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)

针对目前龙滩水电开发有限公司技术人才不足以及培训模式存在的问题,提出建设红水河流域水电站仿真培训系统,可有效解决培训方面存在的问题。分析建设红水河流域水电站仿真培训系统的现有资源优势、基本构成、建设内容及实施方案,并对预期效果进行评价。

仿真培训系统；可行性；运行；检修；龙滩水力发电厂

0 引言

仿真技术是以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础,以计算机和专用设备为工具,利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验、研究和技术培训,具有安全、可靠、可重复、逼真、灵活及经济省时等特点[1]。仿真培训系统可以完全复制和再现水电站生产和检修的全过程,能够有效培训电站运行维护人员,在较短的时间内全面掌握生产技术。

从功能来讲,目前应用在水电站的仿真主要是运行仿真和检修仿真[2]。运行仿真是针对运行人员进行培训,受训人员可以借助仿真培训系统进行设备运行的巡视、正常运行操作、异常和故障的分析处理、事故的应急处置、反事故演习和运行方式优化等培训；检修仿真主要是从设备结构、原理、检修及标准等几个方面进行三维仿真,检修、维护能够系统、直观地掌握设备的结构、原理、检修过程及检修标准。此外,试验人员也可借助仿真培训系统进行设备的相关模拟试验。

1 必要性分析

随着电力工业的迅速发展和自动化水平的不断提高,电力系统对水电站运行的安全性、稳定性和经济性要求越来越高。一方面,传统的培训模式周期长、见效慢、费用高且难以全面提高受训人员的综合业务技能；另一方面,近几年水电发展迅速,水电专业技术人才短缺日益严重,依靠传统的培训模式已无法适应目前水电迅速发展的需求,迫切需要建立一个更为有效的现代化培训系统,受训者在较短的时间内业务水平快速提升,确保电力系统的安全、稳定、经济运行。

红水河流域的平班、龙滩、岩滩、大化、百龙滩和乐滩等水电站隶属中国大唐集团公司广西分公司(以下简称“广西分公司”)生产运营管理。广西分公司坚持“立足广西,面向全国,积极参与国际竞争,通过实施资产重组、并购,重点发展水电”的方针,依托专业化、规模化、车间化的管理理念,逐步成立检修公司、集控中心、即将成立电科所和培训中心等生产技术体系。集控中心、检修公司和电科所需要大量具备较高专业技术水平的工作人员,这就有必要建立覆盖红水河流域水电站的运行和检修仿真培训系统。

2 现有资源优势

龙滩水电站仿真培训系统于2014年升级改造建设完成。该系统实现了对龙滩水电站的“全站、全范围、全过程”的实时数字仿真。此外,还包含了对轴流转桨式机组-单母分段带旁路主接线的仿真机、灯泡贯流式机组-双母接线的仿真机和混流式机组-四角形主接线的仿真机电站监控系统的实时数字仿真。

2.1 硬件资源

龙滩水电站的仿真培训系统硬件设备优良,由10台服务器(含1台仿真系统考试考评服务器)、3台教练员站、30台操作员站、1台打印机及多媒体系统组成,可以用于红水河流域水电站仿真培训系统建设。

2.2 开发经验

仿真培训系统的建设需要搜集水电站原始资料,需要花费一定的时间和精力。电站生产人员与研发人员要充分沟通配合,才能保证仿真系统开发建设有序进行。龙滩水电站仿真培训系统开发建设采取的是校企联合开发方式,电站生产人员充分参与其中,收集了一部分电站模型的原始资料,积累了一定的仿真开发建设经验,这将会加快红水河流域水电站仿真培训系统的建设进程。

2.3 管理优势

红水河流域水电站仿真培训系统以红水河流域水电站为模型,需要各个水电站提供完备的原始资料,更需要生产技术人员的密切配合。广西分公司统一管理,统一协调,资源共享,有效解决了资料搜集和人员配合的问题。

3 仿真培训系统建设实施方案

3.1 基本构成

红水河流域水电站仿真培训系统主要由硬件部分和软件部分组成。硬件系统在现有的龙滩水电站的仿真培训系统硬件资源基础上进行补充,主要包括培训环境、主计算机、教练员站、仿真操作员站、就地操作站、网络设备和输入输出接口设备。开发仿真培训系统的应用软件包括模型仿真软件、操作员站仿真软件、教练员站仿真软件、仿真支撑软件、就地操作站软件、操作系统软件、考试考评系统和诊断测试软件等。

在硬件系统的支撑下,仿真机软件系统能实现教练员站对仿真机的控制、故障设置和消除、监视、外部参数设置、初始工况设置的功能,应能满足仿真机的静态、动态、实时和可靠性能指标,系统应满足用户再开发、扩展、调整的需求,仿真系统要求对设备进行全范围、全过程的3D运行仿真和指定机型的3D检修仿真,具备运行和检修所有培训功能[3]。通过仿真培训系统,受训人员能够熟练掌握设备巡视、监盘、操作、故障及事故分析处理、设备原理及检修流程等技能。此外,运用仿真培训系统能够有效的验证运行及检修规程,检查、引导对规程修改的合理性和正确性。仿真培训系统可为集控中心运行方式优化、设备选型、系统改进、现场调试和参数定值整定提供试验库。

3.2 建设内容

广西分公司集控中心水电站基本情况见表1。若对10个电站全部进行仿真开发,开发成本比较高。红水河流域的平班、龙滩、岩滩、大化、百龙滩、乐滩等6个水电站囊括了集控中心所属电站的所有机型和电气主接线,对这6个进行全站、全范围、全过程3D运行仿真完全满足培训需求。集控中心的运营主要是运行人员在集控中心的监控系统上对设备进行监视、控制及故障、事故分析处理,和单个水电站的监控有所不同。因此,有必要加强对集控中心运行人员的水电流域调度仿真培训。水电站设备检修的重点和难点是水轮发电机部分,同一机型的构造、原理和检修流程基本相同,没有必要对每个水电站都建检修3D仿真系统,只需涵盖全部机型[4-5],即开发建设混流式、轴流转桨式和灯泡贯流式3种机型的3D检修仿真即可。针对研究所和厂站试验,应建立一套试验仿真系统。作为以培训为主要目的的仿真培训系统,有必要建立一套仿真考试系统。

表1 广西分公司集控中心水电站基本情况

表2 国内主要水电仿真应用情况

3.3 实施方案

由于该仿真培训系统开发建设内容相对较多,一次性建成难度较大,宜分期进行。第一期：红水河流域平班、龙滩、岩滩、大化、百龙滩和乐滩等6个水电站的3D运行仿真及考试系统；第二期：流域集控中心监控系统的3D仿真及考试系统；第三期：流域混流式、轴流转桨式和灯泡贯流式机型的3D检修仿真及考试系统；第四期：流域试验仿真系统。

4 项目分析

4.1 相关政策

仿真机建设在电力系统内部没有明确的规定,但最新《安全生产工作规定》(国电办[2000]3号)中规定：运行、调度人员(含技术人员)必须经过现场规程制度的学习、现场见习和跟班实习,200 MW及以上机组的主要岗位运行人员还应经仿真机培训。根据国家发展和改革委员会办公厅《关于印发2005年行业标准项目计划的通知》(发改办工业[2005]739号)的要求,对全范围培训型水电仿真机的设计、开发和应用制定了DLT 1024—2006《水电站仿真机技术规范》。

4.2 水电仿真建设情况调查

随着仿真技术的快速发展,水电仿真培训技术发展突飞猛进,3D仿真技术广泛应用到水电仿真培训系统,且日臻成熟,水电仿真培训系统应用广泛,能够起到很好的培训效果[6]。国内主要水电仿真培训系统的开发建设以及使用情况见表2。

4.3 风险评价

红水河流域水电站仿真培训系统开发建设完成后,一方面可节约内部运行、检修维护人员的仿真培训费用；另一方面利用该仿真培训系统,可以为流域水电站联合经济调度提供试验平台,寻求最优运行方式,提高红水河流域水电站综合发电效益。该系统目前是行业鼓励发展项目,无政策风险。

仿真技术发展迅速,但仿真开发市场的研发水平参差不齐。虽然DLT 1024—2006对仿真机的开发设计做出相应的规定,但在仿真建模的具体运用、逼真度测试方面存在一定的困难,造成市场的不良竞争,有些商家为了拿项目夸大其研发逼真度,而实际却无法衡量。因此,应选择具有较强研发能力和信誉好的公司开发建设。

该系统建设完成后,开展对外培训业务存在一定的市场竞争风险。因此,该项目应立足于广西分公司内部,服务中国大唐集团公司,面向水电行业,全面开展仿真培训业务,力争打造成一个大型、全面、高水平的水电仿真培训基地。

5 预期效果

红水河流域水电站仿真培训系统包括了广西分公司内部水电站的所有机型和主接线形式,能够满足广西分公司内部员工的业务技能培训；其次,该仿真培训系统为中国大唐集团公司乃至水电行业的同仁提供了仿真培训平台,不但可以进行业务技能培训,还可以进行业务交流互动,促进水电技术的不断进步；再次,该系统的考试系统能够很好地举办技能竞赛和开展职业技能鉴定考评工作,克服了实际操作能力依靠笔试和口试考问的弊端,为更好的选拔水电技能人才提供便利；最后,在校生实习生利用该系统可模拟实际工作,充分了解水电工作的特点,确立自己最擅长的工作岗位,并可快速适应。

[1]杨明, 张冰, 王子才. 建模与仿真技术发展趋势分析[J]. 系统仿真学报, 2004, 16(9)： 1901- 1904．

[2]罗建民, 戚光宇, 何正文, 等. 电力系统实时仿真技术研究综述[J]. 电力系统保护与控制, 2006, 34(18)： 13- 16．

[3]王宗琪, 章臣樾. 计算机仿真技术在电站设备中应用的发展及其前景[J]. 动力工程, 1992, 12(3)： 52- 57．

[4]陈晓山, 赖喜德, 刘小兵. 水轮发电机组检修的计算机仿真系统开发[J]. 西南交通大学学报, 2004, 39(2)： 234- 238．

[5]周红卫, 王丰. 水电机组检修仿真管理信息系统[J]. 水利水电科技进展, 1999, 19(5)： 61- 63．

[6]邹淑云, 刘忠, 戴曙光, 等. 水电仿真实验室建设与教学实践探索[J]. 中国现代教育装备, 2015(9)： 34- 36．

(责任编辑杨健)

Feasibility Study on the Establishment of Training Simulation System for Hydropower Stations in Hongshui River Basin

HAN Haiyan

(Longtan Hydropower Plant, Longtan Hydropower Development Co., Ltd., Tian’e 547300, Guangxi, China)

In view of the shortage of technical personnel and the problems of training mode in Longtan Hydropower Development Co., Ltd., the suggestion of constructing training simulation system for hydropower stations in Hongshui River Basin is presented. The training simulation system can effectively solve the problems existing in company technical personnel training. The existing resources for constructing training simulation system, the basic structure and contents of training simulation system and the implementation plan are analyzed and the expected effects are also evaluated．

training simulation system; feasibility; operation; maintenance; Longtan Hydropower Plant