韓海彥

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

紅水河流域水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)建立的可行性研究

韓海彥

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

針對目前龍灘水電開發(fā)有限公司技術(shù)人才不足以及培訓(xùn)模式存在的問題,提出建設(shè)紅水河流域水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng),可有效解決培訓(xùn)方面存在的問題。分析建設(shè)紅水河流域水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的現(xiàn)有資源優(yōu)勢、基本構(gòu)成、建設(shè)內(nèi)容及實施方案,并對預(yù)期效果進行評價。

仿真培訓(xùn)系統(tǒng)；可行性；運行；檢修；龍灘水力發(fā)電廠

0 引 言

仿真技術(shù)是以控制論、系統(tǒng)論、相似原理和信息技術(shù)為基礎(chǔ),以計算機和專用設(shè)備為工具,利用系統(tǒng)模型對實際的或設(shè)想的系統(tǒng)進行動態(tài)試驗、研究和技術(shù)培訓(xùn),具有安全、可靠、可重復(fù)、逼真、靈活及經(jīng)濟省時等特點[1]。仿真培訓(xùn)系統(tǒng)可以完全復(fù)制和再現(xiàn)水電站生產(chǎn)和檢修的全過程,能夠有效培訓(xùn)電站運行維護人員,在較短的時間內(nèi)全面掌握生產(chǎn)技術(shù)。

從功能來講,目前應(yīng)用在水電站的仿真主要是運行仿真和檢修仿真[2]。運行仿真是針對運行人員進行培訓(xùn),受訓(xùn)人員可以借助仿真培訓(xùn)系統(tǒng)進行設(shè)備運行的巡視、正常運行操作、異常和故障的分析處理、事故的應(yīng)急處置、反事故演習(xí)和運行方式優(yōu)化等培訓(xùn)；檢修仿真主要是從設(shè)備結(jié)構(gòu)、原理、檢修及標準等幾個方面進行三維仿真,檢修、維護能夠系統(tǒng)、直觀地掌握設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、檢修過程及檢修標準。此外,試驗人員也可借助仿真培訓(xùn)系統(tǒng)進行設(shè)備的相關(guān)模擬試驗。

1 必要性分析

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展和自動化水平的不斷提高,電力系統(tǒng)對水電站運行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性要求越來越高。一方面,傳統(tǒng)的培訓(xùn)模式周期長、見效慢、費用高且難以全面提高受訓(xùn)人員的綜合業(yè)務(wù)技能；另一方面,近幾年水電發(fā)展迅速,水電專業(yè)技術(shù)人才短缺日益嚴重,依靠傳統(tǒng)的培訓(xùn)模式已無法適應(yīng)目前水電迅速發(fā)展的需求,迫切需要建立一個更為有效的現(xiàn)代化培訓(xùn)系統(tǒng),受訓(xùn)者在較短的時間內(nèi)業(yè)務(wù)水平快速提升,確保電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

紅水河流域的平班、龍灘、巖灘、大化、百龍灘和樂灘等水電站隸屬中國大唐集團公司廣西分公司(以下簡稱“廣西分公司”)生產(chǎn)運營管理。廣西分公司堅持“立足廣西,面向全國,積極參與國際競爭,通過實施資產(chǎn)重組、并購,重點發(fā)展水電”的方針,依托專業(yè)化、規(guī)?；?、車間化的管理理念,逐步成立檢修公司、集控中心、即將成立電科所和培訓(xùn)中心等生產(chǎn)技術(shù)體系。集控中心、檢修公司和電科所需要大量具備較高專業(yè)技術(shù)水平的工作人員,這就有必要建立覆蓋紅水河流域水電站的運行和檢修仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。

2 現(xiàn)有資源優(yōu)勢

龍灘水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)于2014年升級改造建設(shè)完成。該系統(tǒng)實現(xiàn)了對龍灘水電站的“全站、全范圍、全過程”的實時數(shù)字仿真。此外,還包含了對軸流轉(zhuǎn)槳式機組-單母分段帶旁路主接線的仿真機、燈泡貫流式機組-雙母接線的仿真機和混流式機組-四角形主接線的仿真機電站監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)字仿真。

2.1 硬件資源

龍灘水電站的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)硬件設(shè)備優(yōu)良,由10臺服務(wù)器(含1臺仿真系統(tǒng)考試考評服務(wù)器)、3臺教練員站、30臺操作員站、1臺打印機及多媒體系統(tǒng)組成,可以用于紅水河流域水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)。

2.2 開發(fā)經(jīng)驗

仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)需要搜集水電站原始資料,需要花費一定的時間和精力。電站生產(chǎn)人員與研發(fā)人員要充分溝通配合,才能保證仿真系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)有序進行。龍灘水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)采取的是校企聯(lián)合開發(fā)方式,電站生產(chǎn)人員充分參與其中,收集了一部分電站模型的原始資料,積累了一定的仿真開發(fā)建設(shè)經(jīng)驗,這將會加快紅水河流域水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)進程。

2.3 管理優(yōu)勢

紅水河流域水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)以紅水河流域水電站為模型,需要各個水電站提供完備的原始資料,更需要生產(chǎn)技術(shù)人員的密切配合。廣西分公司統(tǒng)一管理,統(tǒng)一協(xié)調(diào),資源共享,有效解決了資料搜集和人員配合的問題。

3 仿真培訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)實施方案

3.1 基本構(gòu)成

紅水河流域水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)主要由硬件部分和軟件部分組成。硬件系統(tǒng)在現(xiàn)有的龍灘水電站的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)硬件資源基礎(chǔ)上進行補充,主要包括培訓(xùn)環(huán)境、主計算機、教練員站、仿真操作員站、就地操作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和輸入輸出接口設(shè)備。開發(fā)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用軟件包括模型仿真軟件、操作員站仿真軟件、教練員站仿真軟件、仿真支撐軟件、就地操作站軟件、操作系統(tǒng)軟件、考試考評系統(tǒng)和診斷測試軟件等。

在硬件系統(tǒng)的支撐下,仿真機軟件系統(tǒng)能實現(xiàn)教練員站對仿真機的控制、故障設(shè)置和消除、監(jiān)視、外部參數(shù)設(shè)置、初始工況設(shè)置的功能,應(yīng)能滿足仿真機的靜態(tài)、動態(tài)、實時和可靠性能指標,系統(tǒng)應(yīng)滿足用戶再開發(fā)、擴展、調(diào)整的需求,仿真系統(tǒng)要求對設(shè)備進行全范圍、全過程的3D運行仿真和指定機型的3D檢修仿真,具備運行和檢修所有培訓(xùn)功能[3]。通過仿真培訓(xùn)系統(tǒng),受訓(xùn)人員能夠熟練掌握設(shè)備巡視、監(jiān)盤、操作、故障及事故分析處理、設(shè)備原理及檢修流程等技能。此外,運用仿真培訓(xùn)系統(tǒng)能夠有效的驗證運行及檢修規(guī)程,檢查、引導(dǎo)對規(guī)程修改的合理性和正確性。仿真培訓(xùn)系統(tǒng)可為集控中心運行方式優(yōu)化、設(shè)備選型、系統(tǒng)改進、現(xiàn)場調(diào)試和參數(shù)定值整定提供試驗庫。

3.2 建設(shè)內(nèi)容

廣西分公司集控中心水電站基本情況見表1。若對10個電站全部進行仿真開發(fā),開發(fā)成本比較高。紅水河流域的平班、龍灘、巖灘、大化、百龍灘、樂灘等6個水電站囊括了集控中心所屬電站的所有機型和電氣主接線,對這6個進行全站、全范圍、全過程3D運行仿真完全滿足培訓(xùn)需求。集控中心的運營主要是運行人員在集控中心的監(jiān)控系統(tǒng)上對設(shè)備進行監(jiān)視、控制及故障、事故分析處理,和單個水電站的監(jiān)控有所不同。因此,有必要加強對集控中心運行人員的水電流域調(diào)度仿真培訓(xùn)。水電站設(shè)備檢修的重點和難點是水輪發(fā)電機部分,同一機型的構(gòu)造、原理和檢修流程基本相同,沒有必要對每個水電站都建檢修3D仿真系統(tǒng),只需涵蓋全部機型[4-5],即開發(fā)建設(shè)混流式、軸流轉(zhuǎn)槳式和燈泡貫流式3種機型的3D檢修仿真即可。針對研究所和廠站試驗,應(yīng)建立一套試驗仿真系統(tǒng)。作為以培訓(xùn)為主要目的的仿真培訓(xùn)系統(tǒng),有必要建立一套仿真考試系統(tǒng)。

表1 廣西分公司集控中心水電站基本情況

表2 國內(nèi)主要水電仿真應(yīng)用情況

3.3 實施方案

由于該仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)內(nèi)容相對較多,一次性建成難度較大,宜分期進行。第一期：紅水河流域平班、龍灘、巖灘、大化、百龍灘和樂灘等6個水電站的3D運行仿真及考試系統(tǒng)；第二期：流域集控中心監(jiān)控系統(tǒng)的3D仿真及考試系統(tǒng)；第三期：流域混流式、軸流轉(zhuǎn)槳式和燈泡貫流式機型的3D檢修仿真及考試系統(tǒng)；第四期：流域試驗仿真系統(tǒng)。

4 項目分析

4.1 相關(guān)政策

仿真機建設(shè)在電力系統(tǒng)內(nèi)部沒有明確的規(guī)定,但最新《安全生產(chǎn)工作規(guī)定》(國電辦[2000]3號)中規(guī)定：運行、調(diào)度人員(含技術(shù)人員)必須經(jīng)過現(xiàn)場規(guī)程制度的學(xué)習(xí)、現(xiàn)場見習(xí)和跟班實習(xí),200 MW及以上機組的主要崗位運行人員還應(yīng)經(jīng)仿真機培訓(xùn)。根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會辦公廳《關(guān)于印發(fā)2005年行業(yè)標準項目計劃的通知》(發(fā)改辦工業(yè)[2005]739號)的要求,對全范圍培訓(xùn)型水電仿真機的設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用制定了DLT 1024—2006《水電站仿真機技術(shù)規(guī)范》。

4.2 水電仿真建設(shè)情況調(diào)查

隨著仿真技術(shù)的快速發(fā)展,水電仿真培訓(xùn)技術(shù)發(fā)展突飛猛進,3D仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用到水電仿真培訓(xùn)系統(tǒng),且日臻成熟,水電仿真培訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛,能夠起到很好的培訓(xùn)效果[6]。國內(nèi)主要水電仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)以及使用情況見表2。

4.3 風(fēng)險評價

紅水河流域水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)完成后,一方面可節(jié)約內(nèi)部運行、檢修維護人員的仿真培訓(xùn)費用；另一方面利用該仿真培訓(xùn)系統(tǒng),可以為流域水電站聯(lián)合經(jīng)濟調(diào)度提供試驗平臺,尋求最優(yōu)運行方式,提高紅水河流域水電站綜合發(fā)電效益。該系統(tǒng)目前是行業(yè)鼓勵發(fā)展項目,無政策風(fēng)險。

仿真技術(shù)發(fā)展迅速,但仿真開發(fā)市場的研發(fā)水平參差不齊。雖然DLT 1024—2006對仿真機的開發(fā)設(shè)計做出相應(yīng)的規(guī)定,但在仿真建模的具體運用、逼真度測試方面存在一定的困難,造成市場的不良競爭,有些商家為了拿項目夸大其研發(fā)逼真度,而實際卻無法衡量。因此,應(yīng)選擇具有較強研發(fā)能力和信譽好的公司開發(fā)建設(shè)。

該系統(tǒng)建設(shè)完成后,開展對外培訓(xùn)業(yè)務(wù)存在一定的市場競爭風(fēng)險。因此,該項目應(yīng)立足于廣西分公司內(nèi)部,服務(wù)中國大唐集團公司,面向水電行業(yè),全面開展仿真培訓(xùn)業(yè)務(wù),力爭打造成一個大型、全面、高水平的水電仿真培訓(xùn)基地。

5 預(yù)期效果

紅水河流域水電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)包括了廣西分公司內(nèi)部水電站的所有機型和主接線形式,能夠滿足廣西分公司內(nèi)部員工的業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)；其次,該仿真培訓(xùn)系統(tǒng)為中國大唐集團公司乃至水電行業(yè)的同仁提供了仿真培訓(xùn)平臺,不但可以進行業(yè)務(wù)技能培訓(xùn),還可以進行業(yè)務(wù)交流互動,促進水電技術(shù)的不斷進步；再次,該系統(tǒng)的考試系統(tǒng)能夠很好地舉辦技能競賽和開展職業(yè)技能鑒定考評工作,克服了實際操作能力依靠筆試和口試考問的弊端,為更好的選拔水電技能人才提供便利；最后,在校生實習(xí)生利用該系統(tǒng)可模擬實際工作,充分了解水電工作的特點,確立自己最擅長的工作崗位,并可快速適應(yīng)。

[1]楊明, 張冰, 王子才. 建模與仿真技術(shù)發(fā)展趨勢分析[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報, 2004, 16(9)： 1901- 1904．

[2]羅建民, 戚光宇, 何正文, 等. 電力系統(tǒng)實時仿真技術(shù)研究綜述[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2006, 34(18)： 13- 16．

[3]王宗琪, 章臣樾. 計算機仿真技術(shù)在電站設(shè)備中應(yīng)用的發(fā)展及其前景[J]. 動力工程, 1992, 12(3)： 52- 57．

[4]陳曉山, 賴喜德, 劉小兵. 水輪發(fā)電機組檢修的計算機仿真系統(tǒng)開發(fā)[J]. 西南交通大學(xué)學(xué)報, 2004, 39(2)： 234- 238．

[5]周紅衛(wèi), 王豐. 水電機組檢修仿真管理信息系統(tǒng)[J]. 水利水電科技進展, 1999, 19(5)： 61- 63．

[6]鄒淑云, 劉忠, 戴曙光, 等. 水電仿真實驗室建設(shè)與教學(xué)實踐探索[J]. 中國現(xiàn)代教育裝備, 2015(9)： 34- 36．

(責任編輯 楊 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

2017- 02- 14

韓海彥(1971—),男,山西定襄人,高級工程師,主要從事水電培訓(xùn)工作．

TM743(267)

A

0559- 9342(2017)04- 0016- 03