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1、 項目背景介紹

國能集團永州電廠位于湖南省永州市東安縣蘆洪市鎮(zhèn)，是國家能源集團在湘實施“一南一北、統(tǒng)籌發(fā)展”布局的先行項目，全省能源安全保障戰(zhàn)略的重點項目，同時也是全省重點實施的十大基礎設施項目之一；

國能集團永州電廠因儲備人員培訓力度不足、人員技能評定手段單一等問題，亟需一套全范圍仿真系統(tǒng)來解決此一系列需求；

2020年4月于和利時簽訂合同，采購一套針對于永州發(fā)電廠的定制開發(fā)仿真系統(tǒng)，并采用先進的激勵式虛擬DPU電廠仿真技術，項目規(guī)模龐大對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)運行及通訊功能提出挑戰(zhàn)，項目就地閥門數(shù)據(jù)庫6400個閥門，仿真范圍內(nèi)108個控制站，通信硬點數(shù)據(jù)量6.1萬，中間數(shù)據(jù)通信量3萬，OPC總數(shù)據(jù)吞吐量9.1萬，模型數(shù)據(jù)庫：95萬；最終通過和利時工程實施將電腦CPU運算從90%降低到40%，通信響應由7s提高至300ms，完美實現(xiàn)了邏輯驗證、運行/熱控人員雙系統(tǒng)培訓、故障演練等功能，收獲用戶一致好評。

2、 項目目標與原則

本項目以永州發(fā)電廠一期工程2×1050MW超超臨界燃煤機組#1機組為對象，開發(fā)一套全范圍、高逼真度的仿真系統(tǒng)，包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、電氣系統(tǒng)、脫硫脫硝系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)、凝結水凝處理系統(tǒng)、化水系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)及全廠公用系統(tǒng)等，尤其需要指出的是：本項目需要實現(xiàn)國華永州發(fā)電廠機組級自啟停系統(tǒng)的全過程仿真。本仿真培訓系統(tǒng)具備完善的培訓管理功能，提供向受訓人員展現(xiàn)正常、異常和緊急狀態(tài)的現(xiàn)場環(huán)境，經(jīng)培訓后能夠熟練地掌握機組啟停過程和維持正常運行的全部操作，學會處理異常、緊急事故的技能，訓練應急能力，確保機組安全運行。

3、 項目實施與應用情況

（1）永州電廠仿真項目范圍包含：

汽機鍋爐、電氣、脫硫、脫硝、輸煤、除塵、除灰、化水（精處理）、NCS；

（2）永州電廠仿真項目功能包含：

邏輯驗證、正常操作、典型事故、自動評分、分組培訓、盤臺硬手操、多媒體火焰；

（3）項目全流程及各節(jié)點時間如下：

2020年7月：項目啟動；

2020年8月：相似機安裝；

2021年5月：項目硬件出廠；

2021年7月：硬件開箱；邏輯驗證。

2021年12月：軟件出廠；

2022年4月：項目驗收；

（4）項目特點：

工藝特點：目前為止國內(nèi)最南端“煙塔合一”項目，百萬機組單汽泵系統(tǒng)，十抽汽回熱汽輪機機組；脫硫廢水工藝采用的是廢水三效零排放工藝，此工藝流程廠，控制閥門多；針對此工藝在實施過程中專門開發(fā)新的算法模塊，來實現(xiàn)此工藝仿真功能。

項目規(guī)模：就地閥門數(shù)據(jù)庫6400個閥門，仿真范圍內(nèi)共有108個控制站，通信硬點數(shù)據(jù)量6.1萬，中間的數(shù)據(jù)通信量3萬，OPC總數(shù)據(jù)吞吐量9.1萬，模型數(shù)據(jù)庫：95萬；

·  運算數(shù)據(jù)量龐大而造成高配置計算器無法運轉(zhuǎn)，通過打破常規(guī)配置，配置不同模型任務，做到區(qū)別分類，精簡合并，最終將電腦CPU運算從90%降低到40%。

·  虛擬控制器和OPC通訊軟件（原本合并),拆分安裝，將模型站和OPCS通訊軟件安裝到同一臺電腦，虛擬控制器和工程師站安裝到一起，分別訪問本機通信接口，降低交換機交叉通信量，通信響應由7s提高至300ms。

4 、 效益分析

（1）強大的邏輯驗證功能，保證現(xiàn)場實際生產(chǎn)

在項目現(xiàn)場投運前期，仿真系統(tǒng)作為最有利的邏輯驗證和校驗工具，對國華永州現(xiàn)場APS（Automatic Plant Start-up and Shut down System:火力發(fā)電廠自動啟/停機控制系統(tǒng)）邏輯進行了驗證，共計發(fā)現(xiàn)371條邏輯問題，并具備修改后邏輯驗證功能，從而確保實際生產(chǎn)中APS系統(tǒng)能夠直接調(diào)用如SCS、MCS、BMS、DEH、CCS等的各種熱工控制系統(tǒng)，全工況、全過程、全自動地參與機組啟停控制，完成復變系統(tǒng)的調(diào)控。

（2）運行/熱控人員雙系統(tǒng)培訓，維護成本低

本項目采用和利時激勵式虛擬DPU電廠仿真技術采用數(shù)學模型+虛擬DPU+真實DCS軟件構成，使用與國華永州現(xiàn)場真實控制系統(tǒng)完全一致的 DCS歷史站軟件、DCS工程師站軟件、DCS操作員站軟件，使用模擬控制單元 DPU 的仿真軟件來實現(xiàn)現(xiàn)場分散控制系統(tǒng)的控制器運算功能，直接導入DCS工程師站實際的控制組態(tài)工程，下裝運算邏輯，實現(xiàn)對現(xiàn)場控制系統(tǒng)的完全仿真。在具有傳統(tǒng)仿真系統(tǒng)運行人員的基礎培訓功能外，還能夠?qū)崿F(xiàn)對電廠熱控人員的DCS軟件的組態(tài)、維護等培訓；實現(xiàn)后期對現(xiàn)場工藝的邏輯改造進行測試驗收，并將控制策略組態(tài)測試結果直接導入現(xiàn)場DCS使用等高級功能。

不但可以滿足用戶運行人員的使用要求，還可以滿足熱工人員的培訓要求，同時在DCS組態(tài)文件調(diào)試時期，可先于現(xiàn)場對DCS控制測量進行仿真校驗和驗證，提前規(guī)避控制風險，優(yōu)化控制方案。同時在造價成本上和傳統(tǒng)仿真系統(tǒng)相差甚微，且在后期項目維護上，因現(xiàn)場普通熱控人員本身具備對仿真系統(tǒng)中DCS部分的系統(tǒng)維護和組態(tài)升級，因此也具有極大的成本優(yōu)勢。

永州仿真項目采用和利時公司基于HOLLiAS MACS系統(tǒng)產(chǎn)品自主開發(fā)的、國際領先的虛擬DPU軟件，在仿真系統(tǒng)中使用真正的工業(yè)DCS軟件和虛擬主控軟件（VDPU）有機結合。以保證操作員功能及界面、工程師功能及界面、數(shù)據(jù)服務功能、報警和日志功能、運行畫面、控制方案等與真實機組完全一致，亦可用于DCS控制邏輯優(yōu)化，真實控制工程隨時進行組態(tài)更新，操作與真實DCS完全一致。

VDPU軟件運行在計算機純軟件環(huán)境中，不需要使用任何主控硬件，和利時激勵式虛擬DPU仿真系統(tǒng)采用了和現(xiàn)場DCS同樣的系統(tǒng)結構和全局數(shù)據(jù)庫，虛擬DCS中的點和實際DCS中的點是嚴格的一對一映射關系。可以將實際DCS中的數(shù)據(jù)，包括實時運行數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，導入到虛擬DCS中回放和分析，實現(xiàn)控制策略研究、模型校驗、故障分析等功能。