一種發電機組自發擾動仿真的方法和裝置與流程
2023-05-25 00:49:26 2
本發明涉及控制仿真領域，具體地，涉及一種發電機組自發擾動仿真的方法和裝置。
背景技術：
在熱力電廠中普遍採用分散控制系統(DCS)進行控制。為提高操作人員的操作能力，可採用仿真裝置對操作人員進行訓練。現有技術中採用虛擬DCS激勵式仿真系統來對熱力電廠中設備運行進行仿真。如圖1所示，DCS激勵式仿真系統包括教練員站、操作員站、歷史站、虛擬DPU(分散處理單元)和模型伺服器。其中，教練員站、操作員站和歷史站通過網絡與虛擬DPU(分布過程單元)和模型伺服器所組成的仿真系統部分連接，仿真系統中的虛擬DPU(分布過程單元)和模型伺服器兩者相對獨立，通過網絡通信實現數據交換.採用基於內存管理的實時資料庫技術來進行模型信息管理。其中，仿真系統部分使用仿真支撐系統軟體、機組仿真模型軟體及DCS仿真軟體，並且具有與實際DCS一致的軟、硬體系統能夠實現對實際DCS的真實仿真。
電廠中使用的發電機組由於煤種變化、煤種乾濕變化、磨煤機堵煤、給煤機斷煤、閥門卡澀等原因，會產生自發擾動。現有的仿真系統採用事故處理的方式實現對自發擾動的仿真。然而，此種方式是針對較大的事故的處理方式，其處理結果一般為強制取消事故、停運設備甚至是機組跳機。採用現有技術的仿真方式無法反映隨機產生的機組進行自發擾動的情況，進而無法通過仿真模擬訓練來提供操作人員對自發擾動的處理能力。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種發電機組自發擾動仿真的方法和裝置，以解決上述技術問題至少部分地解決上述技術問題。
為了實現上述目的，本發明提供一種發電機組自發擾動仿真的方法，該方法包括：從教練員站中接收預觸發的自發擾動的故障事件；確定接收的故障事件所屬的自發擾動級別；根據故障事件所屬的自發擾動級別對應的發生頻率在仿真機組中觸發所述故障事件，將觸發故障事件後的仿真機組的運行情況發送給操作員站；從操作員站中接收針對所觸發的故障事件的操作指令；根據操作指令判斷所觸發的故障事件是否被消除；
當判定所觸發的故障事件被消除時，在仿真機組中結束所述故障事件。
優選地，所述方法還包括：從教練員站中接收自發擾動的幅度；所述根據故障事件所屬的自發擾動級別對應的發生頻率在仿真機組中觸發所述故障事件包括：根據所述發生頻率和所述自發擾動的幅度在仿真機組中觸發所述故障事件。
優選地，所述根據操作指令判斷所觸發的故障事件是否被消除包括：從操作指令中解析出操作所對應的機組設備和操作動作；判斷操作所對應的機組設備是否為發生自發擾動的設備；當操作所對應的機組設備為發生自發擾動的設備時，判斷操作動作是否能夠消除機組設備的自發擾動；當操作動作能夠消除機組設備的自發擾動時，確定所觸發的故障事件被消除。
優選地，所述方法還包括：獲取仿真機組中觸發所述故障事件後的性能參數和/或被觸發所述故障事件的仿真機組設備標識；將所述獲取的性能參數和/或被觸發所述故障事件的仿真機組設備標識發送給教練員站。
優選地，所述自發擾動被分為5個級別，擾動影響程度越高的級別對應的發生頻率越低。
優選地，所述自發擾動級別按擾動影響程度由低到高包括I級自發擾動、II級自發擾動、III級自發擾動、IV級自發擾動和V級自發擾動；
其中，I級自發擾動包括如下故障事件中至少一者：Ⅰ級減溫水調節門卡澀、Ⅱ級減溫水調節門卡澀、Ⅰ級減溫水調節器失靈、Ⅱ級減溫水調節器失靈、再熱器事故噴水調節門卡和給水自動調節器失靈；或者
II級自發擾動包括如下故障事件中至少一者：給煤機跳閘、磨煤機跳閘、給煤機斷煤、磨煤機堵煤、磨煤機著火、煤粉管堵塞和磨煤機熱風調門故障關閉；或者
III級自發擾動包括如下故障事件中至少一者：送風機跳閘、送風機動葉失控、一次風機跳閘、空預器跳閘、空預器電機電流異常、空預器軸承溫度高、空預器電動機聯鎖故障、一次風機入口調門卡澀、空預器堵灰、吸風機跳閘、吸風機動葉失控、燃燒器傾角卡澀、除氧器水位異常、凝汽器水位異常、機組異常振動和給水泵組事故；或者
IV級自發擾動包括如下故障事件中至少一者：爐膛結焦、尾部煙道二次燃燒、過熱器積灰、再熱器積灰和空預器積灰；或者
V級自發擾動包括如下故障事件中至少一者：汽包安全門拒動、汽包安全門誤動、過熱器安全門拒動、再熱器安全門拒動、過熱器管爆破、再熱器爆破、主蒸汽管道爆破、給水管道爆破、省煤器爆管和水冷壁管爆破。
根據本發明的另一方面，還提供了一種發電機組自發擾動仿真的裝置，該裝置包括：接收模塊，用於從教練員站中接收預觸發的自發擾動的故障事件；處理模塊，用於確定接收的故障事件所屬的自發擾動級別；仿真模塊，用於根據故障事件所屬的自發擾動級別對應的發生頻率在仿真機組中觸發所述故障事件；發送模塊，用於將觸發故障事件後的仿真機組的運行情況發送給操作員站；所述接收模塊還用於從操作員站中接收針對所觸發的故障事件的操作指令；所述處理模塊還用於根據操作指令判斷所觸發的故障事件是否被消除；所述仿真模塊還用於當所述處理模塊判定所觸發的故障事件被消除時，在仿真機組中結束所述故障事件。
優選地，所述接收模塊還用於從教練員站中接收自發擾動的幅度；所述仿真模塊用於根據所述發生頻率和所述自發擾動的幅度在仿真機組中觸發所述故障事件。
優選地，所述處理模塊用於從操作指令中解析出操作所對應的機組設備和操作動作；判斷操作所對應的機組設備是否為發生自發擾動的設備；當操作所對應的機組設備為發生自發擾動的設備時，判斷操作動作是否能夠消除機組設備的自發擾動；當操作動作能夠消除機組設備的自發擾動時，確定所觸發的故障事件被消除。
優選地，所述仿真模塊還用於獲取仿真機組中觸發所述故障事件後的性能參數和/或被觸發所述故障事件的仿真機組設備標識；所述發送模塊還用於將所述獲取的性能參數和/或被觸發所述故障事件的仿真機組設備標識發送給教練員站。
通過上述技術方案，從教練員站中接收預觸發的自發擾動的故障事件，確定接收的故障事件所屬的自發擾動級別，根據故障事件所屬的自發擾動級別對應的發生頻率在仿真機組中觸發所述故障事件，從操作員站中接收針對所觸發的故障事件的操作指令，根據操作指令判斷所觸發的故障事件是否被消除，當判定所觸發的故障事件被消除時，在仿真機組中結束所述故障事件；如此能夠對電廠機組中的自發擾動進行仿真，進而能夠針對自發擾動對操作人員進行訓練並增加操作人員對自發擾動的處理能力。
本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
附圖說明
附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中：
圖1是現有技術中DCS激勵式仿真系統的結構圖；
圖2是根據本發明實施方式的發電機組自發擾動仿真的方法的流程圖；
圖3是根據本發明實施方式的判斷故障事件是否被消除的過程的流程圖；
圖4是根據本發明實施方式的發電機組自發擾動仿真的方法的流程圖；以及
圖5是根據本發明實施方式的發電機組自發擾動仿真的裝置的結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
圖2是根據本發明實施方式的發電機組自發擾動仿真的方法的流程圖；該方法可以用於仿真設備中，例如仿真系統中的虛擬DPU中。如圖2所示，本發明中方法可包括如下步驟。
在步驟S210中，從教練員站中接收預觸發的自發擾動的故障事件。
舉例而言，自發擾動可分為多個級別，例如按自發擾動影響程度由低到高分為：I級、II級、III級、IV級和V級。自發擾動的各個級別可包括多種故障事件，例如I級可包括電動調門類卡澀、調門類卡澀等故障事件；II級可包括與磨煤機和給煤機相關的故障事件；III級可包括與給水泵、六大風機震動、發生喘振；IV級可包括與爐膛、過熱器、再熱器結焦、積灰等相關的故障事件；V級可包括與汽機調門、安全門發生卡澀拒動、管道爆管等相關的故障事件。
教練員根據訓練目的在教練員站中選擇各個級別的自發擾動的故障事件中的一者或多者，教練員站將選擇的故障事件發送給仿真設備，仿真設備接收教練員站發送的故障事件。
在步驟S220中，確定接收的故障事件所屬的自發擾動級別。
在步驟S230中，根據故障事件所屬的自發擾動級別對應的發生頻率在仿真機組中觸發故障事件，將觸發故障事件後的仿真機組的運行情況發送給操作員站。
在一實施例中，自發擾動被分為5個級別，擾動影響程度越高的級別對應的發生頻率越低。例如，自發擾動級別按擾動影響程度由低到高包括I級自發擾動、II級自發擾動、III級自發擾動、IV級自發擾動和V級自發擾動。自發擾動發生頻率的排序為：I級>II級>III級>IV級>V級。
其中，I級自發擾動可包括如下故障事件中至少一者：Ⅰ級減溫水調節門卡澀、Ⅱ級減溫水調節門卡澀、Ⅰ級減溫水調節器失靈、Ⅱ級減溫水調節器失靈、再熱器事故噴水調節門卡和給水自動調節器失靈。
II級自發擾動可包括如下故障事件中至少一者：給煤機跳閘、磨煤機跳閘、給煤機斷煤、磨煤機堵煤、磨煤機著火、煤粉管堵塞和磨煤機熱風調門故障關閉。
III級自發擾動可包括如下故障事件中至少一者：送風機跳閘、送風機動葉失控、一次風機跳閘、空預器跳閘、空預器電機電流異常、空預器軸承溫度高、空預器電動機聯鎖故障、一次風機入口調門卡澀、空預器堵灰、吸風機跳閘、吸風機動葉失控、燃燒器傾角卡澀、除氧器水位異常、凝汽器水位異常、機組異常振動和給水泵組事故。
IV級自發擾動可包括如下故障事件中至少一者：爐膛結焦、尾部煙道二次燃燒、過熱器積灰、再熱器積灰和空預器積灰。
V級自發擾動可包括如下故障事件中至少一者：汽包安全門拒動、汽包安全門誤動、過熱器安全門拒動、再熱器安全門拒動、過熱器管爆破、再熱器爆破、主蒸汽管道爆破、給水管道爆破、省煤器爆管和水冷壁管爆破。
仿真設備接收到故障事件後，確定接收的故障事件屬於自發擾動級別I級至V級中的哪一級別。每個自發擾動級別具有對應的發生頻率，仿真設備對故障事件採用其所屬級別對應的發生頻率進行發生。
在一實施例中，所述方法還可包括：從教練員站中接收自發擾動的幅度。
所述根據故障事件所屬的自發擾動級別對應的發生頻率在仿真機組中觸發故障事件可包括：根據故障事件所屬的自發擾動級別對應的發生頻率和自發擾動的幅度在仿真機組中觸發該故障事件。
舉例而言，自發擾動的幅值可根據設備的對應容量進行調整，在保證仿真機組不發生停機的前提下設置自發擾動的幅度，並且所設置的自發擾動的幅度使得仿真機組通過調整能夠消除擾動進行正常運行。
在一實施例中，本發明方法還可包括：獲取仿真機組中觸發故障事件後的性能參數和/或被觸發故障事件的仿真機組設備標識；將獲取的性能參數和/或被觸發故障事件的仿真機組設備標識發送給教練員站。
在步驟S240中，從操作員站中接收針對所觸發的故障事件的操作指令。
舉例而言，被訓練的操作人員可以對仿真機組中發生的故障進行調整操作，並通過操作員站將操作指令發送給仿真設備。
在步驟S250中，根據操作指令判斷所觸發的故障事件是否被消除。
在一實施例中，如圖3所示，所述根據操作指令判斷所觸發的故障事件是否被消除包括如下步驟。
在步驟S302中，從操作指令中解析出操作所對應的機組設備和操作動作。
在步驟S304中，判斷操作所對應的機組設備是否為發生自發擾動的設備。
在步驟S306中，當操作所對應的機組設備為發生自發擾動的設備時，判斷操作動作是否能夠消除機組設備的自發擾動。
在步驟S308中，當操作動作能夠消除機組設備的自發擾動時，確定所觸發的故障事件被消除。
舉例而言，當操作所對應的機組設備不為發生自發擾動的設備或操作動作不能夠消除機組設備的自發擾動時，確定故障事件未被消除，並可向操作員站反饋操作未消除自發擾動的提示信息。
在步驟S260中，當判定所觸發的故障事件被消除時，在仿真機組中結束故障事件。
舉例而言，當判定所觸發的故障事件被消除時，仿真設備可向教練員站和操作員站反饋自發擾動已被消除的提示信息。
教練員可通過教練員站對操作員的操作進行評定和打分。
通過本發明中技術方案，能夠實現對自發擾動因素的等級劃分；根據等級不同，設置不同的發生頻率，實現對仿真機組不同擾動組合下的運行狀態的模擬；提高仿真系統對真實現場的模擬程度和操作人員的操作水平。
在一實施例中，以實現對I級自發擾動中Ⅱ級減溫水調節器失靈和IV級自發擾動中過熱器積灰的仿真為例對本發明中技術方案進行說明。I級自發擾動的發生頻率為1次每小時，IV級自發擾動的發生頻率為0.25次每小時。
在步驟S402中，從教練員站中接收預觸發的故障事件Ⅱ級減溫水調節器失靈和過熱器積灰。在步驟S404中，確定故障事件Ⅱ級減溫水調節器失靈對應I級自發擾動以及故障事件過熱器積灰對應IV級自發擾動。在步驟S406中，按I級自發擾動的發生頻率1次/小時來在仿真機組中觸發Ⅱ級減溫水調節器失靈事件，按IV級自發擾動的發生頻率0.25次/小時來在仿真機組中觸發過熱器積灰事件，將觸發故障事件後的仿真機組的運行情況發送給操作員站。在步驟S408中，獲取仿真機組中觸發故障事件後的性能參數和或被觸發故障事件的仿真機組設備標識。在步驟S410中，將獲取的性能參數和被觸發故障事件的仿真機組設備標識發送給教練員站。在步驟S412中，從操作員站中接收針對所觸發的故障事件的操作指令。操作指令中可包括所對應的組件設備的標識和操作動作。在步驟S414中，從操作指令中解析出操作所對應的機組設備和操作動作。在步驟S416中，判斷操作所對應的機組設備是否為發生自發擾動的設備，如果是，則執行步驟S418，否則執行步驟S422。在步驟S418中，判斷操作動作是否能夠消除機組設備的自發擾動，如果是，則執行步驟S420，否則執行步驟S422。在步驟S420中，確定所觸發的故障事件被消除，向教練員站和操作員站反饋自發擾動已被消除的提示信息。在步驟S422中，確定故障事件未被消除，向操作員站反饋操作未消除自發擾動的提示信息。教練員還可通過教練員站對操作員的操作進行評定和打分。
上述實施方式僅用於說明本發明中技術方案，不用於限制本發明的保護範圍。
圖5示出了根據本發明實施方式的發電機組自發擾動仿真的裝置的結構圖，如圖5所示，該裝置包括如下模塊。
接收模塊510，用於從教練員站中接收預觸發的自發擾動的故障事件；
處理模塊520，用於確定接收的故障事件所屬的自發擾動級別；
仿真模塊530，用於根據故障事件所屬的自發擾動級別對應的發生頻率在仿真機組中觸發所述故障事件；
發送模塊540，用於將觸發故障事件後的仿真機組的運行情況發送給操作員站；
接收模塊510還用於從操作員站中接收針對所觸發的故障事件的操作指令；
處理模塊520還用於根據操作指令判斷所觸發的故障事件是否被消除；
仿真模塊530還用於當所述處理模塊判定所觸發的故障事件被消除時，在仿真機組中結束所述故障事件。
在一實施例中，接收模塊510還用於從教練員站中接收自發擾動的幅度；仿真模塊530用於根據所述發生頻率和所述自發擾動的幅度在仿真機組中觸發所述故障事件。
在一實施例中，處理模塊520用於從操作指令中解析出操作所對應的機組設備和操作動作；判斷操作所對應的機組設備是否為發生自發擾動的設備；當操作所對應的機組設備為發生自發擾動的設備時，判斷操作動作是否能夠消除機組設備的自發擾動；當操作動作能夠消除機組設備的自發擾動時，確定所觸發的故障事件被消除。
在一實施例中，仿真模塊530還用於獲取仿真機組中觸發所述故障事件後的性能參數和/或被觸發所述故障事件的仿真機組設備標識；
發送模塊540還用於將所述獲取的性能參數和/或被觸發所述故障事件的仿真機組設備標識發送給教練員站。
此外，所述自發擾動可被分為5個級別，擾動影響程度越高的級別對應的發生頻率越低。
所述自發擾動級別按擾動影響程度由低到高可包括I級自發擾動、II級自發擾動、III級自發擾動、IV級自發擾動和V級自發擾動；
其中，I級自發擾動可包括如下故障事件中至少一者：Ⅰ級減溫水調節門卡澀、Ⅱ級減溫水調節門卡澀、Ⅰ級減溫水調節器失靈、Ⅱ級減溫水調節器失靈、再熱器事故噴水調節門卡和給水自動調節器失靈；或者
II級自發擾動可包括如下故障事件中至少一者：給煤機跳閘、磨煤機跳閘、給煤機斷煤、磨煤機堵煤、磨煤機著火、煤粉管堵塞和磨煤機熱風調門故障關閉；或者
III級自發擾動可包括如下故障事件中至少一者：送風機跳閘、送風機動葉失控、一次風機跳閘、空預器跳閘、空預器電機電流異常、空預器軸承溫度高、空預器電動機聯鎖故障、一次風機入口調門卡澀、空預器堵灰、吸風機跳閘、吸風機動葉失控、燃燒器傾角卡澀、除氧器水位異常、凝汽器水位異常、機組異常振動和給水泵組事故；或者
IV級自發擾動可包括如下故障事件中至少一者：爐膛結焦、尾部煙道二次燃燒、過熱器積灰、再熱器積灰和空預器積灰；或者
V級自發擾動可包括如下故障事件中至少一者：汽包安全門拒動、汽包安全門誤動、過熱器安全門拒動、再熱器安全門拒動、過熱器管爆破、再熱器爆破、主蒸汽管道爆破、給水管道爆破、省煤器爆管和水冷壁管爆破。
上述裝置與前述方法相對應，裝置中具體實施方式可參見前述方法中詳細描述，在此不再贅述。
以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。