1、 項目背景介紹

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

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

2020年4月于和利時(shí)簽訂合同，采購一套針對于永州發(fā)電廠(chǎng)的定制開(kāi)發(fā)仿真系統，并采用先進(jìn)的激勵式虛擬DPU電廠(chǎng)仿真技術(shù)，項目規模龐大對現場(chǎng)的數據運行及通訊功能提出挑戰，項目就地閥門(mén)數據庫6400個(gè)閥門(mén)，仿真范圍內108個(gè)控制站，通信硬點(diǎn)數據量6.1萬(wàn)，中間數據通信量3萬(wàn)，OPC總數據吞吐量9.1萬(wàn)，模型數據庫：95萬(wàn)；最終通過(guò)和利時(shí)工程實(shí)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(shí)現了邏輯驗證、運行/熱控人員雙系統培訓、故障演練等功能，收獲用戶(hù)一致好評。

2、 項目目標與原則

本項目以永州發(fā)電廠(chǎng)一期工程2×1050MW超超臨界燃煤機組#1機組為對象，開(kāi)發(fā)一套全范圍、高逼真度的仿真系統，包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、電氣系統、脫硫脫硝系統、熱控系統、凝結水凝處理系統、化水系統、燃料系統及全廠(chǎng)公用系統等，尤其需要指出的是：本項目需要實(shí)現國華永州發(fā)電廠(chǎng)機組級自啟停系統的全過(guò)程仿真。本仿真培訓系統具備完善的培訓管理功能，提供向受訓人員展現正常、異常和緊急狀態(tài)的現場(chǎng)環(huán)境，經(jīng)培訓后能夠熟練地掌握機組啟停過(guò)程和維持正常運行的全部操作，學(xué)會(huì )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(shí)施與應用情況

（1）永州電廠(chǎng)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(chǎng)仿真項目功能包含：

邏輯驗證、正常操作、典型事故、自動(dòng)評分、分組培訓、盤(pán)臺硬手操、多媒體火焰；

（3）項目全流程及各節點(diǎn)時(shí)間如下：

2020年7月：項目啟動(dòng)；

2020年8月：相似機安裝；

2021年5月：項目硬件出廠(chǎng)；

2021年7月：硬件開(kāi)箱；邏輯驗證。

2021年12月：軟件出廠(chǎng)；

2022年4月：項目驗收；

（4）項目特點(diǎn)：

工藝特點(diǎn)：目前為止國內最南端“煙塔合一”項目，百萬(wàn)機組單汽泵系統，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(chǎng)，控制閥門(mén)多；針對此工藝在實(shí)施過(guò)程中專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)新的算法模塊，來(lái)實(shí)現此工藝仿真功能。

項目規模：就地閥門(mén)數據庫6400個(gè)閥門(mén)，仿真范圍內共有108個(gè)控制站，通信硬點(diǎn)數據量6.1萬(wàn)，中間的數據通信量3萬(wàn)，OPC總數據吞吐量9.1萬(wàn)，模型數據庫：95萬(wàn)；

·  運算數據量龐大而造成高配置計算器無(wú)法運轉，通過(guò)打破常規配置，配置不同模型任務(wù)，做到區別分類(lèi)，精簡(jiǎn)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(fǎng)問(wèn)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，保證現場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)

在項目現場(chǎng)投運前期，仿真系統作為最有利的邏輯驗證和校驗工具，對國華永州現場(chǎng)APS（Automatic Plant Start-up and Shut down System:火力發(fā)電廠(chǎng)自動(dòng)啟/停機控制系統）邏輯進(jìn)行了驗證，共計發(fā)現371條邏輯問(wèn)題，并具備修改后邏輯驗證功能，從而確保實(shí)際生產(chǎn)中APS系統能夠直接調用如SCS、MCS、BMS、DEH、CCS等的各種熱工控制系統，全工況、全過(guò)程、全自動(dòng)地參與機組啟?？刂?，完成復變系統的調控。

（2）運行/熱控人員雙系統培訓，維護成本低

本項目采用和利時(shí)激勵式虛擬DPU電廠(chǎng)仿真技術(shù)采用數學(xué)模型+虛擬DPU+真實(shí)DCS軟件構成，使用與國華永州現場(chǎng)真實(shí)控制系統完全一致的 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(lái)實(shí)現現場(chǎng)分散控制系統的控制器運算功能，直接導入DCS工程師站實(shí)際的控制組態(tài)工程，下裝運算邏輯，實(shí)現對現場(chǎng)控制系統的完全仿真。在具有傳統仿真系統運行人員的基礎培訓功能外，還能夠實(shí)現對電廠(chǎng)熱控人員的DCS軟件的組態(tài)、維護等培訓；實(shí)現后期對現場(chǎng)工藝的邏輯改造進(jìn)行測試驗收，并將控制策略組態(tài)測試結果直接導入現場(chǎng)DCS使用等高級功能。

不但可以滿(mǎn)足用戶(hù)運行人員的使用要求，還可以滿(mǎn)足熱工人員的培訓要求，同時(shí)在DCS組態(tài)文件調試時(shí)期，可先于現場(chǎng)對DCS控制測量進(jìn)行仿真校驗和驗證，提前規避控制風(fēng)險，優(yōu)化控制方案。同時(shí)在造價(jià)成本上和傳統仿真系統相差甚微，且在后期項目維護上，因現場(chǎng)普通熱控人員本身具備對仿真系統中DCS部分的系統維護和組態(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(shí)公司基于HOLLiAS MACS系統產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)的、國際領(lǐng)先的虛擬DPU軟件，在仿真系統中使用真正的工業(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、數據服務(wù)功能、報警和日志功能、運行畫(huà)面、控制方案等與真實(shí)機組完全一致，亦可用于DCS控制邏輯優(yōu)化，真實(shí)控制工程隨時(shí)進(jìn)行組態(tài)更新，操作與真實(shí)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(shí)激勵式虛擬DPU仿真系統采用了和現場(chǎng)DCS同樣的系統結構和全局數據庫，虛擬DCS中的點(diǎn)和實(shí)際DCS中的點(diǎn)是嚴格的一對一映射關(guān)系?？梢詫?shí)際DCS中的數據，包括實(shí)時(shí)運行數據和歷史數據，導入到虛擬DCS中回放和分析，實(shí)現控制策略研究、模型校驗、故障分析等功能。