一种发电机组自发扰动仿真的方法和装置与流程

本发明涉及控制仿真领域，具体地，涉及一种发电机组自发扰动仿真的方法和装置。

背景技术：

在热力电厂中普遍采用分散控制系统(DCS)进行控制。为提高操作人员的操作能力，可采用仿真装置对操作人员进行训练。现有技术中采用虚拟DCS激励式仿真系统来对热力电厂中设备运行进行仿真。如图1所示，DCS激励式仿真系统包括教练员站、操作员站、历史站、虚拟DPU(分散处理单元)和模型服务器。其中，教练员站、操作员站和历史站通过网络与虚拟DPU(分布过程单元)和模型服务器所组成的仿真系统部分连接，仿真系统中的虚拟DPU(分布过程单元)和模型服务器两者相对独立，通过网络通信实现数据交换.采用基于内存管理的实时数据库技术来进行模型信息管理。其中，仿真系统部分使用仿真支撑系统软件、机组仿真模型软件及DCS仿真软件，并且具有与实际DCS一致的软、硬件系统能够实现对实际DCS的真实仿真。

电厂中使用的发电机组由于煤种变化、煤种干湿变化、磨煤机堵煤、给煤机断煤、阀门卡涩等原因，会产生自发扰动。现有的仿真系统采用事故处理的方式实现对自发扰动的仿真。然而，此种方式是针对较大的事故的处理方式，其处理结果一般为强制取消事故、停运设备甚至是机组跳机。采用现有技术的仿真方式无法反映随机产生的机组进行自发扰动的情况，进而无法通过仿真模拟训练来提供操作人员对自发扰动的处理能力。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种发电机组自发扰动仿真的方法和装置，以解决上述技术问题至少部分地解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种发电机组自发扰动仿真的方法，该方法包括：从教练员站中接收预触发的自发扰动的故障事件；确定接收的故障事件所属的自发扰动级别；根据故障事件所属的自发扰动级别对应的发生频率在仿真机组中触发所述故障事件，将触发故障事件后的仿真机组的运行情况发送给操作员站；从操作员站中接收针对所触发的故障事件的操作指令；根据操作指令判断所触发的故障事件是否被消除；

当判定所触发的故障事件被消除时，在仿真机组中结束所述故障事件。

优选地，所述方法还包括：从教练员站中接收自发扰动的幅度；所述根据故障事件所属的自发扰动级别对应的发生频率在仿真机组中触发所述故障事件包括：根据所述发生频率和所述自发扰动的幅度在仿真机组中触发所述故障事件。

优选地，所述根据操作指令判断所触发的故障事件是否被消除包括：从操作指令中解析出操作所对应的机组设备和操作动作；判断操作所对应的机组设备是否为发生自发扰动的设备；当操作所对应的机组设备为发生自发扰动的设备时，判断操作动作是否能够消除机组设备的自发扰动；当操作动作能够消除机组设备的自发扰动时，确定所触发的故障事件被消除。

优选地，所述方法还包括：获取仿真机组中触发所述故障事件后的性能参数和/或被触发所述故障事件的仿真机组设备标识；将所述获取的性能参数和/或被触发所述故障事件的仿真机组设备标识发送给教练员站。

优选地，所述自发扰动被分为5个级别，扰动影响程度越高的级别对应的发生频率越低。

优选地，所述自发扰动级别按扰动影响程度由低到高包括I级自发扰动、II级自发扰动、III级自发扰动、IV级自发扰动和V级自发扰动；

其中，I级自发扰动包括如下故障事件中至少一者：Ⅰ级减温水调节门卡涩、Ⅱ级减温水调节门卡涩、Ⅰ级减温水调节器失灵、Ⅱ级减温水调节器失灵、再热器事故喷水调节门卡和给水自动调节器失灵；或者

II级自发扰动包括如下故障事件中至少一者：给煤机跳闸、磨煤机跳闸、给煤机断煤、磨煤机堵煤、磨煤机着火、煤粉管堵塞和磨煤机热风调门故障关闭；或者

III级自发扰动包括如下故障事件中至少一者：送风机跳闸、送风机动叶失控、一次风机跳闸、空预器跳闸、空预器电机电流异常、空预器轴承温度高、空预器电动机联锁故障、一次风机入口调门卡涩、空预器堵灰、吸风机跳闸、吸风机动叶失控、燃烧器倾角卡涩、除氧器水位异常、凝汽器水位异常、机组异常振动和给水泵组事故；或者

IV级自发扰动包括如下故障事件中至少一者：炉膛结焦、尾部烟道二次燃烧、过热器积灰、再热器积灰和空预器积灰；或者

V级自发扰动包括如下故障事件中至少一者：汽包安全门拒动、汽包安全门误动、过热器安全门拒动、再热器安全门拒动、过热器管爆破、再热器爆破、主蒸汽管道爆破、给水管道爆破、省煤器爆管和水冷壁管爆破。

根据本发明的另一方面，还提供了一种发电机组自发扰动仿真的装置，该装置包括：接收模块，用于从教练员站中接收预触发的自发扰动的故障事件；处理模块，用于确定接收的故障事件所属的自发扰动级别；仿真模块，用于根据故障事件所属的自发扰动级别对应的发生频率在仿真机组中触发所述故障事件；发送模块，用于将触发故障事件后的仿真机组的运行情况发送给操作员站；所述接收模块还用于从操作员站中接收针对所触发的故障事件的操作指令；所述处理模块还用于根据操作指令判断所触发的故障事件是否被消除；所述仿真模块还用于当所述处理模块判定所触发的故障事件被消除时，在仿真机组中结束所述故障事件。

优选地，所述接收模块还用于从教练员站中接收自发扰动的幅度；所述仿真模块用于根据所述发生频率和所述自发扰动的幅度在仿真机组中触发所述故障事件。

优选地，所述处理模块用于从操作指令中解析出操作所对应的机组设备和操作动作；判断操作所对应的机组设备是否为发生自发扰动的设备；当操作所对应的机组设备为发生自发扰动的设备时，判断操作动作是否能够消除机组设备的自发扰动；当操作动作能够消除机组设备的自发扰动时，确定所触发的故障事件被消除。

优选地，所述仿真模块还用于获取仿真机组中触发所述故障事件后的性能参数和/或被触发所述故障事件的仿真机组设备标识；所述发送模块还用于将所述获取的性能参数和/或被触发所述故障事件的仿真机组设备标识发送给教练员站。

通过上述技术方案，从教练员站中接收预触发的自发扰动的故障事件，确定接收的故障事件所属的自发扰动级别，根据故障事件所属的自发扰动级别对应的发生频率在仿真机组中触发所述故障事件，从操作员站中接收针对所触发的故障事件的操作指令，根据操作指令判断所触发的故障事件是否被消除，当判定所触发的故障事件被消除时，在仿真机组中结束所述故障事件；如此能够对电厂机组中的自发扰动进行仿真，进而能够针对自发扰动对操作人员进行训练并增加操作人员对自发扰动的处理能力。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中DCS激励式仿真系统的结构图；

图2是根据本发明实施方式的发电机组自发扰动仿真的方法的流程图；

图3是根据本发明实施方式的判断故障事件是否被消除的过程的流程图；

图4是根据本发明实施方式的发电机组自发扰动仿真的方法的流程图；以及

图5是根据本发明实施方式的发电机组自发扰动仿真的装置的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图2是根据本发明实施方式的发电机组自发扰动仿真的方法的流程图；该方法可以用于仿真设备中，例如仿真系统中的虚拟DPU中。如图2所示，本发明中方法可包括如下步骤。

在步骤S210中，从教练员站中接收预触发的自发扰动的故障事件。

举例而言，自发扰动可分为多个级别，例如按自发扰动影响程度由低到高分为：I级、II级、III级、IV级和V级。自发扰动的各个级别可包括多种故障事件，例如I级可包括电动调门类卡涩、调门类卡涩等故障事件；II级可包括与磨煤机和给煤机相关的故障事件；III级可包括与给水泵、六大风机震动、发生喘振；IV级可包括与炉膛、过热器、再热器结焦、积灰等相关的故障事件；V级可包括与汽机调门、安全门发生卡涩拒动、管道爆管等相关的故障事件。

教练员根据训练目的在教练员站中选择各个级别的自发扰动的故障事件中的一者或多者，教练员站将选择的故障事件发送给仿真设备，仿真设备接收教练员站发送的故障事件。

在步骤S220中，确定接收的故障事件所属的自发扰动级别。

在步骤S230中，根据故障事件所属的自发扰动级别对应的发生频率在仿真机组中触发故障事件，将触发故障事件后的仿真机组的运行情况发送给操作员站。

在一实施例中，自发扰动被分为5个级别，扰动影响程度越高的级别对应的发生频率越低。例如，自发扰动级别按扰动影响程度由低到高包括I级自发扰动、II级自发扰动、III级自发扰动、IV级自发扰动和V级自发扰动。自发扰动发生频率的排序为：I级>II级>III级>IV级>V级。

其中，I级自发扰动可包括如下故障事件中至少一者：Ⅰ级减温水调节门卡涩、Ⅱ级减温水调节门卡涩、Ⅰ级减温水调节器失灵、Ⅱ级减温水调节器失灵、再热器事故喷水调节门卡和给水自动调节器失灵。

II级自发扰动可包括如下故障事件中至少一者：给煤机跳闸、磨煤机跳闸、给煤机断煤、磨煤机堵煤、磨煤机着火、煤粉管堵塞和磨煤机热风调门故障关闭。

III级自发扰动可包括如下故障事件中至少一者：送风机跳闸、送风机动叶失控、一次风机跳闸、空预器跳闸、空预器电机电流异常、空预器轴承温度高、空预器电动机联锁故障、一次风机入口调门卡涩、空预器堵灰、吸风机跳闸、吸风机动叶失控、燃烧器倾角卡涩、除氧器水位异常、凝汽器水位异常、机组异常振动和给水泵组事故。

IV级自发扰动可包括如下故障事件中至少一者：炉膛结焦、尾部烟道二次燃烧、过热器积灰、再热器积灰和空预器积灰。

V级自发扰动可包括如下故障事件中至少一者：汽包安全门拒动、汽包安全门误动、过热器安全门拒动、再热器安全门拒动、过热器管爆破、再热器爆破、主蒸汽管道爆破、给水管道爆破、省煤器爆管和水冷壁管爆破。

仿真设备接收到故障事件后，确定接收的故障事件属于自发扰动级别I级至V级中的哪一级别。每个自发扰动级别具有对应的发生频率，仿真设备对故障事件采用其所属级别对应的发生频率进行发生。

在一实施例中，所述方法还可包括：从教练员站中接收自发扰动的幅度。

所述根据故障事件所属的自发扰动级别对应的发生频率在仿真机组中触发故障事件可包括：根据故障事件所属的自发扰动级别对应的发生频率和自发扰动的幅度在仿真机组中触发该故障事件。

举例而言，自发扰动的幅值可根据设备的对应容量进行调整，在保证仿真机组不发生停机的前提下设置自发扰动的幅度，并且所设置的自发扰动的幅度使得仿真机组通过调整能够消除扰动进行正常运行。

在一实施例中，本发明方法还可包括：获取仿真机组中触发故障事件后的性能参数和/或被触发故障事件的仿真机组设备标识；将获取的性能参数和/或被触发故障事件的仿真机组设备标识发送给教练员站。

在步骤S240中，从操作员站中接收针对所触发的故障事件的操作指令。

举例而言，被训练的操作人员可以对仿真机组中发生的故障进行调整操作，并通过操作员站将操作指令发送给仿真设备。

在步骤S250中，根据操作指令判断所触发的故障事件是否被消除。

在一实施例中，如图3所示，所述根据操作指令判断所触发的故障事件是否被消除包括如下步骤。

在步骤S302中，从操作指令中解析出操作所对应的机组设备和操作动作。

在步骤S304中，判断操作所对应的机组设备是否为发生自发扰动的设备。

在步骤S306中，当操作所对应的机组设备为发生自发扰动的设备时，判断操作动作是否能够消除机组设备的自发扰动。

在步骤S308中，当操作动作能够消除机组设备的自发扰动时，确定所触发的故障事件被消除。

举例而言，当操作所对应的机组设备不为发生自发扰动的设备或操作动作不能够消除机组设备的自发扰动时，确定故障事件未被消除，并可向操作员站反馈操作未消除自发扰动的提示信息。

在步骤S260中，当判定所触发的故障事件被消除时，在仿真机组中结束故障事件。

举例而言，当判定所触发的故障事件被消除时，仿真设备可向教练员站和操作员站反馈自发扰动已被消除的提示信息。

教练员可通过教练员站对操作员的操作进行评定和打分。

通过本发明中技术方案，能够实现对自发扰动因素的等级划分；根据等级不同，设置不同的发生频率，实现对仿真机组不同扰动组合下的运行状态的模拟；提高仿真系统对真实现场的模拟程度和操作人员的操作水平。

在一实施例中，以实现对I级自发扰动中Ⅱ级减温水调节器失灵和IV级自发扰动中过热器积灰的仿真为例对本发明中技术方案进行说明。I级自发扰动的发生频率为1次每小时，IV级自发扰动的发生频率为0.25次每小时。

在步骤S402中，从教练员站中接收预触发的故障事件Ⅱ级减温水调节器失灵和过热器积灰。在步骤S404中，确定故障事件Ⅱ级减温水调节器失灵对应I级自发扰动以及故障事件过热器积灰对应IV级自发扰动。在步骤S406中，按I级自发扰动的发生频率1次/小时来在仿真机组中触发Ⅱ级减温水调节器失灵事件，按IV级自发扰动的发生频率0.25次/小时来在仿真机组中触发过热器积灰事件，将触发故障事件后的仿真机组的运行情况发送给操作员站。在步骤S408中，获取仿真机组中触发故障事件后的性能参数和或被触发故障事件的仿真机组设备标识。在步骤S410中，将获取的性能参数和被触发故障事件的仿真机组设备标识发送给教练员站。在步骤S412中，从操作员站中接收针对所触发的故障事件的操作指令。操作指令中可包括所对应的组件设备的标识和操作动作。在步骤S414中，从操作指令中解析出操作所对应的机组设备和操作动作。在步骤S416中，判断操作所对应的机组设备是否为发生自发扰动的设备，如果是，则执行步骤S418，否则执行步骤S422。在步骤S418中，判断操作动作是否能够消除机组设备的自发扰动，如果是，则执行步骤S420，否则执行步骤S422。在步骤S420中，确定所触发的故障事件被消除，向教练员站和操作员站反馈自发扰动已被消除的提示信息。在步骤S422中，确定故障事件未被消除，向操作员站反馈操作未消除自发扰动的提示信息。教练员还可通过教练员站对操作员的操作进行评定和打分。

上述实施方式仅用于说明本发明中技术方案，不用于限制本发明的保护范围。

图5示出了根据本发明实施方式的发电机组自发扰动仿真的装置的结构图，如图5所示，该装置包括如下模块。

接收模块510，用于从教练员站中接收预触发的自发扰动的故障事件；

处理模块520，用于确定接收的故障事件所属的自发扰动级别；

仿真模块530，用于根据故障事件所属的自发扰动级别对应的发生频率在仿真机组中触发所述故障事件；

发送模块540，用于将触发故障事件后的仿真机组的运行情况发送给操作员站；

接收模块510还用于从操作员站中接收针对所触发的故障事件的操作指令；

处理模块520还用于根据操作指令判断所触发的故障事件是否被消除；

仿真模块530还用于当所述处理模块判定所触发的故障事件被消除时，在仿真机组中结束所述故障事件。

在一实施例中，接收模块510还用于从教练员站中接收自发扰动的幅度；仿真模块530用于根据所述发生频率和所述自发扰动的幅度在仿真机组中触发所述故障事件。

在一实施例中，处理模块520用于从操作指令中解析出操作所对应的机组设备和操作动作；判断操作所对应的机组设备是否为发生自发扰动的设备；当操作所对应的机组设备为发生自发扰动的设备时，判断操作动作是否能够消除机组设备的自发扰动；当操作动作能够消除机组设备的自发扰动时，确定所触发的故障事件被消除。

在一实施例中，仿真模块530还用于获取仿真机组中触发所述故障事件后的性能参数和/或被触发所述故障事件的仿真机组设备标识；

发送模块540还用于将所述获取的性能参数和/或被触发所述故障事件的仿真机组设备标识发送给教练员站。

此外，所述自发扰动可被分为5个级别，扰动影响程度越高的级别对应的发生频率越低。

所述自发扰动级别按扰动影响程度由低到高可包括I级自发扰动、II级自发扰动、III级自发扰动、IV级自发扰动和V级自发扰动；

其中，I级自发扰动可包括如下故障事件中至少一者：Ⅰ级减温水调节门卡涩、Ⅱ级减温水调节门卡涩、Ⅰ级减温水调节器失灵、Ⅱ级减温水调节器失灵、再热器事故喷水调节门卡和给水自动调节器失灵；或者

II级自发扰动可包括如下故障事件中至少一者：给煤机跳闸、磨煤机跳闸、给煤机断煤、磨煤机堵煤、磨煤机着火、煤粉管堵塞和磨煤机热风调门故障关闭；或者

III级自发扰动可包括如下故障事件中至少一者：送风机跳闸、送风机动叶失控、一次风机跳闸、空预器跳闸、空预器电机电流异常、空预器轴承温度高、空预器电动机联锁故障、一次风机入口调门卡涩、空预器堵灰、吸风机跳闸、吸风机动叶失控、燃烧器倾角卡涩、除氧器水位异常、凝汽器水位异常、机组异常振动和给水泵组事故；或者

IV级自发扰动可包括如下故障事件中至少一者：炉膛结焦、尾部烟道二次燃烧、过热器积灰、再热器积灰和空预器积灰；或者

V级自发扰动可包括如下故障事件中至少一者：汽包安全门拒动、汽包安全门误动、过热器安全门拒动、再热器安全门拒动、过热器管爆破、再热器爆破、主蒸汽管道爆破、给水管道爆破、省煤器爆管和水冷壁管爆破。

上述装置与前述方法相对应，装置中具体实施方式可参见前述方法中详细描述，在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。