基于发电站现场值实时跟踪发电站状态的仿真系统及方法与流程

本发明涉及模拟发电站的行为的仿真系统。

背景技术：

1、发电站仿真器主要是为了稳定的发电站运行而主要作为发电站建设后的操作员训练用途而开发并使用，但是，近来，用作试验台，该试验台在将发电站的电子控制系统应用于现场之前，事先实施控制逻辑测试、hmi测试、现有控制逻辑改善测试等，从而减少现场试错。

2、其中，多个变量值是指通过设置于发电站设备的多个传感器测量的传感器信号的值，发电厂信息(plant information)中包括设置于发电厂的装置的结构信息。共同记录有与诸如发电厂的运行环境信息及运行模式信息等的发电厂评价有关的条件，并且记录有所有装置的性能模型。性能模型包括诸如质量平衡、热平衡、热效率及各个装置的输出或所有装置的热平衡的设计值、基于热平衡的热效率、输出的性能信息。

3、发电站仿真器基于待开发的发电站的设计数据(等值线图(isometricdrawings)、控制逻辑图(control logic diagram)、热平衡(heat balance)等)、运行及运营数据(控制系统操作界面、性能数据等)开发了工艺模型、控制模型及操作员界面。

4、特别是，核电站仿真器作为以高度安全性和精密性为基础，能够使操作员在与实际情况相同的环境下进行实习的仿真训练装置，是可以培养发电站操作员操作能力、验证及开发操作程序、事前检查控制技术及分析安全性、改善运行方法等的设备。与此同时，包括作为仿真器讲师控制面板的主要功能之一的能够设置外部环境变量的功能。

5、但是，讲师控制面板的外部环境变量设置功能是由用户手动输入，因而在物理上不可能反映自然现象中同时发生的多种变化，且很难包含在仿真范围内。

6、另外，一般，讲师控制面板的外部环境变量往往与在设计实际发电站时反映的标准数据以及开发并使用仿真器时的数据不一致，并且很难将实时变化的变量反映到仿真器中。

7、因此，很难与发电站运行时变化的条件实时联动并进行仿真。

8、另外，通常，发电站仿真器将发电站仿真系统的初始条件在构成系统信息输入文件中是以根据运行环境预先分类的场景形式指定的，与此相关的系统模型设定总是在被限制为指定条件的情况下进行分析，因此存在实际发电站系统不能实现基于实时状态的动态条件的问题。

9、如此，作为对核电站一回路系统、二回路系统的行为进行模拟的仿真程序，被开发为操作员训练用途的核电仿真器虽然在规定条件下确保了快速计算时间和较高的准确性，但需要通过其他过程创造仿真器的初始条件并根据事前准备的操作场景执行仿真，因此发电站的预测仿真存在很多局限性。

10、在先技术文献

11、专利文献

12、(专利文献1)韩国公开专利20150021970(预测船舶性能的方法及系统，abb技术股份公司)

13、(专利文献2)韩国授权专利1837653(发电站仿真器，韩国电力公社)

14、(专利文献3)日本授权专利5349194(发电厂运行监控装置的动作验证测试装置及方法，东芝)

技术实现思路

1、技术问题

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种仿真系统，当通过关联发电站的现场值(field value)而在基于仿真的计算现场值与发电站现场值之间存在差异时，对于反映了发电站现场值的仿真进行模型优化，从而能够实时跟踪发电站状态。

3、为了解决上述技术问题，本发明提供一种仿真系统，在模拟发电站一回路系统、二回路系统的行为的仿真中，即使在预定的场景条件以外的运行环境下，也无需用于仿真的额外的初始条件生成过程，将当前运行时间点的发电站状态设定为初始条件，从而在场景以外的条件下也能实时跟踪发电站行为。

4、技术方案

5、为了达成上述目的，作为一实施方式，实时跟踪发电站状态的仿真系统包括：运行信息db管理部，收集第n时间点的发电站现场值；综合仿真模块，基于对以所述第n时间点的发电站现场值为输入的发电站模型进行数值分析而得到的收敛的现场值，模拟发电站的行为；初始条件db管理部，在对所述发电站模型进行数值分析而得到的收敛的现场值中，搜索相对于所述第n时间点的发电站现场值位于预定条件范围内的收敛的现场值，并将收敛的所述现场值作为在所述综合仿真模块中执行的仿真的初始条件现场值；计算方式判断部，根据所述第n时间点的发电站现场值和所述综合仿真模块的仿真计算值的比较结果，确定在所述综合仿真模块中执行的仿真计算方式；以及仿真校正部，当所述第n时间点的发电站现场值与所述综合仿真模块的仿真计算值之差超出预定的误差范围时，反映所述第n时间点的发电站现场值，执行与所述综合仿真模块内的仿真模型的主要变量有关的参数的校正，其中，所述仿真计算方式包括：实时预测所述第n时间点的发电站现场值的仿真方式；以及应用所述仿真模型的经校正的所述参数，以使对所述发电站模型进行数值分析而得到的收敛的现场值与第n时间点的发电站现场值一致的覆盖方式。

6、另外，所述运行信息db管理部包括：从所述第n时间点的发电站现场值中选择用于与所述仿真计算值进行比较的变量，并通过对选择的所述变量进行校正的过程来消除用于测量所述第n时间点的发电站现场值的设备的误差的过程。

7、另外，所述综合仿真模块包括发电站内一回路系统及二回路系统、控制逻辑、电气及电力模型，并且包括实时模拟发电站的整体行为的操作员训练用仿真器。

8、作为一例，当所述综合仿真模块使用所述覆盖方式开始计算时，所述综合仿真模块在由所述初始条件db管理部提供的所述初始条件现场值以及在切换到所述覆盖方式以前使用所述仿真方式计算出的现场值中，选择相对于所述第n时间点的发电站现场值具有最小误差的现场值作为所述仿真的初始条件现场值。

9、另外，在所述覆盖方式中，所述初始条件db管理部在从所述运行信息db管理部接收的所述第n时间点的发电站现场值中搜索位于预定的精度范围内的现场值，将搜索到的所述现场值定义为第一初始条件并提供给所述综合仿真模块。

10、另外，在所述覆盖方式中，所述综合仿真模块将在所述第n时间点的发电站现场值中与所述主要变量匹配的现场值作为所述仿真模型的主要变量的虚拟边界条件而进行输入，并以所述初始条件现场值开始计算，且从所述仿真校正部接收与所述仿真模型的所述主要变量有关的多个参数的校正值以执行所述计算，以使所述主要变量按照所述虚拟边界条件收敛。

11、另外，在所述覆盖方式中，所述综合仿真模块进一步包括：基于从所述仿真校正部接收的第一初始条件调整与所述仿真模型的变量有关的参数的同时，反复执行计算，直至所述仿真模型的变量收敛到与所述仿真模型的变量对应的所述第n时间点的发电站现场值。

12、作为一例，当所述仿真模型的变量基于所述第一初始条件以预定的精度收敛到与所述变量对应的所述第n时间点的发电站现场值时，所述计算方式判断部将所述变量作为所述仿真模型的第二初始条件输出并提供给所述初始条件db管理部。

13、另外，所述综合仿真模块基于由所述初始条件db管理部提供的所述第二初始条件以及在第n+1时间点接收的所述发电站现场值来执行仿真。

14、在另一实施方式中，作为实时跟踪发电站状态的仿真方法包括如下步骤：运行信息db管理部收集第n时间点的发电站现场值的运行信息收集步骤；综合仿真模块基于对以所述第n时间点的发电站现场值为输入的发电站模型进行数值分析而得到的收敛的现场值，模拟发电站行为；初始条件db管理部在对所述发电站模型进行数值分析而得到的收敛的现场值中搜索相对于所述第n时间点的发电站现场值位于预定的条件范围内收敛的现场值，并将收敛的所述现场值作为在所述综合仿真模块中执行的仿真的初始条件现场值；计算方式判断部根据所述第n时间点的发电站现场值和所述综合仿真模块的仿真计算值的比较结果，确定在所述综合仿真模块中执行的仿真计算方式；以及当所述第n时间点的发电站现场值与所述综合仿真模块的仿真计算值之差超出预定的误差范围时，仿真校正部反映所述第n时间点的发电站现场值而执行与所述综合仿真模块内的仿真模型的主要变量有关的参数的校正，其中，所述仿真计算方式包括：实时预测所述第n时间点的发电站现场值的仿真方式；以及应用所述仿真模型的所述校正参数，以使对所述发电站模型进行数值分析而得到的收敛的现场值与第n时间点的发电站现场值一致的覆盖方式。

15、发明效果

16、根据通过本发明提出的仿真系统，不是根据预定的场景来假设初始条件并执行计算，而是通过实时关联发电站的运行信息而在没有运行场景的情况下实时反映发电站状态，通过该仿真系统，能够跟踪发电站的实时状态，并且预测将运行时间点的发电站状态作为初始条件的发电站行为。

17、另外，系统通过实时跟踪发电站的状态，无需管理员另行介入，也能持续确保仿真精度，通过该系统，能够对主要系统/仪器进行精密的发电站运行现况分析、监视及诊断。

18、另外，能够对当前运行的时间点的发电站进行仿真，从而通过主要系统运行及控制的事先操作及行为分析，可导出最佳运行条件并预防试错，进而可应用于确保应对事故条件、非正常状况的操作员应对能力。

19、另外，随着发电站实时系统仿真系统的确保，可用作用于分析各个主要系统及仪器的精密的性能的背景资料，并且可应用于反映发电站状态信息的各仪器的性能及寿命的预测及资产管理。