一种全过程水电集控仿真实训平台及其实训方法与流程

本发明涉及交互仿真，尤其涉及一种全过程水电集控仿真实训平台及其实训方法。

背景技术：

1、在电力系统不断发展的背景下，传统的水电厂集控培训方法存在一系列问题。主要问题包括依赖于理论课程和实地操作的培训方式，这不仅受限于实际设备的可用性，而且存在一定的安全隐患。实地操作也无法全面还原紧急情况，培训成本较高，包括设备维护、能源消耗和人员培训费用。这些问题限制了集控人员在实际运行中的应对能力和操作技能的提升。

2、现有技术在仿真系统方面也存在局限性。一些仿真平台只关注某个系统，无法提供全面的水电厂集控培训，缺乏全面性和实用性。此外，部分仿真系统的交互性不足，无法真实还原集控网络交互系统的功能，限制了培训效果的提升。

技术实现思路

1、针对现有技术中实地操作受限、安全风险较大、培训成本昂贵等一系列问题，本发明提供一种全过程水电集控仿真实训平台及其实训方法，本平台涵盖了水电厂运行的各个关键系统，包括监控、水调、保信、交互等，通过全面的仿真模拟，使集控人员能够在虚拟环境中体验真实运行场景。特别是交互仿真模块，它采用所练即所用的原则，将实际应用中的集控网络交互系统功能完整还原到仿真系统中。这一创新确保了培训效果与实际操作一致，避免了传统培训中存在的差异性和风险。

2、一方面，一种全过程水电集控仿真实训平台，包括：监控仿真模块、水调仿真模块、保信仿真模块、交互仿真模块、仿真计算模块；

3、监控仿真模块用于还原水电厂的集中控制监控系统；

4、所述监控仿真模块包括：

5、监控画面仿真单元：所述监控画面仿真单元的画面与集中控制监控系统和水电厂监控系统保持一致；

6、开停机操作仿真单元：具备和电厂监控系统相同的控制流程和逻辑，能够完全实现实际机组的逻辑关系，包括控制逻辑、各种联锁保护逻辑，以及故障处理逻辑；

7、设备操作仿真单元：实现对各类设备，具体包括agc/avc、倒闸、泄洪闸门、进水口闸门、集控设备的操作仿真；

8、故障事故仿真单元：具备典型的故障和事故模拟及处置功能，事故处理和操作培训数据进入后台自动打分系统，自动评判处置过程的正确性，也可选择由培训师人为判断、打分。

9、水调仿真模块用于对集控中心的水调自动化系统软件进行高度仿真；

10、所述水调仿真模块包括：

11、水情仿真单元：根据水情的初始条件，仿真流域上、下游各电站的坝前水位、入库流量、出库流量、发电流量，泄洪流量的变化；

12、防洪演算仿真单元：对集控监控系统的防洪演算功能进行仿真，完成汛期闸门调度演算、发电计划修改后水位演算、负荷分配、平水计算的水调业务；

13、报警仿真单元：对水电集控监控系统的报警功能进行仿真，报警内容及报警定值支持人为动态设置，达到设定报警值时，有报警窗口弹出，并伴有报警声，历时报警信息能查询报警日志；

14、保信仿真模块用于模拟集控中心电力系统保护与安全系统的各种工作状态；

15、所述保信仿真模块包括：

16、设备通信状态仿真单元：模拟集控中心保信主站与各电厂子站之间的通信状态，由管理员账号手动设置连通状态、中断状态，其中中断状态下保信仿真模块不接收监控仿真模块保护装置任何信息；

17、事件告警仿真单元：正确显示所有保护启动、保护复归、保护动作出口、保护开入变位、告警事件信息。

18、故障报告仿真单元：在收到水电集控监控系统的继电保护装置保护动作信息后，生成故障报告；

19、交互仿真模块用于将实际应用中的集控网络交互系统功能还原到平台中；

20、所述交互仿真模块包括：

21、停电申请仿真单元：用于模拟现场运行值班员或集控中心向总调、中调发起申请停电操作的业务场景；

22、复电申请仿真单元：用于模拟现场运行值班员或集控中心向总调、中调发起申请复电操作的业务场景；

23、电网故障汇报仿真单元：用于模拟电厂、集控现场运行值班员向调度汇报设备跳闸故障信息。

24、仿真计算模块基于数学、物理模型对集控所属水电厂的设备进行状态模拟；

25、所述仿真计算模块包括：

26、电网模型仿真单元：使用电网模型，通过潮流计算、短路计算得到正常运行、事故故障各运行工况下的系统潮流数据，描述电力系统的动、静态特性。

27、所述运行工况包括：正常工况、事故事故工况、异常工况、应急工况以及停机维护工况；

28、机组模型仿真单元：根据水轮机的运转特性曲线、飞逸工况曲线、力特性建立水轮机的数学模型，仿真水轮机水头、流量、效率、转速、导叶开度之间的动态联系，并计入动态力矩、转动惯量，使水轮机主要运行参数与仿真对象一致。

29、辅助系统模型仿真单元：按照系统图、控制逻辑及原理图进行数学建模，反映辅助系统各种运行方式及操作，反映辅助系统各种故障和事故。

30、在全过程水电集控仿真实训平台运行过程中，监控仿真模块具备与水调仿真模块数据交互功能，实现水调仿真模块中闸门下泄流量、机组发电下泄流量、库水位变化与水调仿真模块中设备状态、运行情况的联动。其还具备与保信仿真模块数据交互功能，实现监控仿真模块模拟故障、事故时与保信仿真模块进行同步触发。

31、另一方面，一种全过程水电集控仿真实训方法，基于前述一种全过程水电集控仿真实训平台实现，包括以下步骤：

32、s1：设置故障，启用保护动作：在监控仿真模块中的故障事故仿真单元进行故障设置和启用保护动作；

33、所述保护动作是针对电力系统中的故障或异常情况而启动的保护装置或保护机制；

34、s2：通过查看监控仿真模块，检查对应的保护动作设备和动作时间；

35、s3：向调度汇报事故概况，并要求电厂在监控仿真模块上检查保护动作信息，同时集控在保信仿真模块中查看保护动作信息；

36、s4：电厂确认仿真实训平台中现场保护动作情况，集控将收集到的保护动作信息向调度汇报，并在交互仿真模块中上报事故简报；

37、s5：集控根据水电厂水情数据，包括流量、水库容量，计算水位变化情况，运用水调仿真模块对水情进行预测和计算。

38、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

39、本发明提供一种全过程水电集控仿真实训平台及其实训方法，具备以下有益效果：

40、首先，本发明平台通过涵盖监控、水调、保信、交互等多个系统，实现了对水电厂运行全过程的全面模拟。这一全面性使得集控人员能够更好地理解和协调各个系统之间的运行关系，从而提高运行管理的整体水平。

41、其次，交互仿真模块的创新性贡献不可忽视。采用“所练即所用”的原则，将实际应用中的集控网络交互系统功能完整还原到仿真系统中。这使得培训效果与实际操作更为一致，避免了传统培训中存在的操作差异性，提高了培训的实用性和效果。

42、另外，安全方面，本发明通过提供安全的虚拟环境，降低了实地操作的安全风险，使集控人员能够在虚拟环境中进行全面的操作培训，提高了培训的实用性和安全性。

43、最后，从成本角度来看，与传统培训方式相比，本发明减少了设备维护、能源消耗和人员培训费用，提供了更为经济高效的培训解决方案。这使得水电厂能够以更低的成本培训更多的操作人员，提高整体运行效率。综合这些优势，本发明在电力系统培训领域具有显著的创新和实用价值。