抽水蓄能機組運行流程及故障查找培訓系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抽水蓄能機組運行流程及故障查找培訓系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]在電力行業(yè)中，抽水蓄能機組工況轉換靈活、啟?？焖?，將電網(wǎng)負荷低時的多余電能，轉變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時期的高價值電能，適于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓，提高系統(tǒng)中火電站、風力發(fā)電站和核電站等的效率。是目前電力系統(tǒng)最經(jīng)濟可靠、壽命周期最長、容量最大的儲能裝置，為保障電源端大型火電或核電機組等長期穩(wěn)定的在最優(yōu)狀態(tài)運行提供保障，是電網(wǎng)穩(wěn)定調(diào)節(jié)必不可少的手段。為保障抽水蓄能機組穩(wěn)定運行，培養(yǎng)抽水蓄能機組運行、維護人員也是一項重要的工作。抽水蓄能機組同時具有發(fā)電和抽水功能，有20多種發(fā)電工況，相比一般發(fā)電機組工況更復雜，新員工在學習、熟悉抽水蓄能機組運行流程、各設備運行狀態(tài)時有一定難度，對于機組運行中的故障查找培訓更是存在困難?，F(xiàn)在一般采用先理論培訓然后現(xiàn)場講解的方式。在培訓過程中不能將理論和現(xiàn)場實際緊密結合，培訓效果難以達到預期；若在現(xiàn)場實際運行過程中熟悉設備運行狀態(tài)，所需時間較長；而且現(xiàn)場故障實際查找的機會較少，很難快速提高故障查找能力。因此有必要發(fā)明一套能模擬抽水蓄能機組實際運行情況的系統(tǒng)，讓學員能結合現(xiàn)場運行實際來學習抽水蓄能機組運行流程，提升故障查找能力，以便快速、有效的達到培訓效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種抽水蓄能機組運行流程及故障查找培訓系統(tǒng)及方法，為了達到上述目的本發(fā)明采用如下技術方案:
[0004]一種抽水蓄能機組運行流程及故障查找培訓系統(tǒng)，包括:
[0005]現(xiàn)地控制單元(IXU)，采用實體可編程邏輯控制器(PLC)以下載、運行機組的控制程序；
[0006]工程師站，用以完成應用軟件的組態(tài)及有關控制系統(tǒng)構成的工作；
[0007]操作員站，提供人機操作界面，完成機組控制程序控制，并顯示機組控制流程、主要設備運行畫面動態(tài)、電氣回路中各開關動作情況及主要參數(shù)變化情況；
[0008]事件記錄儀，(Eventlog)，記錄機組運行過程中各設備動作信號、故障信號，以及發(fā)生事件。
[0009]模擬仿真器，完成機組各個子控制系統(tǒng)的模擬，機組順控流程所需反饋信號的模擬，與機組現(xiàn)地控制單元(LCU)的可編程邏輯控制器(PLC) —起構成電廠下位機系統(tǒng)的仿真；
[0010]故障模擬器，生成機組各個子控制系統(tǒng)的模擬故障信號，使機組現(xiàn)地控制單元(LCU)的可編程邏輯控制器(PLC)在收到故障信號后按故障模式下的流程運行，并報警或跳機。
[0011]優(yōu)選的，所述可編程邏輯控制器(PLC)采用西門子S7-400 PLC，所述西門子S7-400 PLC配置有西門子414-5 H PN/DP CPU以及西門子PS405電源1A0
[0012]優(yōu)選的，所述西門子S7-400 PLC刪除原有的硬件組態(tài)中的遠程I/O站，并在主機架上添加數(shù)字輸入模塊、數(shù)字輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及用于數(shù)字輸入(DI)、數(shù)字輸出(DO)、模擬量輸入(Al)、模擬量輸出(AO)映射的數(shù)據(jù)塊。
[0013]優(yōu)選的，所述子控制系統(tǒng)包括機組調(diào)速器系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、SFC系統(tǒng)、技術供水系統(tǒng)、球閥系統(tǒng)、尾閘系統(tǒng)。
[0014]優(yōu)選的，所述工程師站通過以太網(wǎng)與所述現(xiàn)地控制單元(IXU)進行通訊，以對PLC程序進行修改和下載；所述操作員站也通過以太網(wǎng)與所述現(xiàn)地控制單元(LCU)進行通訊，以對PLC的程序進行操作及運行畫面顯示；所述工程師站和所述操作員站與西門子平臺進行通訊，以實現(xiàn)所述工程師站向所述操作員站提供操作軟件；所述事件記錄儀與西門子平臺進行通訊，以實現(xiàn)運行信號變化記錄。
[0015]優(yōu)選的，所述現(xiàn)地控制單元(IXU)與所述模擬仿真器通過OPC服務器通訊。
[0016]一種抽水蓄能機組運行流程及故障查找培訓方法，其特征在于包括以下步驟:
[0017]I)、仿真模擬器中的Labview仿真程序開始執(zhí)行，事件記錄儀開始記錄控制程序運行信息。
[0018]2)向現(xiàn)地控制單元(IXU)的PLC發(fā)出停機穩(wěn)態(tài)和啟動運行所需的初始狀態(tài)信號，機組處于滿足初始條件狀態(tài)；
[0019]3)、操作員站通過Wincc HMI監(jiān)控軟件發(fā)機組控制命令；
[0020]4)、PLC收到控制命令后，機組控制程序開始執(zhí)行；
[0021]5)、PLC在控制程序在執(zhí)行過程中輸出D0/A0控制信號；
[0022]6)、Labview模擬程序收到PLC輸出D0/A0控制信號，運行輸出相應D0/A0信號，此信號是各系統(tǒng)運行時發(fā)出的信號，也是機組控制程序正常運行所需的信號；
[0023]7)、PLC收到Labview模擬程序輸出的D0/A0信號，認為PLC發(fā)出的控制命令得到有效執(zhí)行，達到機組控制程序繼續(xù)執(zhí)行的條件，機組控制程序順序執(zhí)行直到程序流程結束；
[0024]8)、HMI畫面實時監(jiān)視機組控制程序運行情況以及主要設備運行狀態(tài)及參數(shù)變化，；
[0025]9)、程序運行過程中，通過故障模擬軟件發(fā)出故障信號，PLC接收到故障信號后，控制流程會按故障模式下的流程運行，并報警或跳機，事件記錄儀(Eventlog)記錄機組運行中的所有信號；
[0026]10)、通過HMI畫面查看學習抽水蓄能機組運行過程，了解機組運行過程中各設備動作先后順序及運行過程中各參數(shù)變化情況，通過球閥、調(diào)速器、尾閘、技術供水栗的動態(tài)畫面了解機組運行時主要設備的運行情況；
[0027]11)、Eventlog信息通過記錄各設備的動作狀態(tài)，動作時間詳細展示機組運行流程，當模擬故障信號下機組運行時，學習人員能通過Eventlog和控制程序查找故障點，提升故障查找能力。
[0028]優(yōu)選的，仿真模擬器和PLC通過OPC服務器通訊來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，具體如下:
[0029]I)配置0PC，在OPC服務器中設置遠程訪問OPC的通訊配置；
[0030]2)測試OPC連接，在配置好的OPC中添加各種類型的變量，軟后測試OPC與PLC之間的通訊，當能正常的讀取和寫入PLC的值；
[0031]3)添加OPC變量，當OPC與PLC之間的通訊測試好之后，OPC里面添加仿真程序所需要的M類型的數(shù)據(jù)點和DB類型的數(shù)據(jù)點；
[0032]4)測試OPC與仿真的通訊，在Labview模擬程序中創(chuàng)建連接，讀取或寫入少量的OPC里面的數(shù)據(jù)點，使之能正常的讀取或者寫入PLC ;
[0033]5)讀/寫OPC中的變量，當Labview模擬程序與OPC的通訊測試成功后，在Labview模擬程序中創(chuàng)建仿真需要的數(shù)據(jù)點，然后將仿真軟件中需要的所有變量與OPC的ITEM 一一映射，創(chuàng)建的變量供仿真程序使用。
[0034]優(yōu)選的，還包括以下步驟:
[0035]修改PLC的硬件組態(tài)，刪除冗余的CPU，添加數(shù)字輸入模塊、數(shù)字輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊。
[0036]優(yōu)選的，還包括以下步驟:
[0037]添加用于模擬仿真之用的數(shù)據(jù)塊，并把程序中的硬件點全部修改成數(shù)據(jù)塊中的占.V.
[0038]DI點的修改，通過程序比對把程序中用到的DI的硬點的邏輯關系全部修改成數(shù)據(jù)塊點的邏輯關系；
[0039]DO點的修改，通過程序比對把程序中用到的DO點的邏輯關系全部修改成數(shù)據(jù)塊點的邏輯關系；
[0040]Al點的修改，通過程序比對把程序中用到的模擬量輸入點的全部修改成數(shù)據(jù)塊占.V，
[0041 ] AO點的修改，通過程序比對把程序中用到的模擬量輸出點全部修改成數(shù)據(jù)庫點。
[0042]本發(fā)明提供的抽水蓄能機組運行流程及故障查找培訓系統(tǒng)及方法可以模擬抽水蓄能機組各系統(tǒng)運行信號及故障信號，完整展現(xiàn)機組正常及各故障狀態(tài)下的運行情況，且控制系統(tǒng)顯示畫面豐富，可顯示機組開、停機運行流程、機組運行信息、主要設備運行畫面等。，相關專業(yè)人員可通過此系統(tǒng)學習機組控制程序開停機流程，了解開停機過程中各系統(tǒng)運行情況，通過故障模擬可以培養(yǎng)相關專業(yè)人員故障查找能力。
【附圖說明】
[0043]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發(fā)明的不當限定，在附圖中:
[0044]圖1是本發(fā)明實施例系統(tǒng)結構示意圖；
[0045]圖2是本發(fā)明實施例系統(tǒng)工作原理示意圖；
[0046]圖3是本發(fā)明實施例系統(tǒng)工作流程不意圖。
【具體實施方式】
[0047]下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0048]實施例:
[0049]如圖1所示，一種抽水蓄能機組控制程序培訓系統(tǒng)，包括:
[0050]現(xiàn)地控制單元(IXU)，采用實體可編程邏輯控制器(PLC)以下載、運行機組的控制程序；
[0051]工程師站，用以完成應用軟件的組態(tài)及有關控制系統(tǒng)構成的工作；
[0052