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DCS在回路仿真系统的研究及开发

苟小龙

  作为与国民经济密切相关的电力生产,其特点是过程连续,要求发电机组能够长期安全可靠地运行。随着自动控制技术的不断发展,分散式控制系统DCS(Distributed Control System)已经广泛地应用到大中型火力发电机组,大大减轻了运行人员的工作强度,提高了机组的可靠性。与此同时,对运行人员的操作技能和控制工程师的技术水平也提出了更高的要求。传统的跟班培训方式和基于仪表盘台的培训仿真已远远不能满足现代电力工业对技术人员培训的需求。另外,大型机组DCS的复杂性要求仿真系统更为逼真,研究开发高逼真度仿真系统已成为迫切需要。因此,开发实际DCS在回路的电站培训仿真机具有切实的理论价值和工程实际意义。针对目前仿真技术发展的趋势及工程应用中的迫切需要,本文在如下方面做了有价值的研究工作。系统地提出了DCS在回路仿真系统的设计思想及其实现方法,从根本上保证了从外观到内核与现场完全一致,显著地提高了仿真系统的可靠性和逼真程度,较好地解决了以往培训仿真机难以跟踪现场变换的技术难题;同时,按照这种设计思想和方法所开发的DCS在回路仿真系统不但可以用于培训运行人员,还可以用来培训控制工程师,以及用于实际生产现场的控制系统分析与设计,有效地拓宽了电站仿真培训系统的应用领域。在上述仿真系统设计思想的基础上,提出了分布式实时仿真系统方案及其实现技术,其实质在于真正地实现了控制系统与过程模型的彻底分离,实现了任务的分布式处理,减轻了系统的通讯流量,提高了系统的可靠性。同时,由于控制模型与机组过程模型的彻底分离,大大减小了模型运算的压力,为模型精度的提高和模拟范围的扩大创造了条件。为了保证模型的运算精度,减小动态误差,并为控制系统的测试和分析提供可靠的运行参数,本文在模型的建立过程中采用了修正的集总参数法和动态误差预估调整算法。所建立的数学模型不但能满足实时仿真的需要,还为工程分析,特别是控制系统参数整定、控制方案验证等提供了条件。在实时仿真系统中精细模型的处理方面做了有益的尝试工作。为了保证可靠的信息传输,设计完成了开放式通讯管理软件。该软件不但保证了仿真系统中各计算机之间可靠地进行数据传输和转变,还为实际DCS功能的再开发提供了方便可靠的工具。完成了基于DCS工作模式的流程图组态系统和控制组态系统的研究与开发工作。辅助开发系统的研制,不但大大加快了仿真系统的开发进度,还为仿真系统的维护提供了强有力的工具,丰富了仿真系统开发平台的功能。在上述研究结果的基础上,以贵州省习水电厂135MW火电机组为原型的一套全工况仿真系统已经开发完成。该系统已经成功地用于机组运行人员的操作培训和控制工程师的控制组态训练,以及实际生产现场的控制系统分析等,获得了十分理想的应用效果。……   
[关键词]:热力系统仿真;分散式控制系统;DCS在回路;数学模型;组态
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:重庆大学2003年