[实用新型]一种用于水电站运维技能培训的数字物理混合仿真系统

说明书

本实用新型公开了一种用于水电站运维技能培训的数字物理混合仿真系统，包括仿真水轮发电机组、励磁控制组、水轮机调速控制组和计算机监控组。本实用新型解决了在没有水轮机作为原动机的前提下，通过变频器实现了水轮发电机转速控制的仿真，进而实现了机组的停机、空载、并网的工况模拟，以及在各类工况下调速器和励磁系统的常规试验。另外，本实用新型通过物理仿真和实时数字混合仿真的结合，在水轮发电机组设备和调速、励磁、监控等自动装置的闭环控制关系基础上，再现了水力发电全过程，能够模拟水轮发电机组各类故障、事故，提供直观、安全、低成本的实战培训环境，显著提高水电站运维技能人才的培训条件。

技术领域

本实用新型涉及水电厂生产技能培训技术领域，特别涉及一种用于水电站运维技能培训的数字物理混合仿真系统。

背景技术

作为水电站的主要设备，水轮发电机组购置价值高、安装周期长，尤其是大型、巨型水轮发电机组，在电力系统中地位重要，在安全性、经济性和可靠性约束下,在真实的水电站工作环境中开展相关技能培训会很受到诸多限制。修建专门的教学电厂，利用真实的水轮发电机组、辅助设备和水电站自动装置进行教学能取得比较理想的培训效果，但其投资较大，建设周期较长，选点困难且位置往往比较偏僻，教学和生产任务之间存有一定矛盾。

近年来，利用计算机仿真技术对水轮发电机组进行仿真成为一种趋势，纯数字仿真可以为受训者提供和真实水电站操作员站相同的人机界面，利用仿真服务器内建的数学模型模拟工况转换、负荷增减和事故处理，但是单纯利用数字仿真难以使受训者建立对发电过程的感性认识，也难以提供完整的水电站自动装置的检测、调试和试验培训。

在这种情况下，较常用的方法是主机设备培训采用模型，自动装置培训采用真实的二次设备，运行操作采用计算机仿真，其缺点是各设备之间没有联系，不能联动，培训效果不能令人满意。近年来，许多水电厂利用与自动装置之间实现了简单联动的电动机-发电机模拟水轮发电机组开展培训，但不能准确反映水轮发电机组和自动装置之间的闭环控制关系，只能提供演示功能和认知培训。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于水电站运维技能培训的数字物理混合仿真系统，为解决以往水轮发电机组数字系统和真实系统之间相互分离、缺乏联系的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于水电站运维技能培训的数字物理混合仿真系统，包括：

仿真水轮发电机组，其包括异步电动机、变频器、同步发电机和齿盘测速装置，所述异步电动机与同步发电机通过连轴法兰连接，所述齿盘测速装置设置在连轴法兰上，所述变频器与异步电动机连接；

励磁控制组，其包括发电机励磁调节器和晶闸管整流装置，所述发电机励磁调节器与晶闸管整流装置连接，所述晶闸管整流装置与同步发电机连接；

水轮机调速控制组，其包括水轮机调速器电气部分和水轮机调速器机械液压部分，所述水轮机调速器电气部分与水轮机调速器机械液压部分连接，所述水轮机调速器电气部分分别与齿盘测速装置和变频器连接；

计算机监控组，其包括计算机监控系统现地控制单元，所述计算机监控系统现地控制单元分别与齿盘测速装置、变频器、发电机励磁调节器和水轮机调速器电气部分连接。

进一步地，所述同步发电机与市电系统连接，所述仿真水轮发电机组还包括设置在同步发电机与市电系统之间的模拟发电机断路器和电流互感器，所述同步发电机和市电系统均设有电压互感器，所述的同步发电机设有励磁变压器，所述励磁变压器与发电机励磁调节器连接。

进一步地，所述同步发电机侧的电压互感器、市电系统侧的电压互感器和电流互感器均分别与发电机励磁调节器、水轮机调速器电气部分和计算机监控系统现地控制单元连接。