抽水蓄能机组运行流程及故障查找培训系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抽水蓄能机组运行流程及故障查找培训系统及方法。
【背景技术】
[0002]在电力行业中，抽水蓄能机组工况转换灵活、启停快速，将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，提高系统中火电站、风力发电站和核电站等的效率。是目前电力系统最经济可靠、寿命周期最长、容量最大的储能装置，为保障电源端大型火电或核电机组等长期稳定的在最优状态运行提供保障，是电网稳定调节必不可少的手段。为保障抽水蓄能机组稳定运行，培养抽水蓄能机组运行、维护人员也是一项重要的工作。抽水蓄能机组同时具有发电和抽水功能，有20多种发电工况，相比一般发电机组工况更复杂，新员工在学习、熟悉抽水蓄能机组运行流程、各设备运行状态时有一定难度，对于机组运行中的故障查找培训更是存在困难。现在一般采用先理论培训然后现场讲解的方式。在培训过程中不能将理论和现场实际紧密结合，培训效果难以达到预期；若在现场实际运行过程中熟悉设备运行状态，所需时间较长；而且现场故障实际查找的机会较少，很难快速提高故障查找能力。因此有必要发明一套能模拟抽水蓄能机组实际运行情况的系统，让学员能结合现场运行实际来学习抽水蓄能机组运行流程，提升故障查找能力，以便快速、有效的达到培训效果。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种抽水蓄能机组运行流程及故障查找培训系统及方法，为了达到上述目的本发明采用如下技术方案:
[0004]一种抽水蓄能机组运行流程及故障查找培训系统，包括:
[0005]现地控制单元(IXU)，采用实体可编程逻辑控制器(PLC)以下载、运行机组的控制程序；
[0006]工程师站，用以完成应用软件的组态及有关控制系统构成的工作；
[0007]操作员站，提供人机操作界面，完成机组控制程序控制，并显示机组控制流程、主要设备运行画面动态、电气回路中各开关动作情况及主要参数变化情况；
[0008]事件记录仪，(Eventlog)，记录机组运行过程中各设备动作信号、故障信号，以及发生事件。
[0009]模拟仿真器，完成机组各个子控制系统的模拟，机组顺控流程所需反馈信号的模拟，与机组现地控制单元(LCU)的可编程逻辑控制器(PLC) —起构成电厂下位机系统的仿真；
[0010]故障模拟器，生成机组各个子控制系统的模拟故障信号，使机组现地控制单元(LCU)的可编程逻辑控制器(PLC)在收到故障信号后按故障模式下的流程运行，并报警或跳机。
[0011]优选的，所述可编程逻辑控制器(PLC)采用西门子S7-400 PLC，所述西门子S7-400 PLC配置有西门子414-5 H PN/DP CPU以及西门子PS405电源1A0
[0012]优选的，所述西门子S7-400 PLC删除原有的硬件组态中的远程I/O站，并在主机架上添加数字输入模块、数字输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及用于数字输入(DI)、数字输出(DO)、模拟量输入(Al)、模拟量输出(AO)映射的数据块。
[0013]优选的，所述子控制系统包括机组调速器系统、励磁系统、SFC系统、技术供水系统、球阀系统、尾闸系统。
[0014]优选的，所述工程师站通过以太网与所述现地控制单元(IXU)进行通讯，以对PLC程序进行修改和下载；所述操作员站也通过以太网与所述现地控制单元(LCU)进行通讯，以对PLC的程序进行操作及运行画面显示；所述工程师站和所述操作员站与西门子平台进行通讯，以实现所述工程师站向所述操作员站提供操作软件；所述事件记录仪与西门子平台进行通讯，以实现运行信号变化记录。
[0015]优选的，所述现地控制单元(IXU)与所述模拟仿真器通过OPC服务器通讯。
[0016]一种抽水蓄能机组运行流程及故障查找培训方法，其特征在于包括以下步骤:
[0017]I)、仿真模拟器中的Labview仿真程序开始执行，事件记录仪开始记录控制程序运行信息。
[0018]2)向现地控制单元(IXU)的PLC发出停机稳态和启动运行所需的初始状态信号，机组处于满足初始条件状态；
[0019]3)、操作员站通过Wincc HMI监控软件发机组控制命令；
[0020]4)、PLC收到控制命令后，机组控制程序开始执行；
[0021]5)、PLC在控制程序在执行过程中输出D0/A0控制信号；
[0022]6)、Labview模拟程序收到PLC输出D0/A0控制信号，运行输出相应D0/A0信号，此信号是各系统运行时发出的信号，也是机组控制程序正常运行所需的信号；
[0023]7)、PLC收到Labview模拟程序输出的D0/A0信号，认为PLC发出的控制命令得到有效执行，达到机组控制程序继续执行的条件，机组控制程序顺序执行直到程序流程结束；
[0024]8)、HMI画面实时监视机组控制程序运行情况以及主要设备运行状态及参数变化，；
[0025]9)、程序运行过程中，通过故障模拟软件发出故障信号，PLC接收到故障信号后，控制流程会按故障模式下的流程运行，并报警或跳机，事件记录仪(Eventlog)记录机组运行中的所有信号；
[0026]10)、通过HMI画面查看学习抽水蓄能机组运行过程，了解机组运行过程中各设备动作先后顺序及运行过程中各参数变化情况，通过球阀、调速器、尾闸、技术供水栗的动态画面了解机组运行时主要设备的运行情况；
[0027]11)、Eventlog信息通过记录各设备的动作状态，动作时间详细展示机组运行流程，当模拟故障信号下机组运行时，学习人员能通过Eventlog和控制程序查找故障点，提升故障查找能力。
[0028]优选的，仿真模拟器和PLC通过OPC服务器通讯来实现数据交换，具体如下:
[0029]I)配置0PC，在OPC服务器中设置远程访问OPC的通讯配置；
[0030]2)测试OPC连接，在配置好的OPC中添加各种类型的变量，软后测试OPC与PLC之间的通讯，当能正常的读取和写入PLC的值；
[0031]3)添加OPC变量，当OPC与PLC之间的通讯测试好之后，OPC里面添加仿真程序所需要的M类型的数据点和DB类型的数据点；
[0032]4)测试OPC与仿真的通讯，在Labview模拟程序中创建连接，读取或写入少量的OPC里面的数据点，使之能正常的读取或者写入PLC ;
[0033]5)读/写OPC中的变量，当Labview模拟程序与OPC的通讯测试成功后，在Labview模拟程序中创建仿真需要的数据点，然后将仿真软件中需要的所有变量与OPC的ITEM 一一映射，创建的变量供仿真程序使用。
[0034]优选的，还包括以下步骤:
[0035]修改PLC的硬件组态，删除冗余的CPU，添加数字输入模块、数字输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块。
[0036]优选的，还包括以下步骤:
[0037]添加用于模拟仿真之用的数据块，并把程序中的硬件点全部修改成数据块中的占.V.
[0038]DI点的修改，通过程序比对把程序中用到的DI的硬点的逻辑关系全部修改成数据块点的逻辑关系；
[0039]DO点的修改，通过程序比对把程序中用到的DO点的逻辑关系全部修改成数据块点的逻辑关系；
[0040]Al点的修改，通过程序比对把程序中用到的模拟量输入点的全部修改成数据块占.V，
[0041 ] AO点的修改，通过程序比对把程序中用到的模拟量输出点全部修改成数据库点。
[0042]本发明提供的抽水蓄能机组运行流程及故障查找培训系统及方法可以模拟抽水蓄能机组各系统运行信号及故障信号，完整展现机组正常及各故障状态下的运行情况，且控制系统显示画面丰富，可显示机组开、停机运行流程、机组运行信息、主要设备运行画面等。，相关专业人员可通过此系统学习机组控制程序开停机流程，了解开停机过程中各系统运行情况，通过故障模拟可以培养相关专业人员故障查找能力。
【附图说明】
[0043]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中:
[0044]图1是本发明实施例系统结构示意图；
[0045]图2是本发明实施例系统工作原理示意图；
[0046]图3是本发明实施例系统工作流程不意图。
【具体实施方式】
[0047]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0048]实施例:
[0049]如图1所示，一种抽水蓄能机组控制程序培训系统，包括:
[0050]现地控制单元(IXU)，采用实体可编程逻辑控制器(PLC)以下载、运行机组的控制程序；
[0051]工程师站，用以完成应用软件的组态及有关控制系统构成的工作；
[0052