抽水蓄能机组运行流程及故障查找培训系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种抽水蓄能机组运行流程及故障查找培训系统。
【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更是存在困难。现在一般采用先理论培训然后再现场讲解的方式。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。因此有必要研发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。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型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，为了达到上述目的本实用新型采用如下技术方案:
[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S7-400PLC，所述西门子S7-400PLC配置有西门子414-5H PN/DP CPU以及西门子PS405电源10A。
[0012]优选的，所述西门子S7-400PLC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]本实用新型提供的抽水蓄能机组运行流程及故障查找培训系统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】
[0017]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中:
[0018]图1是本实用新型实施例系统结构示意图；
[0019]图2是本实用新型实施例系统工作原理示意图；
[0020]图3是本实用新型实施例系统工作流程不意图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0022]实施例:
[0023]如图1所示，一种抽水蓄能机组控制程序培训系统，包括:
[0024]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；
[0025]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；
[0026]操作员站，提供人机操作界面，完成机组控制程序控制。还可显示机组控制流程、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等。
[0027]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。
[0028]模拟仿真器，模拟仿真器安装有Labview模拟仿真软件，使用LABVIEW等相应工具对机组控制程序的控制对象进行模拟，用来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(IXU)的可编程逻辑控制器(PLC) —起构成电厂下位机系统的仿真；
[0029]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。
[0030]如图2所示，通过上述实施例方案，PLC运行机组控制程序。Labview模拟仿真软件模拟真各子系统运行情况向PLC发出机组各系统运行信息；Wicc HMI画面监控机组运行，发出控制命令和监视各系统、机组控制程序运行情况，记录机组运行信息。
[0031]本实用新型的抽水蓄能机组控制程序培训步骤如下:
[0032]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。
[0033]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。
[0034]3)、操作员站通过Wincc HMI监控软件发机组控制命令。
[0035]4)、PLC收到控制命令后，机组控制程序开始执行。
[0036]5)、PLC在控制程序在执行过程中输出D0/A0控制信号(相当于Labview输入信号 DI/AI)。
[0037]6)、Labview模拟程序收到PLC输出D0/A0控制信号(相当于Labview输入信号DI/AI)，仿真程序运行输出相应D0/A0信号(相当于PLC DI/ΑΙ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。
[0038]7)、PLC收到Labview模拟程序输出的D0/A0信号(相当于PLC DI/ΑΙ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。
[0039]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；
[0040]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；
[0041]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，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；
[0042]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。
[0043]培训平台工作流程如图3所示:
[0044]首先运行模拟仿真程序，事件记录仪开始记录机组控制程序运行时各设备运行及报警信息，点击初始化按钮，执行控制程序初始化操作，使控制程序处于停机稳态状态。通过操作员站发启动机组命令(可以是CP工况、P工况、GC工况、G工况或SR工况启动)，PLC收到启动命令控制程序开始运行，运行过程中输出D0/A0控制信号，控制信号经OPC Sever传递给Labview模拟仿真软件作为DI/ΑΙ输入信号，模拟仿真软件按输入信号执行模拟程序，输出机组正常运行所需要的运行信号。仿真软件发出的DO/AO信号经OPC Sever传递给PLC作为DI/ΑΙ输入信号，控制程序按输入信号运行程序。如果不通过故障模拟器设置故障，程序将一直按流程运行直到达到控制命令所下发的工况稳态(如P稳态、PC稳态、G稳态、GC稳态、SR稳态、S稳态)。当程序运彳丁到稳态时，将保持稳态等待下一个启动命令。(注:SR:旋转备用，P:抽水，CP:抽水调相，G:发电，CG:发电调相)
[0045]如果通过故障模拟器设置机组运行中的故障，PLC将不能及时接收到仿真程序发出的正确的运行信号，则会产生故障信号，通过操作员站的HMI画面我们可以查看程序在运行过程中是发生了什么故障。如果故障信号不是跳机信号，不影响机组运行，则控制程序会继续执行，若故障信号是跳机信号，则会激活控制程序跳机流程，程序执行直至机组停机，恢复跳机信