抽水蓄能电站仿真系统的设计与开发

　　引言

　　抽水蓄能机组从1882年在瑞士苏黎世问世以来，已有100多年的历史。截止1995年，全世界已建成抽水蓄能电站400多座。我国自20世纪60年代开始研究开发抽水蓄能机组。直到80年代，我国抽水蓄能电站的建设迎来了新的局面川。从2000年开始，我国陆续兴建了以泰安、张河湾、桐柏等一批具有世界先进水平的抽水蓄能电站，根据全国电网的负荷特性、电源规划，我国在2010年抽水蓄能装机规模将达到1800万kW，近期在建和拟建的抽水蓄能电站有十余座。抽水蓄能电站作为一种特殊形式的水电站，具有调峰填谷双重作用，是电力系统最理想的调峰电源。此外，它还可以调频、调相、调压和作为事故备用及“黑启动”等多种作用的特殊电力装置，具有运行灵活和反应快速的特点，是电力系统运行管理的重要工具，对确保电力系统安全、稳定和经济运行具有重要作用。

　　随着电力工业的发展和技术的进步，抽水蓄能机组不断向着大容量、高参数方向发展，自动化程度越来越高，技术日益复杂，对运行操作人员的技术知识、操作水平、应变能力等方面提出了更高要求。这就需要对运行人员进行有效的培训。而运行人员在实际抽水蓄能机组上进行训练的机会越来越少，不仅难度大、周期长、收效微，有时甚至不可能。为了有效地提高抽水蓄能电站运行人员的专业知识、操作技能、应变能力和熟练程度，脱离实际抽水蓄能机组的全范围实时仿真机对运行人员培训显得尤为重要。

　　一、仿真系统的设计原则

　　抽水蓄能机组的启停和运行过程非常复杂，而且系统是非线性的，各对象之间的藕合性较强，使得仿真过程比较复杂。为了达到逼真的仿真效果，整个仿真系统应遵循以下设计原则：

　　(l)仿真系统为全物理过程、机理性、逼真度高。

　　(2)仿真系统能够模拟抽水蓄能电站生产过程的性能与行为，实时再现所有在现场控制室中观察到的现象，使被培训人员犹如置身于实际过程之中。

　　(3)仿真系统在正常运行或事故状况下，不论运行人员的操作是正确还是错误的，调节过量或调节不足，所有参数的变化、事故音响、光字牌报警等的变化都与仿真对象的实际情况一致。

　　(4)仿真控制室中，操作员台面(包括显示器、键盘、面板等)将按实际的位置布置，显示器的显示界面和信息、键盘和面板的操作感觉都与现场一致。对于保护盘等采用软仿真方式，即用显示器和键盘、鼠标操作代替现场立盘上的显示和操作。

　　(5)基于仿真模型的数学处理的需要，对某些系统允许一定的合理简化和假设，但是不降低仿真的真实性。