【电力行业标准(DL)】 水电仿真机技术规范

ICS27.100
备案号：19445-2007
中华人民共和国电力行业标准
DL/T1024—2006
水电仿真机技术规范
Technical specification for hydroelectric power plant simulator2006-12-17发布
2007-05-01实施
中华人民共和国国家发展和改革委员会发布
前言·
2术语和定义，
3仿真机构成要素，
4仿真机技术要求
5仿真机性能指标.
6仿真机测试.
附录A（资料性附录）水电仿真系统的分类附录B（规范性附录）水电仿真机模型技术要求附录（规范性附录）
水电仿式机开发资料要求
附录D（规范性附录）
水电伤真机应用资料要求
附录E（姚范性附录）
水电典型故障仿真要求..
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DL/T 1024—2006
本标准是根据“国家发展和改莘委员会办公厅关于印发2005年行业标准项目计划的通知》（发改办工业［2005］739号的要求制定的。本标准为全范培训型水电仿真机的设计、开发和应用而制定，本标准与火电机组仿真机技术规范、变电站仿真机技术规范在编写体例上保持一致，并来用相同或相似的术语和定义。
本标准的附录 A 是资料性附录。本标准的附录 B、附录 C,附录 D、附录E是规范性附录。本标准由中国电力企业联合会提出并归口。本标准由四川电力试验研究院负责解释。本标准起草单位：四川电力试验研究院、华北电力大学、东北电网有限公司丰满培训中心。本标雅主要起草人：王兵树、榮柱、李笔生、汪涵、王截、本玉、马永光。1范围
水电仿真机技术规范
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本标准规定厂全范围水电伤真机的伤真范围、技术要求、性能指标、测试标准及对技术资料的要求。对F其他类型的水电伤真机所沙及的本标准已作规定的内容，应按本标准的相应要求执行。本标准适剂于以水力发电厂为仿真对象的仿真机水电仿点系统的分类参见附录A。2术语和定义
水力发电厂hydroelectricpawerplant将水的势能和动能转换为电能的丁！。2.2
模型model
对真实世界过程、概念或系统的结构、行为等某些方面特性的想化近似表达。2.3
物理模型physicalmodel
用物理相似的方法建立的模型。2.4
数学模型
mathenatical modelbzxZ.net
用数学符号利关系式表达的模型。2.5
仿真simulation
建立物理模型和/或数学模型，使其与其实世界过程、概念或系统在相同受控输入下的特性是相像的。仿真对象
sinmulation object
被仿真的真实世界过程、概念或系统。本规范中特指被仿真的特定水力发电厂。环境仿真
environment simulation
对白然及人造环境的仿真。
物理仿真physical simulation
使用物理模型对仿真对象的伤真。数字仿真digital simulatian
使用数字计算机和数学模型软件对仿真对象的仿真。1
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模拟仿真anmalogue simulation使用模拟计算机或/和模拟电路对仿真对象的仿真。2.11
逼真度fidelity
物理模型和数学模型与仿真对象在特征、特性方面的相似程度2.12
实时仿真real-time simulation真过程中，在任一实际时间段内表达了仿真对象相同时间段的特性2.13
仿真系统simulation system
利用仿真技术对仿真对象特征、特性或其他方面进行理想化近似表达的系统，2.14
仿真机simulator
以运行人员培训为的，利用仿真技术对仿真对象特征、特性进行理想化近似表达的仿真系统装置。2.15
仿真计算机simulation computer旧于实施仿真的数字计算机。
培训环境training environment受训人员接受培训时所处的环境，2.17
盘台设备panelanddeskinstrumentation仿真机或仿真对象的盘台、盘台装仪器仪表设备。2.18
激励式仿真stimulation
在仿真机中采用广与仿真对象相同的全部或部分实际控制设备的仿真方式。2.19
外部参数externalparameter
仿真对象仿真范围内部系统与外部系统相关联的参数。3仿真机构成要素
3.1硬件构成
3.1.1培训环境
培训环境包括盘台设备的外观及外在功能、操作员站的外观和布局、屏幕显示装置等。培训环境的仿真还包括对通信系统、音响系统、中央控制室照明系统等的外观和功能的仿。3.1.2主计算机
主计算机包括高性能数计算机及其外围设备，用以完成仿真模型的实时运算和仿真系统功能的实现，
3.1.3教练员站
教练员站至少应包括一台显示和操作设备。教练员站提供控制仿真机运行，增强培训功能和监视与评价学员操作的手段。
3.1.4仿真操作员站
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仿真操作员站包括显示和操作设备。仿真操竹员站对仿真对象操作员站功能进行仿真，为受训人员提供培训操作平台，包括操作、监视、信息记录等动能。3.1.5就地操作站
就地操作站包括显示和操作改备。就地探作站实现对1央控制室外就地没备操作的仿真，为受训人员提供就地操作平有，对于某些类型的水电仿真机，就地操作站是可省略的，3.1.6网络设备
网络设备实现仿真计算机之间的数据交换和通信，3.1.7输入输出接口设备
输入输出接二设各实现仿真计算机与仿真盘台设备、照明系统等的实时数据交换。3.2软件构成
3.2.1模型仿真软件
在止常、异常、事故工况的全范违内，实现对伤真对象的动态，静态特性实时连续仿真的软件：3.2.2操作员站仿真软件
实现伤真操作员站的操作，显示动能的软件：3.2.3教练员站软件
为教练员提供全部的仿真控制、培训和监视动能的软件。3.2.4仿真支撑软件
支持进行方真模型软件和伤真应用软件的设计、开发、调试、维护、修改、实时运行和仿真数据库管理的软件。
3.2.5就地操作站软件
实现准中央控制率外就地操作功能的软件。3.2.6操作系统软件
计算机操作系统及应用软件。
3.2.7诊断和测试软件
在线或离线诊断仿真装置硬件故障、检测维护系统和设备的软件。3.3工具和资料
用于仿真机软、硬件维护的工具，与伤真机使用、运行、维扩相关的资料。4仿真机技术要求
4.1仿真机运行能力
4. 1. 1 正常运行和操作
4.1.1.1正常运行和操作的仿真效果正常运行和操作的仿真效果应与伪真对象一致。4.1.1.2正常运行和操作的仿真范闺正常运行和操作的仿真范国主要包括：a）关阅（快速闸门）系统的止常运行和操作；b）油压装置系统的正常运行和操作：）机组调速系统的正常运行和操作；d）技术供水，排水系统的正常运行和操作；e）缩空气（系统的止常带运行和操作：f）机组制动系统的正常运行和操作：）发电机励磁系统的正常运行和操作：3
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h）保护装置的正常运行和操作；i）机组的并网、解列操作：
j）机组的负荷调整
k）厂用电系统的止常运行和操作；1）直流电系统的正常运行和操作；m）开关站的正常运行和倒操作；n）机组的止常启停机操作，
4.1.2事故、故障仿真
4.1.2.1事故、故障的仿真效果
事故、故障川以由非正常操作自然引发，也可以在教练员站设置。仿真机对师故、故障的仿真能够实时、准确地反映真实的事故、故障现象。发生事故、故障时，仿真机仿真的动、静态特性与仿真对象在师故、故障时的动、静念特性致或相像，或与运行经验和工程分析所估计得到的动、静态特性相符个，如仿真对象的事故和故障可以通过运行人员的操作得以消除，在伤真机上，运行人员亦可通过操作以消除小故、故障的影响，或恢复机组正常运行；如处埋不当，引起非故、故障扩大的效果与仿真对象的真实现象一致或相像。
4.1.2.2事故、故障的仿真范围
事故，故障的仿真范围至少应包括：a）水轮发电机组的事故、故障
h）压缩空气系统的事故、故障；c）术供水、排水系统的事故、故障：d）油压装置系统的事故、故障；e）主阀（快速闸门）系统的事故、故障；变压器的事故、故障；
g）」用电系统的事故、故障；
h）直流电系统的事故、故障：
i）开关站的事故、故障：
j）保护系统的毋故、故障；
k）白动控制系统的事故、故障。中故、故障的类型要求见附录E。4.2培训环境
4.2.1中央控制室仿真盘台设备
中央控制室仿真盘台设备的外观和功能应尽量与仿真对象一致，其逼真度应满足培训要求，4.2.2仿真操作员站
伤真操作员站对仿真对象操作员站功能进行仿真，其要功能应与伤真对象一效，逼真度应满足培训要求。
4.2.3就地操作站
就地操作站实现对中央控制室外就地设备操作的仿真，仿效果应尽量与仿真对象致，其逼真度应满足培训要求。
4.2.4声光报警系统
卢光报警系统仿真的效果应尽量与仿真对象一致，其逼真度应满足培训要求。4.3仿真范围
4.3.1中央控制室
凡是在仿真对象中史控制室内进行的操作和监视及其所涉及到的仿真对象的设备和系统均含在伤4
真范困内。
4.3.2就地设备
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对于仿真对象在启停、运行、试验和故障处理过程中需要进行的中央控制室外的操作和监视所涉及到的仿具对象的设备和系统均含在被仿真范围内。4.3.3外部参数
对运行人员不可控制而义影响机组运行特性的因素，如环境温度，电网频率等，应作为外部参数，可在教练员站进行设置，并能够文实地影响仿真效果。4.4教练员站功能
教练员站是教练员对仿真机及培训过程进行控制和监视的设备，教练员站应具备以下功能：4.4.1仿真机的控制功能
仿真机的控制功能包括：
a）启动和关闭仿真机。
b）装入、卸载模型软件。
）设置、存储和管理伤真初始工况。山）冻结和解冻：冻结指在仿支机运行过程中，暂停模型运算并保持当时工况：解冻指仿真机白冻结工况重新启动模型运算。
e）加速和减速：对于仿真对象的某些变化过程，将仿真机的计算和输出间隔减小或加大，使该过程的伤真快」或慢于实际变化过程。f）快存：在培训过程中川快速存储任一时刻的特定工况，以便将米作为初始条件调用；该功能可由教练员设置定时自动进行，办可随时中教练员手动进行。可存储的运算结果点数量和可设置的定时间隔应使向退和重演功能满足培训的需要。名）回退：将伤真机运行工况返问到已经历过的某-快存点，并可自该工况点重新开始运行。b）重演：将仿真机运行工况返回到已经历过的某-快存点，并自该工况点开始将刚经历的仿点过程白动重新演示。
1）事件记录：将伤真过程中发生的事先确定的事件，按照发生时间顺序白动记录，该记录的内容应满足对仿真培训过程的技术分析要求。j）状态检查：在装入仿真机初始上况后，检查仿真盘台设备上的操作设备状态是否与该况致，以明晰的方式提示不一致的操作设备状态点，以便更正，更正后，提示消失。4.4.2故障设重和消除功能
培训过程中，教练员可方便地于动设置或预编程序设置仿真对象的模拟故障，可消除已设置的故障，以培训受训人员故障分析和处理能力：4.4.3监视功能
盟视功能包括：
a）参数数据监视：教练员站应以列表、曲线、棒图或其他形式显示足够的运行数据，以便教练员了解培训情况：
h）成绩考核：在培训中，记录受训人员的各种操作和特定参数，客观评价受训人员的操作水平。4.4.4外部参数设置功能
教练员站应具备设置和史故外部参数的功能。4.4.5初始工况
仿真机应能提供用于不同培训日的的初始工况，教练员可以根据培训需要设置、修改或删除初始工况。初始工况至少应包括以下典型工况：a）机组变压器全停工况：
b）上阀（快速闸门）个关闭运行1.况；5
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c）机组空载运行工况；
d）机组带50%负荷运行工况；
e）机组满负荷运行工况：
f）电气主接线不同方式的运行工况。4.5仿真机硬件
4.5.1盘台设备
见4.2提出的相关要求。
4.5.2仿真计算机
仿文计算机应是32位及以上高主频CPU计算机，并配置有必要的外部设备，能够实现直接内存访问、优先级控制和实时中断处理。在满足木规范规定的仿真功能及高逼真度的条件下，仿真计算机还应具有50%以上的穴余CPU处理能力和50%以.上的几余内外存空间。4.5.3输入输出接口系统
输入输出接口系统应采用商品化的通用纽件，其接门性能指标符合国际或国内标准。4.5.4网络设备
网络设备符合国际或国内标准并具有不低于100MB的数据通信能力。4.6仿真机软件
4.6.1基本技术要求
除计算机操作系统及随机系统软件和输入输出接口中的软件外，仿真机所有软件的源代码均应川计算机高级语言或仿真语言编写。软件的开发应遵守软件工程的思想和方法，软件结构合理、使用方便并有详细资料，具有可追溯性和方便的可维护性。4.6.2模型软件
模型的建立应以仿真对象的牛产工艺流程、系统结构设计、设计计算和运行数据资料为依据，以实际物理过程为基础，符合质量守恒定律、能量守恒定律和动量守恒定律，符合水力学和电工学原理及水电领域公认的经验公式。模型应使仿真机的静态特性和动态特性与仿真对象相同或相似。模型软件包括用计算机高级语言或仿真语言编写的模块化模型程及用结构化或图形化组态方式建立的软件模块，模型软件应能在正常、异常、事故工况下，对仿真对象实现实时连续的仿真，并能接受培训操作的激励，计算出用丁监视、控制的数据。模型技术要求览渐录B。
4.6.3仿真操作员站软件
仿真操作员站软件应能够实现仿真对象操作员站的全部功能，能够准确地显示操作员站的所有画面：正确地反映操作员站的动态信息：正确地反映各种信息记录。4.6.4教练员站软件
实现教练员站的全部功能，参见4.4节。4.6.5仿真支撑软件
可支持伤真应用软件的开发、维护、修改、调试、实时运行功能和仿真数据库管理功能。4.6.6操作系统软件
仿真机应使用能够满足水电仿真机需要的实时、多任务、多用户的操作系统。4.6.7就地操作仿真软件
就地操作软件应能够满足仿真对象中央控制室外就地操作功能的仿真。4.6.8诊断和测试软件
诊断和测试软件包括在线或离线诊断仿真装置硬件故障的诊断软件，提供帮助检查或维扩系统利1设备的诊断程序。
5仿真机性能指标
5.1静态性能指标
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对仿机挣态性能指标的考核以仿真对象的设计参数、运行利试验数据为依据，至少应在一个其型L况下进行性能考核
a）伤真盘分没备上显示的参数值为叠加了仪表误差的计算值，仿其机的仪表误差不应人-仿真对象相应的仪表、变送器及有关仪表系绕的误关；b）关键参数在稳定的状态下，与仿真对象相应参数值的偏差不超过土2%；c）关键参数在稳定的状态下，伤真对象相应参数值的偏差不超过土5%：典型的义键参数如下：
1）系统顺率；
2）系统电压：
3）发电机有功功率：
4）发电机无功功率：
5）机组转速：
6）导吓、轮叶的汗度：
7）电站上、下游水位：
发电机定、转子泓度：
9）发中机励磁系统电流和电压：10）
水轮发电机组各承温度和油位：油压装贸压力和湘位：
12，，用电系统电用、电流；
13）首流电系统电压、电流；
14）冷却水力；
15）制动装置力：
16）压缩空气系统压力。
5.2动态性能指标
对伤真机动态性能指标的考核以仿真对象或相同类型伤真对象的动态特性、运行和试验数据，以及用送行经验下程分析所估计得到的动态特性为依据，仿真机应满是下列要求：）止营、非正常运行过程，仿真参数的变化趋势应符合上述伤真机动态性能考核依据，不应逆反体本物理定律：
b）运行过程产，报警、白动装置动作伤真结果与仿真对象相一致；c）相尚的运行工况和操作情况下，关键签数的动态特性与用户提供的仿真对象相应参数的动态特性相比，偏差小十+20%。
5.3实时性指标
仿真操作及其响应应满足以下要求：a）对盘台操作的响应时间不火丁0.5sb）对伤真操作员站和就地操作站的操作：，在保证仿真机静态和动态特性指标的情况下响应时间不大于参考机组相应的响应时间。5.4系统可靠性指标
系统可靠性指标包括：
a）计算机丰机两次故障平均时间（MTBF）大于4.320h：b）输入输出接口系统两次救障平均时间（MTBF）大于2160h：7
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c）伤真机系统连续愁定运行时间不小于24h.6仿真机测试
6.1硬件测试
仿真机硬件测试验收的范围包括：a）盘台设备性能配置、功能及遍真度；h）仿真计算机硬件系统及外部设备的性能配置：e）输入输出接口系统的性能配置；d）网络设备的性能配：
e）声光报警系统的性能配置。
6.2软件测试
6.2.1模型软件测试
伤真机模型软件测试的范圈包括旺）模型仿真范围的完整性：
h）模型的稳定性；
c）模型的静态特性及逼度；
d）模型的动态特性：
e）模型运算的实时性。
6.2.2仿真操作员站软件测试
仿真操作员站软件测试的范用包括：a）仿真操作员站界面的完整性；b）伤真操作员站界面的逼真度：℃）仿真操作员站界面响应的实时性。6.2.3教练员站软件测试
教练员站软件测试的范闹包括：a）教练员站的控制功能：
b）教练员站的故障设置和消除功能：c）教练员站的监视功能。
6.2.4支撑软件测试
支撑软件测试包括：模型的建立、修改、调试、运行、监视、数据管理和文件管理功能测试。6.2.5就地操作站软件测试
仿真机就地操作站软件测试的范围包括：a）就地操作站功能的完整性：
b）就地操作站逼真度：
c）就地操作站数据响应的实时性。6.2.6操作系统检查
操作系统软件检查的范围包括：a）操作系统版本检查：
b）软件开发工具等应用软件的版本及完整性：c）备份或安装媒体及资料。
6.2.7测试软件的测试
6.2.8对仿真盘台硬件及I0接口进行测试6.3可用性测试
仿真机可靠性指标的统计和检验仿真机性能测试报告编写
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根据仿真对象设计资料、运行规程及本规范6.3节要求，编仿真机测试细则。仿真机的测试工作按照测试细则进行，测试完成后写出测试报告。7资料
基本要求
资料是变电站仿真机的重要组成部分，应满定用广技术人员对仿真机进行安装、运行和维护的需要，资料应上要用中文编写，部分进口设备的随机资料，可以用原文提供。7.2仿真机资料要求
仿其机资料分为仿真机开发资料和仿真机应用资料：a）仿具机开发资料要求见附录C：b）仿真机应资料要求见附录D，9
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