抽水蓄能电站虚拟仿真平台建设详解

四、抽水蓄能电站虚拟仿真

在计算机上仿真抽水蓄能电站，需要将真实电站的各个仿真对象建立仿真模型，输入输出的物理量、电气量经过处理应与真机相符合，控制逻辑应与真机控制系统逻辑一致，例如电网计算、温度变化、振动变化应符合规律，操作控制结果与监控系统逻辑吻合，这些复杂的数学模型和计算函数，以及控制逻辑和在计算机上运行的相关服务，就是仿真平台，其各个部分的技术特性体现仿真平台的仿真能力。

仿真模型运行在仿真平台上，仿真平台应该有自己的控制系统组态功能，具备翻译转换其他控制系统逻辑的工具，具有各种模块化设计元素和顺控指令，具有人机操作界面，以此来生成各种仿真模型，适应不同用户各种开发需求。

一座虚拟抽水蓄能电站的开发建模包含了以下几个方面：监控逻辑移植，现地设备操作模拟，人机界面仿真，输电网络模拟，故障模拟，也就是说仿真系统平台必须具备上述基本功能。

仿真系统平台运行后，首先是调入设计好的模型，装入各输入量初始条件，初始条件可以由手工设定，也可以是模型输入功能模块默认值，然后根据模型控制逻辑和顺控逻辑按步循环扫描各功能模块，输出当时时刻的各种结果，在仿真控制画面和现地设备操作画面实时显示当时的状态和结果，当在仿真的人机界面上操作设备改变输入状态时，仿真系统软件运行在扫描周期内检测到输入改变，则按照模型设计逻辑输出结果值，形成了交互的、动态的仿真模型。

图19-3-2、图19-3-3、图19-3-4和图19-3-5分别显示了电气现地控制柜、机械现地控制柜、控制系统人机界面和控制系统模型内部逻辑的仿真图，从图中可以看出仿真的逼真性和软件仿真特点。

图19-3-2　电气现地控制柜仿真图

(www.xing528.com)

图19-3-3　机械现地控制柜仿真图

在图19-3-2和119-3-3中，形象地显示了现地控制盘柜的结构和组成，可以在模型中实时反映现地设备当前的状态信息，并且这些状态也是控制逻辑的输入输出量。在现地操作后，例如切到现地手动，则远方操作实际被闭锁。这种与控制逻辑一致的设计，有效达到了仿真培训的目的，既可视，又客观。

图19-3-4所示为仿真系统DCS（分布式控制系统）的人机界面，达到了与实际DCS完全一致的模拟效果，在操作上，画面外观和内部逻辑保持了统一。

图19-3-4　控制系统人机界面仿真图

图19-3-5所示是主计算机服务器上仿真软件模型的监控系统控制逻辑，由原型控制系统控制逻辑1∶1转换而来，输入输出量一致，输入量采用数学模型产生数值，在模型运算开始时，理论赋于初始值，随着模型运行后各状态的变化，反馈值送到计算模型中，达到设备状态物理量和电气量与实际相类似。在顺序控制逻辑中，可以在模型逻辑中修改逻辑改变控制条件和结果。这项功能可用于验证一些理论设想。

图19-3-5　仿真控制系统模型内部逻辑图