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    水电站运维合一多维多媒体仿真培训系统是一套面向水电站的“全站、全范围、全过程”的水电站运行人员仿真培训系统。该系统基于现代工程教育培训理念,结合水库调度、计算机监控、水电站生产全过程运行知识与专业理论知识,实现检修人员对水电生产中主设备拆装、检修维护的三维虚拟操作培训,该系统的建设可为水电站培养一支高素质的运行维护技术和管理人员队伍做出重要贡献,为公司的水电生产系统的安全高效运行提供有力的技术和管理保障。
    该仿真系统以水电站为仿真对象,以电站相关设计资料和现场数据为依据进行定制研发,整个仿真系统包括:硬件设备系统、软件开发系统两部分。系统采用计算机二维和三维画面体现和展示仿真系统功能,包括水库调度、系统及设备运行监控、现地盘柜操作、继电保护功能构架的搭建、自动控制、场景漫游与设备巡视以及设备拆装、考试培训等功能。仿真系统运行由教练员台控制,学员培训在学员台上进行。

 

系统特色

 

先进的水电站仿真理念
    在我国较早提出并实现了面向“全流域、全站、全范围、全过程”的水电站生产过程实时数字仿真,全面支持水电站的正常运行、异常运行及故障情况下的操作培训,以充分发挥水电站仿真培训系统的教育培训功能,达到提高受训人员综合素质的目的。

 

先进的仿真开发支持平台  

    针对实际电厂的不同要求,形成了基于同构或异构计算机系统的水电站仿真开发软件支持平台,具有:图形界面开发、图形化自动建模、系统模型调试与试验分析、实时运行与多任务调度、实时数据库、网络实时通信、三维设备装配和虚拟盘台等功能。


丰富成熟的水电站仿真模型库

    水电站数字仿真的关键是建立能够正确反映水电站在各种工况下的元件动态模型和过程动态模型。提出了大型水电站动态仿真的实时仿真算法及建模方法,水轮机非线性动态仿真模型的建立方法,开发了水轮机数字仿真模型的可视化建模系统。


元件模型库
    水电站的元件仿真模型包括所有参与水电生产的元件模型,即由水能转化成电能所涉及的全部子系统,主要有水、机、电主系统,电气主接线系统,外部等值系统,辅机系统,电气二次系统和厂用电系统等:(1)水、机、电主系统,指水库(水库水情预报)、引水系统、水轮机、调速器、发电机、励磁及其调节系统;(2)电气主接线,包括变压器(或发变组)、母线、断路器、隔离开关、接地开关、线路、电抗器等;(3)辅助系统(机组辅助系统和公用辅助系统),包括油、气、水系统等。(4)电气二次系统,包括控制系统、保护系统和同期系统等。(5)外部等值系统,是水电站与外部连接的电网系统等值,以真实反映水电站的动态过程,如有功及频率动态过程、电压及无功动态过程等。


过程模型库
    水电站的过程仿真模型主要包括水电站的各种正常运行工况、异常运行工况以及紧急事故工况等。在开发建立了水电站数字仿真模型的基础上,可以系统地反映水电站的运行与控制行为,流域梯级电站优化调度运行与控制行为,水电站高级AGC,水电站与电力系统联合运行与控制行为,“水、机、电”联合过渡过程等。一个完整的水电站仿真培训系统,应该完全再现真实的水电站中央控制室,包括物理环境、物理现象、操作及反应、通信联络等。如自动控制流程,包括开关操作控制流程,开停机流程,辅机控制流程,厂用控制流程,公共控制流程,机组出力调节,电压调节,AGC/AVC等。


一机多模仿真技术
    系统支持多个水电站仿真实例同时运行,可方便实现一机多模仿真机(学员可分组,操作过程互不影响),实现规模化培训。同时为多个模型工程师同时开发仿真模型提供方便。同时实现不同水电站的仿真培训,或者根据需要进行不同水电站仿真系统的选择切换。


三维虚拟现实技术
    利用虚拟现实技术对复杂的水电站运行环境和梯级电站的联合调度过程进行虚拟再现,对梯级电站结构、水工建筑、电气设备和机械设备进行三维建模,生成一个可以与学员和运行分析人员进行交互的虚拟环境。开发了适合水电站检修培训的三维模型,实现了设备内部物理结构仿真,实现了设备的虚拟装备及分解,正确反应了不同状态下设备的物理特点,大大提高了仿真培训的临场感和沉浸式体验,增强了学员的学习兴趣和学习感受。


现代水电站仿真培训教学
    要达到好的培训效果,除了仿真培训系统之外,先进的培训教学是关键,包括:教育培训理念、培训知识体系、培训内容、培训方法、培训手段、成绩评价、教师的培训等。
    《水电站仿真培训实验教学体系研究与实践》项目获得2005年湖北省高等学校教学成果一等奖。《水电特色应用型人才培养模式研究与实践》项目获得2009年获得湖北省高等学校教学成果一等奖。

 

培训对象

水电站运行管理人员

 

培训方案 

序号

培训人员

培训内容

1

所有人员

安全规程培训

2

运行人员

电气主系统、监控系统、励磁系统、调速系统、保护系统、通信系统、高压系统、直流系统、开关系统

3

自动化人员

励磁系统、调速系统、开关系统

4

保护人员

电气主系统、保护系统

5

通信人员

电气主系统、通信系统

6

高压人员

电气主系统、高压系统

7

水库调度人员

水库调度

8

机组检修人员

电气主系统、辅机系统

9

企业高层

企业战略管理

10

财务管理人员

财务管理

11

人力资源管理人员

人力资源管理

12

移民管理人员

移民

注:表1中黑色粗体内容为仿真可以实现的培训内容。