山东博能工业技术研究院，为实现职业院校教育教学过程和行业企业生产过程的深度对接，满足电力类专业学生实训的需求，在全面培养学生电力专业综合素质和职业技能素质的同时承担各类发电、供电单位职工技能提升培训任务，为电力行业发展和需求奠定良好的基础，组建了电力实训研发中心。

该中心针对电力行业的特殊性和严谨性，建设成为系统、全面的电力类专业技能实训研发中心。系统地从发电、控制、检测、应用、演示等多角度展现各类发电并网系统的基本原理、发电过程、集成控制、检测传感、应用系统等模块，并包含对各类发电系统的演示与控制研究。可完成发电和传统发电原理实验、基本知识及发电技术实验、工程安装、调试、控制、发电并网、离网控制等工程实训。

电力实训研发中心是一个集生产、教学、科研、社会服务为一体高标准的教学与研发基地，为发电厂及电力系统、电力系统自动化技术、新能源装备技术、风力发电技术、太阳能发电技术、海洋能发电技术、核能发电技术、生物质发电技术、水利发电技术、火力发电技术、电厂设备运行与维护、供用电技术等专业建设提供强大支撑平台，适应在当前新能源发电及传统发电行业的发展趋势需要。

实训研发中心以提高学生综合素质为根本宗旨，以培养学生的实践能力为重点，以转变教育观念、深化教育改革为先导，遵循电力人才培养的教育规律，按照电力实践教育的框架和现代电力人才的基本要求进行规划和设计，为培养出更多适应社会发展的电力人才提供服务和保障。让学生在模拟（或仿真）现场的工作平台上进行综合性技能训练，真正实现学生操作应用能力的提高。

一、600MW仿真电厂

1、系统概况

该电厂仿真系统涵盖了对整个电厂的主机和辅助系统、控制系统、主控室的操作员站、现场的就地操作等进行了逼真的模拟，可以用于正常工况操作、变工况操作、故障处理操作等过程的培训和考核。

该仿真系统具有如下显著特征：

　 (1) 模型具有稳定性强、精度高的特点。

　 (2) 采用图形化的组态建模方法，不但开发效率高，而且向用户提供了自行修改仿真模型的便捷方法。

　　(3) 支持一机多模和分组仿真功能，可以在一套计算机系统上同时运行多套仿真模型，或者一套仿真模型的多个实例，各组之间的操作相互没有影响，极大方便了对多人的同时培训。

　　(4) 拥有先进的自动评分系统，支持理论和实操考核，可以对学员的操作给出科学化的考评结果，作为合格上岗的依据。

　　(5) 即可用于电厂运行人员培训、高职高专实训操作，又可用于系统动态特性和控制策略研究。

　　根据实际情况，对于控制系统的仿真有如下几种方案：

　　(1) 组态方式：利用逻辑控制组态图，自行组态生成仿真模型，尽量与实际DCS保持一致；

　　(2) 翻译方式：利用逻辑控制组态文件，通过翻译方式生成仿真模型，与实际DCS基本一致；

　　(3) 虚拟DCS方式：使用厂家提供的虚拟DPU，通过OPC接入仿真系统，与实际DCS完全一致。

2、系统软件构成

　　电站仿真系统的软件构成如下图所示：

各组成部分说明如下：

　（1）仿真支撑系统：采用大型科学计算与仿真引擎SimuEngine，作为仿真系统开发和运行的底层支撑。

　（2）建模软件：采用通用图形化自动建模系统SimuBuilder，用于数学模型的开发和维护。

　（3）模块库：包括了能源、动力、电气、控制系统各种设备的数学模型，以及流体网络和电气网络的实时求解算法库。

　（4）数学模型：采用SimuBuilder调用模块库中的设备数学模型组态而成，包括锅炉系统（火电站）、汽轮机/燃气轮机系统（火电站）、水轮机系统（水电站）、发电机系统、励磁机系统、控制系统以及相关辅助系统等。

　（5）通讯接口：通过API或OPC接口，实现与其它软、硬件的连接。

　（6）教控台（教练员站）：采用智能教控系统SimuTeacher，它除了提供各种教练员功能外，还包含了自动评分系统SimuScorer。

　（7）人机界面：DCS操作站用于模拟主控室的操作员站，就地操作站用于模拟现场的就地操作。

3、系统硬件构成

　　电站仿真系统的硬件构成如下图所示：

各部分说明如下：

　　（1）仿真服务器：运行大型科学计算与仿真引擎SimuEngine，以及锅炉、汽机、电气和控制系统的数学模型；

　　（2）教练员站：运行智能教控系统SimuTeacher，用于执行仿真系统的管理、分组和各种培训功能；

　　（3）操作员站/就地操作站：运行操作员站或就地操作站软件，其中前者用于模拟主控室的操作员站，后者用于模拟现场的就地操作；

　　（4）工程师站：运行通用图形化自动建模系统SimuBuilder，用于修改模型组态，包括工艺流程、控制策略、系统参数等；

　　（5）虚拟DPU站：为可选设备，可用于替换控制系统部分控制环节的数学模型，执行实际DCS的功能；

　　（6）大屏幕投影系统：为可选设备，可运行和显示教练员站、操作员站、就地操作站和工程师站的界面，用于展示和教学。

4、数学模型

数学模型使用SimuBuilder，采用图形化组态建模的方法开发完成。由于这些组态图与实际系统的流程图是一致的，所以非常容易理解，用户可以在此基础上进行修改，以配合系统的技改或控制策略优化。如下图所示为给水系统的组态图：

5、教练员站

教练员站软件除了提供常规的教练员功能外，还可以实现仿真系统的管理、分组、远程启停、自动评分等功能。运行于仿真服务器的SimuEngine，也可以提供主要的教练员功能。教练员功能主要包括如下内容：

　　（1）初始工况选择

　 （2）工况快速保存

　　（3）冻结与解冻

　　（4）重演

　　（5）追忆

　　（6）加速与减速

　　（7）故障设置

　　（8）参数修改

　　（9）操作监视、记录和自动评分

6、操作员站

操作员站软件用于模拟主控室的操作员站，操作界面采用仿真实时图形系统SimuMMI组态而成，下图为机组协调控制中心的界面：

7、就地操作站

就地操作站软件用于模拟现场的就地操作，也是采用SimuMMI组态而成，下图为公用UPS接线图的界面：

二、50MW仿真电厂

本仿真系统以某电站50MW循环流化床机组为主要对象，实现了从输煤起到电站升压站线路出线止所有主要系统的仿真，包括循环流化床锅炉、汽轮机、发电机及电气系统、DCS/DEH控制系统及其它相关附属设备系统的全范围、全过程、各种运行工况的实时仿真，并包括集控室外的启停和故障处理中必要的就地操作。

　　下面介绍其中最主要的几个系统：

　　1、汽机系统

　　主要包括汽轮机本体、主蒸汽及旁路系统、回热系统、凝结水系统、除氧给水系统、加热器疏水及排气系统、凝汽器及抽真空系统、汽机轴封系统、循环水、开/闭式冷却水系统、密封油及发电机空气冷却系统、调节保安油系统等。

2、循环流化床锅炉系统

主要包括循环流化床本体、给料系统、返料系统、旋风分离器、过热蒸汽系统、减温减压系统、床下点火油系统、风烟系统、疏水排污系统等系统。

3、电气系统

主要包括发电机、励磁系统、主变压器、厂用电系统、直流及UPS电源系统、110 KV升压变电站及电网，控制和保护系统等。

三、变电站虚拟仿真系统

1、220kV/110kV变电站虚拟仿真软件

软件以某220kV/110kV变电站为仿真对象，建立完整的变电站场景，包括主控室、高压室、变压器、断路器、隔离开关、互感器、电容器组等部分，使学生直观的了解变电站设备的布局和设备间的连接关系。学生登陆选择训练内容，选择角色信息，系统自动匹配与之相关的操作步骤与评分标准。

软件内容：

电力安全培训、变配电设备认知、重点设备拆装、日常巡检、倒闸操作、故障处置（线路、设备）、继电保护、备自投实验、操作票 

2、750kV智能变电站虚拟仿真软件

软件采用某750kV智能变电站为仿真对象，主要包括GIS、电子式互感器、智能变压器等智能高压设备以及变电站同意信息平台。依靠光纤进行通信，可及时掌握设备的状态参数和运行数据。

软件内容：

①电力系统漫游与设备认知

软件以发电-输电-配电-变-用户整体为对象进行仿真，通过智能电网三维场景巡游，全面了解智能电网全局构成及一二次系统，掌握智能电网的基本结构和工作原理。

②智能变电站巡检

设备状态可视化模拟：在线模拟对一次设备的检测数据，直观反映一次设备的运行状态和健康状况；   
机器人巡视：电力机器人对站内各区域设备进行检查，模拟红外热像仪检测设备，可自动或者遥控；控制巡检机器人行走，也可控制速度和视角。模拟机器人发现设备的内部热缺陷、外部机械或者电气问题。

③智能变电站操作票

学生了解智能变电站的顺序控制生成操作票的流程，并按照要求进行操作。系统根据设备状态信息变化判断每步操作是否到位，确定到位后自动执行下一指令，直到执行完所有指令，从而掌握智能变电站与传统变电站的区别。 

3、110kV牵引变电所虚拟仿真软件

软件以某牵引变电所为仿真原型，主要由牵引变电所和牵引网组成，牵引变电所的主要设备是变压器和整流器，牵引网或第三轨主要由接触网、馈电线、轨道、回流线和第三轨组成。

软件内容：

漫游与设备认知、接触网线路巡视、接触网检修作业、牵引变电所故障处理、供电系统设计。

4、变配电运维虚拟仿真软件

变配电运维虚拟仿真软件，搭建了以现实场景为基础的变电站系统，依附于电力行业最新的政策标准规程，以及最新的工艺流程标准，制作的一款综合性职业技能学习考核软件。软件涵盖了变电站相关的安装、运维、检修等方面，包含多种具体操作模式，内容丰富，综合考察学生的多种素质能力。

软件内容：

运行监视、设备巡视、倒闸操作、设备维护、设备异常及故障处理、特高压换流站维护

5、变电一次安装虚拟仿真软件

变电站一次安装虚拟仿真软件，主要搭建了变电站仿真模型，内容涵盖了变电站一次设备安装的工艺标准、反事故措施、工程质量把控等多个方面，综合考察学生各种安装内容下的应变能力，提高现场操作水平，使学生更加了解现场作业环境和作业流程，提高专业工作素质。

软件内容：

隔离开关一次安装、SF6断路器一次安装、变压器一次安装、高压开关柜一次安装、其他电气设备一次安装。

6、变电二次安装虚拟仿真软件

变电站二次安装虚拟仿真软件，主要搭建了变电站仿真模型，内容涵盖了变电站二次设备安装的工艺标准、反事故措施、工程质量把控等多个方面，综合考察学生各种安装内容下的应变能力，提高现场操作水平，使学生更加了解现场作业环境和作业流程，提高专业工作素质。

软件内容：

二次设备安装、二次电缆施工、二次回路工作、交直流系统设备安装调试

7、变电设备检修虚拟仿真软件

软件采用某变电站为仿真对象，包含完整的变电站场景，包括主控室、高压室、变压器、断路器、母线、防雷设备、隔离开关、互感器、电容器组等部分，使学生直观的了解变电站设备的布局和设备间的连接关系。学生根据自身需要选择所需任务，进行操作和学习，巩固自身专业技能。

软件内容：

断路器检修、隔离开关检修、开关柜检修、组合电器检修、母线、防雷设备检修、变压器检修、互感器检修、电抗器检修、接地变压器、消弧线圈检修、无功补偿设备检修。

8、变配电运行虚拟仿真软件

软件采用某变电站为仿真对象，包含完整的变电站及配电线路场景，包括主控室、高压室、变压器、断路器、母线等组等部分，使学生直观的了解变电站设备的运维和变配电设备间的连接关系。学生根据自身需要选择所需任务，进行操作和学习，巩固自身专业技能。

软件内容：

运行监控、巡视检查、倒闸操作、异常及故障处理、设备验收及投运、设备评价、设备维护、安全管理

四、燃煤机组电站仿真主控室

本仿真系统以某电站1000MW超超临界发电机组为仿真对象，实现了从输煤起到升压站线路出线止所有主要系统的仿真，包括直流锅炉、汽轮机、发电机及电气系统、DCS/DEH控制系统及其它相关附属设备的全范围、全过程、各种运行工况的仿真，并包括集控室外的启停和故障处理中必要的就地操作。

下面介绍其中最主要的几个系统：

1、汽机系统

主要包括汽轮机本体、主蒸汽及旁路系统、回热系统、凝结水系统、除氧给水系统、加热器疏水及排气系统、凝汽器及抽真空系统、汽机轴封系统、循环水、开/闭式冷却水系统、密封油及发电机氢气冷却系统、DEH及保安油系统等。

2、直流锅炉系统

主要包括直流蒸发系统、启动循环系统、过热蒸汽系统、再热蒸汽系统、减温减压系统、中速磨制粉系统、点火油系统、风烟系统、疏水排污系统、脱硫、脱硝等系统。

3、电气系统

主要包括发电机、励磁系统、主变压器、厂用电系统、直流及UPS电源系统、220 KV升压变电站及电网，控制和保护系统等。