(国家电投集团贵州金元股份有限公司纳雍发电总厂 贵州省毕节市 553303)
【摘要】 本文通过对无专用仿真器情况下机组仿真试验的探索找到了一个基于虚拟DPU的解决方案，并最终在纳雍二厂4×300MW机组上成功应用。可供设计上未配置专用仿真器的机组开展DEH仿真试验时参考。
【关键词】 DEH 仿真 试验 应用
一、概述
纳雍发电总厂二厂4×300MW机组汽轮机由上海汽轮机有限责任公司制造，为亚临界、中间再热、单轴、两缸、两排汽、凝汽式汽轮机，型号为N300-16.7/537/537-8，DEH控制系统采用新华DEH-V系统。在没有专用仿真器的情况下，利用新华公司XDPS系统中的虚拟VDPU软件进行现场整合设计，搭建逻辑组态,自行建立了DEH仿真系统,通过虚拟网络,实现与控制DPU和MMI站之间的交互通讯,最终利用软件仿真系统完成DEH系统各项功能的静态仿真试验。由于仿真逻辑是在虚拟VDPU中，虚拟VDPU在MMI站上运行，试验结束即可关闭，因此机组运行过程中将不会增加DEH控制站负荷率，对整个控制系统几乎无任何影响。在实际应用中，通过修改部分关键参数的连接，还能带动现场设备参与混合仿真，最大限度验证调节系统部套工作状况。经在纳雍二厂4台机组上应用实践，该方法安全可靠，能够达到验证DEH系统是否工作正常的目的。可供设计上未配置专用仿真器的机组开展DEH仿真试验时参考。
二、DEH仿真的实现
1、仿真逻辑的设计
通过对DEH系统查阅，在整个系统中用到最多的信号主要有功率、转速等信号，均与流量信号有关，可见流量信号是DEH系统逻辑传输中又一个重要参数。而流量信号又是由压力和阀门开度的决定的，因此一旦确定主汽压力与阀门开度，通过对现有DEH阀门管理逻辑进行逆向思考就能够建立简易的功率和转速参数的模型。
1.1流量参数模型
任一只阀门开度通过反流量特性曲线修正能够得到该阀门的流量指令，考虑到单阀顺序阀以及TV/IV控制方式的影响，当处于TV控制时GV全开，处于GV控制时TV全开，因此采用同侧高压调门流量指令求平均后与高压主汽门选择低值得方式计算出单侧流量，两侧流量再平均后可得到加在阀门上的总量指令。在DEH逻辑中要形成加在阀门上的流量指令，需要经过背压修正函数以及最佳阀位因子修正，那么在进行流量参数模型构建时需要对其进行剔除。由于中主门是开关型阀门，中压调门的流量相对容易，主要需要考虑中缸启动汽轮机高压旁路系统对其的影响。
1.2主、再热汽压力、调节级压力参数模型
汽轮机主蒸汽压力由锅炉提供，虽然汽轮机进汽阀门的开关对其有一定的改变，但是对于DEH系统功能的验证的结果不会有任何影响，因此对于主汽压力可以简单采用人工设定值的方式给定，主汽压力的改变也通过热工改变定值来实现。再热蒸汽压力参数模型与主蒸汽参数模型类似。调节级压力受主蒸汽压力和阀门开度影响，因此调节级压力由以上两个参数计算得出。
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1.3功率、转速参数模型
通过流量信号模拟发电机功率信号，需要注意两个工况，一个是发电机并网带初负荷时需要逐步增加过程，此时转速信号维持在3000rpm；另一个是发电机并网信号消失功率到0的情况。转速信号是DEH系统中最重要的信号之一，为对自动逻辑最大限度验证，演示逼真的效果使用了PID模块。
1.4硬件超速模型
DEH系统中电气超速设计了软件、硬件双重超速方式，当硬件超速发生后对发信号到DEH系统中清除相应指令，因此为验证逻辑中对硬件超速的响应以及仿真信号相互间的联动增设了硬件超速逻辑。
2、仿真试验
为最大限度验证DEH系统套件的正确性，试验采用带油动机混合仿真方式进行。DEH系统发出的控制指令送到就地液压机构，若就地液压执行机构具备开启条件，则所有阀门会更具阀位指令开启到相应开度。虚拟仿真器收集接收这些开度和其他一些给定信号通过数学模型生产转速、功率、汽压等过程变量。这些过程变量又返回到DEH控制系统形成闭环。
2.1虚拟仿真DPU。利用ENG权限在DEH控制系统点目录pointdir.cfg中增加仿真需要的节点及测点名，在一台操作员站上开启虚拟DPU，在MMI的VDPU目录中修改配置文件VDPU.CFG中的NODE=80。利用DPUCFG连接DPU80，将组态好的仿真逻辑向DPU80下载。
2.2修改DEH系统连接。登陆连接DPU11，在第六页将仿真功率SMWA连接到63号模块的X1/X2/X3端子上，将仿真主汽压STPA连接到65号模块的X1/X2/X3端子上，将仿真第一级压力SIMPA连接到20号模块的X1/X2/X3端子上，在第7页 将仿真转速SWSA连接到4号模块的X1/X2/X3端子上，在第8页将仿真并网SBR连接到7号模块的Z1/Z2/Z3端子上。其余的信号按此方法连接到合适的位置。
2.3汽轮机挂闸，同时使用已挂闸信号触发仿真试验面板上挂闸按钮，灯红后设定主汽压，在DEH操作盘上选择阀门方式，设定目标后进行冲转，到3000转后到仿真面板按下并网按钮，设定负荷目标进行试验。
2.4分别试验验证挂闸、旁路投切、转速控制、103%超速、110%超速、机械超速试验、调门严密性试验、主气门严密性实验、与自动同期接口、负荷控制、与CCS遥控接口、阀门活动试验、阀门全行程试验、电源丧失、双机切换、DEH手动、甩负荷OPC保护、无扰切换实验、信号三选二、OPC预动作、油站控制、油动机动作等功能及演示其状态。按照试验表格逐项做好试验记录。
2.5恢复逻辑，整理资料。
三、结束语
在此基础上开展的仿真静态试验能够达到检验汽轮机各阀门执行机构、DEH各项控制功能的正确性,从而确保机组安全可靠的启动、确保DEH系统的正常运行和各项试验功能的顺利进行。对于设计上未配置专用仿真器的机组，该仿真实现方案具有参考借鉴意义。
论文作者:侯建华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
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