火电机组的建模与创新

　　

1 概述仿真机技术是随着电子技术、计算机技术和复杂的工业生产过程技术的发展而成

长起来的。世界上仿真技术的应用始于

20 世纪 40 年代中期，初始应用于与战争相关的领域，

继而延伸至核反应堆的仿真研究。
　　

1958 年开始有飞机仿真器和全范围核电厂仿真器出现。1971 年仿真机技术开始由核电

部门转向火电部门。

1973 年法国建立了第一个全范围数字式火电机组仿真机。我国仿真技术

的研究与应用开展较早，发展迅速。自

50 年代开始，在自动控制领域首先采用仿真技术。

　　

60 年代，在开展连续系统仿真的同时，已开始对离散事件系统的仿真进行研究。进入

70 年代后，仿真技术开始应用于航空领域，随后电力行业的相关院校开始进行仿真机技术
的研究和应用。清华大学于

1976 年开始研制 200MW 火电机组仿真机。

　　

1986 年，华北电力大学建立了国内第一个火电机组仿真机培训中心。 1979 年，美国三

哩岛核电站发生严重事故后，人们认识到了仿真机的社会效益，在世界范围内掀起了研制
电站仿真机的热潮。至

1986 年底，全世界共有 200 多台火电机组仿真机投入使用。我国是在

大同、秦岭电厂发生严重事故之后，

1988 年原能源部向各省局发文，要求建立各省局的仿

真培训中心。
　　

80 年代后期，我国仿真技术人员消化吸收国外技术，开发自主技术，使我国电力仿真

技术得到了快速发展。进入

90 年代，国内电力发展异常迅猛，火电机组仿真机的应用和发

展得到了巨大的促进。
　　从上述历史情况可以看到，我国的火电机组仿真技术的发展并不算晚，并且较早地了
解了国外仿真技术的状况，因而，我国是除发达国家外唯一拥有先进仿真技术的发展中国
家，技术水平也达到了国际先进水平。我国自从有了火电机组仿真机的自主研发能力后，仿
真技术的发展主要体现在以下方面。
　　

2 系统结构的发展 2.1 基于 Windows／NT 的仿真系统的兴起最初仿真机的硬件系统结

构基于以小型机或工作站为主机，通过本机接口和

8～128 路接口板与外部设备进行通讯，

接口通讯速度在

10～20Mbps。仿真机支撑系统基于 OS／32 操作系统或 UNIX 操作系统。这

种结构的仿真机其硬件系统的建设和维护需要投入大量的人力、物力和财力。
　　随着计算机技术的进步， 微机运算速度及其他性能均远远超过了过去的小型机
Windows／NT 操作系统的应用领域越来越广。90 年代后期，许多仿真机研发单位进而转向
采用以

PC 服务器为主机的基于 Windows／NT 以太网的仿真机的系统结构，整个火电机组

仿真系统的结构如所示。
　　该系统主要由服务器（兼教练员站）、操作员站（包括

DCS 站、DEH 站、就地站）、多

媒体站（用于火焰、水位仿真）、硬盘台接口站等组成，各台计算机通过以太网连接，通讯
速度达

100Mbps。系统的数据库采用分布式数据库，服务器上存放中心数据库，在其它计算

机上存放本地数据库。服务器是仿真机的中心，它负责火电机组数学模型的计算，模拟设备
的运行状态，并将实时计算信息写入分布式数据库中，同时还执行任务调度、故障设置、培
训评分等功能。操作员台用于培训学员，学员在其上进行实时操作。
　　与过去的仿真机相比，这种系统结构更加合理，仿真机的硬件成本大为降低，系统管
理更加灵活、快捷，更加适应电厂仿真培训的需求。目前基于

Windows／NT 操作系统的仿真

机已成为主流。
　　

2.2 基于 Web 的仿真系统基于 Web 的仿真系统是一种新兴的仿真系统，它是由服务器

和客户端组成的。服务器又分为主服务器（负责管理整个仿真系统）、

Web 服务器（负责用

户的

Web 接入）、视频服务器（负责发送相应的视频流到客户端）。

　　

Web 服务器与视频服务器都由主服务器管理。整个仿真系统可与连接在 Internet 上的计