生产过程自动化专业毕业论文课题 300MW单元机组简易评分系统设计与调试
系部动力工程系
专业生产过程自动化
摘要
本文依据大系统建模理论,提出一种火电机组仿真系统智能评分系统的大系统分解模型,并且对该模型作了初步的机理性研究。模型利用条件序列的概念实现了参数与设备的分解、参数与参数的分解、评价指标与参数及设备的分解、工况与参数及设备的分解。实践证明分解后的系统空间模型具有良好的可实施性，并且该评分系统方案具备多层次、多角度、可移植、易实施等优点。
学院仿真中心300MW机组是以广西自治区内典型300MW机组为原型，DCS采用全虚拟DPU方式，组态95%以上部分为原生态组态。模型平台实现了与新华控制有限责任公司XDPS控制软件无缝结合，比较逼真地实现了300MW机组的DCS、ECS、单元机组运行以及典型事故模拟。
锅炉模拟上海锅炉厂生产的SG-1025/17.5—M893型亚临界压力、一次中间再热循环控制汽包炉。锅炉采用摆动式燃烧器，四角布置、切向燃烧，中间储仓热风送粉制粉系统，单炉膛、平衡通风，固态排渣。
锅炉配有炉膛安全监察系统（FSSS）和机炉协调控制系统（CCS）。
关键词：300MW火电机组；评分系统；组态图搭建；画面设计；分数统计
目录
前言 (1)
一、模块搭建基本理论 (2)
（一）核心模块介绍 (2)
1. RmkRLE 模块（评分规则模块） (2)
（二）搭建实例 (4)
二、简易评分规则设计 (6)
（一）任务一冷态送电操作评分操作 (6)
（二）任务二冷态启动之锅炉上水评分操作 (11)
（三）任务三冷态启动之锅炉通风点火评分操作 (13)
（四）任务四冷态启动之暖炉升压评分操作 (15)
三、组态与画面的设计 (17)
（一）搭建组态图 (17)
1．评分操作的启停、复归的设计 (17)
2．信号的连接与传输的设计 (18)
3．评分系统分数统计的设计 (19)
（二）绘制画面图 (20)
（三）测试 (23)
1．启动调试 (23)
2．操作动作信号传输调试 (23)
3．正确操作数累计的调试 (24)
4．分值的统计调试 (24)
结论 (25)
致谢 (25)
参考文献 (25)
附录 (26)
前言
近二十年来大型火电机组仿真技术在我国电力工业中得到了广泛的应用，为加强运行人员的业务技能和应对各种复杂工况的能力，提高运行人员操作水平、减少事故发生率以及提高机组运行效率做出了重要贡献。
由于种种技术性的或者非技术性因素的影响，仿真评分系统在国内开发与应用都不是很理想，相关的技术性文献相应也较少。国内目前应用广泛的技术是曲线相似法与专家系统相结合的方法[2，3]。开放的曲线对象和专家知识库为用户建立自己的仿评系统提供了方便和可能性，但此类架构的仿评系统有如下缺陷：
①评分系统的架构是开放的，专家知识库是开放的，但专家知识库的评判机制过于刚性，用户只能添加专家系统知识库推理机识别的指定规格的知识。
②仿真机用户大多数不具备二次开发的条件，鲜有用户能对知识库进行充盈。
③过程曲线的评价维度有限,且主要应用于冷启、温启、滑停等几个重要过程的有限几个参数。
④曲线相似法很难适用于不确定仿真时间步长的实际培训过程。加减速（全局或局部）功能是仿真机操作员站必备功能之一, 仿真机在不同的工况片断为了加速培训进程，需要在一些过程（譬如上水、升温升压、制粉等）实施局部或者全局的加减速,也就是局部或者全局改变仿真机的时间步长,并且加减速进程带有一定的随机性，这使得参考曲线一定程度上失去参考意义。
一个完整的火电机组仿真机评分系统规模庞大、结构复杂、目标多样且具有相当的随机性，是典型的大规模系统[4]。
大系统建模的核心思想是系统的分解[6,7,8]与协调[9,10]，由于篇幅限制本文介绍一种系统分解的基本方法，并对其进行初步的机理性研究，其协调求解的方法另文中介绍。
本设计只是针对300MW火电机组冷态启动操作进行仿真评分设计。冷态启动分为四个评分操作分别如下：
①冷态送电操作评分操作【图10】
②冷态启动之锅炉上水评分操作【图11】
③冷态启动之锅炉通风点火评分操作【图12 】
④冷态启动之暖炉升压评分操作【图13 】
设计简单说明：四个评分操作一共有130多条规则，把每条信号连接到【RmkRLE 评分规则模块】→传输到【OPRSTC评分统计模块】→汇总统计→输出分值
组态与画面的连接：在画面中有启动、结束、复归按钮能自由进行对评分系统的操控。同时也有正确操作数、能力操作得分、参数监控数、参数监控得分、总分数、用时显示、超时报警等画面显示。能明了的监控每个操作步骤的正确与否及总得分。
本次设计主要采用的工业标准有：
GB/T 14384—1993 计算机软件可靠性和可维护性管理
GB/T 16260.1—2006 软件工程质量模型
GB/T 16260.2—2006 软件工程外部度量
GB/T 16260.3—2006 软件工程内部度量
GB/T 16260.4—2006 软件工程使用质量的度量
GB/T 18491.1—2001 信息技术软件测量功能规模测量
GB/T 18905.1—2002 软件工程产品评价
GB/T 18905.2—2002 软件工程策划和管理
GB/T 18905.3—2002 软件工程开发者用的过程
GB/T 18905.4—2002 软件工程需方用的过程
GB/T 18905.5—2002 软件工程评价者用的过程
GB/T 18905.6—2002 软件工程评价模块的文档编制
一、模块搭建基本理论
（一）核心模块介绍
1. RmkRLE 模块（评分规则模块）
输入
Tgl 启动触发条件
CFlg 考核大环境标识
Tst 检测条件
Rst 复归信号
DESC 检测序号
输出
Out 考评分数
Rmt 评语序号
DESC 已评判标志
参数
SCR 考核权重
评分规则模块的实质是用于描述仿真机的正确操作路径的有向支路。
参数SCR 表示考核权值
Tgl 表示后继Tst 表示前驱
当前驱Tst满足时，才能走通至Tgl,走通后评分记为权重所对应分值。如果后继走不通，而前驱已满足，则表示该路径有操作项出错，此时需要给出评语的序号，也就是
该支路正确的走通规则，这就是评分规则模块的基本工作原理。
譬如定子冷却水压力不为低信号为定子冷却水泵启动的后继，如果以定子冷却水压力不为低作为后继检测定子冷却水泵是否已经启动，从逻辑上来讲是可行的，但从实用的角度来看是无效的，因为这个检测方法会导致如果操作者不启动定子冷却水泵，定子冷却水压力一定无法满足要求，也就是该条件无法触发，并且定子冷却水压力信号满足，定子冷却水泵一定已经启动，这样的评价也就失去意义。所以我们改造一下前驱和后继，也就是将定子冷却水泵启动后延时5分钟，等待5分钟主要考虑到流体的流速，定子冷却水泵启动5分钟前应该发生冷却水压力满足事件，如果不满足，也就是该路径出现了操作失误。
【定子冷却水泵启动后5分钟检测定子冷却水压力是否不为低】为一条路径规则，这是一条经典的改造一般意义上的前驱和后继操作概念的方法，那就是延时检测。
考核大环境标识可以用作评分系统启动、停止或者冷态启动、热态启动、极态启动、事故考核的分类条件。也就是该支路应该出现在哪一个评价环节，如果不设置则认为所有的环节均参与考核。
支路序号会随着评分的进程以文本形式保存在\SI300MW\SP\dat \SDPU\RESULT文件夹下。因此评分过程需要及时清空该文件夹。
在评分系统的有向图描述中，RmkRLE 模块的实质是组成了评分系统的有向图路径，而为了不影响路径的判断，我们采用了唤醒法，即在认为应该到【后继】节点生效时检测前驱节点是否完成后续的操作。或者我们称之为条件。
当然这里就有些歧义的理解，原则上讲我们应该将所有的操作置为节点，但这样评分过于细节，也没有太多必要，所以我们可以采取将某些操作作为【条件】，这样就可以设计简化后的路径，或者大的路径概念。
譬如：冷却水泵启动为前驱；那么冷却水泵启动后应该发生什么？那就是冷却水压力要满足运行要求。如果后继应该发生而没有发生，则表明从冷却水泵启动到冷却水压力满足的路径上，缺少了水箱水位满足或者就地阀门没有开启的信息。
当然如果我们需要细化冷却水这个评价细节，可以对该评分项进行拆分。即【冷却水泵启动时检测水箱水位是否合适】，这个水箱水位为前驱，冷却水泵启动为后继。【定子冷却水泵启动后5分钟检测定子冷却水压力是否不为低】，冷却水泵启动为前驱，定子冷却水压力是否不为低为后继。励磁启动时检测定子冷却水压力是否不为低，【定子冷却水压力是否不为低】为前驱，【励磁启动】为后继。这样我们是不是很清晰地得到了一个水箱补水→定子冷却水泵启动→定子冷却水泵合适（5分钟内或者前手动门操作）→励磁启动的唯一前向路径。
图1 触发式规则
（二）搭建实例
1. 定子冷却水泵投入后延时3分钟，检查压力是否为低。【定子冷却水泵出口母管压力低】、【发电机定子冷却水进口压力低】
（该项目主要是考察定冷水就地门是否开启）
搭建步骤一：
定子冷却水泵投入是指A泵或者B泵。在操作画面中找到泵的操作器后，弹出操作器，在【已启】信息栏【右键】，【单点】即可查找到该操作器的节点号【即DPU号】。复制其【测点名】，并在【源节点号】【9】即DPU9中找到该点的操作器，找到设备的合闸状态点，作为【运行】判断，并将点设为共享。
图2 触发式点查找
搭建步骤二：
分别查找到定子冷却水泵A 或者B的设备运行状态表达变量，在XDI模块处将其设为共享。
图3 触发式点查找
搭建步骤三：
分别将规则的触发条件（后继），检测条件（前驱），规则的序号等信息连接进评分规则模块。
图4 信息连接
搭建步骤四：
将评分规则输出连接至评分统计模块中。统计时可以进行分类统计。
图5 评分统计
搭建步骤五：
如有需要，将统计的、分类数据分别进行模糊和模糊统计。详细方案可参看模块说明。
二、简易评分规则设计
（一）任务一冷态送电操作评分操作
（二）任务二冷态启动之锅炉上水评分操作