仿真机技术规范书.docx
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仿真机技术规范书
仿真机技术规范书
1总则
1.1本技术规范书要求卖方提供以燃煤发电机组工程＃1 机组为仿真参考机组进行全范围
软仿真的仿真机系统。
本规范对仿真机的功能和技术指标，对仿真机的装运、安装、资料、
测试验收等进行了系统的说明和要求。
1. 2为了保证本工程的开发进度和开发质量，卖方需配备专业能力强、有大型火电机组仿
真机开发工作经验的工程师参与开发工作，按招标要求完成研制工作。
卖方在用户地的开
发人员名单须提前通知买方，开发人员离开和变更时，应事先征得买方的同意。
买方配备
专人参与全过程开发。
卖方在买方当地的食宿、办公、交通等费用自理。
1. 3卖方应保证仿真机的逼真度在本技术规范书规定的误差范围内。
1. 4本技术规范书为最低限度要求，并未对所有技术细节作出规定，也未完全陈述与之有
关的规范和标准。
未提及的技术和要求，应参照国内类似机组仿真机性能指标及有关技术
规范和产品资料加以实现。
在合同执行过程中，若买方提出修改或增加本技术规范书中未
提及的一些系统及功能，经双方协商后，卖方应予以实现。
对于本技术规范书中仿真机功
能要求，卖方可根据目前仿真机研发的技术水平及实际情况，与买方协商确定。
1. 5本仿真机安装地点在本公司。
仿真机房的设备布置、机房环境、仿真网络通讯、弱电
的设计和布置等由卖方设计，买方审定。
卖方负责模似集控室对仿真机房进行整体布置，
最终布置及效果图应由买方审定确认。
1.6从签订合同之后至卖方开发验收之日的这段时期内，买方有权提出因规程、规范和标
准发生变化而产生的一些补充修改要求，卖方应遵守这些要求。
1.7 本技术规范书所使用的标准如遇与卖方所执行的标准发生矛盾时，按较高要求的标准
执行。
1.8卖方应提供实现合同附件要求的所有软、硬件、服务和相关文档。
1.9仿真机所有硬件保修期至少为两年。
对于外购设备，其保修期应不低于国家对此类设
备规定的保修期的相关标准。
1.10 卖方应对仿真系统软硬件终身维护指导和提供技术支持。
1.11 本技术规范书未尽事宜，由买卖双方在合同技术谈判时双方协商确定。
1.12 本技术规范书经买方、设计方和卖方三方签字认可后作为订货合同的附件，与合同正
文具有同等法律效力。
2 工作范围
2.1 卖方工作范围
1
卖方应提供满足本技术规范要求所必须的硬件、软件和各项服务。
其中包括（但不限于）
下列内容：
2.1.1 本工程＃1 机组为仿真参考机组，提供一套高逼真度的全范围实时仿真系统。
2.1.2 提供仿真系统全部硬件、软件系统施工图及施工技术资料。
2.1.3 收集研制仿真机所必须的技术资料，买方可以提供收集渠道和方便。
2.1.4 根据本技术规范要求，进行仿真机所有设备基础的设计、制作及设备的运输。
2.1.5 提出仿真机环境、电源、布置等要求。
2.1.6 培训买方工程技术人员，提供仿真系统建模软件，使买方能维护、修改和调试仿真系
统。
2.2 买方工作范围
2.2.1 提供参考机组控制室布置等图纸。
2.2.2 按卖方要求提供外部电源、仿真系统接地点位置，机房的空调及照明等。
2.2.3 审定卖方的初步设计方案、技术实施方案、验收测试报告（ATP），并参加测试。
3 系统规范
3.1 仿真机软件要求
基本要求：
在硬件系统的支持下，仿真机软件系统要保证实现仿真机的全部功能，满
足整体性能要求，提供用户对系统开发、扩充、修改、调试最大限度的支持，整个软件系
统要合理的调度计算机所有硬件资源，方便用户使用，并应是经过实践考验的、成熟的系
统。
基本要求是：
1） 整个软件系统的开发过程，严格按照软件工程规范进行，软件编写遵从国家标准。
2） 具有强大的调试、维护、诊断和开发能力。
3） 实时响应能力强。
4） 便于工程技术人员学习掌握。
3.2 计算机系统软件功能要求
仿真操作系统应是通用、实时、多用户、多任务的开放式系统，是面向磁盘的多道程
序设计的实时操作系统。
支撑多任务在实时、交互批处理环境中同时执行，既可作为实时
操作，也可作为程序开发的工具。
基本要求是：
1）具有实时全交互多道批处理能力，以支持多个程序同时执行。
2）提供为建立、调度、协调和管理用户应用系统所需的全部功能。
2
3）操作系统根据用户优先级进行任务调度。
4）具有子任务发展功能。
5）中断管理功能。
6）内存和外围设备的动态分配和解配功能。
7）提供建立用户任务功能，它对用任何一种语言编译产生的目标模块进行加工，并根据
用户要求产生可执行任务。
8）支撑文件管理系统的能力。
9）统计管理能力。
10） 用户与系统之间通信能力。
11） 对外设和过程 I/O 装置支持能力。
12） 支持足够高的内存，具有动态管理及内存共享功能。
13） 设备管理系统支持所有标准外设和接口。
14） 有较完善的系统保护功能。
15） 有良好的用户界面。
16） 拥有高速大容量磁盘、磁带和光盘管理能力。
17） 易于移植和升级换代。
3.3 仿真机应用软件功能要求
仿真机应用软件是实现电厂仿真和培训功能的程序集合，卖方应根据买方提出的功能、
仿真范围和仿真程度开发出相应的仿真软件。
主要包括：
开发调试支撑软件、诊断和测试
软件、仿真机对象模型软件、工程师/教练员台功能软件、就地操作台功能软件、计算机监
控系统（DCS、DEH 等）仿真软件、数据库管理软件等。
下面分别提出各软件功能要求：
3.3.1 开发调试支撑软件用以实现模型设计、开发、调试、实时运行、维护、修改、扩充。
它包括：
过程模型开发支撑软件、自动控制系统仿真模型开发支撑软件、LCD 图形开发支
撑软件、仿真机调试环境开发支撑软件。
其具体要求为：
1） 汉化界面。
2） 各功能具有菜单索引。
3） 支撑实时数据库、模块库的管理。
4） 支撑仿真程序模块组态建模。
5） 支撑多模型（多用户），可各自运行，在线进行数据动态修改和调试。
6） 支撑各种教练员台功能的实现。
3
7） 具有完整、齐全的支撑环境，支撑各类模块的分调和联调。
8） 支撑各种模型文档的自动管理。
9） 具有良好的可维护性和可移植性，界面友好，容易掌握。
10）支持和管理数据库，仿真程序与数据库自动结合和统一。
11）支持实时同步控制，实现全部模型软件的实时运行，并具有参数在线实时监视功能。
12）其他工作站（操作站）软件辅助开发功能。
13）实时任务管理、I/O 通信。
3.3.2诊断和测试盘台软件及特殊设备测试软件，实现对主控室内部硬件设备进行试验，
要求各功能自动完成。
3.3.3仿真对象模型软件
根据电厂中不同的系统，仿真模型软件分为：
锅炉模型软件，汽机模型软件，电气模型
软件和热控模型软件。
买方对模型设计提出以下要求但不限于此：
1） 模型设计合理，能准确地仿真电厂机组全部系统及动、静态特性，使运行人员在仿真机
的操作中感觉真实。
2） 所有数学模型必须是符合实际电厂全工况全物理过程的机理性模型，遵守能量、质量和
动量守恒定律。
3） 准确反映各种故障的运行结果。
4） 模块及模型画面反应迅速，保证整体精度和实时性指标。
5） 模型设计采用窗口索引方式，使教练员或维护人员易于掌握模型分布及使用方法。
6） 正确响应各工作台、站的操作。
7） 全部控制操作、逻辑保护的控制机理与逻辑关系与实际机组完全相同。
8） 在模型软件结构中，必须确保用户修改或增删某一模块时，仅影响该模块本身，而不需
修改其他相同算法模块。
9） 采用常用、流行的高级语言编写程序。
3.4 数据库管理软件系统（DBMS）
数据库管理系统的主要作用是：
描述数据库、管理和维护数据库，并负责处理数据的
流动，它应有以下功能：
1） 批处理能力
2） 实时仿真环境下的在线处理
3） 多终端和在线交互处理能力
4
4） 提供高度数据独立性和良好的保密性措施
5） 合理的数据结构、简明的语言
6） 有数据库恢复和再组织能力
3.5 仿真系统硬件
3.5.1 基本要求
仿真机的硬件系统由一套主计算机，教练员台，DCS 工程师台，8 台操作员站。
2 台就
地操作台，2 台正投影仪，电源系统以及各种环境仿真设备等组成。
为实现仿真机的全部功能和各项技术要求，卖方应当提供当前世界先进水平、安全可
靠、工艺先进、性价比高的硬件系统。
计算机系统各计算机应采用 IBM/HP/DELL 系列机型。
要求仿制的操作台与实际机组一致，卖方应对台盘厂家进行认真考察，以选取合格的
制造厂家，并经买方对厂家和产品确认后再进行制造。
应考虑抗电场、静电、共模、差模及磁场干扰的措施。
系统要便于安装、维修、扩充，并且具有自检及自诊断功能。
在合同执行过程中，根据计算机市场和技术的发展变化，买方和卖方双方可以提出修
改硬件选型，但必须通过对方同意才能生效。
仿真机硬件系统选用原则：
1） 满足系统运行的实时性要求。
2） 足够的系统资源冗余。
3） 采用当前主流产品和工业标准设备。
4） 选用的硬件设备应具有互换性。
5） 设备具体选型在采购前需获得到买方确认。
仿真机硬件系统相关如下：
序
号
名 称
规格型号 数 单 制 造
量 位 厂 名
主计算机2*Intel（R） Xeon（R） Processor 四核 E5440 2.83GHz/2X6MB
缓存,2GB 667MHz,ECC 全缓冲内存条,集成二个 Broadcom 千
11台DELL
DVD，冗余电源
显示器:
三星 21 寸液晶
2 教练员站/ 双核 3.0G /80G/1GB DDR2 533/dvd/千兆网卡/鼠标 标准键
5
1 台 DELL
仿真系统
盘
工程师站显示器:
三星 21 寸液晶
操作员站
3 （含 2 台
DEH 站）
双核 3.0G/80G/2GB DDR2 533/dvd/千兆网卡/鼠标 标准键
盘
显示器:
三星 21 寸液晶
8 台 DELL
4
就地站 双核 3.0G/80G/1GB DDR2 533/dvd/千兆网卡/鼠标 标准键
盘
显示器:
三星 21 寸液晶
2 台 DELL
5投影仪三洋 PLC-XU1000C，ISO 4000 流明
2 台 SANYO
6 投影仪驱
动机
双核 3.0G/80G/1GB DDR2 533/dvd/千兆网卡/鼠标 标准键
盘
2 台 DELL
7打印机HP LaserJet 5200L 激光打印机 （Q7547A）
8交换机CISCO（2950）,24 口
9操作盘台 定制
10电话机
1 台 HP
1 台 CISCO
1 套 待定
2 台 待定
11
12
配件
音响
网络线、RJ45 头及耗材、接线座等
创新 Inspire 2.1 2400
1 套
1 套 国产
13
不间断电 APC 5000VA
源
1 台
APC
需仿真的
14 操作按钮、
1 套 自制
特仪等
3.5.2 计算机系统
计算机系统包括主机、教练员台、工程师台、操作员站、就地操作员台和特殊仪表仿
真用的各种计算机。
计算机系统应以保证实现仿真机系统的各项技术指标为依据，考虑到以后的开发，扩
充，给予足够的资源裕量，同时也要考虑到计算机工业的发展，为确保仿真机的功能与性
能，对计算机系统的基本要求如下：
1）计算机系统各计算机除了特别说明的机子，其他应采用国际知名品牌。
2）CPU 负载，满足各种工况的实时要求的同时，保证在最大负荷下有 50%以上的裕量。
3）计算机内存容量的大小，应保证最大负荷下有 50%以上的裕量。
6
4）外存容量冗余＞50％。
5）计算机外设选择，应考虑其通用性，使用和维护较方便。
6）计算机的软、硬件系统，应支持各种标准外设。
在用户扩充标准外设时，不需要对计
算机的软、硬件进行任何修改或开发。
7）主机系统必须带有浮点运算器。
8）具有分级存贮系统，即高速缓存、内存、磁盘等，以提高系统的性能。
9）应具有控制/诊断系统，有安全措施和防病毒措施。
10） 主机的 I/O 吞吐能力必须足够强大，除满足仿真机的实时性和 I/O 任务的要求外，要
为以后扩充留 20%以上裕量。
11） 要求整个计算机系统可靠性高，其中主机 MTBF 大于 8672 小时。
12） 系统可用率＞99.5％，系统故障率≯1 次/年。
3.6 控制盘台
3.6.1 控制盘台是学员直接进行培训操作的设备，基本要求如下：
1）控制盘台外观、颜色与仿真对象一致。
2）控制盘台上的所有设备、仪表和器件布置位置、外观颜色、几何尺寸与仿真对象一致，
并且功能与仿真对象一致。
3）所有开关按钮采用高质量可靠器件，应有适量备件。
3.6.2 控制盘台设计要求
1）控制盘台上的测量仪表和控制设备按买方提供的图纸进行布置。
2）电气和电子设备应尽量采用标准元件。
在图纸上注明元件和制造厂部件号并加以说明。
3）控制盘内部件布置应考虑设备上下左右距离，利于布线、维修和安全。
端子排布置应
符合规程要求，并留有适当冗余。
其他配线、电缆敷设等电气元件安装应符合电气安
装工艺标准。
3.6.3 控制盘台工艺要求
1）控制盘必须具有一定的刚度和强度，能支持盘上全部仪表和控制设备。
2）控制盘台加工工艺必须保证光洁度，盘面表面要平整，表盘正面不准有显露焊缝、铆
钉或螺栓头，所有表盘的表面都要经过要各精密的修整。
3）控制盘上的开孔尺寸应保持在仪表厂规定的范围内，所有切割边缘应方正，保持平滑
并涂上防腐漆。
用于固定辅助设备的内部托架、接线端子、螺栓、螺钉、螺母等均应
电镀，以防腐蚀。
7
4）控制盘台上设备的按钮、控制开关、信号指示灯等均须采用高质量、安全可靠的器件。
3.7 特殊仪表
火焰、音响、等其他特殊仪表，可采用专用装置仿真。
3.8 电源系统
业主提供两路 220VAC 电源给仿真机系统，卖方应考虑两路电源之间的快速切换并满足
以下要求：
1）计算机系统电源由 UPS 供给。
UPS 电池容量应满足系统 30min 工作，UPS 功率在满足仿
真机系统最大负荷要求情况下应有 20%～30%裕量。
2）具有自动电源监视保护功能。
3）采用良好的接地方式，具有较强的抗干扰和保护能力。
4）电源盘及 UPS 电源装置由卖方提供，具体选型需买方确认。
3.9 通讯系统
1）复制被仿真电厂集控室内的通讯系统。
2）为教练员、工程师终端人员和其他有关人员设置必要的通讯系统。
3）在本项目中按照实际机组主控室通讯系统的布置情况，配置数部电话机，该电话可接
至买方的程控交换机上，以满足仿真机工作人员通讯之用。
3.10 辅助设备
对仿真机系统进行维护所需要的专用工具、仪器和测试设备等设施应配备齐全，必
须满足运行、维护需要。
3.11 接地
3.11.1 仿真机应考虑完善的接地措施，并在一点接地，所有表盘应装有接地焊接螺栓。
3.11.2 与交流电源相连接的设备外壳，均应与框架接地系统相连接，正常情况下，接地系
统不应有电流通过，与接地系统范围内的连接线应能安全地通过可能产生的故障电流。
3.12 安全
低压电路导线与高压导线应分开，交直流电源装置采用的端子排及熔断器应罩起来，
并标明电压。
在有高电压的危险处，应有明显标志。
所有裸露金属表面应处于低电位。
交
流 220V 电路中，要求装有接地或故障中断开关。
4 技术要求
4.1 引用规范和标准
GB/T 19001：
2000 - ISO9001：
2000《质量管理体系—要求》
8
GB/T 19004：
2000 - ISO9004：
2000《质量管理体系—业绩改进指南》
美国标准：
ANSI/ISA S77.20-1993《火电站仿真机的功能要求》
中华人民共和国电力行业标准《火电机组仿真机技术规范》
国标 GB/T 8566-2001 《信息技术软件生存周期过程》
国标 GB 8567-1988 《计算机软件产品开发文件编制指南》
国际标准 ISO 10007：
1995《质量管理—配置管理指南》
国家机械电子工业部 ZB No.4 009-1988 《工业自动化仪表盘通用技术条件》
GB12056-1989 idt ISO6548 《数据处理过程计算机系统和技术过程之间接口》
国标 GB 9361-1988《计算站场地安全要求》
国标 GB 2887-1989《计算站场地技术条件》
国标 GB 6650-1986《计算机机房用活动地板技术条件》
国标 GB 50174-1993《电子计算机机房设计规范》
国标 GB 50057-1994《建筑物防雷设计规范》
国标 GB JXX-XX《电子计算机机房施工及验收规范》
与上述标准相当的德国工业标准 DIN、日本工业标准 JIS、中国国家标准。
4.2 仿真机的任务
4.2.1 培训运行人员，能够熟练正确地掌握机组设备在各种条件下的启、停和正常运行中的
监视操作技术等。
4.2.2 提供正确的故障、事故现象，培训运行人员正确判断故障、事故的应变能力。
4.2.3 对运行岗位、值长、集控运行岗位等定期轮训和上岗、晋升前进行实际操作能力和分
析判断能力的考核。
4.2.4 供机组在各种工况运行中进行运行方式分析、操作方式调整分析和设备系统异动分
析，提高安全经济运行能力，制定反事故措施提供验证环境。
4.3 仿真机要求
4.3.1 基本要求
4.3.1.1 所仿真热力系统的数学模型均应严格遵守工质在不同相域能量、质量、动量守恒定
律，如实反映工质的热力学特性、传热惯性现象等。
4.3.1.2 如实反映各个系统及其运行参数在不同运行工况下与变工况时动态响应特性。
如实
反映各个主要辅机的启停和阀门特性以及调节对整个机组运行的影响。
实现参考机组运行
规程所列各项试验。
9
4.3.1.3 仿真机应对机组炉、机、电、及其集控室环境进行软仿真。
4.3.1.4 支撑软件与工具软件应具备良好的互连性和扩展性，与第三方产品具备互操作性。
4.3.1.5 对实际机组控制系统的组态文本能完整地直接列入系统中成为仿真控制模型，而无
须另外再做画面。
现场操作员站画面或控制系统组态修改后，仿真机操作员站应能通过相
应手段随着 DCS 画面或控制系统模型变化而更新相对应的画面和控制系统模型。
4.3.1.6 仿真系统软件的使用权要保证买方能自行完善和开发全部仿真功能。
4.3.1.7 仿真机系统应在人员维护的基础上提供不间断工作的特性，有在线诊断、在线维护、
在线修复的功能。
4.3.1.8 在合同执行期，当买方提供了更详细、更具体的技术资料，应以买方提供的最新资
料为准。
4.3.2 仿真机模型要求
电站模型是本仿真机重要部分之一。
卖方应采用目前仿真技术的最新成果进行建模,
为买方提供高水平的电站模型。
对电站要建立完整、严格、精确的物理过程模型。
4.3.2.1 完整：
电站有完整的全过程；正常启动、停机；滑参数的启动、停机；机组带基本
负荷的运行特性；机组带调峰负荷的运行特性；冷态、温态、热态及极热态启动运行；故
障跳闸和各种操作以及其他扰动下的暂态特性；实现小指标自动统计分析；实现机组启、
停操作后及事故处理后的经济分析；工作站显示运行情况等，且不限于此。
4.3.2.2 严格：
所有的模型，应符合物理学、数学和电力科学的基本定律，而不是用预定的
关系曲线来代替，任何近似的假设和计算方法，都不应该降低买方对模型逼真度的要求。
4.3.2.3 精确：
所有的模型都能良好的反映其动态过程，具有较高的静态精确度，能够实现
对仿真对象的连续、实时的仿真，仿真效果与实际机组运行工况一致，仿真环境应使受训
人员在感觉上和视觉上与被仿真机组环境一致。
4.3.3 仿真精度要求
4.3.3.1 稳态误差
仿真机 LCD 上显示参数的误差不大于参考机组 LCD 显示误差。
过程仿真遵循质量和能量守恒定律，例如：
蒸汽流量与发电负荷的平衡；给水流量与
蒸汽流量的平衡；过程蒸汽系统质量平衡等。
在机组典型负荷稳定运行时（如 25%、50%、75%及 100%负荷等），与参考机组设计值
的偏差，关键参数＜±0.5%，重要参数＜±1%，一般参数＜±2%，且不应影响培训和试验
分析效果。
10
（1）关键参数是指直接关系到机组能量平衡和质量平衡的参数。
关键参数包括：
（不限
于此）
•主蒸汽流量和主蒸汽压力
•给水流量
•电功率
•高压、中压和低压蒸汽流量
•过热器和再热器的喷水流量
•过热器出口温度和压力
•高压缸入口蒸汽温度和压力
•高压缸第一级压力
•凝汽器压力
•汽机转速
•燃料量
•燃烧空气量
•再热器出口温度和压力
•锅炉管壁温
•启动分离器水位
•锅炉引风机后脱硫旁路门前后差压
（2） 重要参数是指关系到机组能量平衡和质量平衡的其它参数:
（不限于此）
•锅炉烟道内各段烟温（包括排烟温度）
•烟气含氧量
•燃油流量及压力
•各磨煤机出口煤／风混合物温度及产粉量
•各加热器出口工质温度
•汽机各段抽汽压力、高压缸排汽压力和中压缸进汽压力、温度及流量
•除氧器工作压力及温度
•发电机定子电压、电流 、铁芯温度
•发电机励磁电压、电流
•定子线圈出水温度
•旁路的蒸气流量
11
•启动分离器的出口温度
（3） 一般参数指控制室可监视到的除关键参数和重要参数之外的所有参数：
（不限于
此）
•各级过热器管壁温度
•磨煤机密封风与一次风压差
•送、引、一次风机各调节挡板开度及各轴承振动值
•各辅机轴承温度
•减温水阀开度
•汽轮机胀差
•润滑油温、油压
•控制油温度、压力
•调节汽门开度
•各瓦振动值
•轴向位移
•汽缸金属温度
•发电机氢压及氢纯度
•各辅机运行电流
•厂用电电压
•发电机定子冷却水压力、温度
•循环冷却系统工作压力
4.3.3.2 暂态误差
暂态运行包括故障、非正常运行和各种非稳定工况，仿真机应满足下述要求：
（1）各参数的动态变化不违反物理定律，符合相关动态过程的分析结果。
（2）启动、停机过程符合机组运行规程。
（3）报警和自动装置动作与参考机组一致。
（4）在相同的操作情况下，如果参考机组可以提供相关的运行、试验曲线，仿真机
与参考机组相比，系统的动态误差对关键参数应<±1%；重要参数应<±1.5%；一般参数
应<±2%；参照部颁热工试验标准，暂态特性时间误差<±5%。
4.3.4 仿真机实时性指标
为保证模型运算及对虚拟盘台／LCD 操作响应的实时性，本仿真机相应指标控制如下:
12
（1）虚拟盘台操作响应周期≤0.1 秒。
（2）快过程模型运算周期≤0.1 秒。
（3）慢过程模型运算周期≤0.8 秒。
（4）暂态过程中电气量计算步长≤0.01 秒/次
4.4 仿真对象及仿真范围
仿真机是对本公司#
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