JP4647842B2 - Power plant verification system - Google Patents

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power plant
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recovery boiler
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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインドサイクル発電プラントが正常に運転されるかを検証するための発電プラント検証システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は、一般的な一軸コンバインドサイクルプラントを示す図である。図3に示すように、コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン(以下、「GT」という)82、蒸気タービン(「以下、「ST」という)84及び発電機86を備える主機80と、主機80を制御する制御装置40及び補機62とから構成されている。制御装置40は、主機80に設けられた各種センサ等によって、発電機86の出力、GT82の回転数、排熱回収ボイラ90内の温度や、燃焼機88に供給される燃料流量等、主機80の運転状況に関する様々な値を信号として取得する。そして、制御装置40はこれらの信号に基づいて主機80の運転状況を把握し、その運転状況に基づいて主機80を制御する。
【0003】
このようなコンバインドサイクル発電プラントにおいては、主機80が据え付けられた状態、すなわち実機での運転を開始する前段階において、正常に運転可能であることを検証するために主機80を除いた部分の試験を行うのが通例である。従来、上記試験は次のような手順で行われていた。
【0004】
すなわち、実際の主機80に代えて、主機80の運転状況に基づいて変化する上記に例示したような信号を出力するための種々の模擬装置類、例えばGT82の回転数を擬似的に発生させる周波数発信器や、排熱回収ボイラ90内の温度、燃焼機88に供給されている燃料流量等の信号を擬似的に作り出す標準信号発信器等を用いて模擬発電プラントを構成する。そして、操作員がこれらの模擬装置類を操作し、主機80の運転状況を模擬することによって、主機80を制御する制御装置40及び主機80の運転状況の表示等を行う補機の試験が行われていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の試験においては、次のような問題があった。すなわち、主機80の運転状況を模擬する模擬装置類は数多く存在し、これらの操作を行うために最低でも4〜5名の操作員を必要としていた。また、模擬装置類の操作においては、各操作員がタイミング良く信号を出力させたり、適当な値の信号を出力させる必要があった。このため、未熟な操作員の操作ミスによって検証作業に遅れが生じたり、検証作業を中断させる事態が生じていた。また、操作員の技量によって検証の精度にばらつきが生じてしまう問題もあった。
【0006】
そこで、本発明は上記課題を解決し、主機の運転状況を容易かつ確実にシミュレートして試験することができる発電プラント検証システムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る発電プラント検証システムは、ガスタービンとガスタービンからの排熱を回収する排熱回収ボイラと排熱回収ボイラで回収した熱によって動作する蒸気タービンとを有するコンバインドサイクル発電プラントの運転状況を検証する発電プラント検証システムであって、ガスタービン、排熱回収ボイラ及び蒸気タービンを制御する制御装置及び補機に接続されると共に、ガスタービン、排熱回収ボイラ及び蒸気タービンの運転状況を模擬するシミュレータと、シミュレータに模擬運転の指示を与える指示部とを備えることを特徴とする。
【0008】
このようにガスタービン、排熱回収ボイラ、蒸気タービンを模擬するシミュレータを制御装置及び補機に接続した検証システムを用いれば、数多くの模擬装置類を用いることなく模擬運転することができるので、操作員の人数を削減できると共に、精度の高い検証を行うことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明に係る発電プラント検証システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【0010】
図1は、本発明の実施形態に係る発電プラント検証システム10を示すブロック図である。発電プラント検証システム10は、主機のない状態の一軸コンバインドサイクル発電プラントの検証に用いられる。本実施形態の発電プラント検証システム10は、主機の運転状況を擬似するシミュレータ20と、シミュレータ20を操作するスイッチパネル(請求項の「指示部」に相当する、以下「SWパネル」という)60と、シミュレータ20の保守をするためのシミュレータ保守ツール64とを有している。このシミュレータ20には、一軸コンバインドサイクル発電プラントの制御装置40及び補機62とが接続されている。なお、補機62には排熱回収ボイラのドラム内の圧力を表示する圧力計や、ボイラの起動状態を示す計器等が含まれている。
【0011】
主機の運転状況を模擬するシミュレータ20は、CPU26とメモリ28とを有している。メモリ28には、後に図2を用いて説明する流れに従って、GT、排熱回収ボイラ、STの運転状況を模擬するためのプログラムが格納されている。また、CPU26には、制御装置40との間でアナログデータやデジタルデータを送受信するアナログデータ入力部(以下、「AI」という)30、アナログデータ出力部(以下、「AO」という)32、デジタルデータ入力部(以下、「DI」という)34、デジタルデータ出力部(以下、「DO」という)36が接続されている。
【0012】
制御装置40は、入力された情報から信号量等を算出するデジタル演算部42と、主機の運転のシーケンス管理をするリレーシーケンス部44とを有している。デジタル演算部42は、発電プラントの安全性を高めるため2個のCPU46、CPU48を有している。そして、それぞれのCPU46,48にはシミュレータ20と同様に、AI50、AO52、DI54、DO56が接続されている。なお、図1においては、シミュレータ20及び制御装置40共に模式的に描かれているが、実際には主機に設けられた多数の制御弁や温度計、圧力計等を模擬するため、AI30(50)、AO32(52)、DI34(54)、DO36(56)は、制御弁等の数に応じて多数設けられている。
【0013】
次に、本実施形態の発電プラント検証システム10の動作について、主機の起動からGTの回転が定格回転数に到達するまでの流れを例として、図2に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【0014】
まず、発電プラント検証システム10による検証は、シミュレータ20の起動前に、制御装置40、補機62及びシミュレータ20が確実に接続され、起動前の準備が確立されていることを確認する。
【0015】
そして、操作員はSWパネル60によってシミュレータ20のスイッチをONにする(S10)。この際、シミュレータ20の運転モードを併せて設定することが可能である。ここでは、運転モードが「自動モード」すなわち通常運転モードに設定されたものとする。SWパネル60によってシミュレータ20のスイッチをONする(S10)と、シミュレータ20の運転が開始される(S12)。
【0016】
続いて、操作員はSWパネル60によって排熱回収ボイラのドラムレベルを例えば−60mm以上に設定する(S14)。これにより、シミュレータ20において、ドラムレベルは−60mm以上に設定され(S16)、この値は補機62の一つであるドラムレベル表示器に現在のドラムレベルとして表示される(S18)。操作員は、ドラムレベル表示器を見て、想定されるドラムレベル(この場合は−60mm以上)と比較することによって、ドラムレベル表示器が正常に動作しているか否かを確認することができる。以下、同様にして、想定される主機の動作が補機62に表示されることによって、操作員は制御装置40及び補機62が正しく動作していることを確認することができる。また、シミュレータ20において、ドラムレベルが−60mm以上に設定されると排熱回収ボイラ起動が模擬され(S20)、補機62の一つであるボイラ状態表示器にボイラが起動中であることが表示されることになる(S22)。
【0017】
次に、操作員がSWパネル60によってドラムレベルを例えば+20mm以上に設定する(S24)と、シミュレータ20においてドラムレベルが+20mm以上に設定され(S26)、上記と同様にドラムレベル表示器にドラムレベルが表示される(S28)。この状態で、操作員は制御装置40からGT起動のスイッチをONする(S30)。これにより、シミュレータ20は制御装置40からGT起動のスイッチONを受け、起動モータが動作し始めたことを擬似する(S32)。そして、起動モータの動作を模擬すると共に、シミュレータ20は補機62に起動モータONを示す信号を通知し(S34)、これを受けて補機62の一つである起動モータ状態表示器には起動モータがONされた旨が表示される(S36)。
【0018】
続いて、シミュレータ20は、起動モータの回転数が上昇してGTの燃焼機内の空気がバージされる動作を模擬する(S38)。そして、バージ完了の模擬が終了した後に、操作員はSWパネル60から燃料入り信号をONに設定する(S40)。これにより、シミュレータ20は、燃料入り信号ONを模擬し(S42)、燃料入り信号ONが模擬されると補機62の一つである火炎検出器状態表示器に火炎検出器ONが表示される(S44)。
【0019】
そして、燃料入り信号ONを模擬するのに続いて、シミュレータ20はタービンの回転数が次第に上昇する動作を模擬する(S46)。この際のタービンの回転数は、シミュレータ20から制御装置40に通知される(S48,S50)と共に、補機62の一つであるタービン回転数表示器に表示される(S52)。制御装置40はタービンの回転数を受信する(S50)と、その回転数とタービン回転数の目標値である定格回転数とに基づいて燃料制御信号(Control Signal Output 以下、「CSO」という)を算出する(S54)。制御装置40は、算出されたCSOをシミュレータ20に通知する(S56)。実機においては、通知されたCSOに基づいて燃焼機に燃料を供給することになるが、発電プラント検証システム10においては、シミュレータ20が通知されたCSOに基づいてタービンの回転数を算出する(S58)。シミュレータ20は、タービン回転数が定格回転数に到達したか判断し(S60)、タービン回転数が定格回転数に到達していない場合には、シミュレータ20は再度制御装置40にタービン回転数を通知する(S48,S50)。そして、制御装置40はタービン回転数が定格回転数に到達するまで、CSOを算出して(S54)、シミュレータ20に通知する(S56)という一連の動作を繰り返す。タービン回転数が定格回転数に到達すると、この段階までの検証が完了となる。
【0020】
以上に、主機の起動からタービンの回転数が定格回転数に到達するまでの発電プラント検証システム10の正常動作の流れを例にして説明したが、タービンの回転数が定格回転数に到達した後は、SWパネル60からシミュレータ20を操作することによって、ランバック動作確認や、トリップ試験、インターロック試験等の異常系の試験を行うことができる。
【0021】
本実施形態の発電プラント検証システム10は、シミュレータ20が制御装置40及び補機62に接続されており、シミュレータ20が主機の運転状況を模擬している。これにより、操作員が模擬装置の操作に熟練する必要がなく、容易に主機の運転状況を模擬することができると共に、小人数で検証を行うことができる。例えば、本実施形態の場合は、SWパネル60の操作員とシミュレータ保守ツール64の操作員の2人がいれば十分である。
【0022】
また、シミュレータ20には制御装置40と共に補機62も接続されていることから、制御装置40のソフトウェア制御の他、様々な補機62が正しく動作するか否かのハードウェアの試験も同時に行うことができ、総合的な検証が実現できる。
【0023】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【0024】
上記実施形態の発電プラント検証システムは、一軸コンバインドサイクル発電プラントに適用される例について説明しているが、本発明は多軸コンバインドサイクル発電プラントの検証に用いることも可能である。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、主機の運転状況を模擬するシミュレータを制御装置及び補機に接続して擬似発電プラントを構成している。これにより、小人数で発電プラントの運転を精度良く検証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発電プラント検証システムを示す図である。
【図2】発電プラント検証システムの動作を説明するフローチャートである。
【図3】一般的な一軸コンバインドサイクル発電プラントを示す図である。
【符号の説明】
10・・・発電プラント検証システム、20・・・シミュレータ、40・・・制御装置、42・・・デジタル演算部、44・・・リレーシーケンス部、60・・・SWパネル、62・・・補機、64・・・シミュレータ保守ツール。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power plant verification system for verifying whether a combined cycle power plant operates normally.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 is a diagram showing a general uniaxial combined cycle plant. As shown in FIG. 3, the combined cycle power plant includes a main machine 80 including a gas turbine (hereinafter referred to as “GT”) 82, a steam turbine (hereinafter referred to as “ST”) 84 and a generator 86, and a main machine 80. It comprises a control device 40 for controlling and an auxiliary device 62. The control device 40 uses various sensors or the like provided in the main machine 80 to change the output of the generator 86, the rotational speed of the GT 82, the temperature in the exhaust heat recovery boiler 90, the fuel flow rate supplied to the combustor 88, and the like. Various values relating to the driving status of the vehicle are acquired as signals. And the control apparatus 40 grasps | ascertains the driving condition of the main machine 80 based on these signals, and controls the main machine 80 based on the driving condition.
[0003]
In such a combined cycle power plant, in a state in which the main engine 80 is installed, that is, in a stage before starting operation with an actual machine, a test of a portion excluding the main engine 80 is performed in order to verify that it can be normally operated. It is customary to do this. Conventionally, the above test has been performed in the following procedure.
[0004]
That is, in place of the actual main machine 80, various simulation apparatuses for outputting the signals as exemplified above that change based on the operation status of the main machine 80, for example, a frequency at which the rotational speed of the GT 82 is generated in a pseudo manner. A simulated power plant is configured using a transmitter, a standard signal transmitter that artificially generates signals such as the temperature in the exhaust heat recovery boiler 90 and the flow rate of the fuel supplied to the combustor 88. Then, the operator operates these simulators to simulate the operation status of the main machine 80, and the control device 40 that controls the main machine 80 and the auxiliary machine that displays the operation status of the main machine 80 are tested. It was broken.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above test has the following problems. That is, there are many simulators that simulate the operation status of the main engine 80, and at least 4 to 5 operators are required to perform these operations. Further, in the operation of the simulation apparatus, it is necessary for each operator to output a signal at an appropriate timing or to output a signal having an appropriate value. For this reason, there has been a situation in which verification work is delayed or interrupted due to an unskilled operator's operation mistake. There is also a problem that the accuracy of verification varies depending on the skill of the operator.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a power plant verification system that solves the above-described problems and that can easily and reliably simulate and test the operating state of a main engine.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The power plant verification system according to the present invention includes a gas turbine, an exhaust heat recovery boiler that recovers exhaust heat from the gas turbine, and an operating state of a combined cycle power plant having a steam turbine that operates by heat recovered by the exhaust heat recovery boiler. Is a power plant verification system that verifies the operating conditions of the gas turbine, exhaust heat recovery boiler and steam turbine, and is connected to a control device and auxiliary equipment for controlling the gas turbine, exhaust heat recovery boiler and steam turbine, and simulates the operating status of the gas turbine, exhaust heat recovery boiler and steam turbine And a simulator for giving an instruction for simulated driving to the simulator.
[0008]
In this way, if a verification system in which a simulator for simulating a gas turbine, a waste heat recovery boiler, and a steam turbine is connected to a control device and an auxiliary machine can be used, a simulation operation can be performed without using many simulation devices. The number of employees can be reduced, and verification with high accuracy can be performed.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a power plant verification system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0010]
FIG. 1 is a block diagram showing a power plant verification system 10 according to an embodiment of the present invention. The power plant verification system 10 is used for verification of a uniaxial combined cycle power plant without a main engine. The power plant verification system 10 according to the present embodiment includes a simulator 20 that simulates the operating state of the main engine, a switch panel (hereinafter, referred to as “instruction unit” in the claims, hereinafter referred to as “SW panel”) 60 that operates the simulator 20, and And a simulator maintenance tool 64 for maintaining the simulator 20. The simulator 20 is connected to a control device 40 and an auxiliary device 62 of a single-shaft combined cycle power plant. The auxiliary machine 62 includes a pressure gauge that displays the pressure in the drum of the exhaust heat recovery boiler, a gauge that indicates the startup state of the boiler, and the like.
[0011]
A simulator 20 for simulating the driving situation of the main machine has a CPU 26 and a memory 28. The memory 28 stores a program for simulating the operation status of the GT, the exhaust heat recovery boiler, and the ST according to the flow described later with reference to FIG. The CPU 26 also has an analog data input unit (hereinafter referred to as “AI”) 30 for transmitting and receiving analog data and digital data to and from the control device 40, an analog data output unit (hereinafter referred to as “AO”) 32, a digital A data input unit (hereinafter referred to as “DI”) 34 and a digital data output unit (hereinafter referred to as “DO”) 36 are connected.
[0012]
The control device 40 includes a digital arithmetic unit 42 that calculates a signal amount and the like from input information, and a relay sequence unit 44 that manages the sequence of operation of the main engine. The digital arithmetic unit 42 has two CPUs 46 and 48 to increase the safety of the power plant. In the same manner as the simulator 20, AI 50, AO 52, DI 54, and DO 56 are connected to the CPUs 46 and 48. In FIG. 1, both the simulator 20 and the control device 40 are schematically drawn. However, in order to actually simulate a large number of control valves, thermometers, pressure gauges, and the like provided in the main engine, the AI 30 (50 ), AO32 (52), DI34 (54), and DO36 (56) are provided in large numbers according to the number of control valves and the like.
[0013]
Next, the operation of the power plant verification system 10 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 2 as an example of the flow from the start of the main machine until the GT rotation reaches the rated rotation speed.
[0014]
First, the verification by the power plant verification system 10 confirms that the control device 40, the auxiliary device 62, and the simulator 20 are securely connected and the preparations before startup are established before the simulator 20 is started.
[0015]
Then, the operator turns on the switch of the simulator 20 by the SW panel 60 (S10). At this time, the operation mode of the simulator 20 can be set together. Here, it is assumed that the operation mode is set to the “automatic mode”, that is, the normal operation mode. When the switch of the simulator 20 is turned on by the SW panel 60 (S10), the operation of the simulator 20 is started (S12).
[0016]
Subsequently, the operator sets the drum level of the exhaust heat recovery boiler to, for example, −60 mm or more by using the SW panel 60 (S14). Thereby, in the simulator 20, the drum level is set to -60 mm or more (S16), and this value is displayed as the current drum level on the drum level display which is one of the auxiliary devices 62 (S18). The operator can check whether the drum level indicator is operating normally by looking at the drum level indicator and comparing it with an assumed drum level (in this case, -60 mm or more). . Hereinafter, similarly, the operation of the assumed main engine is displayed on the auxiliary machine 62, so that the operator can confirm that the control device 40 and the auxiliary machine 62 are operating correctly. Further, in the simulator 20, when the drum level is set to −60 mm or more, the activation of the exhaust heat recovery boiler is simulated (S20), and the boiler is being activated on the boiler status indicator that is one of the auxiliary machines 62. It will be displayed (S22).
[0017]
Next, when the operator sets the drum level to, for example, +20 mm or more by using the SW panel 60 (S24), the drum level is set to +20 mm or more in the simulator 20 (S26), and the drum level is displayed on the drum level display as described above. Is displayed (S28). In this state, the operator turns on the GT activation switch from the control device 40 (S30). As a result, the simulator 20 receives the GT activation switch ON from the control device 40 and simulates that the activation motor has started to operate (S32). Then, while simulating the operation of the starter motor, the simulator 20 notifies the auxiliary machine 62 of a signal indicating the starter motor ON (S34). The fact that the starter motor has been turned on is displayed (S36).
[0018]
Subsequently, the simulator 20 simulates the operation in which the rotation speed of the starter motor is increased and the air in the GT combustor is purged (S38). After the completion of the barge completion simulation, the operator sets the fuel entry signal to ON from the SW panel 60 (S40). As a result, the simulator 20 simulates the fuel-in signal ON (S42), and when the fuel-in signal ON is simulated, the flame detector ON is displayed on the flame detector status indicator that is one of the auxiliary devices 62. (S44).
[0019]
Then, following the simulation of the fuel-in signal ON, the simulator 20 simulates an operation in which the turbine rotational speed gradually increases (S46). The rotation speed of the turbine at this time is notified from the simulator 20 to the control device 40 (S48, S50) and displayed on the turbine rotation speed display which is one of the auxiliary machines 62 (S52). Upon receiving the turbine speed (S50), the control device 40 generates a fuel control signal (hereinafter referred to as “CSO”) based on the speed and the rated speed, which is the target value of the turbine speed. Calculate (S54). The control device 40 notifies the simulator 20 of the calculated CSO (S56). In the actual machine, fuel is supplied to the combustor based on the notified CSO. In the power plant verification system 10, the simulator 20 calculates the rotational speed of the turbine based on the notified CSO (S58). ). The simulator 20 determines whether the turbine speed has reached the rated speed (S60). If the turbine speed has not reached the rated speed, the simulator 20 notifies the control device 40 of the turbine speed again. (S48, S50). The control device 40 repeats a series of operations of calculating CSO (S54) and notifying the simulator 20 (S56) until the turbine speed reaches the rated speed. When the turbine speed reaches the rated speed, the verification up to this stage is completed.
[0020]
As described above, the flow of normal operation of the power plant verification system 10 from the start of the main engine until the rotational speed of the turbine reaches the rated rotational speed has been described as an example, but after the rotational speed of the turbine reaches the rated rotational speed By operating the simulator 20 from the SW panel 60, an abnormal system test such as a runback operation check, a trip test, an interlock test, or the like can be performed.
[0021]
In the power plant verification system 10 of the present embodiment, the simulator 20 is connected to the control device 40 and the auxiliary device 62, and the simulator 20 simulates the operating state of the main engine. As a result, the operator does not need to be skilled in operating the simulation apparatus, and can easily simulate the operating state of the main machine and can be verified by a small number of people. For example, in the case of this embodiment, it is sufficient that there are two operators, the SW panel 60 operator and the simulator maintenance tool 64 operator.
[0022]
In addition, since the simulator 20 is connected to the auxiliary device 62 together with the control device 40, in addition to software control of the control device 40, a hardware test is performed simultaneously to check whether various auxiliary devices 62 operate correctly. And comprehensive verification can be realized.
[0023]
As mentioned above, although embodiment of this invention has been described in detail, this invention is not limited to the said embodiment.
[0024]
Although the power plant verification system of the said embodiment has demonstrated the example applied to a single axis | shaft combined cycle power plant, this invention can also be used for verification of a multi-axis combined cycle power plant.
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, a simulated power plant is configured by connecting a simulator for simulating the operating state of the main engine to the control device and the auxiliary machine. Thereby, the operation of the power plant can be accurately verified with a small number of people.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a power plant verification system.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the power plant verification system.
FIG. 3 is a diagram showing a general single-shaft combined cycle power plant.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power plant verification system, 20 ... Simulator, 40 ... Control device, 42 ... Digital operation part, 44 ... Relay sequence part, 60 ... SW panel, 62 ... Supplementary Machine, 64 ... Simulator maintenance tool.

Claims (2)

ガスタービンと前記ガスタービンからの排熱を回収する排熱回収ボイラと前記排熱回収ボイラで回収した熱によって動作する蒸気タービンとを有するコンバインドサイクル発電プラントの運転状況を検証する発電プラント検証システムであって、
前記ガスタービン、前記排熱回収ボイラ及び前記蒸気タービンを制御する制御装置及び補機に接続されると共に、前記ガスタービン、前記排熱回収ボイラ及び前記蒸気タービンの運転状況を模擬するシミュレータと、
前記シミュレータに模擬運転の指示を与える指示部と、
を備えることを特徴とする発電プラント検証システム。
A power plant verification system that verifies the operation status of a combined cycle power plant having a gas turbine, a waste heat recovery boiler that recovers exhaust heat from the gas turbine, and a steam turbine that operates by heat recovered by the exhaust heat recovery boiler. There,
A simulator that simulates operating conditions of the gas turbine, the exhaust heat recovery boiler, and the steam turbine, and is connected to a controller and an auxiliary machine that control the gas turbine, the exhaust heat recovery boiler, and the steam turbine;
An instruction unit for giving an instruction of simulated driving to the simulator;
A power plant verification system comprising:
前記シミュレータの保守をするためのシミュレータ保守ツールを備えることを特徴とする請求項1に記載の発電プラント検証システム。The power plant verification system according to claim 1, further comprising a simulator maintenance tool for maintaining the simulator.
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