Международная сертификация менеджмента качества ISO 9001

Поздравляем с Днем Энергетика!

21 декабря, 2023


Дорогие коллеги, поздравляем вас с профессиональным праздником — Днем Энергетика!

От всей души желаем вам крепкого здоровья, благополучия, неиссякаемой энергии, уверенности в будущем!

Пусть общение с коллегами принесет вам удовлетворение от проделанной работы и материальный достаток. Желаем вам радости в Новом году и исполнения всех Ваших пожеланий! 

Коллектив компании АО «Тренажеры электрических станций и сетей»

Вышел том 17, № 1 (2024) журнала «Надежность и безопасность энергетики»

20 мая, 2024
В НОМЕРЕ:
  • Надежность функционирования электрических сетей
  • Нейросеть для прогнозирования режимов работы паротурбинной установки
  • Моделирование гидродинамики фонтанирующего слоя в котле
  • Анализ работы теплообменников систем горячего водоснабжения
  • Стендовые исследования воздухо-охлаждаемых конденсаторов
  • Экспериментальное моделирование генерации СВЧ излучения
  • Майнинг в России. Криптовалюты как инвестиция

Предлагаем вам оформить подписку  на бумажную или электронную версию журнала.

Сразу после выхода свежего номера

подписчикам бумажной версии журнал отправляется по почте на указанный адрес доставки;

подписчикам электронной версии открывается доступ к выпуску на сайте журнала.

Организациям рекомендуется оформить подписку для юридических лиц.

Подписчикам (на календарный год) предоставляется возможность разместить один рекламный модуль размером 1/4 страницы бесплатно.

Редакция журнала «Надежность и безопасность энергетики» разместит на страницах журнала и на сайте рекламную информацию о новых изделиях, приборах и материалах, услугах и разработках в области энергетических и электротехнических технологий, соответствующих тематике журнала.

Перейти на сайт журнала >>>

Вышел том 16, № 4 (2023) журнала «Надежность и безопасность энергетики»

31 января, 2024
В НОМЕРЕ:
  • Проектирование АЭС, выработавших ресурс
  • Проблемы надёжности систем электроснабжения промышленных предприятий
  • Расчет параметров и срока службы кабельных линий
  • Характеристика турбодетандерного агрегата для прогноза режимов работы паротурбинных установок
  • Использование огнестойких жидкостей российского производства

Предлагаем вам оформить подписку  на бумажную или электронную версию журнала.

Сразу после выхода свежего номера

подписчикам бумажной версии журнал отправляется по почте на указанный адрес доставки;

подписчикам электронной версии открывается доступ к выпуску на сайте журнала.

Организациям рекомендуется оформить подписку для юридических лиц.

Подписчикам (на календарный год) предоставляется возможность разместить один рекламный модуль размером 1/4 страницы бесплатно.

Редакция журнала «Надежность и безопасность энергетики» разместит на страницах журнала и на сайте рекламную информацию о новых изделиях, приборах и материалах, услугах и разработках в области энергетических и электротехнических технологий, соответствующих тематике журнала.

Перейти на сайт журнала >>>

Тренажер по оперативным переключениям Кармановской ГРЭС

6 декабря, 2023


ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Описание объекта.

Полное наименование системы: «Тренажер по оперативным переключениям Кармановской ГРЭС». 

Условное обозначение: «Тренажер Кармановской ГРЭС».

Год выпуска: 2023 год.

ВВЕДЕНИЕ.

Тренажер по оперативным переключениям Кармановской ГРЭС предназначен для подготовки, переподготовки и повышения квалификации оперативного и обслуживающего персонала Кармановской ГРЭС, позволяет формировать и поддерживать на высоком уровне навыки оперативного персонала при производстве переключений в электроустановках станции в нормальном и аварийном режимах работы.

Современный электроэнергетический IT-тренажер, разработанный по принципам современных информационных технологий, соответствующий нормативам (СО153-34.0-12.305-99, СТУ 115.-15-2003), а также российским и международным стандартам качества удовлетворяет следующим требованиям.

IT-тренажер, как система, разделяется на пять основных подсистем:

  • средства обучения оперативного персонала;
  • средства контроля и анализа процесса обучения;
  • средства поддержки обучаемых и инструктора;
  • модель энергообъекта;
  • служебные средства.

В тренажере, разработанном на базе современных IT-технологий, реализуется искусственное воспроизведение условий и факторов, аналогичных тем, которые имеют место в процессе эксплуатации реального объекта.

Уникальность тренажера заключается не только в применении современных информационных технологий, направленных на усовершенствование программного обеспечения, но и в методике разработки математической модели тренажера, а также организации тренажерной подготовки при обучении кадрового ресурса электростанции.

При проведении обучения и тренировок оперативного персонала тренажер по оперативным переключениям Кармановской ГРЭС выполняет следующие основные задачи:

  • отображение рабочих мест, тренирующихся с максимальным приближением к реальным рабочим местам;
  • отображение моделируемого оборудования;
  • имитация работы электрической схемы ГРЭС (включая ЛЭП), устройств РЗА в любых возможных режимах, в том числе аварийных;
  • проведение основных операций оперативного персонала при выполнении работ на работающем и остановленном оборудовании;
  • производство на тренажере оперативных переключений в электроустановках, устройствах РЗА в нормальном режиме работы станции и при ликвидации аварий, связанных с технологическими нарушениями, в том числе с изменением режима работы станции;
  • протоколирование действий оператора, совершенных им ошибок, сообщений аварийной и предупредительной сигнализации, действия защит, блокировок и автоматики.
  • возможность работы по диспетчерскому графику.
  • создание любых произвольных режимов работы главной электрической схемы с адекватной ответной реакцией поведения объекта, сохранение режимов, возврат режима в любую промежуточную точку.

Тренажер по оперативным переключениям в электрической схеме КГРЭС служит достижению основных целей подготовки персонала:

  • выработке у тренируемых умения оценивать оперативную ситуацию;
  • формированию у тренируемого умения находить правильную последовательность операций для решения любых заданий по изменению режима работы оборудования;
  • поддержанию профессионального уровня;
  • подготовке и проведению сложных переключений в электроустановках;
  • проведению соревнований оперативного персонала ГРЭС;
  • проведению тренировок в штатных и нештатных режимах;
  • моделированию реальных происшествий на ГРЭС, их анализ, исключение ошибок в выполнении последовательности операций тренируемыми для решения задач по переключению в электроустановках и управлении оборудованием.

 

В состав моделируемого оборудования тренажера входят:

‒      Шесть генераторов:

  • четыре генератора ТВВ-320 мощностью по 300 МВт;
  • два генератора ТВВ-350 мощностью по 350 МВт;

‒      Центральный щит управления с колонками синхронизации;

‒      Шесть блочных щитов управления генераторами с панелями синхронизации;

‒      Шесть релейных щитов генераторов РЩ-ТГ-1÷6;

‒      Щиты возбуждения генераторов ТГ-1÷6;

‒      Панели СН блока ТГ-1÷6;

‒      Релейный щит ОРУ;

‒      Открытое распредустройство 500 кВ;

‒      Открытое распредустройство 110 кВ;

‒      Распредустройство 35 кВ;

‒      Генераторные РУ-20 кВ;

‒      Комплектное распредустройство КРУ 6 кВ;

‒      Распредустройство собственных нужд 0,4 кВ;

‒      Два автотрансформатора 1АТ, 2АТ;

‒      Блочные трансформаторы, ТСН;

‒      АСУ ТП;

‒      Автоматика, блокировки, сигнализация силового и коммутационного оборудования;

‒      Местное и дистанционное управление;

‒      Ячейки КРУ, выключатели, разъединители, ТН,

‒      Сборки питания, шкафы управления и др.

  1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА-ПРОТОТИПА.

Кармановская ГРЭС – самая мощная тепловая электростанция в Башкирии, расположенная в с. Энергетик (городской округ Нефтекамск) на реке Буй. Была спроектирована и построена с целью использования в качестве топлива местной высокосернистой нефти. В дальнейшем все котлоагрегаты были переведены на сжигание газа. В настоящее время электрическая мощность электростанции составляет 1856,2 МВт.

В составе электростанции шесть блоков с генераторами ТВВ-320-2 и ТВВ-350-2 производства Ленинградского объединения «Электросила» напряжением 20 тыс. вольт, ток статора – 10,2 тыс. ампер, с водяным охлаждением обмотки статора, водородным охлаждением ротора и статора, системой высокочастотного машинного возбуждения.

Блочные силовые трансформаторы изготовлены на Запорожском трансформаторном заводе, напряжением на высшей стороне соответственно 110 и 500 тыс. вольт. Это одни из первых трехфазных трансформаторов на 500 кВ.

Автотрансформаторы связи ОРУ 110 — 500 кВ 1АТ и 2АТ.

ОРУ 110 имеет одиннадцать линий связи с энергосистемой, ОРУ-500 кВ – три.

Генераторы выдают электроэнергию на напряжении 20 кВ.

С трансформаторов электроэнергия передаётся на открытые распределительные устройства (ОРУ) напряжением 500 кВ  и 110 кВ, откуда затем выдаётся в энергосистему по линиям электропередачи.

Для связи между шинами открытых распределительных устройств 110 и 500 кВ смонтированы два автотрансформатора связи. 

В состав главной электрической схемы ГРЭС входят ОРУ 500 кВ, ОРУ 110 кВ, РУ-35 кВ, ГРУ-20 кВ, КРУ-6 кВ, РУ-0,4 кВ, а также автотрансформаторы 1АТ, 2 АТ, блочные трансформаторы, трансформаторы резервного питания 20Т, 30Т.

ОРУ 110 кВ разделено на 2 секции, каждая из которых представляет собой сборную систему шин, выполненных по схеме две СШ с обходной ОСШ. К первой секции присоединяется  шесть ВЛ-110 кВ, блочный трансформатор 1ГТ и автотрансформатор АТ-1. Ко второй – блочный трансформатор 1ГТ, трансформатор резервного питания 20Т, пять ВЛ-110 кВ и автотрансформатор АТ-2.

Для связи первой и второй систем шин ОРУ 110 кВ имеется шиносоединительный выключатель ШСВ-110.

Автотрансформаторы 1АТ и 2АТ применяются для связи между ОРУ-500 кВ и ОРУ-110 соответственно.

ОРУ 500 кВ состоит из двух систем шин и выполнено по полуторной схеме (две системы шин и три выключателя на две цепи) и питается через пять блочных трансформаторов от генераторов ТГ-2 ÷ ТГ-6 без генераторных выключателей. Передача мощности потребителям происходит по трем воздушным линиям электропередачи ВЛ-500 кВ.

Для энергоснабжения собственных нужд предусмотрено КРУ-6 кВ, секции которого 1РА-6РА, 1РБ-6РБ питаются соответственно от трансформаторов собственных нужд 21Т – 26Т, подключенных к главным выводам генераторов, напряжением 20/6 кВ.

Рабочими являются трансформаторы СН блоков 41ТА ÷ 46ТА, 41ТБ ÷ 46ТБ напряжением 6/0,4 кВ.

Каждый из двух трансформаторов СН блока питает две секции 0,4 кВ НА, НВ и НБ, НГ соответственно. РУСН-0,4 кВ НА, НБ разделены секционными автоматами на две полусекции. От одной полусекции питается особо ответственная нагрузка. Ввод от трансформаторовров на секции 0,4 кВ осуществляется через автоматы рабочих вводов.

Резервное питание электрической схемы Кармановской ГРЭС осуществляется через трансформаторы 20Т и 30Т мощностью 32 МВА.

  

  1. СОСТАВ ТРЕНАЖЕРА.

2.1.      Модель объекта и режимы работы.

В состав тренажера входят математические модели:

—    генераторов;

—    электрической цепи;

—    трансформаторов;

—    коммутационных аппаратов;

—    устройств РЗА.

Основными составляющими тренажёра являются математические модели генератора, системы возбуждения, электрической цепи, средств РЗА, трансформаторов, коммутационных аппаратов, электродвигателей и упрощённая модель энергосистемы при работе на длинную линию.

Математические модели электрооборудования главной электрической схемы Кармановской ГРЭС состоят из дифференциальных уравнений, основанных на рассмотрении физической природы процессов.

Модели генераторов реализованы на основе системы уравнений Парка-Горева и описывают работу генераторов в синхронном, асинхронном и двигательном режимах с непрерывным переходом из одного режима в другой.

Модель электрической цепи основана на системе дифференциальных уравнений, выражающих законы Кирхгофа, и описывает динамику напряжения, токов и частоты во всех режимах, включая аварийные.

В общем, математическая модель данного объекта, а именно модель главной электрической схемы (ГЭСх) электростанции с полным комплексом электротехнического оборудования воспроизводит все режимы работы оборудования при любых переключениях в электрической схеме, при выработке мощности, синхронизации и отключении генераторов от сети, вводах-выводах в работу генераторов, трансформаторов, ЛЭП, систем шин, выключателей, защит, блокировок и т.п., а также в аварийных режимах, задаваемых с пульта инструктора. Такими режимами могут быть короткие замыкания на линиях, шинах, в трансформаторах, на генераторе, присоединениях, отказы в работе электротехнического оборудования.

2.2.      Модель системы управления.

В Компьютерном тренажере оперативных переключений, соответствующем главной электрической схеме Кармановской ГРЭС полномасштабно моделируются   все технологические зоны, обслуживаемые персоналом электрического цеха ГРЭС.

Оперативная диспетчерская схема центрального щита управления выполнена в соответствии с оригиналом и является средством отображения и контроля за состоянием режима работы основного электротехнического оборудования электростанции, общей выработки мощности и потребления.     

Мнемосхемы ОРУ, РУ, КРУ выполнены по оперативным схемам и позволяют проводить переключения всех коммутационных аппаратов, как в дистанционном режиме, так и при местном управлении.

Модель системы управления тренажера позволяет взаимодействовать с объектами главной электрической схемы станции, контролировать текущее состояние параметров и оборудования, срабатывание защит, блокировок и сигнализации. Управляющее оборудование в тренажере выполнено по фотографиям с объекта, оживлено и смоделировано в таком же представлении, как и в реальности на Кармановской ГРЭС, привычном и узнаваемом для персонала.

Согласно Техническому проекту, в интерфейсе тренажера реализованы следующие зоны управления КГРЭС: ЦЩУ, БЩУ, ОРУ, РУ, КРУ, РЩ ОРУ, щиты возбуждения, щиты управления СН, релейные щиты генераторов, трансформаторов, местные шкафы управления выключателями, разъединителями, высоковольтные коммутационные аппараты, ячейки КРУ, панели синхронизации и многое другое.

Интерфейсные управляющие и информационные окна тренажера представляют собой отображение и текущее состояние всех элементов электрической схемы, управляются понятным и доступным для любого уровня компьютерной подготовки оператора щелчком мыши или с помощью активных областей перехода.

Для выполнения некоторых обязательных действий, таких как, осмотр, визуальная проверка включенного или отключенного состояния разъединителя, заземляющих ножей, состояния выключателей, ввод-вывод защит, управление  с местных щитов управления и т.д., а также для соответствия возможных действий оперативного персонала реальным, в тренажере предусмотрены дополнительные функции. 

Например, управление коммутационными аппаратами смоделировано таким образом, что их включение и отключение (разъединителей, заземляющих ножей) можно было бы осуществлять как дистанционно, так и через местные щиты на ОРУ. Для этого предусмотрены кнопки переключения режима управления с местного на дистанционный и обратно. То есть, для выполнения операций на ОРУ, необходимо переключить управление на местное и вызовом на мнемосхеме соответствующего значка коммутационного аппарата открыть его интерактивное изображение с присутствующим здесь же шкафом управления. 

В состав мнемосхем тренажера введены дополнительные управляющие динамические схемы с набором оборудования блочных и релейных щитов управления, панелей ЦЩУ, выключателей с другой стороны воздушных линий электропередач и иного оборудования, необходимого для выполнения операций по бланкам переключений и расширения зоны обслуживания оборудования ГРЭС.

Панели и шкафы управления генераторами, РЗиА, ЦЩУ, РЩ ОРУ, сборок питания, ячеек КРУ выполнены по фотографиям и имеют управляющие элементы (ключи, кнопки, автоматы) такие же, что и в реальности.

При вызове с экрана любого управляющего элемента появляется соответствующее диалоговое окно с изображением реальной панели управления, функционал которой соответствует прототипу и отражает ее текущее состояние в общей схеме.

Кроме управляющих элементов на мнемосхемы тренажера выведены динамические параметры схем: напряжения на шинах, ВЛ, трансформаторах, токи по линиям, активные и реактивные мощности, параметры генераторного оборудования. Показания этих параметров зависят от состояния электрической схемы и режима работы ГЭСх и адекватно реагируют на любые воздействия при их изменении. В случае выхода параметров за верхние или нижние границы – срабатывает предупредительная или аварийная сигнализация с возможным аварийным отключением.

Одна из основных функций в модели системы управления тренажера, не входящая в общую систему управления, – это ведение телефонных переговоров с диспетчером. В случае необходимости переключений в схеме, оператор обязан по телефону связаться с диспетчером для получения разрешения на предстоящие операции или для отчета о произведенных переключениях. Проведение телефонных переговоров выполнено в форме диалога, то есть на каждое свое обращение оператор получает ответ и указания о дальнейших действиях.

При обслуживании электрооборудования важное место занимают технические меры по обеспечению техники безопасности. Имеются ввиду переключения на электрооборудовании, выполнение мер, препятствующих ошибочному или самопроизвольному включению коммутационных аппаратов, установка защитного заземления, вывешивание плакатов по ТБ, использование средств индивидуальной защиты.

Вывешивание плакатов на переключаемом электрооборудовании – одно из основных требований, обеспечивающих безопасность людей при работе на электроустановках, также реализовано в тренажере. При работе по сценариям по выводу установки в ремонт или проведении противоаварийных тренировок контролирующая программа тренажера фиксирует каждый вывешенный плакат и его соответствие месту. За неправильные действия по таким операциям будут начислены штрафные баллы.

Указатели высокого напряжения по уровням напряжения выполнены для определения наличия напряжения на токоведущих частях электрооборудования и линиях электропередач. Созданы визуально идентичными реальным, имеют сигнальную лампу и находятся в составе электроинструментов тренажера. При проверке напряжения кроме сигнальной лампы тренажер выдает дополнительное сообщение об отсутствии или наличии напряжения на проверяемом участке токопровода.

2.3.      Модель системы защит.

Модель системы защит включает следующие модели:

—    защиты генераторов;

—    защиты трансформаторов;

—    защиты линий;

—    защиты шин.

Модель системы защит воспроизводит работу защит оборудования в аварийных ситуациях и при повреждениях оборудования на электростанции. Реализация модели защит проводилась на основе технической документации, предоставленной Кармановской ГРЭС и в достаточной мере точно имитирует их работу.

Управление электрическими защитами в тренажере производится из шкафов резервных и основных защит, расположенных на релейных щитах, выполнено по фотографиям шкафов РЩ и максимально приближено к реальному. Панели защит имеют идентификационные номера такие же, как их маркировка на электростанции и вызываются с мнемосхем релейного зала тренажера или БЩУ путем нажатия на пиктограмму соответствующей панели. В момент срабатывания защиты мигает сигнал желтого или красного цвета совместно со звуковой сигнализацией. Сигналы, ключи, переключатели и кнопки в шкафах защит отрабатывают аналогично реальным. Отображение информации по защитам и другим системам тренажера повторяет интерфейс АСУ ТП объекта и дает возможность проводить обучение персонала в условиях, приближенным к рабочим.

2.4.      Модель блокировок.

Реализована модель блокировок, имеющихся на электростанции. Сюда входят блокировки основного и вспомогательного оборудования генераторов, разъединителей и выключателей, заземляющих ножей главной электрической схемы и СН. Информация о действующей блокировке коммутационного аппарата находится в управляющем окне данного аппарата и содержит информацию об условиях ее действия.

2.5.      Модель аварийной и предупредительной сигнализации.

В тренажере срабатывание аварийной и предупредительной сигнализаций отображается в отдельном специальном окне в виде табло. Каждая строка этого табло – одно сигнализационное сообщение с соответствующими характеристиками: наименованием, временем срабатывания, указанием объекта срабатывания и устройства срабатывания. Кроме того, сработавшая сигнализация фиксируется в протоколе аварийных сообщений и записывается в отдельный файл.

  1. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА.

3.1.      Модели сценариев тренировок.

Набор сценариев тренировок представляет собой дополнительные программы, представляющие собой готовые решения для индивидуальной самостоятельной подготовки, экзаменации и тестирования персонала, а также в любых других формах обучения, позволяющие тренировать персонал по типовым бланкам переключений на электрооборудовании ГРЭС.

Модель сценария – это программное пошаговое описание набора необходимых действий оператора в определенной последовательности для выполнения тренировочного задания по сценарию, которое в отдельных непринципиальных случаях может выполняться с некоторыми допущениями. В процессе прохождения задания модель отслеживает и фиксирует выполняемые оператором действия по пунктам из бланка переключений или задания. В случае правильного выполнения всех описанных в бланке шагов в заданной последовательности и достижения требуемого состояния оборудования, модель сценария заканчивает свою работу и выдает сообщение об успешном прохождении тренировочного задания.

На данный момент в тренажере имеется 31 автоматизированный сценарий, охватывающий основной спектр возможных переключений в электрооборудовании КГРЭС и представленный в виде типовых бланков переключений. При выполнении каждой операции по бланку оператор должен проставить галочку в бланке, также как и в жизни при производстве реальных переключений и затем перейти к следующему шагу.

Состав автоматизированных сценариев тренировок тренажера.

  1. Вывод из работы блока 1ГТ
  2. Ввод в работу блока 1ГТ
  3. Вывод из работы блока 3ГТ
  4. Ввод в работу блока 3ГТ
  5. Вывод в ремонт автотрансформатора 1АТ
  6. Ввод в работу автотрансформатора 1АТ
  7. Вывод в ремонт трансформатора собственных нужд (20Т)
  8. Ввод в работу трансформатора собственных нужд (20Т)
  9. Вывод в ремонт ВЛ-110 кВ Закамская-Карманово I цепь с отпайками
  10. Ввод в работу ВЛ-110 кВ Закамская-Карманово I цепь с отпайками
  11. Вывод в ремонт ВЛ 500кВ Воткинская ГЭС — Кармановская ГРЭС
  12. Ввод в работу ВЛ 500кВ Воткинская ГЭС — Кармановская ГРЭС
  13. Вывод в ремонт выключателя ВЭ-110 кВ Арлан-2 с заменой на ОВ
  14. Ввод в работу выключателя ВЭ-110 кВ Арлан-2
  15. Вывод в ремонт выключателя 16В 500 кВ
  16. Ввод в работу выключателя 16 В 500 кВ
  17. Вывод в ремонт выключателя 17В 500 кВ
  18. Ввод в работу выключателя 17В 500 кВ
  19. Вывод из работы 2СШ 110 кВ
  20. Ввод в работу 2 СШ 110 кВ
  21. Вывод из работы 1 СШ 500 кВ
  22. Ввод в работу 1 СШ 500 кВ
  23. Вывод из работы 2 СШ 500 кВ
  24. Ввод в работу 2 СШ 500 кВ
  25. Вывод в ремонт ТН-110кВ 1СШ НКФ-1СИ
  26. Ввод в работу ТН-110кВ 1СШ НКФ-1СИ
  27. Вывод в ремонт секции 6 кВ 3РА
  28. Ввод в работу секции 6 кВ 3РА
  29. Вывод в ремонт трансформатора собственных нужд (30Т)
  30. Ввод в работу трансформатора собственных нужд (30Т)
  31. Ввод в работу ВЛ-110 кВ Арлан-1 на 1СШ -110 кВ

Благодаря наличию всережимной математической модели тренажер позволяет составлять любые сценарии тренировок из любых начальных состояний оборудования с адекватной реакцией объекта.

3.2.      Модель вводных.

Модель вводных – это математическое описание различного рода внешних возмущений, производимых с пульта инструктора. К ним относятся отказы в работе электротехнического оборудования – выключателей, повреждения на линиях, шинах, в трансформаторах, генераторах, отказы в действии защит и др. Для работы с вводными предусмотрены специальные управляющие интерфейсные окна, в которых инструктор по своему усмотрению задает различные нештатные ситуации, позволяющие подготавливать персонал электростанции к парирующим действиям.

Эта функция тренажера позволяет формировать противоаварийные сценарии тренировок, с последующим анализом действий обучаемого.  

Перечень аварийных ситуаций в составе тренажера:

Короткое замыкание на выводах трансформаторов:

—         Трансформатор 1АТ;

—         Трансформатор 2АТ;

—         Трансформатор 1ГТ;

—         Трансформатор 2 ГТ;

—         Трансформатор 3 ГТ;

—         Трансформатор 4 ГТ;

—         Трансформатор 5 ГТ;

—         Трансформатор 6 ГТ;

—         Трансформатор 20Т;

—         Трансформатор 30Т;

—         Трансформатор 21Т;

—         Трансформатор 22Т;

—         Трансформатор 23Т;

—         Трансформатор 24Т;

—         Трансформатор 25Т;

—         Трансформатор 26Т.

Короткое замыкание на выводах генераторов:

—         Генератор ТГ-1;

—         Генератор ТГ-2;

—         Генератор ТГ-3;

—         Генератор ТГ-4;

—         Генератор ТГ-5;

—         Генератор ТГ-6.

Короткое замыкание на шинах:

—         1 СШ-500 кВ;

—         2 СШ-500 кВ;

—         1 СШ 110 кВ;

—         2 СШ 110 кВ;

—         РУ 35 кВ;

—         КРУ 6 кВ 1РА;

—         КРУ 6 кВ 1РБ;

—         КРУ 6 кВ 2РА;

—         КРУ 6 кВ 2РБ;

—         КРУ 6 кВ 3РА;

—         КРУ 6 кВ 3РБ;

—         КРУ 6 кВ 4РА;

—         КРУ 6 кВ 4РБ;

—         КРУ 6 кВ 5РА;

—         КРУ 6 кВ 5РБ;

—         КРУ 6 кВ 6РА;

—         КРУ 6 кВ 6РБ.

Короткое замыкание на воздушной линии:

—        ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Янаул I цепь с отпайкой на ПС Строительная (Янаул-1);

—       ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Янаул II цепь с отпайками (Янаул-2);

—       ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Янаул № 3 с отпайкой на ПС Байгузино (Янаул-3);

—        ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Редькино I цепь с отпайкой (Редькино-1);

—        ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Редькино II цепь с отпайками (Редькино-2);

—        ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Автозавод I цепь с отпайками (Автозавод-1);

—        ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Автозавод II цепь с отпайкой на ПС Раздолье (Автозавод-2);

—        ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Арлан I цепь с отпайками (Арлан-1);

—        ВЛ 110 кВ Кармановская ГРЭС – Арлан II цепь с отпайками (Арлан-2);

—        ВЛ 110 кВ ЗакамскаяКармановская ГРЭС II цепь с отпайками (Закамская-2);

—        ВЛ 110 кВ ЗакамскаяКармановская ГРЭС I цепь с отпайками (Закамская-1);

—        ВЛ 500 кВ Кармановская ГРЭС – Буйская;

—        ВЛ 500 кВ Кармановская ГРЭС – Удмуртская;

—        ВЛ 500 кВ Воткинская ГЭС – Кармановская ГРЭС.

Отказ в работе выключателей (аварийные ситуации шт.), действия УРОВ:

—         Выключатели ОРУ-500 кВ (15 шт.);

—         Выключатели ОРУ-110 кВ (18 шт.);

—         Выключатели РУ-35 кВ (1 шт.);

—         Выключатели и выкатные  элементы КРУ-6 кВ.

 3.3.      Контролирующая программа.

Работает в течение всего процесса тренировки и фиксирует ошибки, произведенные оператором за время работы на тренажере. Происходит начисление штрафных баллов при отклонении значений текущих параметров от допустимых с учетом правильного (или неправильного) выполнения определенных операций. Количество начисленных баллов зависит от характера и весомости нарушения.

Все возможные нарушения заносятся в список нарушений. В данном списке указаны критерии нарушений, количество штрафных баллов по каждому критерию и время задержки наложения штрафа. То есть, для некоторых нарушений предоставляется определенное количество времени на их устранение.

Регистрация произведенных оператором ошибок, в результате работы контролирующей программы, происходит в протоколе контроля с указанием момента времени совершения нарушения и количеством начисленных за него штрафных баллов.

3.4.      Протоколы.

Программа тренажера формирует следующие протоколы:

—       контроля;

—      действий оператора;

—       аварийных сообщений;

—       действий автоматики;

—       действия защит;

—       первопричины защит.

Каждое событие, совершенное при работе оператора на тренажере, фиксируется по времени и заносится в соответствующий протокол.

Это позволяет инструктору следить за процессом обучения, анализировать причины ошибок оператора и давать соответствующие наставления и рекомендации. Протоколы могут совмещаться в одном документе.

 

3.5.      Инструкции.

В тренажере предусмотрен архив технической документации, используемой на электростанции, по работе систем главной электрической схемы, защитам, блокировкам, режимам работы и т.д. Это основные инструкции по эксплуатации, карты уставок защит и сигнализации, электрические схемы соединений и другие документы, обращение к которым производится нажатием одной клавиши. При необходимости получения справочной информации оператор в любой момент может обратиться к этому архиву. Исключение составляет экзаменационный режим, в котором отключаются все подсказки.

Тренажер по оперативным переключениям Ондской ГЭС 80МВт

6 декабря, 2023


ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Описание объекта.

Полное наименование системы: «Тренажер по оперативным переключениям Ондской ГЭС». 

Условное обозначение: «Тренажер Ондской ГЭС».

Год выпуска: 2023 год.

ВВЕДЕНИЕ.

Тренажер по оперативным переключениям Ондской ГЭС предназначен для подготовки, переподготовки и повышения квалификации оперативного и обслуживающего персонала Ондской ГЭС, позволит формировать и поддерживать на высоком уровне навыки оперативного персонала при производстве переключений в электроустановках и управлении гидротурбинным и гидромеханическим оборудованием станции в нормальном и аварийном режимах работы.

В тренажере, разработанном на базе современных IT-технологий, реализуется искусственное воспроизведение условий и факторов, аналогичных тем, которые имеют место в процессе эксплуатации реального объекта.

Уникальность тренажера заключается не только в применении современных информационных технологий, направленных на усовершенствование программного обеспечения, но и в методике разработки математической модели тренажера, а также организации тренажерной подготовки при обучении кадрового ресурса электростанции.

 

В состав моделируемого оборудования тренажера входят:

  • Четыре гидроагрегата мощностью по 80 МВт;
  • Главный щит управления;
  • Щит управления ОПУ;
  • Агрегатные щиты управления;
  • Релейный щит;
  • Открытое распредустройство 330 кВ;
  • Открытое распредустройство 220 кВ;
  • Открытое распредустройство 110 кВ;
  • Распределительные устройства КРУ 10 кВ, ГРУ-10 кВ;
  • Распределительное устройство КРУН-6 кВ;
  • Собственные нужды станции;
  • Четыре автотрансформатора;
  • Блочные трансформаторы, ТСН;
  • АСУ ТП;
  • ГРАРМ.
  • автоматика, блокировки, сигнализация;
  • вспомогательные системы ГА,
  • щиты возбуждения,
  • ячейки КРУ, выключатели, разъединители, ТН,
  • сборки питания, шкафы управления и др.

  1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА-ПРОТОТИПА.

Ондская ГЭС − гидроэлектростанция на реке Онде, недалеко от посёлка Надвоицы в Карелии. Входит в Выгский каскад ГЭС. ГЭС построена по плотинно-деривационному типу.

Мощность Ондской ГЭС − 80 МВт, среднегодовая выработка − 416 млн кВт·ч.

В здании ГЭС установлено 4 поворотно-лопастных гидротурбины мощностью по 20,8 МВт, работающих при расчетном напоре 26 м. Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 0,7 км) образуют Ондское водохранилище, соединенное протокой с Выгозерским водохранилищем.

Плотина ГЭС имеет оригинальную конструкцию − гравитационная, выгнутая книзу по течению реки, с «обжатым» профилем. 

Основным потребителем электроэнергии гидроэлектростанции является Надвоицкий алюминиевый завод.

Гидротурбина объединена в единый агрегат с зонтичным гидрогенератором, имеющим подпятник на нижней, грузонесущей крестовине. Расход воды через гидротурбину составляет 91,6 м3 /с при расчетном напоре и мощности, число оборотов n=150 об/мин.

На гидроагрегатах выполнена модернизация системы управления и регулятора скорости гидроагрегата. Система автоматического управления гидроагрегатом (САУ ГА) осуществляет необходимые технологические операции по управлению турбиной, генератором и их вспомога­тельным оборудованием при переходных и установившихся режимах работы гидроагрегата на основе результатов контроля состояния его узлов и внешних команд управления САУ ГА.

На Ондской ГЭС установлено четыре гидрогенератора ВГС-700/80-40, работающих с повышающими трансформаторами, повышая напряжение с 10 кВ до 110 кВ. В нормальном режиме от двух генераторов Г-2 и Г-3 запитано КРУ-10 кВ. От КРУ-10 кВ запитаны два трансформатора местного района Т-12 и Т-13 и трансформаторы собственных нужд ТСН-1 и ТСН-2 для питания щита собственных нужд «С».

Главная электрическая схема станции ОГЭС включает распредустройства следующих типов: ОРУ 330, ОРУ-220, ОРУ-110, ГРУ-10 кВ, КРУ-10 кВ, КРУН-6 кВ.

Схема ОРУ-110 кВ представляет собой две рабочие системы шин с обходной системой шин и девятью ЛЭП 110 кВ. Мощность с шин ОРУ 110 кВ выдается в сеть 110 кВ по воздушным линиям электропередач ВЛ-110 кВ:

  • ВЛ 110 кВ Ондская ГЭС – НАЗ №1 (Л-100);
  • ВЛ 110 кВ Ондская ГЭС – НАЗ №2 (Л-101);
  • ВЛ 110 кВ Ондская ГЭС – Олений (Л-106);
  • ВЛ 110 кВ Ондская ГЭС – НАЗ №3 (Л-107);
  • ВЛ 110 кВ Ондская ГЭС – НАЗ №4 (Л-108);
  • ВЛ 110 кВ Ондская ГЭС – СЦБК с отпайкой на ПС Сегежа №1 (Л-109);
  • ВЛ 110 кВ Ондская ГЭС – СЦБК с отпайкой на ПС Сегежа №2 (Л-110);
  • ВЛ 110 кВ Ондская ГЭС – Идель (Л-111);
  • ВЛ 110 кВ Ондская ГЭС – Идель (Л-112).

Схема ОРУ-220 кВ представляет собой две секции с обходной системой шин и одной ЛЭП 220 кВ — ВЛ 220 кВ Ондская ГЭС – Сегежа.

Схема ОРУ-330 кВ представляет собой четырехугольник с двумя шинными мостами 330 кВ:

  • ШМ-330 кВ АТ-3 Ондская ГЭС;
  • ШМ-330 кВ АТ-4 Ондская ГЭС;

Связь с энергосистемой ОРУ-330 кВ происходит через две ВЛ 330 кВ:

  • ВЛ-330 кВ Ондская ГЭС – Кондопога (Л-390);
  • ВЛ-330 кВ Ондская ГЭС – Путкинская ГЭС (Л-391).

Связь между ОРУ-110 кВ и ОРУ-220 кВ осуществляется через автотрансформаторы АТ-1 и АТ-2. Связь между ОРУ-220 кВ и ОРУ-330 кВ осуществляется через автотрансформаторы АТ-3 и АТ-4. С низкой стороны 10 кВ АТ-1 и АТ-2 запитаны трансформаторы собственных нужд ТСН-3 и ТСН-4 для питания щита «Н».

Питание собственных нужд здания ГЭС, КРУН-6 кВ, здания напорного бассейна и ОРУ-330 кВ осуществляется от щитов «С». Питание собственных нужд здания технологического корпуса, ОПУ, ОРУ-110 кВ и ОРУ-220 кВ осуществляется от щитов «Н».

 

  1. СОСТАВ ТРЕНАЖЕРА.
    • Модель объекта и режимы работы.

В состав тренажера входят математические модели:

  • гидравлической части гидроагрегата;
  • тепломеханической части гидроагрегата;
  • электрической схемы блока генератор-трансформатор;
  • главной электрической схемыа станции;
  • электрической схемы питания собственных нужд станции;
  • трансформаторов;
  • системы аварийной и предупредительной сигнализации;
  • устройств РЗиА.

Математические модели гидравлической и тепломеханической частей гидроагрегатов, вспомогательного оборудования ГЭС состоят из дифференциальных уравнений, основанных на рассмотрении физической природы процессов, то есть стандартных балансовых уравнений, а количественные зависимости и направленность процессов определяются законами термодинамики, гидродинамики и т.д. Зависимости между параметрами связей однозначно и единообразно описываются уравнениями энергетического, расходного и гидравлического балансов в элементах оборудования.

Основными составляющими тренажёра также являются математические модели генератора, системы возбуждения, электрической цепи, средств РЗА, трансформаторов, коммутационных аппаратов, электродвигателей и упрощённая модель энергосистемы при работе на длинную линию;

Модели гидрогенераторов реализованы на основе системы дифференциальных уравнений Парка-Горева и описывают работу генераторов в синхронном, асинхронном и двигательном режимах с непрерывным переходом из одного режима в другой.

Модель электрической цепи основана на системе дифференциальных уравнений, выражающих законы Кирхгофа, и описывает динамику напряжения, токов и частоты во всех режимах, включая аварийные.

В общем, математическая модель данного объекта, а именно модель гидроэлектростанции с полным комплексом гидравлического, энергетического и электротехнического оборудования воспроизводит все режимы работы оборудования при любых переключениях в схеме электростанции, при выработке и регулировании мощности в энергосистеме, в пусковых и остановочных режимах гидроагрегатов, а также аварийных режимах, задаваемых с пульта инструктора. Такими аварийными режимами могут быть короткие замыкания на линиях, шинах, в трансформаторах, на генераторе, присоединениях, отказы в работе гидравлического оборудования.

  • Модель системы управления.

В Тренажере с компьютерными динамическими мнемосхемами гидроагрегатов и электрических схем ОГЭС за основу для моделирования взята система управления оборудованием, эксплуатируемая в данный момент на Ондской ГЭС, разработанная филиалом АО «Институт Гидропроект» — «НИИЭС». Мнемосхемы управления гидроагрегатами, ГРАМ, ГРНРМ визуально идентичны реальным, управляющие формы и окна также представляют собой копии из АСУ ТП.

 Мнемосхемы ОРУ, КРУ, КРУН главной электрической схемы ОГЭС выполнены по оперативным схемам и позволяют проводить переключения на всех коммутационных аппаратах как в дистанционном режиме, так и при местном управлении.

Модель системы управления тренажера позволяет взаимодействовать с объектами гидромеханической части и главной электрической схемы станции, контролировать текущее состояние параметров и оборудования, срабатывание защит и сигнализации в таком же представлении, как и в реальности на Ондской ГЭС, привычно для персонала, в объеме, необходимом для проведения обучающих тренировок.

Согласно Техническому проекту, в интерфейсе тренажера реализованы следующие зоны управления ОГЭС: АСУ ТП, ЩУ ГЭС, ЩУ ОПУ, ОРУ, КРУ, КРУН управление с местных и релейных щитов релейного зала, машзала, трансформаторов, релейного зала и другого электротехнического и гидромеханического оборудования гидростанции.

Управляющие и информационные окна тренажера соответствуют реальным из АСУ ТП и имеют аналогичное назначение, аналогичный интерфейс.

Для выполнения некоторых обязательных действий, не предусмотренных системой АСУ ТП, например, осмотр, визуальная проверка включенного или отключенного состояния разъединителя, заземляющих ножей, состояния выключателей, ввод-вывод защит, управление ГА с местных щитов управления  и т.д., а также для соответствия возможных действий оперативного персонала реальным, в тренажере, помимо модели АСУ ТП, предусмотрены дополнительные функции в управлении оборудованием. 

Например, управление коммутационными аппаратами смоделировано таким образом, что их включение и отключение (разъединителей, заземляющих ножей) можно было бы осуществлять как с помощью АСУ ТП, так и через местные щиты на ОРУ. Для этого предусмотрена кнопка переключения режима управления с местного на дистанционный и обратно. То есть, для выполнения операций на ОРУ, необходимо переключить управление на местное и вызовом на мнемосхеме соответствующего значка коммутационного аппарата открыть его интерактивное изображение с присутствующим здесь же шкафом управления. 

В состав мнемосхем тренажера введены дополнительные управляющие схемы с набором оборудования блочных и агрегатных щитов управления, панелей ГЩУ, РЗиА, выключателей с другой стороны воздушных линий электропередач и иного оборудования, необходимого для выполнения операций по бланкам переключений и расширения зоны обслуживания оборудования ГЭС.

Панели и шкафы управления гидроагрегатами, РЗиА, ЩУ ГЭС, ЩУ ОПУ, сборок питания  выполнены по фотографиям ячеек и имеют управляющие элементы (ключи, кнопки, автоматы) такие же, что и в реальности.

При вызове с экрана любого управляющего элемента появляется соответствующее диалоговое окно с изображением реальной панели управления, где присутствуют все необходимые функции для работы с данной панелью и отражающие ее состояние.

Кроме управляющих элементов на мнемосхемы тренажера выведены динамические параметры схем: напряжения на шинах, ВЛ, трансформаторах, токи по линиям, активные и реактивные мощности, параметры гидромеханического оборудования. Показания этих параметров зависят от состояния электрической схемы и режима работы ГА и адекватно реагируют на любые воздействия при их изменении. В случае выхода параметров за верхние или нижние границы – срабатывает предупредительная или аварийная сигнализация, может произойти аварийное отключение.

Одна из основных функций в модели системы управления тренажера, не входящая в состав АСУ ТП, – это ведение телефонных переговоров с диспетчером. В случае необходимости переключений в схеме, оператор обязан по телефону связаться с диспетчером для получения разрешения на то или иное действие, отчета о произведенных переключениях. Проведение телефонных переговоров выполнено в форме диалога, то есть на каждое свое обращение оператор получает ответ и указания о дальнейших действиях.

При обслуживании электрооборудования важное место занимают технические меры по обеспечению техники безопасности. Имеются ввиду переключения на электрооборудовании, выполнение мер, препятствующих ошибочному или самопроизвольному включению коммутационных аппаратов, установка защитного заземления, вывешивание плакатов по ТБ, средства индивидуальной защиты.

Вывешивание плакатов на переключаемом электрооборудовании – одно из основных требований, обеспечивающих безопасность людей в электроустановках, реализовано в  тренажере. При работе по сценариям по выводу установки в ремонт или проведении противоаварийных тренировок контролирующая программа тренажера фиксирует каждый вывешенный плакат и его соответствие месту. За неправильные действия по таким операциям будут начислены штрафные баллы.

Указатели высокого напряжения по уровням напряжения выполнены для определения наличия напряжения на токоведущих частях электрооборудования и линиях электропередач. Визуально идентичны реальным, имеют сигнальную лампу и находятся в составе электроинструментов тренажера.

  • Модель системы защит.

Модель системы защит включает следующие модели:

  • защиты гидроагрегатов;
  • защиты гидрогенераторов;
  • защиты трансформаторов;
  • защиты линий;
  • защиты шин.

 Модель системы защит воспроизводит работу защит оборудования в аварийных ситуациях и при повреждениях оборудования на гидроэлектростанции. Реализация модели защит проводилась на основе технической документации, предоставленной Ондской ГЭС, и в достаточной мере точно имитирует их работу.

Управление гидромеханическими защитами гидроагрегатов входит в систему АСУ ТП и осуществляется с соответствующей мнемосхемы, входящей в состав аварийной сигнализации в АСУ ТП. В данной подсистеме содержатся защиты по давлению в котле МНУ, температурам сегментов подшипников и подпятника ГА, от разгона ГА, пожаротушению и др., выполненные для каждого из трех гидроагрегатов.

Информация о сработавших защитах представляется в общем списке центральной сигнализации АСУ ТП дискретных сигналов и дублируется в специальном отдельном окне аварийной и предупредительной сигнализации системы тренажера с внесением в протокол контроля.

Управление электрическими защитами ГЭС в тренажере производится из шкафов резервных и основных защит, расположенных на агрегатных и релейных щитах, выполнено по фотографиям шкафов РЗ и максимально приближено к реальному. Шкафы защит имеют идентификационные номера такие же, как их маркировка на электростанции и легко узнаваемы на мнемосхемах тренажера, изображаются в виде кнопок и областей перехода. В момент срабатывания защиты мигает сигнал желтого или красного цвета совместно со звуковой сигнализацией. Сигналы, ключи, переключатели и кнопки в шкафах защит отрабатывают аналогично реальным. Отображение информации по защитам и другим системам тренажера повторяет интерфейс АСУ ТП объекта и дает возможность проводить обучение персонала в условиях, приближенным к рабочим.

  • Модель блокировок.

Реализована модель блокировок, имеющихся на гидроэлектростанции. Сюда входят блокировки основного и вспомогательного оборудования ГА, разъединителей и выключателей, заземляющих ножей главной электрической схемы и СН. Информация о действующей блокировке коммутационного аппарата находится в управляющем окне данного аппарата и содержит условия ее действия.

  • Модель аварийной и предупредительной сигнализации.

Кроме сигнализации в системе АСУ ТП, срабатывание аварийной и предупредительной сигнализаций отображается в отдельном специальном окне в виде табло. Каждая строка этого табло – одно сигнализационное сообщение с соответствующими характеристиками: наименованием, временем срабатывания, указанием объекта срабатывания и устройства срабатывания. Кроме того, сработавшая сигнализация фиксируется в протоколе аварийных сообщений и записывается в отдельный файл.

 

  1. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА.
    • Модели сценариев тренировок.

Набор сценариев тренировок представляет собой дополнительные программы, позволяющие обучать персонал по бланкам переключений, а также по основным операциям на оборудовании ГЭС по выводу в ремонт, вводу в работу и т.д.

Модель сценария – это программное пошаговое описание набора необходимых действий оператора в определенной последовательности для выполнения тренировочного задания по сценарию, которое в отдельных непринципиальных случаях может выполняться с некоторыми допущениями. В процессе прохождения задания модель отслеживает и фиксирует выполняемые оператором действия по пунктам из бланка переключений или задания. В случае правильного выполнения всех описанных в бланке шагов в заданной последовательности и достижения требуемого состояния оборудования, модель сценария заканчивает свою работу и выдает сообщение об успешном прохождении тренировочного задания.

На данный момент в тренажере имеется 30 автоматизированных сценариев, охватывающих весь спектр гидромеханического и электротехнического оборудования Ондской ГЭС и представленных в виде разделов инструкций по эксплуатации или бланков переключений. При выполнении каждого шага по бланку оператор должен проставить галочку в бланке, также как и в жизни при производстве реальных переключений и затем перейти к следующему шагу. Всережимная математическая модель тренажера позволяет составлять любые сценарии тренировок из любых начальных состояний оборудования.

  • Модель вводных.

Модель вводных – это математическое описание различного рода внешних возмущений, производимых с пульта инструктора. К ним относятся отказы в работе как электротехнического оборудования – выключателей, повреждения на линиях, шинах, в трансформаторах, генераторах, так и в работе гидромеханических систем – засорение фильтров, снижение давления масла в системе МНУ, отказы в действии защит и др. Для работы с вводными предусмотрены специальные управляющие интерфейсные окна, в которых инструктор по своему усмотрению задает различные нештатные ситуации, позволяющие подготавливать персонал электростанции к парирующим действиям.

Эта функция тренажера позволяет формировать противоаварийные сценарии тренировок, с последующим анализом действий обучаемого.  

  • Контролирующая программа.

Работает в течение всего процесса тренировки и фиксирует ошибки, произведенные оператором за время работы на тренажере. Происходит начисление штрафных баллов при отклонении значений текущих параметров от допустимых с учетом правильного (или неправильного) выполнения определенных операций. Количество начисленных баллов зависит от характера и весомости нарушения.

Все возможные нарушения заносятся в список нарушений. В данном списке указаны критерии нарушений, количество штрафных баллов по каждому критерию и время задержки наложения штрафа. То есть, для некоторых нарушений предоставляется определенное количество времени на их устранение.

Регистрация произведенных оператором ошибок, в результате работы контролирующей программы, происходит в протоколе контроля с указанием момента времени совершения нарушения и количеством начисленных за него штрафных баллов.

  • Протоколы.

Программа тренажера формирует следующие протоколы:

  • контроля;
  • действий оператора;
  • аварийных сообщений;
  • действий автоматики;
  • действия защит;
  • первопричины защит.

Каждое событие, совершенное при работе оператора на тренажере, фиксируется по времени и заносится в соответствующий протокол.

Это позволяет инструктору следить за процессом обучения, анализировать причины ошибок оператора и давать соответствующие наставления и рекомендации.

 

  • Инструкции.

В тренажере предусмотрен архив технической документации, используемой на электростанции, по работе систем главной электрической схемы, гидромеханического и гидротехнического оборудования, защитам, режимам работы и т.д. Это основные инструкции по эксплуатации, карты уставок защит и сигнализации, технологические и электрические схемы и т.п., обращение к которым производится нажатием одной клавиши. При необходимости получения справочной информации оператор в любой момент может обратиться к этому архиву. Исключение составляет экзаменационный режим, в котором отключаются все подсказки.

Тренажер с динамическими компьютерными мнемосхемами гидроагрегатов и электрических схем Юмагузинской ГЭС 45МВт

6 декабря, 2023


ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Описание объекта.

Полное наименование системы: «Тренажер с динамическими компьютерными мнемосхемами гидроагрегатов и электрических схем Юмагузинской ГЭС 45МВт». 

Условное обозначение: «Тренажер Юмагузинской ГЭС».

Год выпуска: 2023 год.

ВВЕДЕНИЕ.

Тренажер с динамическими компьютерными мнемосхемами гидроагрегатов и электрических схем Юмагузинской ГЭС производственной площадки Салаватской ТЭЦ филиала ООО «БГК» разработан и внедряется для подготовки, переподготовки и повышения квалификации оперативного и обслуживающего персонала Юмагузинской ГЭС, позволяет формировать и поддерживать на высоком уровне навыки оперативного персонала при производстве переключений в электроустановках и управлении гидротурбинным и гидромеханическим оборудованием станции в нормальном и аварийном режимах работы.

В тренажере, разработанном на базе современных IT-технологий, реализовано искусственное воспроизведение условий и факторов, аналогичных тем, которые имеют место в процессе эксплуатации реального объекта.

Уникальность тренажера заключается не только в применении современных информационных технологий, направленных на усовершенствование программного обеспечения, но и в методике разработки математической модели тренажера, а также организации тренажерной подготовки при обучении кадрового ресурса электростанции.

В состав моделируемого оборудования тренажера входят:

  • три гидроагрегата мощностью по 15 МВт,
  • открытое распредустройство ОРУ-110,
  • распределительное устройство КРУ-10,
  • распределительное устройство КТПСН-0,4 кВ,
  • ЛЭП,
  • блочные трансформаторы, ТСН,
  • главный щит управления ГЩУ,
  • блочные щиты управления БЩУ,
  • релейный зал ГЭС,
  • автоматика, блокировки, сигнализация
  • щиты машзала,
  • АСУ ТП «Круг»,
  • вспомогательные системы ГА,
  • щиты возбуждения,
  • ячейки КРУ, выключатели, разъединители, ТН,
  • сборки питания, шкафы управления и др.

  1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА-ПРОТОТИПА.

Юмагузинская ГЭС – средненапорная приплотинная гидроэлектростанция «каньонного» типа, построенная на реке Белой в Кугарчинском районе Республики Башкортостан. Установленная электрическая мощность – 45 МВт. Напорные сооружения ГЭС образуют Юмагузинское водохранилище. Основная задача гидроузла – выполнение водорегулирующей функции с попутной выработкой электроэнергии.

Гидромеханическая часть ГЭС состоит из трех поворотно-лопастных гидроагрегатов мощностью по 15 МВт, работающих при расчётном напоре 40 м. Каждый гидроагрегат оборудован турбиной ПЛ50-В-230 мощностью 15,6 МВт и расходом воды 42,6 м3/сек, направляющим аппаратом и рабочим колесом, регулирующими мощность, напор и расход воды через ГА. Маслонапорная установка МНУ 1/1-63-1,5-2 с гидроаккумулятором объемом 1 м3 и двумя маслонасосами обеспечивает маслом систему регулирования каждого гидроагрегата. Вспомогательное оборудование ГА – маслонапорная установка (МНУ) с маслопровода­ми и насосами, лекажный агрегат, насос откачки воды с крышки турбины, трубопро­воды – обеспечивает его безаварийную работу.

Выдача электроэнергии в единую сеть по трем ВЛ-110 кВ производится с открытого распределительного устройства напряжением 110 кВ тремя гидрогенераторами СВ2 380/115-20, установленными на ГА,  номинальной мощностью 15 МВт каждый. В состав главной электрической схемы ЮГЭС кроме того входят два повышающих трансформатора 10,5/115 кВ, комплектное распределительное устройство 10 кВ,  распределительное устройство собственных нужд станции 0,4 кВ.

Рабочие трансформаторы 1Т и 2Т на напряжении 10,5/110 кВ мощностью 40 МВА от генераторов 1Г, 2Г, 3Г питают 1 и 2 СШ 110 кВ.

ОРУ-110 кВ предназначено для приема электрической энергии от трансформаторов 1Т и 2Т и распределения её по ВЛ 110 кВ Юмагузинская ГЭС − Мраково, ВЛ 110 кВ Юмагузинская ГЭС − Давлетшино и ВЛ 110 Юмагузинская ГЭС − Самаровка с отпайками.

ОРУ-110 кВ выполнено по схеме две секции шин 110 кВ с обходной и состоит из 7 ячеек. 1 и 2 секции соединяются при помощи секционного выключателя СВ-110 кВ.

КРУ серии К-61М предназначено для приема электрической энергии от генерато­ров, распределения её на собственные нужды и выдачи на трансформаторы связи с энергосистемой и состоит из 3 секций, запитанных каждая от генераторов 1Г, 2Г, 3Г соответственно и четырех трансформаторов 1Т, ТСН1 – на первую секцию, 2Т,ТСН2 – на третью.

Система электроснабжения собственных нужд ГЭС содержит источники рабочего, резервного и аварийного питания и распределительное устройство напряжением 0,4 кВ. Распределительное устройство собственных нужд 0,4 кВ состоит из двух секций, запитанных от трансформаторов ТСН1, ТСН-2 напряжением 10/0,4 кВ и представляет собой комплектную трансформаторную подстанцию. От секций питаются потребители собственных нужд, а также трансформаторы ТСН1, ТСН2.

  1. СОСТАВ ТРЕНАЖЕРА.
    • Модель объекта и режимы работы.

В состав тренажера входят математические модели:

  • гидравлической части гидроагрегата;
  • тепломеханической части гидроагрегата;
  • электрическая схема блока генератор-трансформатор;
  • главная электрическая схема станции;
  • электрическая схема питания собственных нужд станции;
  • трансформаторы;
  • система аварийной и предупредительной сигнализации;
  • РЗиА.

Математические модели гидравлической и тепломеханической частей гидроагрегатов, вспомогательного оборудования ГЭС состоят из дифференциальных уравнений, основанных на рассмотрении физической природы процессов, то есть стандартных балансовых уравнений, а количественные зависимости и направленность процессов определяются законами термодинамики, гидродинамики и т.д. Зависимости между параметрами связей однозначно и единообразно описываются уравнениями энергетического, расходного и гидравлического балансов в элементах оборудования.

Основными составляющими тренажёра также являются математические модели генератора, системы возбуждения, электрической цепи, средств РЗА, трансформаторов, коммутационных аппаратов, электродвигателей и упрощённая модель энергосистемы при работе на длинную линию;

Модели гидрогенераторов реализованы на основе системы дифференциальных уравнений Парка-Горева и описывают работу генераторов в синхронном, асинхронном и двигательном режимах с непрерывным переходом из одного режима в другой.

Модель электрической цепи основана на системе дифференциальных уравнений, выражающих законы Кирхгофа, и описывает динамику напряжения, токов и частоты во всех режимах, включая аварийные.

В общем, математическая модель данного объекта, а именно модель гидроэлектростанции с полным комплексом гидравлического, энергетического и электротехнического оборудования воспроизводит все режимы работы оборудования при любых переключениях в схеме электростанции, при выработке и регулировании мощности в энергосистеме, в пусковых и остановочных режимах гидроагрегатов, а также аварийных режимах, задаваемых с пульта инструктора. Такими аварийными режимами могут быть короткие замыкания на линиях, шинах, в трансформаторах, генераторе, на присоединениях, отказы в работе гидравлического оборудования.

  • Модель системы управления.

В Тренажере с компьютерными динамическими мнемосхемами гидроагрегатов и электрических схем ЮГЭС за основу для моделирования взята система управления оборудованием, эксплуатируемая в данный момент на Юмагузинской ГЭС. Мнемосхемы управления гидроагрегатами, главной электрической схемы визуально идентичны реальным.

Модель системы управления тренажера позволяет взаимодействовать с объектами гидромеханической части и главной электрической схемы станции, контролировать текущее состояние параметров и оборудования, срабатывание защит и сигнализации в таком же представлении, как и на реальной системе Юмагузинской ГЭС, привычной для персонала, в объеме, необходимом для проведения обучающих тренировок.

Согласно Техническому проекту, в интерфейсе тренажера реализованы следующие системы управления ЮГЭС: АСУ ТП, ЦПУ, управление с местных и релейных щитов ГА, трансформаторов, РЗиА и другого электротехнического и гидромеханического оборудования гидростанции.

Управляющие и информационные окна тренажера соответствуют реальным из АСУ ТП и имеют аналогичное назначение, аналогичный интерфейс.

Для выполнения некоторых обязательных действий, не предусмотренных системой АСУ ТП, например, осмотр, визуальная проверка включенного или отключенного состояния разъединителя, заземляющих ножей, состояния выключателей, ввод-вывод защит, управление ГА с местных щитов управления  и т.д., а также для соответствия возможных действий оперативного персонала реальным, в тренажере, помимо модели АСУ ТП, предусмотрены дополнительные функции в управлении оборудованием. 

Например, управление коммутационными аппаратами смоделировано таким образом, что их включение и отключение (разъединителей, заземляющих ножей) можно было бы осуществлять как с помощью АСУ ТП, так и через местные щиты на ОРУ. Для этого предусмотрена кнопка переключения режима управления с местного на дистанционный и обратно. То есть, для выполнения операций на ОРУ, необходимо переключить управление на местное и вызовом на мнемосхеме соответствующего значка коммутационного аппарата открыть его интерактивное изображение с присутствующим здесь же шкафом управления.    

В состав мнемосхем тренажера введены дополнительные управляющие схемы с набором оборудования блочных и агрегатных щитов управления, панелей ЦПУ, РЗиА, выключателей с другой стороны воздушных линий электропередач и иного оборудования, необходимого для выполнения операций по бланкам переключений и расширения зоны обслуживания оборудования ГЭС.

Панели и шкафы управления гидроагрегатами, РЗиА, ЦПУ, сборок питания  выполнены по фотографиям ячеек и имеют управляющие элементы (ключи, кнопки, автоматы) такие же, что и в реальности.

При вызове с экрана любого управляющего элемента появляется соответствующее диалоговое окно с изображением реальной панели управления, где присутствуют все необходимые функции для работы с данной панелью и отражающие ее состояние.

Кроме управляющих элементов на мнемосхемы тренажера выведены динамические параметры схем: напряжения на шинах, ВЛ, трансформаторах, токи по линиям, активные и реактивные мощности, параметры гидромеханического оборудования. Состояние этих параметров зависит от состояния электрической схемы и режима работы ГА и адекватно реагирует на любые воздействия при их изменении. В случае выхода параметров за верхние или нижние границы – срабатывает предупредительная или аварийная сигнализация, может произойти аварийное отключение.

Одна из основных функций в модели системы управления тренажера, не входящая в состав АСУ ТП, – это ведение телефонных переговоров с диспетчером. В случае необходимости переключений в схеме, оператор обязан по телефону связаться с диспетчером для получения разрешения на то или иное действие, отчета о произведенных переключениях. Проведение телефонных переговоров выполнено в форме диалога, то есть на каждое свое обращение оператор получает ответ и указания о дальнейших действиях.

При обслуживании электрооборудования важное место занимают технические меры по обеспечению техники безопасности. Имеются ввиду переключения электрооборудования, выполнение мер, препятствующих ошибочному или самопроизвольному включению коммутационных аппаратов, установка защитного заземления, вывешивание плакатов по ТБ.

Вывешивание плакатов на переключаемом электрооборудовании – одно из основных требований, обеспечивающих безопасность людей в электроустановках, реализовано в  тренажере. При работе по сценариям по выводу установки в ремонт или проведении противоаварийных тренировок контролирующая программа тренажера фиксирует каждый вывешенный плакат и его соответствие месту. За неправильные действия по таким операциям будут начислены штрафные баллы.

Указатели высокого напряжения по уровням напряжения выполнены для определения наличия напряжения на токоведущих частях электрооборудования и линиях электропередач. Визуально идентичны реальным, имеют сигнальную лампу и находятся в составе электроинструментов тренажера.

  • Модель системы защит.

Модель системы защит включает следующие модели:

  • защиты гидроагрегатов;
  • защиты гидрогенераторов;
  • защиты трансформаторов;
  • защиты линий;
  • защиты шин.

 Модель системы защит воспроизводит работу защит оборудования в аварийных ситуациях и при повреждениях оборудования на гидроэлектростанции. Реализация модели защит проводилась на основе технической документации, предоставленной Юмагузинской ГЭС, и в достаточной мере точно имитирует их работу.

Управление гидромеханическими защитами гидроагрегатов не входит в систему АСУ ТП и осуществляется с агрегатных щитов машзала. В данной подсистеме содержатся защиты по давлению в котле МНУ, температурам сегментов подшипников и подпятника ГА, от разгона ГА, пожаротушению и др., выполненные для каждого из трех гидроагрегатов.

Информация о сработавших защитах представляется в общем списке центральной сигнализации АСУ ТП дискретных сигналов и дублируется в специальном отдельном окне аварийной и предупредительной сигнализации системы тренажера с внесением в протокол контроля.

Управление электрическими защитами ГЭС в тренажере производится из шкафов резервных и основных защит, расположенных на агрегатных и релейных щитах, для которых предусмотрены отдельные мнемосхемы АЩУ/БЩУ и РЩ, выполнено по фотографиям шкафов РЗ и максимально приближено к реальному. Шкафы защит имеют идентификационные номера такие же, как их маркировка на электростанции и легко узнаваемы на мнемосхемах тренажера, изображаются в виде кнопок и областей перехода. В момент срабатывания защиты срабатывает сигнал желтого или красного цвета совместно со звуковой сигнализацией. Сигналы, ключи, переключатели и кнопки в шкафах защит отрабатывают аналогично реальным. Отображение информации по защитам и другим системам тренажера повторяет интерфейс АСУ ТП объекта и дает возможность проводить обучение персонала в условиях, приближенным к рабочим.

  • Модель блокировок.

Реализована модель блокировок, имеющихся на гидроэлектростанции. Сюда входят блокировки основного и вспомогательного оборудования ГА, разъединителей и выключателей, заземляющих ножей главной электрической схемы и СН. Информация о действующей блокировке коммутационного аппарата находится в управляющем окне данного аппарата и содержит условия ее действия.

  • Модель аварийной и предупредительной сигнализации.

Кроме сигнализации в системе АСУ ТП, срабатывание аварийной и предупредительной сигнализаций отображается в отдельном специальном окне в виде табло. Каждая строка этого табло – одно сигнализационное сообщение с соответствующими характеристиками: наименованием, временем срабатывания, указанием объекта срабатывания и устройства срабатывания. Кроме того, сработавшая сигнализация фиксируется в протоколе аварийных сообщений и записывается в отдельный файл.

 

  1. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА.
    • Модели сценариев тренировок.

Набор сценариев тренировок представляет собой дополнительные программы, позволяющие обучать персонал по бланкам переключений, а также по основным операциям на оборудовании ГЭС по выводу в ремонт, вводу в работу и т.д.

Модель сценария – это программное пошаговое описание набора необходимых действий оператора в определенной последовательности для выполнения тренировочного задания по сценарию, которое в отдельных непринципиальных случаях может выполняться с некоторыми допущениями. В процессе прохождения задания модель отслеживает и фиксирует выполняемые оператором действия по пунктам из бланка переключений или задания. В случае правильного выполнения всех описанных в бланке шагов в заданной последовательности и достижения требуемого состояния оборудования, модель сценария заканчивает свою работу и выдает сообщение об успешном прохождении тренировочного задания.

На данный момент в тренажере имеется 30 автоматизированных сценариев, охватывающих весь спектр электротехнического оборудования Юмагузинской ГЭС и представленных в виде бланков. При выполнении каждого шага по бланку оператор должен проставить галочку, также как и при выполнении реальных переключений  и затем перейти к следующему шагу. Всережимная математическая модель тренажера позволяет составлять любые сценарии тренировок из любых начальных состояний оборудования.

  • Модель вводных.

Модель вводных – это математическое описание различного рода внешних возмущений, производимых с пульта инструктора. К ним относятся отказы в работе как электротехнического оборудования – выключателей, повреждения на линиях, шинах, в трансформаторах, генераторах, так и в работе гидромеханических систем – засорение фильтров, снижение давления масла в системе МНУ, отказы в действии защит и др. Для работы с вводными предусмотрены специальные управляющие интерфейсные окна, в которых инструктор по своему усмотрению задает различные нештатные ситуации, позволяющие подготавливать персонал электростанции к парирующим действиям.

Эта функция тренажера позволяет формировать противоаварийные сценарии тренировок, с последующим анализом действий обучаемого. 

  • Контролирующая программа.

Работает в течение всего процесса тренировки и фиксирует ошибки, произведенные оператором за время работы на тренажере. Происходит начисление штрафных баллов при отклонении значений текущих параметров от допустимых с учетом правильного (или неправильного) выполнения определенных операций. Количество начисленных баллов зависит от характера и весомости нарушения.

Все возможные нарушения заносятся в список нарушений. В данном списке указаны критерии нарушений, количество штрафных баллов по каждому критерию и время задержки наложения штрафа. То есть, для некоторых нарушений предоставляется определенное количество времени на их устранение.

Регистрация произведенных оператором ошибок, в результате работы контролирующей программы, происходит в протоколе контроля с указанием момента времени совершения нарушения и количеством начисленных за него штрафных баллов.

  • Протоколы.

Программа тренажера формирует следующие протоколы:

— контроля;

— действий оператора;

— аварийных сообщений;

— действий автоматики;

— действия защит;

— первопричины защит.

Каждое событие, совершенное при работе оператора на тренажере, фиксируется по времени и заносится в соответствующий протокол.

Это позволяет инструктору следить за процессом обучения, анализировать причины ошибок оператора и давать соответствующие наставления и рекомендации. 

  • Инструкции.

В тренажере имеется архив технической документации, используемой на электростанции, по работе систем главной электрической схемы, гидромеханического и гидротехнического оборудования, защитам, режимам работы и т.д. Это основные инструкции, обращение к которым производится нажатием одной клавиши. При необходимости получения справочной информации оператор в любой момент может обратиться к этому архиву. Исключение составляет экзаменационный режим, в котором отключаются все подсказки.

Тренажер Красноярской ГЭС 6000МВт

6 декабря, 2023


ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Описание объекта.

Полное наименование системы: «Тренажер Красноярской ГЭС 6000МВт». 

Условное обозначение: «Тренажер Красноярской ГЭС».

Год выпуска: 2022 год.

ВВЕДЕНИЕ.

Полномасштабный компьютерный тренажерно-аналитический комплекс по оперативным переключениям Красноярской ГЭС разработан и внедрен для подготовки, переподготовки и повышения квалификации оперативного и обслуживающего персонала Красноярской ГЭС, позволяет формировать и поддерживать на высоком уровне навыки оперативного персонала в производстве переключений в электроустановках и управлении гидротурбинным и гидромеханическим оборудованием станции в нормальном и аварийном режимах работы.

В тренажере, разработанном на базе современных IT-технологий, реализовано искусственное воспроизведение условий и факторов, аналогичных тем, которые имеют место в процессе эксплуатации реального объекта.

Уникальность тренажера заключается не только в методике разработки и организации тренажерной подготовки при обучении кадрового ресурса электростанции, но и в отсутствии его аналогов в системе ГЭС на всем пространстве РФ, а также за рубежом.

Состав моделируемого оборудования:

  • Двенадцать гидроагрегатов мощностью по 508 МВт;
  • Главный щит управления;
  • Агрегатные щиты управления;
  • Релейный зал ГЭС;
  • Открытое распредустройство 500 кВ;
  • Открытое распредустройство 220 кВ;
  • Распределительное устройство ГРУ 15,75 кВ;
  • Распределительные устройства КРУ-6 кВ, ЦКРУ-6 кВ, КРУН-6 кВ, РУП-6 кВ;
  • собственные нужды станции;
  • автотрансформаторы АТ;
  • блочные трансформаторы, ТСН;
  • РЗиА, сигнализация;
  • ГРАРМ;
  • АСУ ТП
  • автоматика, блокировки, сигнализация;
  • вспомогательные системы ГА,
  • щиты возбуждения,
  • ячейки КРУ, выключатели, разъединители, ТН,
  • сборки питания, шкафы управления и др.

  1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА-ПРОТОТИПА.

Красноярская ГЭС представляет собой мощную  высоконапорную гидроэлектростанцию плотинного типа, расположенную на реке Енисее в 2380 км от его устья и является третьей ступенью Енисейского каскада ГЭС.

Сооружения гидроузла включают в себя плотину, здание ГЭС, открытые распределительные устройства (ОРУ) и судоподъёмник. Установленная мощность электростанции − 6000 МВт, проектная среднегодовая выработка электроэнергии – 20 400 млн кВт·ч, фактическая среднемноголетняя выработка за период эксплуатации — 18 350 млн кВт·ч.

Здание ГЭС приплотинного типа, длина здания — 428,5 м, ширина 31 м. Здание разделяется на 12 агрегатных секций длиной по 30 м и две секции монтажной площадки. В машинном зале ГЭС установлено 12 гидроагрегатов мощностью по 500 МВт, оборудованных радиально-осевыми турбинами РО-115/697а-ВМ-750, работающими на расчётном напоре 93 м. Турбины имеют диаметр рабочего колеса 7,5 м, пропускную способность 615 м3/с. Турбины соединены с синхронными гидрогенераторами СВФ-1690/185-64 с водяным охлаждением обмотки статора. Гидротурбины изготовлены Ленинградским металлическим заводом, генераторы − заводом «Электросила».

Гидроагрегаты выдают электроэнергию на напряжении 15,75 кВ. Шесть гидроагрегатов подключены к трёхфазным трансформаторам ТЦ-630000/220, остальные шесть объединены в укрупнённые блоки: каждые два генератора подключены к группе из трёх однофазных трансформаторов ОЦ-417000/500.

Трансформаторы расположены на открытой площадке между зданием ГЭС и плотиной. С трансформаторов электроэнергия передаётся на открытые распределительные устройства (ОРУ) напряжением 500 кВ (ОРУ-500 кВ, расположено на левом берегу) и 220 кВ (ОРУ-220 кВ, расположено на правом берегу вблизи здания ГЭС). Для энергоснабжения собственных нужд станции, судоподъёмника и прилегающего района (в том числе города Дивногорска) на напряжении 110 кВ на ОРУ-220 кВ смонтированы два автотрансформатора АТДЦТН-63000/220/110.

Электроэнергия Красноярской ГЭС выдаётся в энергосистему по следующим линиям электропередачи:

  • ВЛ 500 кВ Красноярская ГЭС — ПС «Енисей» (2 цепи);
  • ВЛ 500 кВ Красноярская ГРЭС — Назаровская ГРЭС (2 цепи);
  • ВЛ 220 кВ Красноярская ГЭС — ПС «Дивногорская» (2 цепи);
  • ВЛ 220 кВ Красноярская ГЭС — ПС «Левобережная» (2 цепи);
  • ВЛ 110 кВ Красноярская ГЭС — ПС «Гидростроителей» (2 цепи).

Энергия, вырабатываемая генераторами Красноярской ГЭС, выдается в энергосистему на напряжении 220 кВ через шесть повышающих трансформаторов 1Т-5Т и 9Т, на напряжении 500 кВ — через три повышающих трансформатора 6Т — 8Т и на напряжении 110 кВ — через два автотрансформатора АТ-1, АТ-2.

Собственные нужды ГЭС получают питание от автотрансформаторов АТ-1, АТ-2 .

Трансформаторы 101Т ÷ 132Т питают общестанционные собственные нужды.

Трансформаторы 21Т ¸ 32Т и 51Т ¸ 62Т питают собственные нужды  агрегатов.

Изменение напряжения трансформаторов 1Т-9Т осуществляется регулированием возбуждения генераторов и зависит от режима работы энергосистемы.

  1. СОСТАВ ТРЕНАЖЕРА.

2.1. Модель объекта и режимы работы.

В состав тренажера входят математические модели:

  • гидравлической части гидроагрегата;
  • тепломеханической части гидроагрегата;
  • электрическая схема блока генератор-трансформатор;
  • главная электрическая схема станции;
  • электрическая схема питания собственных нужд станции;
  • трансформаторы и автотрансформаторы;
  • система аварийной и предупредительной сигнализации;
  • РЗиА.

Математические модели гидравлической и тепломеханической частей гидроагрегатов, работы вспомогательного оборудования ГЭС состоят из дифференциальных уравнений, основанных на рассмотрении физической природы процессов, то есть стандартных балансовых уравнений, а количественные зависимости и направленность процессов определяются законами термодинамики, гидродинамики и т.д. Зависимости между параметрами связей однозначно и единообразно описываются уравнениями энергетического, расходного и гидравлического балансов в элементах оборудования.

В состав тренажёра также входят математические модели генератора, системы возбуждения, электрической цепи, средств РЗА, трансформаторов, коммутационных аппаратов, электродвигателей и упрощённая модель энергосистемы при работе на длинную линию;

Модели гидрогенераторов реализованы на основе системы дифференциальных уравнений Парка-Горева и описывают работу генераторов в синхронном, асинхронном и двигательном режимах с непрерывным переходом из одного режима в другой.

Модель электрической цепи основана на системе дифференциальных уравнений, выражающих законы Кирхгофа, и описывает динамику напряжения, токов и частоты во всех режимах, включая аварийные.

В общем, математическая модель данного объекта, а именно модель гидроэлектростанции с полным комплексом гидравлического, энергетического и электротехнического оборудования воспроизводит все режимы работы оборудования при любых переключениях в схеме электростанции, при выработке и регулировании мощности в энергосистеме, в пусковых и остановочных режимах гидроагрегатов, а также аварийные режимы, которые задаются с помощью вводных с пульта инструктора. Это короткие замыкания на линиях, шинах, в трансформаторах, генераторе, на присоединениях, отказы в работе гидравлического оборудования.

  • Модель системы управления.

В Тренажере по оперативным переключениям»  Красноярской ГЭС филиала за основу для моделирования взята система управления оборудованием, существующая на Красноярской ГЭС. Мнемосхемы распредустройств 500, 220, 15,75 кВ, собственных нужд визуально полностью идентичны находящимся в составе операторской системы упрвления гидроэлектростанции. Выполнено моделирование систем ГРАРМ 220 и ГРАРМ 500. Модель центрального пульта управления разработана по фотографиям реального ЦПУ и представлена в виде управляющих панелей с приборами и переключающими элементами такими же, как и в жизни.

Модель системы управления тренажера позволяет управлять объектами гидромеханической и главной электрической схемы станции, контролировать текущее состояние параметров и оборудования, срабатывание защит и сигнализации, в объеме, необходимом для проведения обучающих тренировок.

  • Подсистемы тренажера

В общем, в состав математического описания тренажера входят следующие подсистемы:

  1. Гидроагрегат и генератор Г-1;
  2. Гидроагрегат и генератор Г-2;
  3. Гидроагрегат и генератор Г-3;
  4. Гидроагрегат и генератор Г-4;
  5. Гидроагрегат и генератор Г-5;
  6. Гидроагрегат и генератор Г-6;
  7. Гидроагрегат и генератор Г-7;
  8. Гидроагрегат и генератор Г-8;
  9. Гидроагрегат и генератор Г-9;
  10. Гидроагрегат и генератор Г-10;
  11. Гидроагрегат и генератор Г-11;
  12. Гидроагрегат и генератор Г-12;
  13. ГЩУ
  14. ОРУ-500 кВ;
  15. ОРУ-220 кВ;
  16. ВЛ-110 кВ;
  17. ГРУ-15,75кВ;
  18. КРУ- 6 кВ, ЦКРУ-6кВ, КРУН-6 кВ;
  19. СН 0,4 кВ;
  20. Трансформаторы и автотрансформаторы, ТСН;
  21. Релейные защиты и автоматика;
  22. Сигнализация;
  23. ГРАРМ.

В графическом представлении на мнемосхемах тренажера основные подсистемы распределяются по зонам обслуживания

1.1.Мнемосхемы главного щита управления ГЩУ. В данную группу входят: схема ОРУ-500 кВ, схема ОРУ 220 кВ, схема ГРУ-15,75 кВ, КРУ-6 кВ, ВЛ-110 кВ,ВЛ-500 кВ; ВЛ-220 кВ, мнемосхема центральной сигнализации, мнемосхемы управления гидроагрегатами 1-12, шкафы и панели ГЩУ.

Схемы ОРУ-500, 220 кВ, ГРУ-15,75 кВ, отображают информацию о положении управляющих элементов ОРУ, действующих блокировках КА и выключателей, а также силовых и измерительных трансформаторов, электрических параметрах работы оборудования (напряжения, токи, мощности, частота).

Схема центральной сигнализации ГЩУ поочередно выводит на экран сообщения сигнализации, сработавшей за время тренировки.

Схемы управления гидроагрегатами 1-12 включают информацию о состоянии основных и вспомогательных систем гидравлической части тренажера, включая подсистемы термоконтроля генератора, вспомогательного оборудования, виброконтроля, диагностики, сигнализации, алгоритмов готовности к пуску и пожаротушения. Кроме того, данные мнемосхемы позволяют осуществлять взаимодействие с гидроагрегатными панелями машзала М1, М2, М3, М4, М5, М6 и др.

Внешний вид ГЩУ выполняется в максимальном соответствии реальному щиту. Приборные и управляющие панели полностью копируют настоящие и выполняют те же функции. Операции по коммутации выключателей воспроизводятся с ключа управления, а проверочные операции — по приборам, лампам, световым табло, а также по внешнему виду на ОРУ.

Схема центральной сигнализации ГЩУ поочередно выводит на экран сообщения сигнализации, сработавшей за время тренировки.

1.2. Мнемосхемы состояния коммутационных аппаратов (КА) ОРУ-500, 220, ВЛ, ГРУ-15,75 кВ, КРУ 6 кВ  отображают не только положение КА и выключателей, значения параметров, но и дают информацию об установленных переносных элементах – плакатах, заземлениях, индикаторах напряжений. Данные мнемосхемы выполнены в полном соответствии с реальными схемами (АРМ ОРУ).

1.3. Местные щиты (шкафы) управления

Все графические элементы (выключатели 500 кВ, 220 кВ, 110 кВ разъединители 500 кВ, 220 кВ, 110 кВ, 15,75 кВ, выключатели КРУ, СН, трансформаторы) изображены по фотографиям реальных коммутационных аппаратов, установленных на электростанции.

В ОРУ моделируются разъединители соответствующие типу объекта-прототипа, приводы главных ножей разъединителей и приводы заземляющих ножей.

В модели реализованы все реально существующие оперативные и механические блокировки разъединителей и заземляющих ножей.

Состояние готовности выключателя к выполнению операций включения/отключения определяется положением автоматических выключателей и ключей управления, расположенных на соответствующих панелях РЗА.

1.4. Панели и шкафы релейных щитов (релейных защит и автоматики).

Данные мнемосхемы содержат:

  • панели защит и автоматики воздушных линий 500, 220, 110 кВ;
  • панели защит и автоматики трансформаторного оборудования;
  • панели защит и автоматики ОРУ-220 кВ, ОРУ-500, 15,75 кВ;
  • панели защит и автоматики генераторов;
  • панели защит и автоматики КРУ-6 кВ;
  • панели противоаварийной и режимной автоматики.

Панели РЗА в тренажере моделируются в объеме тех элементов, на которые в реальности воздействует оперативный персонал. К таким элементам относятся автоматические выключатели оперативного постоянного тока, переключатели шинок питания, накладки ввода защит, указательные реле (блинкеры), испытательные блоки в токовых цепях. Все перечисленные элементы являются активными (подлежат управлению), при этом любое изменение состояния элемента приводит к адекватной реакции модели тренажера.

1.5. Средства для ведения телефонных переговоров.

1.6. Средства для проведения обходов, осмотров оборудования.

1.7. Средства по технике безопасности (плакаты, УВН, переносное заземление, средства индивидуальной защиты).

  1. Всережимная математическая модель гидротурбинного, гидромеханического и электротехнического оборудования.
  2. Модель защит, блокировок, сигнализаций и автоматики.
  3. Пульт инструктора.
  4. Комплект аварийных ситуаций (задание с помощью специальной таблицы вводных).
  5. Комплект автоматизированных сценариев тренировок с оценкой.
  6. Сохранение режимов и запуск тренажера из любого сохраненного состояния.
  7. Протоколирование: действий оператора, ошибок, сигнализаций, защит, блокировок.
  8. Система поддержки оператора.
  9. Развитая конфигурация сети.
  10. Простота запуска и выключения тренажера.
  11. Оптимизация программного обеспечения (с применением современных информационных технологий и современных методов моделирования) с возможностью установки тренажера на одном компьютере.

  1. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА.
    • Модели сценариев тренировок.

Набор сценариев тренировок представляет собой дополнительные программы, позволяющие обучать персонал по бланкам переключений, а также по основным операциям в управлении оборудованием (вывод в ремонт, ввод в работу и т.д.)

Модель сценария – это программное пошаговое описание набора необходимых действий оператора в определенной последовательности для выполнения тренировочного задания по сценарию. В процессе прохождения задания модель отслеживает и фиксирует выполняемые оператором действия по пунктам из бланка переключений или задания. В случае правильного выполнения всех описанных в бланке шагов в заданной последовательности и достижения требуемого состояния оборудования, модель сценария заканчивает свою работу и выдает сообщение об успешном прохождении тренировочного задания.

На данный момент в тренажере имеется 30 автоматизированных сценариев, отрабатывающих наиболее востребованные операции по переключениям в электрической схеме Красноярской ГЭС и представленных в виде бланков. При выполнении каждого шага по бланку оператор должен проставить галочку, также как и при выполнении реальных переключений  и затем перейти к следующему.

  • Вывод в ремонт блока 1ГТ.
  • Ввод в работу блока 1ГТ.
  • Вывод в ремонт укрупненного блока 6Т с выводом ГА-7,8.
  • Ввод в работу укрупненного блока 6Т с вводом ГА-7,8.
  • Вывод в ремонт автотрансформатора АТ-1.
  • Ввод в работу автотрансформатора АТ-1.
  • Вывод блока 6Т в ремонт.
  • Ввод блока 6Т в работу..
  • Вывод в ремонт ВЛ-110 кВ Красноярская ГЭС – Гидростроитель I цепь (С-281).
  • Ввод в работу ВЛ-110 кВ Красноярская ГЭС – Гидростроитель I цепь (С-281).
  • Вывод в ремонт ВЛ-220 кВ Красноярская ГЭС – Левобережная I цепь (Д-3).
  • Ввод в работу ВЛ-220 кВ Красноярская ГЭС – Левобережная I цепь (Д-3).
  • Вывод в ремонт ВЛ-500 кВ Красноярская ГЭС-Енисей №1.
  • Ввод в работу ВЛ-500 кВ Красноярская ГЭС-Енисей №1.
  • Вывод в ремонт выключателя 220 кВ В-Д4.
  • Ввод в работу выключателя 220 кВ В-Д4.
  • Вывод в ремонт выключателя 500 кВ В1-511.
  • Ввод в работу выключателя 500 кВ В1-511.
  • Вывод в ремонт 1 секции шин 220 кВ.
  • Ввод в работу 1 секции шин 220 кВ.
  • Вывод в ремонт 2 секции шин 220 кВ.
  • Ввод в работу 2 секции шин 220 кВ.
  • Вывод в ремонт 1 секции I СШ 500 кВ.
  • Ввод в работу 1 секции I СШ 500 кВ.
  • Вывод в ремонт 1 секции II СШ 500 кВ.
  • Ввод в работу 1 секции II СШ 500 кВ.
  • Вывод в ремонт ТН 1c I СШ 500кВ.
  • Ввод в работу ТН 1c I СШ 500кВ.
  • Вывод в ремонт 1 cекции КРУН 6 кВ.
  • Ввод в работу 1 cекции КРУН 6 кВ.
    • Модель вводных.

Модель вводных – это математическое описание различного рода внешних возмущений, производимых с пульта инструктора. К ним относятся отказы в работе как электротехнического оборудования – выключателей, повреждения на линиях, шинах, в трансформаторах, генераторах, так и в работе гидромеханических систем – засорение фильтров, снижение давления масла в системе МНУ, отказы в действии защит и др. Для работы с  вводными предусмотрены специальные управляющие окна, в которых инструктор по своему усмотрению задает различные нештатные ситуации, позволяющие подготавливать персонал электростанции к парирующим действиям.

Данная функция тренажера позволяет формировать противоаварийные сценарии тренировок, с последующим анализом действий обучаемого.

  • Аварийные ситуации в работе гидротехнического оборудования.

Короткое замыкание на воздушных линиях 500 кВ:

  • ВЛ-500 кВ Красноярская ГЭС – Енисей №1;
  • ВЛ-500 кВ Красноярская ГЭС – Енисей №2;
  • ВЛ-500 кВ Красноярская ГЭС – Назаровская ГРЭС №1;
  • ВЛ-500 кВ Красноярская ГЭС – Назаровская ГРЭС №2.

Короткое замыкание на воздушных линиях 220 кВ:

  • ВЛ-220 кВ Красноярская ГЭС – Дивногорская I цепь  (Д-1);
  • ВЛ-220 кВ Красноярская ГЭС – Дивногорская II цепь (Д-2);
  • КВЛ-220 кВ Красноярская ГЭС – Левобережная I цепь (Д-3);
  • КВЛ-220 кВ Красноярская ГЭС – Левобережная II цепь (Д-4).

Короткое замыкание на воздушных линиях 110 кВ:

  • ВЛ-110 кВ Красноярская ГЭС – Гидростроитель I цепь (С-281);
  • ВЛ-110 кВ Красноярская ГЭС – Гидростроитель II цепь  (С-282).

Короткое замыкание на сборных шинах 500, 220 кВ и ШСВ:

  • 1 секция I СШ-500 кВ;
  • 2 секция I СШ-500 кВ;
  • 1 секция II СШ-500 кВ;
  • 2 секция II СШ-500 кВ;
  • СВ-1 500 кВ;
  • СВ-2 500 кВ;
  • 1 секция 220 кВ;
  • 2 секция 220 кВ.

Короткое замыкание на шинах 6,3 кВ:

  • ЦКРУ 6 кВ 1 Ш;
  • ЦКРУ 6 кВ 2 Ш;
  • КРУ 6 кВ 3 Ш;
  • КРУ 6 кВ 4 Ш;
  • 1 секция КРУН 6 кВ;
  • 2 секция КРУН 6 кВ;
  • 1 секция РУП 6 кВ;
  • 2 секция РУП 6 кВ.

Короткое замыкание в трансформаторах:

  • Трансформатор 1Т;
  • Трансформатор 2Т;
  • Трансформатор 3Т;
  • Трансформатор 4Т;
  • Трансформатор 5Т;
  • Трансформатор 6Т;
  • Трансформатор 7Т;
  • Трансформатор 8Т;
  • Трансформатор 1АТ;
  • Трансформатор 2АТ;
  • Трансформатор ВДТ-1;
  • Трансформатор ВДТ-2.

Короткое замыкание на генераторах:

  • Генератор 1Г;
  • Генератор 2Г;
  • Генератор 3Г;
  • Генератор 4Г;
  • Генератор 5Г;
  • Генератор 6Г;
  • Генератор 7Г;
  • Генератор 8Г;
  • Генератор 9Г;
  • Генератор 10Г;
  • Генератор 11Г;
  • Генератор 12Г.

Взрыв и пожар ТН:

  • ТН 1с I СШ 500 кВ;
  • ТН 2с I СШ 500 кВ;
  • ТН 1с II СШ 500 кВ;
  • ТН 2с II СШ 500 кВ;
  • ТН 1с 220 кВ;
  • ТН 2с 220 кВ.

Пожар на генераторах:

  • Генератор 1Г;
  • Генератор 2Г;
  • Генератор 3Г;
  • Генератор 4Г;
  • Генератор 5Г;
  • Генератор 6Г;
  • Генератор 7Г;
  • Генератор 8Г;
  • Генератор 9Г;
  • Генератор 10Г;
  • Генератор 11Г;
  • Генератор 12Г.

  • Аварийные ситуации в работе гидротехнического оборудования.

Данная часть пульта инструктора включает набор вводных, имитирующих повреждения гидротехнического и гидромеханического оборудования Красноярской ГЭС:

  • Засорение фильтра ТВС Ф-1 ГА-1÷12.
  • Засорение фильтра ТВС ФС-1 ГА-1÷12.
  • Засорение фильтра ТВС Ф-3 ГА-1÷12.
  • Засорение фильтра механической очистки дистиллята ГА-1÷12.
  • Повышение уровня воды на крышке турбины ГА-1÷12.
  • Повышение вибрации турбины ГА-1÷12.
  • Поломка срезных пальцев рычагов НА ГА-1÷12.
  • Отказ действия защиты от разгона ГА-1÷12.
  • Неисправность системы регулирования гидрогенераторов ГА-1÷12.
  • Неисправность защиты по превышению температуры подпятника ГА-1÷12.
  • Повышение температуры сегментов подпятника выше уставок защит на останов агрегата ГА-1÷12.
  • Повышение частоты вращения ротора гидроагрегата выше 115 об/мин ГА-1÷12.
  • Понижение уровня масла в маслованне подпятника ГА-1÷12.
  • Снижение давления масла в котле МНУ ниже 29 атм ГА-1÷12.
  • Понижение уровня масла в маслованне подшипника ГА-1÷12.

  • Отказ в работе выключателей, механизмов, запорной арматуры.

Выполнен функционал вводных аварийных ситуаций, позволяющий задавать отказы в работе коммутационной аппаратуры (любых выключателей), любых механизмов и запорной и регулирующей арматуры. Обращение к данному сервису происходит через команду «Вводные» → «Вводные по арматуре и механизмам», входящую в состав главного меню тренажера.

Чтобы выбрать оборудование, к которому будет применяться вводная отказа (выключатель, механизм и др.), предварительно необходимо перейти на схему, включающую данный элемент или выбрать ее из выпадающего списка в окне вводных.

  • Контролирующая программа.

Работает в течение всего процесса тренировки и фиксирует ошибки, произведенные оператором за время работы на тренажере. Происходит начисление штрафных баллов при отклонении значений текущих параметров от допустимых с учетом правильного (или неправильного) выполнения определенных операций. Количество начисленных баллов зависит от характера и весомости нарушения.

Все возможные нарушения заносятся в список нарушений. В данном списке указаны критерии нарушений, количество штрафных баллов по каждому критерию и время задержки наложения штрафа. То есть, для некоторых нарушений предоставляется определенное количество времени на их устранение.

Регистрация произведенных оператором ошибок, в результате работы контролирующей программы, происходит в протоколе контроля с указанием момента времени совершения нарушения и количеством начисленных за него штрафных баллов.

  • Протоколы.

Программа тренажера формирует следующие протоколы:

— контроля;

— действий оператора;

— аварийных сообщений;

— действий автоматики;

— действия защит;

— первопричины защит.

Каждое событие, совершенное при работе оператора на тренажере, фиксируется по времени и заносится в соответствующий протокол.

Это позволяет инструктору следить за процессом обучения, анализировать причины ошибок оператора и давать соответствующие наставления и рекомендации.

 

  • Инструкции.

В тренажере имеется архив технической документации, используемой на электростанции, по работе систем главной электрической схемы. Это основные инструкции, обращение к которым производится нажатием одной клавиши. При необходимости получения справочной информации оператор в любой момент может обратиться к этому архиву. Исключение составляет экзаменационный режим, в котором отключаются все подсказки.

Тренажер с динамическими компьютерными мнемосхемами гидроагрегатов и электрических схем Павловской ГЭС 166.4МВт

5 декабря, 2023


ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Описание объекта.

Полное наименование системы: «Тренажер с динамическими компьютерными мнемосхемами гидроагрегатов и электрических схем Павловской ГЭС 166.4МВт». 

Условное обозначение: «Тренажер Павловской ГЭС».

Год выпуска: 2022 год.

ВВЕДЕНИЕ.

Тренажер с динамическими компьютерными мнемосхемами гидроагрегатов и электрических схем Павловской ГЭС производственной площадки Приуфимской ТЭЦ филиала ООО «БГК» разрабатывается и внедряется для подготовки, переподготовки и повышения квалификации оперативного и обслуживающего персонала Павловской ГЭС, позволит формировать и поддерживать на высоком уровне навыки оперативного персонала при производстве переключений в электроустановках и управлении гидротурбинным и гидромеханическим оборудованием станции в нормальном и аварийном режимах работы.

В тренажере, разработанном на базе современных IT-технологий, реализуется искусственное воспроизведение условий и факторов, аналогичных тем, которые имеют место в процессе эксплуатации реального объекта.

Уникальность тренажера заключается не только в применении современных информационных технологий, направленных на усовершенствование программного обеспечения, но и в методике разработки математической модели тренажера, а также организации тренажерной подготовки при обучении кадрового ресурса электростанции.

В состав моделирования объекта-прототипа тренажера входят:

  • четыре гидроагрегата мощностью по 41,6 МВт,
  • Открытое распредустройство ОРУ-110,
  • Открытое распредустройство ОРУ-35,
  • Распределительные устройства ГРУ-10, КРУ-10,
  • Распределительное устройство КРУН 6,3,
  • Распределительное устройство СН-0,4 кВ,
  • ЛЭП,
  • блочные трансформаторы,ТСН,
  • Главный щит управления (ГЩУ),
  • Агрегатные щиты управления (АЩУ),
  • Релейный щит РЩ,
  • АСУ ТП «Овация»,
  • ГРАРМ,
  • автоматика, блокировки, сигнализация;
  • вспомогательные системы ГА,
  • щиты возбуждения,
  • ячейки КРУ, выключатели, разъединители, ТН,
  • сборки питания, шкафы управления и др.

  1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА-ПРОТОТИПА.

Павловская ГЭС представляет собой плотинную русловую гидроэлектростанцию со зданием ГЭС, совмещённым с водосливной плотиной, установленная мощность  электростанции — 166,4 МВт, среднегодовая выработка электроэнергии — 590 млн кВт·ч. Напорные сооружения ГЭС образуют Павловское водохранилище.

В здании ГЭС под водосливами установлены 4 вертикальных гидроагрегата мощностью по 41,6 МВт, с поворотно-лопастными турбинами ПЛ 577-ВБ-550, работающими при расчётном напоре 22 м. Турбины семилопастные, диаметр рабочего колеса 5,5 м, произведены Харьковским турбинным заводом (в настоящее время АО «Турбоатом»). Турбины приводят в действие генераторы СВМ 1030/120-68 УХЛ4 производства ПАО «Силовые машины».

На Павловской ГЭС используется автоматизированная система управления оборудованием электростанции на базе программно-технического комплекса «Овация» фирмы Эмерсон.

Для выработки и передачи мощности на площадке ПГЭС применена блочная схема соединения генератор-трансформатор по одиночному типу с частичным распределением электроэнергии на генераторном напряжении. Все блоки выполнены по одинаковой схеме.

Гидрогенераторы ст. №№ 1-4 работают на шины главного распределительного устройства ГРУ-10 кВ.

Мощность с шин ГРУ 10 кВ через комплектные распределительные устройства 10 и 6 кВ, открытое распределительное устройство ОРУ-35 кВ выдается потребителям электроэнергии, а также посредством трансформаторов 1Т-4Т в ОРУ 110 кВ.

Мощность с шин ОРУ 110 кВ выдается в сеть 110 кВ по 5 воздушным линиям электропередач ВЛ-110 кВ:

  • СПП – Павловская ГЭС с отпайками;
  • Уфимская ТЭЦ-3 – Павловская ГЭС с отпайками;
  • Павловская ГЭС – Новый Субай с отпайками;
  • Павловская ГЭС – Кундашлы 1;
  • Павловская ГЭС – Кундашлы 2.

К 1секции ОРУ 35кВ через ШР МВ ВЛ «Бирючево поле» и ЛР ВЛ «Бирючево поле» выключателем МВ ВЛ «Бирючево поле» подключена воздушная линия «Бирючево поле». Схема ОРУ 35 кВ секционированная, состоит из двух секций, объединенных секционными разъединителями СР 1С и СР 2С. Питается от ячеек КРУ-10 кВ через трансформаторы 5Т и 6Т.

Каждый из 4-х энергоблоков состоит из гидрогенератора 10,5 кВ с установленной мощностью 41,6 МВт и повышающего двухобмоточного трансформатора 10,5/110кВ мощностью 63 МВА с разъединителем и выключателем нагрузки на генераторном напряжении. Вырабатываемая генераторами электроэнергия после повышения напряжения главными трансформаторами поступает на сборные шины распределительного устройства ОРУ 110кВ откуда через присоединения ВЛ 110кВ распределяется потребителям. 

На стороне генераторного напряжения распределение электроэнергии осуществляется через отпайки и КРУ 10кВ на электроснабжение собственных нужд ГЭС напряжением 0,4кВ, потребителей организации «Шлюз» напряжением 10кВ, потребителей поселка напряжением 35 кВ и 6,3кВ.

От КРУ 10 кВ через понижающие трансформаторы 10,5/6,3кВ и далее через вводные ячейки с масляными выключателями МВ7Т или МВ8Т питание подается на КРУН 6,3 кВ, где распределяется по ячейкам местных потребителей. КРУН предназначена для электроснабжения потребителей поселка напряжением 6,3кВ. Состоит из 12 комплектных шкафов серии К-ХIII.

Собственные нужды площадки ПГЭС разделяются на агрегатные и общестанционные, все они питаются от КРУ 10,5 кВ [2].

  1. СОСТАВ ТРЕНАЖЕРА.
    • Модель объекта и режимы работы.

В состав тренажера входят математические модели:

  • гидравлической части гидроагрегата;
  • тепломеханической части гидроагрегата;
  • электрическая схема блока генератор-трансформатор;
  • главная электрическая схема станции;
  • электрическая схема питания собственных нужд станции;
  • трансформаторы;
  • система аварийной и предупредительной сигнализации;
  • РЗиА.

Математические модели гидравлической и тепломеханической частей гидроагрегатов, вспомогательного оборудования ГЭС состоят из дифференциальных уравнений, основанных на рассмотрении физической природы процессов, то есть стандартных балансовых уравнений, а количественные зависимости и направленность процессов определяются законами термодинамики, гидродинамики и т.д. Зависимости между параметрами связей однозначно и единообразно описываются уравнениями энергетического, расходного и гидравлического балансов в элементах оборудования [3].

Основными составляющими тренажёра также являются математические модели генератора, системы возбуждения, электрической цепи, средств РЗА, трансформаторов, коммутационных аппаратов, электродвигателей и упрощённая модель энергосистемы при работе на длинную линию;

Модели гидрогенераторов реализованы на основе системы дифференциальных уравнений Парка-Горева и описывают работу генераторов в синхронном, асинхронном и двигательном режимах с непрерывным переходом из одного режима в другой.

Модель электрической цепи основана на системе дифференциальных уравнений, выражающих законы Кирхгофа, и описывает динамику напряжения, токов и частоты во всех режимах, включая аварийные.

В общем, математическая модель данного объекта, а именно модель гидроэлектростанции с полным комплексом гидравлического, энергетического и электротехнического оборудования воспроизводит все режимы работы оборудования при любых переключениях в схеме электростанции, при выработке и регулировании мощности в энергосистеме, в пусковых и остановочных режимах гидроагрегатов, а также аварийных режимах, задаваемых с пульта инструктора. Такими аварийными режимами могут быть короткие замыкания на линиях, шинах, в трансформаторах, генераторе, на присоединениях, отказы в работе гидравлического оборудования.

  • Модель системы управления.

В Тренажере с компьютерными динамическими мнемосхемами гидроагрегатов и электрических схем ПГЭС за основу для моделирования взята система управления оборудованием, эксплуатируемая в данный момент на Павловской ГЭС. Мнемосхемы управления гидроагрегатами, главной электрической схемы визуально идентичны реальным.

Модель системы управления тренажера позволяет взаимодействовать с объектами гидромеханической части и главной электрической схемы станции, контролировать текущее состояние параметров и оборудования, срабатывание защит и сигнализации в таком же представлении, как и на реальной системе Павловской ГЭС, привычной для персонала, в объеме, необходимом для проведения обучающих тренировок.

Согласно Техническому проекту, в интерфейсе тренажера реализованы следующие системы управления ПГЭС: АСУ ТП, ГЩУ, управление с местных и релейных щитов ГА, трансформаторов, РЗиА и другого электротехнического и гидромеханического оборудования гидростанции.

Управляющие и информационные окна тренажера соответствуют реальным из АСУ ТП и имеют аналогичное назначение, аналогичный интерфейс.

Для выполнения некоторых обязательных действий, не предусмотренных системой АСУ ТП, например, осмотр, визуальная проверка включенного или отключенного состояния разъединителя, заземляющих ножей, состояния выключателей, ввод-вывод защит, управление ГА с местных щитов управления  и т.д., а также для соответствия возможных действий оперативного персонала реальным, в тренажере, помимо модели АСУ ТП, предусмотрены дополнительные функции в управлении оборудованием. 

Например, управление коммутационными аппаратами смоделировано таким образом, что их включение и отключение (разъединителей, заземляющих ножей) можно было бы осуществлять как с помощью АСУ ТП, так и через местные щиты на ОРУ. Для этого предусмотрена кнопка переключения режима управления с местного на дистанционный и обратно. То есть, для выполнения операций на ОРУ, необходимо переключить управление на местное и вызовом на мнемосхеме соответствующего значка коммутационного аппарата открыть его интерактивное изображение с присутствующим здесь же шкафом управления.  

В состав мнемосхем тренажера введены дополнительные управляющие схемы с набором оборудования блочных и агрегатных щитов управления, панелей ГЩУ, РЗиА, выключателей с другой стороны воздушных линий электропередач и иного оборудования, необходимого для выполнения операций по бланкам переключений и расширения зоны обслуживания оборудования ГЭС.

Панели и шкафы управления гидроагрегатами, РЗиА, ГЩУ, сборок питания  выполнены по фотографиям ячеек и имеют управляющие элементы (ключи, кнопки, автоматы) такие же, что и в реальности.

При вызове с экрана любого управляющего элемента появляется соответствующее диалоговое окно с изображением реальной панели управления, где присутствуют все необходимые функции для работы с данной панелью и отражающие ее состояние.

Кроме управляющих элементов на мнемосхемы тренажера выведены динамические параметры схем: напряжения на шинах, ВЛ, трансформаторах, токи по линиям, активные и реактивные мощности, параметры гидромеханического оборудования. Состояние этих параметров зависит от состояния электрической схемы и режима работы ГА и адекватно реагирует на любые воздействия при их изменении. В случае выхода параметров за верхние или нижние границы – срабатывает предупредительная или аварийная сигнализация, может произойти аварийное отключение.

Одна из основных функций в модели системы управления тренажера, не входящая в состав АСУ ТП, – это ведение телефонных переговоров с диспетчером. В случае необходимости переключений в схеме, оператор обязан по телефону связаться с диспетчером для получения разрешения на то или иное действие, отчета о произведенных переключениях. Проведение телефонных переговоров выполнено в форме диалога, то есть на каждое свое обращение оператор получает ответ и указания о дальнейших действиях.

При обслуживании электрооборудования важное место занимают технические меры по обеспечению техники безопасности. Имеются ввиду переключения на электрооборудовании, выполнение мер, препятствующих ошибочному или самопроизвольному включению коммутационных аппаратов, установка защитного заземления, вывешивание плакатов по ТБ.

Вывешивание плакатов на переключаемом электрооборудовании – одно из основных требований, обеспечивающих безопасность людей в электроустановках, реализовано в  тренажере. При работе по сценариям по выводу установки в ремонт или проведении противоаварийных тренировок контролирующая программа тренажера фиксирует каждый вывешенный плакат и его соответствие месту. За неправильные действия по таким операциям будут начислены штрафные баллы.

Указатели высокого напряжения по уровням напряжения выполнены для определения наличия напряжения на токоведущих частях электрооборудования и линиях электропередач. Визуально идентичны реальным, имеют сигнальную лампу и находятся в составе электроинструментов тренажера.

  • Модель системы защит.

Модель системы защит включает следующие модели:

  • защиты гидроагрегатов;
  • защиты гидрогенераторов;
  • защиты трансформаторов;
  • защиты линий;
  • защиты шин.

 Модель системы защит воспроизводит работу защит оборудования в аварийных ситуациях и при повреждениях оборудования на гидроэлектростанции. Реализация модели защит проводилась на основе технической документации, предоставленной Павловской ГЭС, и в достаточной мере точно имитирует их работу.

Управление гидромеханическими защитами гидроагрегатов входит в систему АСУ ТП и осуществляется с соответствующей мнемосхемы, входящей в состав аварийной сигнализации в АСУ ТП. В данной подсистеме содержатся защиты по давлению в котле МНУ, температурам сегментов подшипников и подпятника ГА, от разгона ГА, пожаротушению и др., выполненные для каждого из трех гидроагрегатов.

Информация о сработавших защитах представляется в общем списке центральной сигнализации АСУ ТП дискретных сигналов и дублируется в специальном отдельном окне аварийной и предупредительной сигнализации системы тренажера с внесением в протокол контроля.

Управление электрическими защитами ГЭС в тренажере производится из шкафов резервных и основных защит, расположенных на агрегатных и релейных щитах, для которых предусмотрены отдельные мнемосхемы ЗиУ БГТ и РЩ, выполнено по фотографиям шкафов РЗ и максимально приближено к реальному. Шкафы защит имеют идентификационные номера такие же, как их маркировка на электростанции и легко узнаваемы на мнемосхемах тренажера, изображаются в виде кнопок и областей перехода. В момент срабатывания защиты срабатывает сигнал желтого или красного цвета совместно со звуковой сигнализацией. Сигналы, ключи, переключатели и кнопки в шкафах защит отрабатывают аналогично реальным. Отображение информации по защитам и другим системам тренажера повторяет интерфейс АСУ ТП объекта и дает возможность проводить обучение персонала в условиях, приближенным к рабочим.

  • Модель блокировок.

Реализована модель блокировок, имеющихся на гидроэлектростанции. Сюда входят блокировки основного и вспомогательного оборудования ГА, разъединителей и выключателей, заземляющих ножей главной электрической схемы и СН. Информация о действующей блокировке коммутационного аппарата находится в управляющем окне данного аппарата и содержит условия ее действия.

  • Модель аварийной и предупредительной сигнализации.

Кроме сигнализации в системе АСУ ТП, срабатывание аварийной и предупредительной сигнализаций отображается в отдельном специальном окне в виде табло. Каждая строка этого табло – одно сигнализационное сообщение с соответствующими характеристиками: наименованием, временем срабатывания, указанием объекта срабатывания и устройства срабатывания. Кроме того, сработавшая сигнализация фиксируется в протоколе аварийных сообщений и записывается в отдельный файл.

 

  1. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА.
    • Модели сценариев тренировок.

Набор сценариев тренировок представляет собой дополнительные программы, позволяющие обучать персонал по бланкам переключений, а также по основным операциям на оборудовании ГЭС по выводу в ремонт, вводу в работу и т.д.

Модель сценария – это программное пошаговое описание набора необходимых действий оператора в определенной последовательности для выполнения тренировочного задания по сценарию, которое в отдельных непринципиальных случаях может выполняться с некоторыми допущениями. В процессе прохождения задания модель отслеживает и фиксирует выполняемые оператором действия по пунктам из бланка переключений или задания. В случае правильного выполнения всех описанных в бланке шагов в заданной последовательности и достижения требуемого состояния оборудования, модель сценария заканчивает свою работу и выдает сообщение об успешном прохождении тренировочного задания.

На данный момент в тренажере имеется 33 автоматизированных сценария, охватывающих весь спектр гидромеханического и электротехнического оборудования Павловской ГЭС и представленных в виде разделов инструкций по эксплуатации или бланков переключений. При выполнении каждого шага по бланку оператор должен проставить галочку в бланке, также как и в жизни при производстве реальных переключений и затем перейти к следующему шагу. Всережимная математическая модель тренажера позволяет составлять любые сценарии тренировок из любых начальных состояний оборудования.

  • Модель вводных.

Модель вводных – это математическое описание различного рода внешних возмущений, производимых с пульта инструктора. К ним относятся отказы в работе как электротехнического оборудования – выключателей, повреждения на линиях, шинах, в трансформаторах, генераторах, так и в работе гидромеханических систем – засорение фильтров, снижение давления масла в системе МНУ, отказы в действии защит и др. Для работы с вводными предусмотрены специальные управляющие интерфейсные окна, в которых инструктор по своему усмотрению задает различные нештатные ситуации, позволяющие подготавливать персонал электростанции к парирующим действиям.

Эта функция тренажера позволяет формировать противоаварийные сценарии тренировок, с последующим анализом действий обучаемого.

  • Контролирующая программа.

Работает в течение всего процесса тренировки и фиксирует ошибки, произведенные оператором за время работы на тренажере. Происходит начисление штрафных баллов при отклонении значений текущих параметров от допустимых с учетом правильного (или неправильного) выполнения определенных операций. Количество начисленных баллов зависит от характера и весомости нарушения [4].

Все возможные нарушения заносятся в список нарушений. В данном списке указаны критерии нарушений, количество штрафных баллов по каждому критерию и время задержки наложения штрафа. То есть, для некоторых нарушений предоставляется определенное количество времени на их устранение.

Регистрация произведенных оператором ошибок, в результате работы контролирующей программы, происходит в протоколе контроля с указанием момента времени совершения нарушения и количеством начисленных за него штрафных баллов.

  • Протоколы.

Программа тренажера формирует следующие протоколы:

  • контроля;
  • действий оператора;
  • аварийных сообщений;
  • действий автоматики;
  • действия защит;
  • первопричины защит.

Каждое событие, совершенное при работе оператора на тренажере, фиксируется по времени и заносится в соответствующий протокол.

Это позволяет инструктору следить за процессом обучения, анализировать причины ошибок оператора и давать соответствующие наставления и рекомендации.

  • Инструкции.

В тренажере предусмотрен архив технической документации, используемой на электростанции, по работе систем главной электрической схемы, гидромеханического и гидротехнического оборудования, защитам, режимам работы и т.д. Это основные инструкции по эксплуатации, карты уставок защит и сигнализации, технологические и электрические схемы и т.п., обращение к которым производится нажатием одной клавиши. При необходимости получения справочной информации оператор в любой момент может обратиться к этому архиву. Исключение составляет экзаменационный режим, в котором отключаются все подсказки.

Вышел том 16, № 3 (2023) журнала «Надежность и безопасность энергетики»

2 ноября, 2023

В НОМЕРЕ:

• Институту «Теплоэлектропроект» — 105 лет
• Проблемы аварийности электропередачи
• Модульная конструкция паровых турбин
• Применение природного газа при охлаждении различных потоков теплоносителей на ТЭЦ
• Системы генерации энергии для объектов социального значения

Предлагаем вам оформить подписку  на бумажную или электронную версию журнала.

Сразу после выхода свежего номера

подписчикам бумажной версии журнал отправляется по почте на указанный адрес доставки;

подписчикам электронной версии открывается доступ к выпуску на сайте журнала.

Организациям рекомендуется оформить подписку для юридических лиц.

Подписчикам (на календарный год) предоставляется возможность разместить один рекламный модуль размером 1/4 страницы бесплатно.

Редакция журнала «Надежность и безопасность энергетики» разместит на страницах журнала и на сайте рекламную информацию о новых изделиях, приборах и материалах, услугах и разработках в области энергетических и электротехнических технологий, соответствующих тематике журнала.

Перейти на сайт журнала >>>

Вышел том 16, № 2 (2023) журнала «Надежность и безопасность энергетики»

25 июля, 2023

В НОМЕРЕ:

  • Оценка надежности транспорта электрической энергии
  • Анализ работы теплообменников системы отопления жилых зданий
  • Оптимизация проточной части малых гидротурбин
  • Методика расчета нормативов технологических потерь в тепловых сетях

Предлагаем вам оформить подписку  на бумажную или электронную версию журнала.

Сразу после выхода свежего номера

подписчикам бумажной версии журнал отправляется по почте на указанный адрес доставки;

подписчикам электронной версии открывается доступ к выпуску на сайте журнала.

Организациям рекомендуется оформить подписку для юридических лиц.

Подписчикам (на календарный год) предоставляется возможность разместить один рекламный модуль размером 1/4 страницы бесплатно.

Редакция журнала «Надежность и безопасность энергетики» разместит на страницах журнала и на сайте рекламную информацию о новых изделиях, приборах и материалах, услугах и разработках в области энергетических и электротехнических технологий, соответствующих тематике журнала.

Перейти на сайт журнала >>>