Тренажер Красноярской ГЭС 6000МВт

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.

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.

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:

Гидроагрегат и генератор Г-1;
Гидроагрегат и генератор Г-2;
Гидроагрегат и генератор Г-3;
Гидроагрегат и генератор Г-4;
Гидроагрегат и генератор Г-5;
Гидроагрегат и генератор Г-6;
Гидроагрегат и генератор Г-7;
Гидроагрегат и генератор Г-8;
Гидроагрегат и генератор Г-9;
Гидроагрегат и генератор Г-10;
Гидроагрегат и генератор Г-11;
Гидроагрегат и генератор Г-12;
ГЩУ
ОРУ-500 кВ;
ОРУ-220 кВ;
ВЛ-110 кВ;
ГРУ-15,75кВ;
КРУ- 6 кВ, ЦКРУ-6кВ, КРУН-6 кВ;
СН 0,4 кВ;
Трансформаторы и автотрансформаторы, ТСН;
Релейные защиты и автоматика;
Сигнализация;
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.

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).

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

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.

Поделиться:

Метки: ГЭС, тренажер

Тренажер Красноярской ГЭС 6000МВт

Смотрите еще: