Международная сертификация менеджмента качества ISO 9001

Международная Кафедра-сеть ЮНЕСКО/МЦОС «Техническое и профессиональное образование и подготовка кадров (TVET)

Международный Центр Обучающих Систем

Тренажер главной электрической схемы станции с блоками 1200 МВт

Заказать бесплатную демонстрацию тренажера >>>

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.

Компьютерный тренажерно-аналитический комплекс «Главная электрическая схема станции с блоками 1200 МВт», разработанный АО «Тренажеры электрических станций и сетей» (АО «ТЭСТ»), предназначен для подготовки, переподготовки и повышения квалификации оперативного, обслуживающего и ремонтного персонала электрического цеха атомной электростанции.

Тренажер «Главной электрической схемы» (ГЭСх), разработанный на базе современных информационных технологий (IT-тренажер), реализует искусственное воспроизведение условий и факторов, аналогичных тем, которые имеют место в процессе эксплуатации реального объекта.

Организация эффективной тренажерной подготовки оперативного и обслуживающего персонала на тренажере ГЭСх должна достигаться за счет реализации в тренажере шести основных моделируемых и моделирующих подсистем:

  • модели рабочего места обучаемого — воспроизводящей зрительную и акустическую обстановку, соответствующую рабочему месту оперативного персонала и адекватно связанную с алгоритмом его деятельности;
  • модели рабочего места инструктора — оборудованной необходимыми средствами отображения информации, управления и связи для эффективного контроля и управления процессом тренировок;
  • модели объекта управления — математической модели физических процессов, происходящих в технологическом оборудовании, т. е. нелинейной системы дифференциальных и конечных уравнений, с помощью которой рассчитываются в режиме on-line параметры объекта управления в стационарных, переменных и аварийных режимах;
  • модели системы управления — полномасштабно копирующей реальную систему управления;
  • модели системы обучения — включающей в себя необходимое и достаточное количество опций учебно-методического обучения (УМО), позволяющих инструктору проводить полноценное обучение персонала, а именно: остановка и возврат ситуаций, масштабирование времени, сохранение и имитация режимов, комплект автоматизированных сценариев тренировок с оценкой, комплект штатных, нештатных и аварийных ситуаций, контролирующая программа, графопостроение, система поддержки оператора, протоколы: действий оператора, ошибок, сигнализаций, защит, блокировок и т. д.
  • моделирующей программной оболочки — которая с помощью набора программных модулей и библиотек, образующих масштабируемую адаптируемую платформу для моделирования теплотехнического и электротехнического оборудования процессов и УМО, должна решать все поставленные выше задачи.

Имитация достаточно адекватных условий работы оперативного персонала, а также персонала ТОиР достигается в тренажере не только путем использования рабочего места персонала, но и всей его зоны обслуживания, интерфейс которых максимально точно соответствует реальному интерфейсу.

Разработанная в АО «ТЭСТ» и зарегистрированная в Роспатенте программная тренажерно-моделирующая среда STE (Simulative training environment) с помощью набора программных модулей и библиотек, образующих масштабируемую адаптивную платформу для моделирования электротехнического оборудования и процессов, с успехом решает все поставленные выше задачи.

1. ОПИСАНИЕ ГЛАВНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ СТАНЦИИ.

В состав системы выработки электроэнергии и выдачи ее в энергосистему входят генератор, генераторные выключатели 24 кВ, повышающие трансформаторы 24/525 кВ, соединяющие их токопроводы 24 кВ, гибкие связи 500 кВ, распределительное устройство высокого напряжения 500 кВ, распределительное устройство среднего напряжения 220 кВ.

Два рабочих трансформатора мощностью 63 МВ·А на напряжение 24/10−10 кВ с двумя расщепленными обмотками 10 кВ. Каждая вторичная обмотка имеет мощность 31,5 МВ·А и питает секции 10.

Внешняя энергосистема 220 кВ является резервным источником электроснабжения с.н. в случае потери связи блока с системой 500 кВ и отключения генератора. Она связана с системой с.н. энергоблока через резервные трансформаторы с.н.

Конструктивно РУ 500 кВ выполняется в виде комплектного РУ с элегазовой изоляцией (КРУЭ). КРУЭ 500 кВ выполняется по схеме две системы шин с полуторным присоединением шести ВЛ 500 кВ, одна из которых имеет шунтирующий реактор (ШР) с выключателем, двух автотрансформаторов связи 500/220кВ, и двух блочных трансформаторов. Для исключения «мертвых зон» предусмотрена установка трансформаторов тока с обеих сторон выключателей.

Распределительное устройство (РУ) 220 кВ выполняется по схеме две рабочие системы шин. Конструктивно РУ 220 кВ выполняется в виде комплектного РУ с элегазовой изоляцией (КРУЭ). Трансформаторы тока расположены по обе стороны от выключателей присоединений 220 кВ (для исключения «мертвых зон» в КРУЭ 220 кВ) и имеют вторичные обмотки класса точности 0,5/10P/10P и 10P/10P/0,2S с коэффициентом трансформации (3000-1500)/1 для обмоток релейной защиты.

На станции устанавливаются две группы двухобмоточных резервных трансформаторов собственных нужд (РТСН) с расщепленной обмоткой низшего напряжения НН ТРДН-80 000 220/10−10 кВ. Одна группа РТСН подключена к стороне 220 кВ автотрансформатора, вторая группа подключается кабелем через выключатель непосредственно к шинам КРУЭ 220 кВ.

Распределительное устройство (РУ) 10 кВ станции выполняется в виде закрытого распределительного устройства (ЗРУ). Система электроснабжения собственных нужд содержит источники рабочего, резервного и аварийного питания и распределительные устройства напряжением 10 кВ. Ввод резервного питания на секции 10 кВ осуществляется токопроводами с резервных трансформаторов 1-го и 2-го энергоблоков.

К четырем секциям РУСН 10кВ нормальной эксплуатации подключены потребители НЭ — электродвигатели мощностью 200 кВт и более и понижающие трансформаторы 10/0.4 кВ. Восемь трансформаторов 10/0.4 кВ мощностью по 1000 кВА. Два трансформатора 10/0.4 кВ мощностью по 400 кВА. Трансформаторы 10/0.4 кВ мощностью по 1600 кВА.

2. СОСТАВ ТРЕНАЖЕРА.

2.1. Модель объекта и режимы работы.

В состав тренажера входят математические модели:

  • электрическая схема блока генератор-трансформатор;
  • главная электрическая схема станции;
  • электрическая схема питания собственных нужд блока от рабочего и резервного трансформаторов собственных нужд;
  • трансформаторы и автотрансформаторы;
  • система аварийной и предупреждающей сигнализации;
  • РЗиА.

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

Математическая модель воспроизводит все режимы работы оборудования при любых переключениях в схеме электростанции, а также аварийные режимы, которые задаются с помощью вводных с пульта инструктора. Это короткие замыкания на линиях, шинах, в трансформаторах, генераторе, на присоединениях.

2.2 Модель системы управления.

В Тренажерно-аналитическом комплексе «Главная электрическая схема станции с блоками 1200 МВт» за основу для моделирования взята система управления электрооборудованием, существующая на станциях. Схемы распредустройств 500, 220, 10 кВ и блоков «генератор-трансформатор» визуально полностью идентичны станционным.

Модель системы управления тренажера позволяет управлять объектами главной электрической схемы станции, контролировать текущее состояние параметров схемы и оборудования, срабатывание защит и сигнализации в таком же представлении, как и на реальной системе, привычной для персонала, в объеме, необходимом для проведения обучающих тренировок. При вызове с экрана какого-нибудь элемента, появляется соответствующее диалоговое окно, в котором присутствуют все необходимые функции для работы с данным элементом и отражающие его состояние.

Такими управляемыми элементами могут быть выключатели, разъединители, заземляющие ножи разного уровня напряжений, РПН трансформаторов.

Рис.1. Схема КРУЭ 500 кВ.

Схема КРУЭ 500 кВ, Тренажер главной электрической схемы станции

Для выполнения некоторых обязательных действий, не предусмотренных системой АСУ, например, осмотра, визуальная проверка включенного или отключенного состояния разъединителей, заземляющих ножей, состояния выключателей и т. д., а также для соответствия возможных действий оперативного персонала реальным, в тренажере, помимо модели АСУ, предусмотрены некоторые дополнительные функции по управлению оборудованием.

Например, управление коммутационными аппаратами смоделировано таким образом, что их включение и отключение (разъединителей, заземляющих ножей) можно было бы осуществлять как с помощью АСУ, так и с местных щитов ячеек КРУ, имитация выкатных элементов и заземляющих ножей 10 кВ.

Местные щиты выполнены по фотографиям ячеек и имеют управляющие элементы (ключи, кнопки) такие же, что и на самих ячейках. Кроме этого, находясь на местном щите, существует возможность перейти к выполнению осмотра оборудования, подключенному к данной ячейке. См. рис. 2, 3, 4.

Рис. 2. Местный щит управления ячейки № 11 АТ2.

Местный щит управления ячейки №11 АТ2, Тренажер главной электрической схемы станции

Рис. 3. Выполнение осмотра шинного разъединителя ШР-2.

Выполнение осмотра шинного разъединителя ШР-2, Тренажер главной электрической схемы станции

Кроме управляющих элементов на динамических схемах тренажера присутствуют окна с параметрами отдельных частей схемы: напряжения на шинах, ВЛ, трансформаторах, токи по линиям, активные и реактивные мощности и т. д. Состояние этих параметров зависит от состояния схемы и меняется сразу же при ее изменении. В случае выхода параметров за верхние или нижние границы — срабатывает предупредительная или аварийная сигнализация, может произойти аварийное отключение.

Рис. 4. Выполнение осмотра привода выключателя.

Выполнение осмотра привода выключателя, Тренажер главной электрической схемы станции

Одна из основных функций в модели системы управления тренажера и не входящая в состав АСУ — это ведение телефонных переговоров с диспетчером. В случае необходимости переключений по 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 технике безопасности. Это отключение электрооборудования, выполнение мер, препятствующих ошибочному или самопроизвольному включению коммутационных аппаратов, установка защитного заземления, вывешивание плакатов по ТБ.

Вывешивание плакатов на переключающем 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 зачислены штрафные баллы.

Указатель высокого напряжения выполнен для определения наличия напряжения на токоведущих частях электрооборудования и линиях электропередач. Внешне он похож на реальный, имеет сигнальную лампу и находится в составе электроинструментов тренажера.

2.3. Модель системы защит.

Модель системы защит включает следующие модели:

— защиты линий;

— защиты шин;

— защиты трансформаторов;

— защиты генератора.

Модель системы защит воспроизводит работу защит электрооборудования в аварийных ситуациях при повреждениях электроустановок. К ним относятся дифзащиты линий, УРОВ, дифзащиты шин, МТЗ, защиты трансформаторов и т. д.

Информация о сработавших защитах представляется в специальном отдельном окне аварийной и предупредительной сигнализации. Обращение к основным сведениям о защитах происходит с мнемосхем распредустройств тренажера. Они обозначены значками и в момент срабатывания защиты подают сигнал красного или желтого цвета. Отображение информации по защитам и другим системам тренажера повторяет интерфейс АСУ объекта и дает возможность проводить обучение персонала в условиях, приближенным к рабочим.

2.4. Модель блокировок.

Реализована модель блокировок, принятых на электростанции. Сюда входят блокировки разъединителей и выключателей, заземляющих ножей главной электрической схемы. Информация о действующей блокировке коммутационного аппарата находится в управляющем окне данного аппарата и содержит условия ее действия.

2.5. Модель аварийной и предупредительной сигнализации.

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.

3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА.

3.1 Модели сценариев тренировок.

Набор сценариев тренировок представляет собой дополнительные программы, позволяющие обучать персонал по бланкам переключений, а также по основным операциям по управлению 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 задании шагов в заданной последовательности, модель сценария заканчивает свою работу и выдает сообщение об успешном прохождении тренировочного задания.

3.2. Модель вводных.

Модель вводных — это математическое описание различного рода внешних возмущений, производимых с пульта инструктора. К ним относятся отказы в работе выключателей, повреждения на линиях, шинах, в трансформаторах. 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.

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

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.

3.5. 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.

Технические требования

Для функционирования тренажера необходимы:

процессор c частотой не мене 2ГГц;

оперативная память емкостью не менее 4Гб;

свободная дисковая память емкостью не менее 2 Гб;

видеокарта с внутренней памятью не менее 128 Мб;

монитор с разрешением не менее 1920×1080 (рекомендуемое разрешение 1920×1200), для удобства возможно использование нескольких мониторов;

звуковая карта и колонки;

клавиатура, мышь;

сетевая карта 100Мбит (для сетевого варианта Тренажера);

В случае, если требуется печать выходных документов (протоколов, графиков и т. п.), под­ключите к компьютеру принтер;

Тренажер предназначен для работы в среде Microsoft Windows 10/8/7/Vista/XP. Для работы Тренажера необходимо установить сервер баз данных MySQL.

Заказать бесплатную демонстрацию тренажера >>>

Поделиться:

Метки: , , , ,