Международная сертификация менеджмента качества ISO 9001

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

Международный Центр Обучающих Систем

Тренажерно-аналитический комплекс по оперативным переключениям   Иркутской ГЭС

Заказать бесплатную демонстрацию тренажера >>>


                                                                ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ


Описание объекта.

Полное наименование системы: «
Полномасштабный компьютерный тренажерно-аналитический комплекс по оперативным переключениям Иркутской ГЭС.»
Условное обозначение: «Тренажер Иркутской ГЭС».

Год выпуска: 2020

Полномасштабный компьютерный тренажерно-аналитический комплекс по оперативным переключениям Иркутской ГЭС разработан и внедрен для подготовки, переподготовки и повышения квалификации оперативного и обслуживающего персонала Иркутской 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.

Организация эффективной тренажерной подготовки оперативного и обслуживающего персонала на тренажере по оперативным переключениям Иркутской ГЭС достигается за счет реализации в тренажере следующих основных моделируемых подсистем: модели рабочего места обучаемого, модели рабочего места инструктора, модели объекта управления, модели системы управления, модели системы обучения.

В состав объекта-прототипа тренажера входят:
— Восемь гидрогенераторов номинальной мощностью 82,8 МВт.
— Открытое распредустройство 220 кВ.
— Открытое распредустройство 110 кВ.
— Распределительное устройство собственных нужд 6,3 кВ.
— Распределительное устройство собственных нужд 0,4 кВ.
— Трансформаторы и автотрансформаторы.
— Система электроснабжения собственных нужд ГЭС.

Краткое описание объекта-прототипа.

В состав системы выработки электроэнергии ГЭС и выдачи ее в энергосистему входят восемь гидрогенераторов, установленных на восьми ГА,  номинальной мощностью 82,8 МВт каждый, два повышающих трансформатора 13,8/110 кВ, два автотрансформатора 13,8/110/220 кВ, закрытое распределительное устройство 13,8 кВ, распределительные устройства напряжением 110 кВ и 220 кВ,  распределительные устройства собственных нужд станции 6,3 кВ и 0,4 кВ.

Рабочие трансформаторы 1Т и 4Т на напряжение 13,8/110 кВ мощностью 80 МВА от генераторов 1Г, 2Г, 7Г, 8Г питают 1 и 2 СШ 110 кВ, а также 1 и 4 секции 6,3 кВ СН через трансформаторы собственных нужд 5Т и 8Т.

Автотрансформаторы 2АТ и 3АТ напряжением 13,8/110/220 кВ мощностью 138 МВА от генераторов 3Г, 4Г, 5Г, 6Г  питают шины 110 и 220 кВ, а также 2 и 3 секции КРУ-6,3 кВ СН через трансформаторы собственных нужд 6Т и 7Т. 

Открытое распредустройство 220 кВ выполнено по схеме с двумя системами шин с присоединением двух ВЛ. Для исключения «мертвых зон» предусмотрена установка трансформаторов тока с обеих сторон выключателей.

Открытое распредустройство 110 кВ выполнено по схеме двух систем шин с обходной системой шин с присоединением восьми ВЛ. Присоединения с помощью разъединителей могут подключаться к любой системе шин. Трансформаторы тока расположены по обе стороны от выключателей присоединений 110 кВ (для исключения «мертвых зон» в ОРУ 110 кВ).

Закрытое распредустройство 13,8 кВ ЗРУ–13,8 кВ состоит из 8 секций, запитанных от генераторов 1Г-8Г и четырех трансформаторов 1Т, 4Т и 2АТ, 3АТ.

Система электроснабжения собственных нужд ГЭС содержит источники рабочего, резервного и аварийного питания и распределительные устройства напряжением 6,3 кВ. Состоит из четырех секций, запитанных от трансформаторов 5Т, 6Т, 7Т, 8Т.

Распределительное устройство собственных нужд 0,4 кВ состоит из тринадцати секций, запитанных от трансформаторов 9Т, 10Т, 11Т, 12Т, 13Т, 14Т, 15Т, 16Т,  19Т, 20Т. От секций питаются механизмы и оборудование собственных нужд.

  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 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»  Иркутской ГЭС за основу для моделирования взята система управления оборудованием, существующая на Иркутской ГЭС. Схемы гидроагрегатов, распредустройств 220, 110, 13,8 кВ, собственных нужд визуально полностью идентичны станционным.
Модель системы управления тренажера позволяет управлять объектами гидромеханической и главной электрической схемы станции, контролировать текущее состояние параметров и оборудования, срабатывание защит и сигнализации в таком же представлении, как и на реальной АСУТП Иркутской ГЭС, привычной для персонала, в объеме, необходимом для проведения обучающих тренировок.
Согласно Техническому проекту, в интерфейсе тренажера реализованы следующие системы управления Иркутской ГЭС: АСУГ1-8, АСУ СН, ГРАРМ, ГЩУ, управление с местных и релейных щитов ГА, трансформаторов, РЗиА и другого оборудования гидростанции.

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.

Модель системы защит.

Модель системы защит включает следующие модели:
— защиты гидроагрегатов;
— защиты гидрогенераторов;
— защиты трансформаторов;
— защиты линий;
— защиты шин.

Управление электрическими защитами ГЭС тренажера происходит из шкафов резервных и основных защит, УРОВ, расположенных на мнемосхемах АСУГ1-8 и схемах распредустройств 110, 220 кВ, 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 схемах тренажера, изображаются в виде кнопок и областей перехода. В момент срабатывания защиты подают сигнал желтого цвета совместно со звуковой сигнализацией. Сигналы и ключи в шкафах защит отрабатывают аналогично реальным. Отображение информации по защитам и другим системам тренажера повторяет интерфейс АСУ 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 АСУГ, 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.

Модели сценариев тренировок.

Набор сценариев тренировок представляет собой дополнительный сервис, позволяющий обучать персонал по бланкам переключений, а также по основным операциям в управлении оборудованием ГЭС (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, охватывающих весь спектр электротехнического оборудования Иркуутской ГЭС и представленных в виде бланков. 

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.

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 в работе режима, а также действия оператора, не соответствующие номинальным при работе с гидро и электрооборудованием, заносятся в протокол контроля (ошибок). 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 схемы и гидроагрегатов. Это эксплуатационные инструкции, оперативные схемы и другая техническая документация, 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: