Тренажер тяговой подстанции

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Полное наименование системы: «Тренажер оперативных переключений в электрической схеме тяговой подстанции 110/27,5/10 кВ».

Условное обозначение: «Тренажер тяговой подстанции 110/27,5/10 кВ».

Год выпуска: 2021 год.

Компьютерный тренажер по оперативным переключениям в схеме тяговой подстанции воспроизводит процессы, имеющие место на реальной подстанции. На основе всережимной математической модели процессов в электротехническом оборудовании моделируется работа тяговой подстанции, алгоритмов управления и защит, имитируется управление с операторской станции АСУ ТП. Тренажер является средством обучения, предэкзаменационной подготовки и экзаменационного тестирования оперативного персонала тяговой подстанции.

Основные задачи обучения, решаемые при использовании тренажера по оперативным переключениям, следующие:

овладение навыками оперативной деятельности в нестационарных, аварийных и нормальных режимах, обеспечивающих наилучшие показатели работы всего оборудования и его сохранность. Формируемые при этом знания и навыки должны служить только задаче принятия наилучших оперативных решений при управлении оборудованием;
поддержание у человека при всех условиях производственной деятельности высокой готовности к действию. Степень готовности к действию – важнейший показатель надежности человека как звена системы управления, так как она определяет эффективность и своевременность управления процессом в штатных ситуациях. Вместе с тем, наиболее сложной и ответственной функцией деятельности человека является управление оборудованием в случае резких изменений режимов, приводящих к аварийному состоянию. В этом случае человек-оператор должен принимать ответственные решения, как правило, в условиях неполной информированности, неопределенности и дефицита времени.

Тяговые подстанции электрифицированных железных дорог представляют собой электроустановки, предназначенные для комплексного электроснабжения (электрической тяги поездов), устройства для питания сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ), нетяговых потребителей, ж/д и нежелезнодорожных промышленных сельскохозяйственных потребителей (районные потребители).

В качестве объекта-прототипа моделируется тяговая отпаечная подстанция 110/27,5/10 кВ с управлением на базе установленной АСУ ТП фирмы «Siemens».

Подстанция питается от Целиноградской главной понизительной подстанции ЦГПП по двухцепной ЛЭП-110кВ «ЦГПП-Западная цепь левая» и «ЦГПП-Западная цепь правая». На ЦГПП установлены воздушные выключатели, оборудование АПВ.

По роду тока (система электрической тяги) ТП классифицируется как подстанция переменного тока 27,5 кВ.

По роли и назначению в электрической схеме питающей энергосистемы- отпаечная.

По значению питающего напряжения — 10, 27,5, 110 кВ;

ОРУ-110 кВ представляет собой две системы шин, соединенных секционным выключателем. Шины питаются от соответствующих ЛЭП 110 кВ и далее через силовые трансформаторы типа ТДНТЖ-40000кВА, которые понижают подводимое напряжение 110 кВ до 27,5 и 10 кВ, через распределительные устройства 27,5; 10 кВ проводится распределение электроэнергии по зонам питания тяговой сети, линии АБ (автобокировки) и районных потребителей.

Подстанция питает:

10 фидеров 27,5 кВ контактной сети (ФКС);
3 фидера 27,5 кВ ДПР (два провода рельса);
2 фидера 10 кВ АБ (СЦБ – сигнализация, централизация, блокировки);
6 фидеров 10 кВ для питания районных потребителей.

ОРУ-27,5 кВ состоит из двух систем шин с обходной. Первая и вторая СШ соединяются секционными разъединителями СР-1 и СР-2. 1 СШ включает ячейки с 1 по 12, 2СШ – с 13 по 23. Каждая система имеет вводную ячейку от трансформатора 110/27,5/10, отводящую ячейку ТСН, пять фидеров контактной сети, ТН и ячейки ДПР – две на 1СШ 27,5 кВ и одну на 2 СШ 27,5 кВ.

Линейные разъединители 27,5 кВ располагаются на ОРУ, а шинные выполнены в пределах ячейки 27,5 кВ вместе с соответствующими выключателями и расположены в блочно-модульном здании.

ОРУ-10 кВ представляет из себя две системы шин, объединяющихся через секционный выключатель. Каждая СШ имеет рабочий ввод от трансформатора 110/27,5/10 и отводящие рабочие и резервные фидеры 10 кВ в количестве 11 штук. В тренажере нагрузку каждого фидера можно изменить вручную в большую или меньшую сторону.

На подстанции проводилась модернизация оборудования ОРУ-110 кВ и 27,5, с заменой старого оборудования на оборудование нового поколения фирмы «Siemens».

В блочно-модульных зданиях (БМЗ) установлены распределительные ячейки со встроенным вакуумным выключателем и системой микропроцессорной защиты.

Состав тренажера:

В состав тренажера «Тяговой подстанции 110/27,5/10 кВ» входят:

Следующий графический материал:

1.1. Схема электрических соединений. Мнемосхема изображает оперативную электрическую схему тяговой подстанции и предусматривает возможность управления коммутационными аппаратами, мониторинга основных параметров и состояния переключающих устройств схемы.

Отражены все присоединения на шинах, выведены параметры частоты, напряжений на шинах, мощностей и токов по присоединенным линиям, через трансформаторы.

1.2. Мнемосхема ОРУ 110 является экранной копией схемы ОРУ-110 из управляющей АСУ ТП подстанции с таким же набором функций и топологией, как в реальности. Позволяет вызывать детальные экраны вводных и отходящих ячеек с возможностью управляющих воздействий в объеме использования дежурным персоналом, экраны управления РПН трансформаторов, переключаться между режимами управления электрооборудованием Местный/Удаленный, задавать температуру наружного воздуха, осуществлять переходы на экранные схемы ОРУ-27,5, ОРУ-10 кВ.

Для производства операций с коммутационными аппаратами непосредственно на ОРУ предусматриваются кнопки перехода «МЩ», открывающие внешний вид устройства, его текущее состояние, а также местный шкаф управления данным устройством, выполненный по фотографиям с объекта, с оживленными переключателями и кнопками. Переключения по месту (на ОРУ) возможны при положении ключа выбора режима управления «Local». В случае выполнения переключений через операторскую систему управления (через АСУ ТП) ключ выбора режима должен находиться в положении «Remote».

Все графические элементы (выключатели 110 кВ, разъединители 110 кВ, трансформаторы) изображены по фотографиям реальных объектов, установленных на подстанции.

Управление коммутационными аппаратами смоделировано таким образом, что их включение и отключение (разъединителей, заземляющих ножей) можно было бы осуществлять как с помощью АСУ, так и через местные щиты ячеек ОРУ.

1.3. Мнемосхема ОРУ-27,5 кВ. Повторяет экранную схему ОРУ-27,5 кВ управляющей АСУ ТП с реализацией функциональных возможностей в рамках использования обслуживающим персоналом подстанции.

Позволяет выполнять переходы на детальные экраны ячеек, отображающие их текущее состояние: цепи управления, сработавшие защиты и другие подробные характеристики ячеек. Существует возможность ввода команд на включение, отключение, блокировку коммутационного аппарата как из интерфейса АСУ ТП, так и по месту через кнопку «МЩ».

Внешний вид ячеек в тренажере соответствует реальному и исполнен по фотографиям с объекта. Управление переключающими устройствами, изменение положения тележки в ячейке, взвод пружины выключателя, срабатывание аварийной и предупредительной сигнализации и другие операции в ячейке моделируются как в реальности, соответственно текущему положению, а модель тренажера адекватно рассчитывает все параметры схемы исходя из созданного режима.

Кроме того, имеется возможность изменения нагрузки на отходящих фидерах, что позволяет моделировать и настраивать режимы энергопотребления на ТП.

1.4. Мнемосхема КРУН-10 кВ является копией экрана 10 кВ операторской среды АСУ, повторяет ее топологическую и функциональную структуру. Управление и представление переключающих устройств и сигнализации соответствует имеющимся в жизни, выполненным по фотографиям реальных ячеек, а также дублируется через управляющий интерфейс АСУ ТП.

Так же, как и в системе АСУ ТП, выполняются переходы на детальные экраны ячее КРУ-10 кВ, отображающие их текущее состояние: цепи управления, сработавшие защиты и другие подробные характеристики ячеек. Существует возможность ввода команд на включение, отключение, блокировку коммутационного аппарата как из интерфейса АСУ ТП, так и по месту через кнопку «МЩ».

Математическая модель при этом рассчитывает любые состояния электрической схемы и соответствующим образом реагирует на все переключающие воздействия эксплуатирующего персонала, в том числе и несанкционированные.

Это позволяет не только проводить тренировки по бланкам переключений и другим номинальным операциям, но и использовать тренажер в качестве исследовательского средства для прогнозирования развития аварий и других нештатных ситуаций.

1.5. Трансформаторы Т-1, Т-2.

Управление трансформаторами в тренажере осуществляется через АСУ ТП и выполнено аналогично реальному. Регулирование напряжения производится путем вызова соответствующего интерактивного окна, изменяющего значение коэффициента трансформации в ту или иную сторону. Показатели работы трансформаторов такие, как температура, давление и уровень масла в маслобаке, целостность изолирующих устройств проверяются по месту на ОРУ.

1.4. Мнемосхема линейных выключателей.

Мнемосхема отражает состояние питающих линий 110 кВ тяговой подстанции с указанием значений основных параметров по ЛЭП-110 (активная и реактивная мощности, напряжение, ток) с индикацией положения выключателей линий как со стороны тяговой подстанции, так и со стороны главной понизительной подстанции (ЦГПП). При возникновении аварии (короткого замыкания) на линии защита будет оказывать действие на оба выключателя.

1.7. Защиты и сигнализация 110, 27,5, 10 кВ.

Релейные защиты и блокировки, АВР элементов электрической схемы в тренажере выполнены по инструкциям, картам уставок защит и блокировок с подстанции. Моделируются защиты трансформаторов Т1, Т2, ТСН-1, ТСН-2, ТС-1, ТС-2; ЛЭП 110 кВ, фидеров 27,5 и 10 кВ, защиты шин, УРОВ 110, 27,5, 10 кВ.

Выполнены блокировки управления (снятие и включение всех блокировок), блокировки ячеек 10, 27,5 кВ, блокировки выключателей, разъединителей 110 кВ, АВР секционных выключателей и др.

При срабатывании любой из защит включается свето-звуковая сигнализация, отключается соответствующее электрооборудодование, в панелях (ячейках) отключенного защитой оборудования, срабатывают соответствующие блинкеры, а в системах сигнализации и сбора событий фиксируются все аварийные сообщения, по которым можно проанализировать и установить причину произошедшей аварии или отключения.

Квитирование действующих и ушедших сообщений происходит нажатием соответствующих кнопок.

1.8. Средства для ведения телефонных переговоров.

1.9. Средства для проведения обходов, осмотров оборудования.

1.10. Средства по технике безопасности.

1.11. Средства индивидуальной защиты.

Всережимная математическая модель электрической схемы станции.
Модель защит, блокировок, сигнализаций и автоматики.
Модель АСУ ТП «Siemens».
Модели электрооборудования 110, 27,5, 10 кВ.
Развитая конфигурация сети.
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, откат режима.
Протоколирование: действий оператора, ошибок, сигнализаций, защит, блокировок.
Система поддержки оператора.
Простота запуска и выключения тренажера.
Оптимизация программного обеспечения (с применением современных информационных технологий и современных методов моделирования) с возможностью установки тренажера на одном компьютере.

Математическое описание тренажера.

В состав тренажера входят математические модели:

электрической цепи;
трансформаторов;
коммутационных аппаратов;
средств РЗА.

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

В состав математического описания тренажера входят следующие подсистемы:

ОРУ-110 кВ.
ОРУ-27,5 кВ.
КРУ-10 кВ.
Трансформатор Т-1.
Трансформатор Т-2.
Трансформатор ТСН-1.
Трансформатор ТСН-2.
Релейные защиты.
Сигнализация.

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 28 автоматизированных сценариев, охватывающих весь спектр электротехнического оборудования тчговой подстанции 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.

Вывод в ремонт трансформатора ТП-1.
Включение в работу трансформатора ТП-1.
Вывод в ремонт 1 секции шин 110 кВ.
Включение в работу 1 секции шин 110 кВ.
Вывод в ремонт ТСН-1 без перерыва питания.
Включение в работу ТСН-1 без перерыва питания.
Вывод в ремонт ВВ АБ-1 10 кВ.
Включение в работу ВВ АБ-1 10 кВ.
Вывод в ремонт ВВ ТС-1 БМЗ-СЦБ без перерыва питания на линии АБ-1.
Включение в работу ВВ ТС-1 БМЗ-СЦБ без перерыва питания на линии АБ-1.
Вывод в ремонт 1 секции шин БМЗ-27,5 кВ.
Включение в работу 1 секции шин БМЗ-27,5 кВ.
Вывод в ремонт 1 секции шин БМЗ-27,5 кВ и ОРУ-27,5 кВ с заземлением отходящей линии.
Включение в работу 1 секции шин БМЗ-27,5 кВ и ОРУ-27,5 кВ.
Вывод в ремонт ВВ ввода 27,5 кВ ТП-1.
Включение в работу ВВ ввода 27,5 кВ ТП-1.
Вывод в ремонт ВВ ФКС 27,5 кВ с перерывом питания.
Включение в работу ВВ ФКС 27,5 кВ с перерывом питания.
Вывод в ремонт ВВ ДПР-1.
Включение в работу ВВ ДПР-1.
Вывод в ремонт ТН-27,5 кВ 1 секции шин.
Включение в работу ТН-27,5 кВ 1 секции шин.
Вывод в ремонт ВВ фидера 10 кВ.
Включение в работу ВВ фидера 10 кВ.
Вывод в ремонт ВВ ввода 10 кВ ТП-1 (при условии работы обеих секций раздельно от каждого ввода).
Включение в работу ВВ ввода 10 кВ ТП-1 (при условии работы обеих секций раздельно от каждого ввода).
Вывод в ремонт 1 секции шин 10 кВ (при включенном СВВ).
Включение в работу 1 секции шин 10 кВ (при включенном СВВ).

Кроме базовых сценариев тренировок, тренажер позволяет организовывать тренинг оперативного персонала по типовым бланкам переключений, не вошедшим в вышеуказанный перечень. Такая возможность достигается благодаря наличию в тренажере контролирующей программы, отслеживающей ошибочные действия и оценивающей степень серьезности совершенного нарушения.

В данном случае по количеству штрафных баллов в протоколе контроля, а также при помощи протоколов действий оператора, аварийных сообщений, действий автоматики, произошедших за время тренировки, инструктор самостоятельно оценивает качество прохождения задания.

По данной схеме обучения инструктор может формировать любые задания на тренировку, даже не обращаясь к бланкам переключений (в том числе операции с гидромеханическим оборудованием)

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 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.

В тренажер включен стандартный набор аварийных ситуаций, выполненный в виде таблицы вводных, служащих для подготовки оперативного персонала к парирующим действиям:

короткие замыкания, в том числе однофазные и межфазные, на всех линиях 110, 27,5, 10 кВ, шинах, трансформаторах;
отказы в работе любых коммутационных аппаратов, защит, блокировок.

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 подстанции, по работе систем электрической схемы. Это инструкции по эксплуатации, оперативные схемы, карты защит 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.

Установка тренажера

Установка тренажера может быть произведена на компьютеры удовлетворяющие минимальным техническим требованиям:

Операционная система Microsoft Windows 11/10/8/7/Vista/XP.
процессор с 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 работы с тренажером рекомендуется использовать два или более мониторов;
звуковая карта и колонки;
клавиатура, мышь;
сетевая карта 100Мбит (для сетевого варианта Тренажера).

Для работы сетевой версии тренажера необходимо минимум два компьютера соединенных в сеть пропускной способностью не менее 100Мбит/с.

Для печати протоколов, графиков, заданий к тренажеру и документации рекомендуется использовать цветной лазерный принтер.

Процедуры при первоначальной установке тренажера:

Эксплуатация и обслуживание тренажера

При возникновении неисправностей в ходе эксплуатации ПО, рекомендуется сделать следующее:

Перезагрузить компьютер. Перезагрузите компьютер и попробуйте запустить тренажер. Если все получилось, то скорее всего это был временный сбой вызванный зависанием программы в памяти компьютера. Если перезагрузка не помогла, то скорее всего повреждена база данных.
Поэтому придется восстановить базу данных. Для этого необходимо выполнить от имени администратора команду:

«c:\Program Files (x86)\MySQL\MySQL Server 5.1\bin\mysqlcheck» -u root —password=ХХХХ —auto-repair —check —optimize —all-databases

Вместо XXXX — вставить пароль из инструкции по установке MySQL для тренажера.

Имя каталога должно совпадать с именем каталога в котором у Вас установлен сервер MySQL.

Если восстановить базу данных не получилось, то придется:

Переустановить тренажер из имеющегося дистрибутива. Желательно не удалять предыдущую версию тренажера и каталог куда она была установлена — в противном случае придется заново производить активацию тренажера.

Процедуры установки обновленных версий тренажера:

Установка обновленных версий программного обеспечения тренажера

Первоначальная установка тренажера производится специалистами АО «ТЭСТ» или системным администратором по выдаваемой инструкции. Дальнейшая установка обновленных версий может производиться самостоятельно конечными пользователем или системным администратором пользователя тренажера.

Эксплуатация ПО

Вся информация необходимая для эксплуатации тренажера поставляется вместе с тренажером в виде PDF файлов.

Заказать бесплатную демонстрацию тренажера >>>

Поделиться: