Тренажер оперативных переключений КОРВИН

2. Тренажер оперативных переключений КОРВИН

(КОммутационно-Режимный тренажер для WINdows), включающая расчет установившегося режима с автоматическим преобразованием расчетной схемы при любых коммутациях [2]. Расчет установившегося режима производится модулем КУРС разработки ЦДУ. Результаты расчета - перетоки активной и реактивной мощности и ток, а также напряжения в узлах, - контролируются на нарушения заданных режимных пределов по ветвям и узлам и отображаются непосредственно на схеме и в форме таблиц. Поддерживается разделение схемы на любое число изолированных районов. Подготовка исходных данных расчетной схемы максимально автоматизирована. Функциональная компонента Сервер потокораспределений, входящая в состав тренажера КОРВИН, содержит:

- функции автоматического построения графа узлов и ветвей расчетной схемы путем стягивания графа коммутационной модели;

- редактор исходных значений электрических параметров для расчета и режимных пределов по узлам и ветвям;

- функции тестирования и исследования режима при любых коммутациях без ограничений со стороны правил переключений.

2. Тренажер оперативных переключений КОРВИН 3 – трехуровневый тренажер оперативных переключений с расчетом потокораспределения и расширенной моделью РЗА. Верхний уровень модели в тренажере "КОРВИН-3" включает схему энергообъектов и соединяющих их ВЛ. Число энергообъектов в модели одной электросети - до 150. Средний уровень модели реализует схему соединений первичных цепей и логические ограничения на коммутации в них. На этом уровне каждый энергообъект имеет свою схему, которая посредством линий электропередачи на верхнем уровне модели соединяется со схемами других энергообъектов. Схема одного энергообъекта может входить одновременно в несколько схем электросетей, охватывающих большую или меньшую территорию. Промежуточное положение между верхним и средним уровнями занимает схема замещения для расчета установившегося режима. Нижний уровень воспроизводит состояния устройств РЗА и правила их переключения с учетом положения коммутационных аппаратов. С каждым устройством первичных цепей связывается набор устройств РЗА.

Однако, все рассмотренные системы имеют общие недостатки:

  Сложность в использовании (необходимо пройти целый курс для ознакомления с продуктом, что бы узнать его особенности, методы и приемы работы) – невозможно начать работу сразу после инсталляции продукта.

  Данные продукты содержат большое количество потенциальных возможностей, которые не будут использованы широким кругом пользователей.

  Достаточно высокие требования к системе (объем оперативной памяти и размер жесткого диска).

  Очень высокая цена (как правило, она составляет несколько тысяч долларов).

  Не совместимость версий одной и той же программы и форматов данных.

1. 2. Постановка задач на проектирование

Главное направление деятельности ЦЭС – обеспечение электроэнергией производств и цехов ОАО «Северсталь». Получая электрическую энергию от системы по воздушным линиям напряжением 110, 220 кВ и преобразуя на главных понизительных подстанциях (ГПП) до уровня 35, 10 и 6 кВ, цех электроснабжения по воздушным и кабельным линиям распределяет ее потребителям. В настоящее время девять ГПП обеспечивают ОАО «Северсталь» и одна (ГПП-9) – город. От ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 ОАО «Северсталь» электроэнергия непосредственно передается напряжением 10 кВ по кабельным линиям.

Для управления схемой электроснабжения ОАО «Северсталь» в ЦЭС организовано круглосуточное дежурство оперативного персонала, действия которого подчинены диспетчеру цеха.

Система оперативного управления выполняет следующие задачи:

ведение требуемого режима работы, в том числе заданного энергосистемой;

производство переключений в электроустановках;

- ликвидация аварийных нарушений и восстановление требуемого режима энергопотребления;

- подготовка к производству ремонтных работ в электроустановках.

Переключения в электрических схемах распределительных устройств подстанций по распоряжению диспетчера цеха осуществляет оперативный персонал, непосредственно обслуживающий электроустановки цеха.

В связи со сложностью обслуживаемого оборудования, а также высокой цены ошибки персонала становится актуальным вопрос качественной подготовки оперативного персонала, которая продолжается, в зависимости от образования, от 3 до 5 месяцев. В этот период большое значение имеет изучение последовательности проведения оперативных переключений на обслуживаемых подстанциях.

При восстановлении нормального электроснабжения эксплуатационный персонал руководствуется инструкциями, в которых очередность его действий связана с характером возникшей ситуации (объемом отключений, видом работавших устройств и др.).

Строгая очередность действий персонала в каждой из возможных ситуаций позволяет легко их промоделировать и использовать соответствующую модель для тренировок персонала.

Проведение тренировок в самих системах электроснабжения нежелательно по ряду причин:

·     перебои в подаче электроэнергии

·     возможность создания аварийных ситуаций

·     повышенная опасность поражения электрическим током и др.

Компьютерный тренажер устраняет эти сложности.

В частности, анализ инструкций персонала для одной из действующих трансформаторных подстанций показал, что для имеющихся на ней устройств насчитывается ряд типичных ситуаций, после которых персонал должен действовать по четко определенному сценарию производства оперативных переключений.

Тренажер должен обладать следующими функциями:

-      тpениpовка;

-      проведение экзамена;

-      формирование протокола переключений;

-      создание сценария тренировки;

Тpениpовка - основная функция. Во время тренировки обучаемый должен перевести электроустановку в состояние, заданное по условию задачи. В ходе тpениpовки обучаемому должна пpедоставляться возможность осуществлять пеpеключения на схеме, с помощью диалога, организуемого между обучаемым и программой.

Проведение экзамена основывается на решении задачи, при отсутствии доступа к рекомендациям по производству переключений и формированию оценки.

По завершении выполнения поставленных условий задачи должна выставляться оценка и составляться пpотокол переключений.

Создание сценаpия тpениpовки - это функция, котоpая является обслуживающей по отношению к тренажеру и используется инстpуктоpом для фоpмиpования новых тpениpовок. В пpоцессе создания тpениpовки инстpуктоp имеет возможность задать:

- имя и фоpмулиpовку задачи для тpениpовки;

- исходное состояние объекта

- эталонный путь pешения задачи;

- конечное состояние схемы сети по данной задаче.

Таким образом, разрабатываемая система должна отвечать следующим требованиям:

Обеспечить интуитивно-понятный графический интерфейс, как для инструктора, так и для тренируемого;

Внедрить механизм производства оперативных переключений

Обеспечить возможность наращивания количества задач за счет использования средств инструктора, которые могут быть дополнительно написаны;

Обеспечить проведение тренировок и сдачу экзамена с протоколированием оценок;

Программа должна иметь невысокие системные требования.

Глава 2. Проектирование программного комплекса

Разрабатываемая программа-тренажер, в соответствии с предъявленными требованиями, должна наглядно отображать однолинейные схемы, обеспечивать оперативные переключения коммутационных аппаратов, приведенных на схеме в соответствии с условными обозначениями, направлять действия тренируемого, используя инструкции по оперативным переключениям

Для реализации поставленных требований, необходимо разработать механизм, отрабатывающий оперативные переключения. Основная цель, преследуемая при этом – это упрощение управления коммутационными аппаратами со стороны пользователя.

Наиболее простой способ – это использование указателя мыши. Каждое переключение (нажатие клавиши мыши), производимое пользователем, должно приводить к изменению состояния коммутационного аппарата. Поэтому необходимо предусмотреть свойство, описывающее его текущее состояние (включен/отключен). Наличие этого свойства, обусловлено также необходимостью установки начального состояния коммутационных аппаратов при инициализации задачи.

Прорисовка коммутационного аппарата на схеме в режиме начальной установки осуществляется присваиванием этому свойству определенного значения, например «ложь» или «истина» и обратный процесс, когда по нажатию клавиши мыши, состояние меняется на противоположное и осуществляется прорисовка.

Для решения задач важно соотнести свойство коммутационного аппарата, в которое переводит его пользователь и состояние предписываемое инструкцией. На основании сравнения этих значений можно построить диалог, направляющий действия пользователя.

2.1. Разработка структурной схемы

Рис. 2.1. Структурная схема программы-тренажера

Для описания структуры разрабатываемого программного комплекса его можно разделить на два основных блока:

Блок, обеспечивающий работу пользователя со схемой;

Блок работы с файлами сценариев.

Первый блок, с учетом поставленных требований перед программным комплексом, производит регистрацию пользователя, содержит систему для проведения тренировок и экзамена, систему помощи, систему формирования отчетов по проделанной пользователем работе.

Второй блок программного комплекса является средством инструктора и служит для создания и редактирования файлов сценариев.

“Настройки” - блок, предназначенный для указания начального и конечного состояния коммутационных аппаратов электроустановки

“Сценарий” – блок, предназначенный для формирования задач инструктором эталонной последовательности оперативных переключений инструктором.