Вопросы создания и внедрения на базе ПТК “КВИНТ” тренажера по переключениям в электрической части ТЭЦ-27
Макаров О. Н., Андреев С. Н., Вавилов Д. Ю., инженеры ТЭЦ-27 Мосэнерго
Специфика работы оперативного персонала на современном этапе развития электроэнергетики подразумевает и новый подход к созданию и применению тренажерных комплексов.
Статистика отказов электрооборудования и аварий в электроэнергетике свидетельствует, что 5 - 7% аварий и отказов происходят по вине оперативного персонала. И этот процент устойчиво держится на протяжении многих лет, т.е. принимаемые руководителями отрасли и предприятий, а также соответствующими отраслевыми службами меры по снижению числа отказов и аварий оборудования, связанные с неправильными действиями персонала, не дают желаемых результатов. А ведь за этими сухими цифрами стоит не только материальный ущерб отрасли (вышедшее из строя оборудование, недоотпуск электроэнергии и др.), но и, в первую очередь, здоровье и жизнь людей.
Разногласия начинаются тогда, когда встает проблема реализации на практике идей по созданию тренажеров по оперативным переключениям в электрической части.
Можно выделить два магистральных направления развития тренажерных комплексов:
- Создание “физических” тренажеров (макетов щитов и панелей управления), имеющих или не имеющих интеллектуальной начинки (расчетной математической или механической модели работы электроустановки).
- Разработку компьютерных вариантов тренажерных систем, причем, слово “компьютерных” в большинстве случаев означает, что тренажер выполнен в электронном виде, и человеку, проходящему обучение, необходимо сидеть перед монитором и нажимать на кнопки.
У каждого направления есть свои сильные и слабые стороны. Физические тренажеры помогают обучающемуся лучше запомнить каждое действие, прочувствовать его физически (используются психофизиологические принципы моторной памяти человека). У обучающегося создается цельное представление о масштабах реального действия на реальном оборудовании. Однако физические тренажеры имеют и недостатки:
тренажер создается только для какой-то одной электроустановки, чаще типовой;
подобные тренажеры крайне дороги, что заставляет ставить вопрос об экономической целесообразности;
быстрое развитие техники и технического прогресса приводит к быстрому моральному устареванию физических тренажеров;
достоверность расчетной модели для электроустановки в различных режимах эксплуатации вызывает в ряде случаев большие сомнения.
Компьютерный вариант тренажера более гибок в части изменения модели расчета и алгоритма работы электроустановки, его можно без больших материальных затрат применять к совершенно разным видам и типам схем, тренажер может бесконечное число раз копироваться и использоваться на различных рабочих местах предприятий. Компьютерные тренажеры имеют следующие недостатки:
тренажеры оторваны от действительности, у тренирующегося складывается иллюзия абсолютной простоты выполняемых операций, исчезает здоровое чувство опасности при работах в электроустановках;
тренажеры не позволяют проверить четкое знание обучающимся ряда операций, непосредственно не связанных с переключениями в электрической схеме;
тренажеры требуют владения азами компьютерной грамотности.
Общий недостаток обеих разновидностей тренажеров заключается в том, что они обучают лишь (хотя и это очень важно на этапе подготовки персонала!) правильной последовательности производства переключений и работе с устройствами вторичной коммутации.
В связи с этим становятся понятными причины, по которым специалисты ТЭЦ-27 решили создать свой тренажер:
- Отсутствие, как сказано ранее, тренажеров, которые бы в полной мере удовлетворяли нашим требованиям.
- Любое сложное работоспособное устройство или качественная программа создается на основе чего-то уже сделанного, так как невозможно на пустом месте быстро создать качественный продукт, а основа для создания тренажера на ТЭЦ-27 есть - это ПТК “КВИНТ”.
- Тренажер по переключениям создается для производства переключений в электроустановках, т.е. разрабатываться он должен на примере конкретных установок и для конкретных условий. Необходимо также учесть, что оборудование, установленное на ТЭЦ-27, является достаточно сложным и разноплановым; все эти аспекты практически невозможно учесть при применении типового тренажера.
- Оборудование ТЭЦ-27 является достаточно новым и еще не изношенным, режим работы станции находится в базовой части электрического графика нагрузки, поэтому плановые переключения и нестандартные ситуации с электротехническим оборудованием происходят на ТЭЦ-27 нечасто. Все это ведет к вынужденному снижению квалификации оперативного персонала, в некоторой степени к потере оперативной хватки, поэтому необходим тренинг для поддержания постоянной готовности к ликвидации нестандартных ситуаций.
Создаваемый на базе ПТК “КВИНТ” тренажер по производству оперативных переключений в электрической части ТЭЦ-27 позволяет решить или заметно продвинуться в решении следующих задач:
обучение новых сотрудников, принимаемых на работу в электроцех в качестве оперативного персонала;
закрепление знаний и навыков оперативного обслуживания у работающего персонала, в том числе и работе с ПТК “КВИНТ”;
периодический тренинг оперативного персонала посредством имитации на тренажере различных стандартных и аварийных ситуаций;
тестирование существующей системы АСУ ЭТО (составная часть ПТК “КВИНТ”) в имитационном режиме, выявление “узких” мест системы.
Поставленные задачи позволяют обозначить принципы, на которых создается тренажер:
тренажер создается на базе существующего ПТК “КВИНТ” для электрической схемы ТЭЦ-27;
программное обеспечение и пользовательский интерфейс должны предполагать построение в дальнейшем связей с тренажером тепловой части ТЭЦ-27 и тренажерными системами АО Мосэнерго; необходимо учесть возможность видоизменения существующей системы АСУ ЭТО при ее доработке;
тренажер может эксплуатироваться как в сетевом (несколько тренирующихся выполняют одну задачу с разделением обязанностей), так и в однопользовательском варианте; при этом важно предусмотреть, чтобы куратор тренировки мог в любой момент подключиться к тренировке в качестве наблюдателя;
тренажер является 100%-ным имитатором функциональных возможностей средств управления, реализованных средствами ПТК “КВИНТ” и реального силового оборудования.
В связи со сложностью поставленных задач тренажер на ТЭЦ-27 создается в несколько этапов.
Этапы создания тренажера (в настоящее время осуществляется первый этап):
Этап 1. Тренажер представляет собой имитатор электрической части системы “КВИНТ”, где часть переменных параметров берется из базы данных (архива), другая часть параметров задается случайным образом в некотором заданном интервале либо куратором тренажера. Логика работы схемы прописывается алгоритмами работы устройств РЗА и ПТК “КВИНТ”. Математическая модель схемы отсутствует. Правила переключений построены на дискретном принципе (включен - отключен), зависимые друг от друга аналоговые переменные (токи, напряжения, частота, температуры нагрева, вибрационные характеристики) берутся из архива ПТК “КВИНТ” с использованием фильтра, часть переменных может вводиться вручную куратором тренажера. Оперативные переговоры, применение средств защиты, операции в цепях вторичной коммутации осуществляются в виде выбора текстовых вариантов развития действия. Рабочее место выполнено на локальной машине.
Этап 2. Проработка вопросов применения средств защиты, ведения оперативных переговоров, переключения в цепях РЗА.
Этап 3. Построение математической модели электрической схемы ТЭЦ-27 (включая присоединения 0,4 кВ и постоянного тока), построение логических и программных связей с тепловым тренажером, работающим на базе ПТК “КВИНТ”, отладка работы программы.
Этап 4. Написание алгоритмов полномасштабного многоцелевого тренажера, использующего возможности работы пользователя в среде виртуальной реальности. Проектирование связей с тренажерными комплексами АО Мосэнерго.
Этап 5. Воплощение в жизнь и отладка разработок четвертого этапа.
Учебный процесс для обучаемого разделяется на три этапа.
Первый этап предполагает знакомство с тренажером, проведение занятий на тренажере в режиме самоподготовки. Для этого на рабочих местах оперативного персонала, на ЦЩУ оборудуется тренажерное место. Продолжительность первого этапа не ограничивается.
Второй этап - проведение контрольных проверок и экзаменов руководством электроцеха и службой надежности ТЭЦ-27. Проверки могут быть произведены либо на рабочем месте оперативного персонала (в режиме экзаменатора), либо на рабочем месте куратора тренажера. Сроки проведения проверок и экзаменов определяются соответствующими нормами и правилами.
Третий этап представляет собой использование тренажера в режиме тестирования. Тестируется правильность работы самого тренажера в различных режимах и системы АСУ электротехнического оборудования с целью выявления “узких” мест системы при различных режимах работы и действиях оператора. Система доступа и контроля тренажера фиксирует каждое обращение к тренажеру, с идентификацией обратившегося (система кодов и паролей). Любые результаты работы с тренажером фиксируются и архивируются. Куратор отвечает за разработку программ тренировок, порядок применения тренажера, сохранение и анализ результатов.
Выводы
Тренажер первых трех этапов для пользователя представляет собой экранные формы электрической схемы, панелей сигнализации, управления и защит. Большая часть операций и действий оперативного персонала, не связанных непосредственно с переключениями в электрических схемах, производится персоналом несамостоятельно, с помощью выбора одного из предложенных в текстовом виде вариантов. Многочисленные проверочные операции и осмотры положения коммутационных аппаратов также производятся в текстовом виде. Из практической работы известно, что большой процент ошибок оперативного персонала происходит вследствие ошибочного выбора присоединения или коммутационного аппарата. Однако при работе на тренажере выбор присоединения или коммутационного аппарата производится на схеме, в экранной форме, где возможность ошибки многократно снижается. Исполнение тренажера подобным образом явно снижает практическую ценность тренажера как обучающей программы, однако на применяемых в настоящее время программных и технических средствах иное решение невозможно.
Все изложенное подводит нас к неутешительному выводу: использование современных технических средств и программного обеспечения не позволяет создать тренажер, способный удовлетворить всем требованиям оперативной работы. Перспективным направлением развития тренажеров является объединение достоинств физических и компьютерных тренажеров. Новейшие компьютерные разработки позволяют создавать виртуальную реальность, способную имитировать любые физические процессы.
Тренажер по переключениям, с использованием виртуальной реальности, позволит тренирующемуся как бы реально произвести всю последовательность действий, которую он должен выполнять при производстве настоящих переключений. Безусловно, на сегодняшний день создание подобного тренажера - это долгий, трудоемкий и дорогостоящий процесс, однако именно такой путь развития нам представляется верным. При нынешнем темпе создания новых программных продуктов и обновления элементной базы компьютерного парка возможность создавать виртуальные объекты без огромных временных и финансовых затрат может появиться уже через два-три года. В дальнейшем отлаженный на ТЭЦ-27 тренажер может быть использован (после соответствующих доработок) и на других предприятиях электроэнергетики.
