Программный комплекс для энергетики

Типовые макеты

Макет - это электронное представление конкретного энергообъекта (подстанции, электрической станции, электрической сети и т.п.), включая схему, подробное визуальное изображение оборудования и системы управления.
Электронный макет представлен в специальном формате, который воспринимается программным комплексом Модус. Для его подготовки используются инструменты, входящие в комплект поставки комплекса: Графический редактор (для создания визуального представления) и Аниматор (для создания модели поведения).
Макет может состоять из одного или нескольких связанных файлов SDE или XSDE. Визуально они представлены в виде одной или, чаще, нескольких страниц или открывающихся окон.
Файл готовится с учетом возможностей версии Тренажера, на которую он ориентирован. Как правило, мы гарантируем работоспособность макета, подготовленного для предыдущей версии, при обновлении ПО Тренажера на последующие версии, однако на более ранних версиях Тренажера макет работать не будет.

Графическое представление макета.

Графическая подсистема программного комплекса Модус позволяет создавать макеты различного вида энергообъектов (например, Энергосистема, Подстанция) с различной степенью подробности.

Уровень 1. Энергосистема.

слева Структурно-композитная схема.
Рис.1. Структурно-композитная схема.

Мы рекомендуем на первой странице макета располагать структурно-композитную схему электросети (рис.1) в случае построения макета предприятий таких уровней, как АО Энерго, ПЭС, МЭС, МРСК, ПМЭС, РЭС или крупных промышленных предприятий. Под крупным промышленным предприятием подразумевается такое, которое имеет в своем составе или питается от нескольких подстанций.
Схема представлена в объеме наивысших классов напряжения (1-3 класса напряжения). На схеме подстанции показаны в упрощенном виде присоединения этих классов напряжения. Элементы схемы, служащие для отображения присоединений, называются композитными, так как один такой элемент может отображать топологию и состояние сразу нескольких коммутационных аппаратов.
Подход с использованием композитных элементов отступает от классического изображения однолинейной схемы в виде отдельных коммутационных аппаратов.

Фрагмент схемы. Слева подробная схема, справа композитная.
Рис.2. Фрагмент схемы. Слева подробная схема, справа композитная.

Применение подобных элементов позволяет значительно сократить размеры схемы без потери информативности.

Пример замены присоединения на композитный элемент. Пример замены присоединения на композитный элемент.
Рис.3. Пример замены присоединения на композитный элемент.

С помощью композитных элементов отображается суммарное состояние присоединения в виде состояния выключателя, а состояние разъединителей и заземляющих ножей показывается только при отличии состояния этих коммутационных аппаратов от нормы (отключенных линейных разъединителей, включенных заземляющих ножей).

Отображение состояния присоединения в композитном элементе.
Рис.4. Отображение состояния присоединения в композитном элементе.

Для облегчения восприятия топологии схемы с учетом текущего состояния можно использовать ситуационно-динамическую методику отображения состояния подстанции, предложенную рабочей группой под руководством В.Л.Штейнбока по заказу Системного Оператора.
В предложенном подходе шины энергообъекта отображаются в виде прямоугольников (подстанции) и окружностей (станции). При наличии шин нескольких классов напряжения соответствующие фигуры располагаются концентрически.

Рис.5. Пример свернутой и развернутой ПС.
Рис.5. Пример свернутой и развернутой ПС.
(сверху при включенном ШСМВ, снизу при отключенном ШСМВ)

В случае, если шины в системе шин электрически объединены (например шиносоединительным выключателем), объект изображается в виде одного квадрата (круга), от которого отходят линии, если же шины разомкнуты, то число вложенных квадратов будет равно количеству электрически не связанных шин, а линии от них будут отходить в соответствии с фиксацией присоединений (рис.5).

Рис.6. Пример свернутой ПС c несколькими классами напряжения.
Рис.6. Пример свернутой ПС c несколькими классами напряжения.

В случае, если в сети содержится большое количество подстанций типа «мостик», мы предлагаем использовать подход с отображением подстанций в виде кружков, с отображением состояния коммутационных аппаратов на присоединениях высшего класса напряжения и в перемычке (рис.7). В этом случае также экономится место на экране и улучшается читаемость схемы.

Рис.7. Пример схемы с использованием композитных подстанций.
Рис.7. Пример схемы с использованием композитных подстанций.

Графическая система обеспечивает возможность использования всех вышеперечисленных подходов не только в Тренажере, но и в других программах комплекса.

Уровень 2. Подстанция (Главная схема)

Обязательной составляющей макета подстанции и сетевого предприятия является полная однолинейная схема подстанции или всех подстанций (Рис.8). На этой схеме обучаемый может производить действия по коммутации и наблюдать состояние схемы.
В Тренажере Модус до 4.20 версии включительно обязательным требованием было, чтобы все подстанции в сети были расположены на одной странице макета. Начиная с версии 5, такое ограничение снято. Подробные схемы подстанций могут располагаться на разных страницах макета, что облегчает навигацию между его элементами.

Рис.8. Подробная однолинейная схема энергообъекта.
Рис.8. Подробная однолинейная схема энергообъекта.

Опционально, макет может содержать также композитную схему подстанции (рис.9.), которая показывает более обобщенное состояние схемы. Естественно, что состояние коммутационных аппаратов и других элементов на главной и композитной схеме синхронизировано.

Рис.9. Композитная схема энергообъекта.
Рис.9. Композитная схема энергообъекта.

Возможность управлять коммутациями с подробной схемы появилась, начиная с версии 5.20.

Уровень 3 A. Макеты панелей, АРМ.

Макет содержит не только схемы подстанций, но и релейные щиты, щиты управления, макеты ячеек КРУ (ЗРУ). Состав и степень идентичности реальных и виртуальных щитов определяется типом используемого в Тренажере макета. Система позволяет создавать подробные и упрощенные макеты щитов.

Рис.10. Панель щита управления (слева фото, справа нарисовано в «Модус») Рис.10. Панель щита управления (слева фото, справа нарисовано в «Модус»)
Рис.10. Панель щита управления (слева фото, справа нарисовано в Модус)

В подробных макетах, благодаря большой базе элементов комплекса, вид щита управления практически полностью соответствует реальному щиту. (рис.10) Тренирующийся узнает оборудование, с которым работает, что значительно снижает стрессовую нагрузку во время тренировки. Операции по коммутации выключателей производятся с ключа управления, проверочные операции - по приборам, лампочкам и табло.
На упрощенных макетах модель щита управления отсутствует и все переключения тренирующийся производит на подробной однолинейной схеме. Такое упрощение допустимо, если макет используется для проведения тренировок у диспетчеров.
На энергетических объектах часто вместо щита управления используется АРМ (Автоматизированное рабочее место диспетчера) (рис.11). Графическая система Модус позволяет имитировать экранные формы АРМ с максимальной приближенностью к реальным. С помощью моделей АРМ можно имитировать, например, телеуправление с экрана АРМ.

Рис.11. Экран АРМ (слева скриншот реального, справа нарисовано в Модус) Рис.11. Экран АРМ (слева скриншот реального, справа нарисовано в Модус)
Рис.11. Экран АРМ (слева скриншот реального, справа нарисовано в Модус)

Изображение панелей релейной защиты и автоматики (рис.12), расположенные в одном зале релейной защиты, как правило, располагаются на отдельной странице макета.

Рис.12. Панель РЗиА (справа фото, слева нарисовано в Модус). Рис.12. Панель РЗиА (справа фото, слева нарисовано в Модус).
Рис.12. Панель РЗиА (слева фото, справа нарисовано в Модус).

При отображении этих панелей допускается ряд упрощений, связанных с тем, что оперативный персонал непосредственно работает только с элементами сигнализации и контроля защит и автоматики. Такое упрощение уменьшает размеры панелей, что влечет к облегчению навигации по странице в целом и на панели в частности, при этом не оказывая значительного влияния на ход и результаты тренировки.

Рис.13. Упрощенная панель РЗиА.
Рис.13. Упрощенная панель РЗиА.

Упрощенные макеты панелей РЗиА (рис.13) не предусматривают использования фотореалистичных изображений накладок, блинкеров и пр. В таких макетах каждая защита изображается с помощью условно-графического элемента, совмещающего в себе элементы управления и сигнализации.
Стоимость подготовки упрощенных панелей РЗиА ниже, чем стоимость подготовки реалистичных моделей, в частности за счет того, что подготовка упрощенных панелей выполняется без выезда сотрудника на энергообъект для сбора данных. Данные формируются на основе предоставляемых карт уставок. Однако следует иметь в виду, что и достоверность данных, и, соответственно, методическая ценность тренажера с условными панелями ниже.
При изображении ячеек КРУ(рис.14) также используются некоторые условности, так например, для удобства, внешняя часть и релейный отсек ячейки отображаются одновременно.

Рис.14. Ячейка КРУ (слева фото, справа нарисовано в Модус)
Рис.14. Ячейка КРУ (слева фото, справа нарисовано в Модус)

Для навигации между страницами используется переключение между страницами макета с помощью закладок (рис.15). Такой метод удобен при числе закладок до 10-15. При большем количестве страниц используется более совершенный иерархический навигатор.

Рис.15. Закладки страниц в макете.
Рис.15. Закладки страниц в макете.

Уровень 3B. Схемы низкого напряжения.

Тренажер позволяет проводить тренировки, в том числе, с использованием операций с цепями низкого напряжения (0,4 0,23кВ), с цепями релейных защит:

  • Щит и схемы собственных нужд
  • Схемы релейных защит
  • Схемы, панели, ячейки СН 0,4 кВ
  • Схемы освещения

Стоимость макета зависит от объема моделирования. Существенно влияют на объем работы по внедрению. Подготовленные схемы можно использовать не только в Тренажере, но и как справочную и конструкторскую документацию.

Уровень 3С. Сцены.

Сцена (или модель конструктива) обеспечивает наглядное отображение состояния оборудования, задействованного в тренировке, и операций по работе с ним (рис.16). Сцена представляет собой реальное изображение оборудования. Она может быть выполнена в виде 2-мерной, 3-мерной или 2,5-мерной сцены. Учитывая такие критерии, как наглядность представления оборудования, сложность и стоимость изготовления модели и удобство использования, мы считаем, что механизм сцен является оптимальным компромиссным вариантом между двумерным интерфейсом традиционного тренажера со схемным интерфейсом и трехмерного тренажера, выполненного в стиле 3D компьютерных игр.
Сцены наиболее эффективно используются при моделировании основного оборудования заводского изготовления, устанавливаемого на ОРУ энергообъекта без существенной внешней модификации. Например, сцены для трансформаторов или выключателей классом напряжения 35 кВ и выше. Для адекватного представления в виде сцены «по месту» достаточно обозначить привязку к конкретному экземпляру оборудования, например нанесением надписи на табличку, отображающую его диспетчерское наименование.

Рис.16. Сцена. Разъединитель.
Рис.16. Сцена. Разъединитель.

Органы управления и индикаторные элементы на сцене имеют возможность отображения произвольных состояний оборудования, включая повреждения и неисправности. Сцены реализуются в виде окон, вызываемых со схемы. Их состояние (индивидуальное для представления каждого экземпляра оборудования и присоединения), сохраняется между сеансами. Для каждого типа/марки оборудования обычно готовится собственное представление на сцене.

Рис.17. Сцена. Ячейка КРУ.
Рис.17. Сцена. Ячейка КРУ.

Библиотека сцен на данный момент насчитывает около 300 видов оборудования и может быть согласована с перечнем марок оборудования, установленного у заказчика.

Поставка

Стандартная поставка тренажера по оперативным переключениям включает в себя средства подготовки макетов и сценариев тренировок. Учитывая пожелания пользователей, мы разработали ряд макетов:

А также аварийные задачи:

Каждый из пакетов состоит из макета энергообъекта или сети электроснабжения и набора типовых тренировочных заданий (плановых и противоаварийных, 35 – 50 заданий для каждого пакета). В набор типовых упражнений включены оперативные задачи по различным типовым схемным решениям с моделированием аварийных ситуаций, использованием устройств РЗиА, учетом оперативных переговоров.

В составе пакета – задачи по вводу в работу и выводу в ремонт линий, секций шин, масляных выключателей, фидеров, ТСН, СМВ, трансформаторов, отделителей и т.п.

  • отказ отключения МВ при КЗ на линии,
  • отказы в работе защит при КЗ,
  • отсутствие масла в МВ или трансформаторе,
  • нагрев или разрушение разъединителей,
  • аварийные отключения с неуспешным АПВ,
  • возгорание ТН,
  • перегрузки трансформаторов,
  • появление сигналов сигнализирующих о неисправностях.

В дальнейшем планируется разработать типовые макеты:

  • ПС 220 кВ.
  • ПС 500кВ.
  • Сеть 500-220-110кВ и др.

Типовые макеты могут служить примерами для пользователей , желающих создавать макеты собственных энергообъектов .

 
© 1994—2017 Компания МОДУС