«50 ГЕРЦ» для энергетиков, или Как раскрепостить мышление и научиться мыслить логически?

На кафедре «Электрические системы» Белорусского национального технического университета разрабатывается коммутационно-режимный тренажер для оперативно-диспетчерского персонала «50 Герц». Ведущий инженер ОДС Оршанских электрических сетей Андрей Владимирович Бобров – один из разработчиков этой компьютерной программы.

Андрей Владимирович закончил обучение в аспирантуре БНТУ и в настоящее время готовится к защите кандидатской диссертации на тему «Коммутационно-режимная модель электрической сети».

Тренажер «50 Герц», о котором сегодня пойдет речь, уже внедрен в ЦДС РУП «Витебскэнерго», в учебный процесс кафедры «Электрические системы» БНТУ, написаны методические указания по проведению лабораторных работ «Оперативное управление в энергосистемах». Ежегодно А.В. Бобров руководит студентами, защищающими дипломные проекты с тренажерной тематикой.

С просьбой рассказать о тренажере мы обратились к его автору.

– Андрей Владимирович, как Вам пришла в голову мысль о разработке тренажера? Какие цели Вы ставили перед собой при его создании?

– Зная спектр задач, назревших на предприятиях энергосистемы, некоторые разработчики берутся за создание обширной базы данных, расчет режима, токов КЗ и потерь электроэнергии, учет диспетчерских заявок и бланков переключений и, наконец, за тренажер. В результате получается продукт, который представляет собой набор плохо подогнанных деталей, дорогостоящий и  требующий постоянного обслуживания. Анализируя подобный опыт, я пришел к выводу, что гораздо более полезной представляется небольшая, но отлаженная задача – тренажер оперативных переключений. Я поставил перед собой цель – разработать программу с удобным интерфейсом, с отражением специфики работы оперативно-диспетчерского персонала, положив в ее основу эффективные алгоритмы. Работа в ОДС постоянно питает эту задачу новыми идеями.

– Какую роль, по вашему мнению, тренажерная подготовка должна играть в обучении персонала?

– Думаю, что нужно применять различные подходы к подготовке персонала в учебных центрах и на энергопредприятиях. В учебных центрах нужно обучать персонал принципам оперативных переключений с использованием типовых схем, а при применении тренажера на предприятии необходимо учитывать особенности эксплуатации конкретного энергообъекта.

С помощью тренажера персонал может раскрепостить свое мышление, научиться мыслить логически. Для этого мы сделали режим работы «самоподготовка», когда результаты тренировки доступны только тренируемому. В этом режиме человек повышает свою квалификацию, работая с моделью электрической сети и наблюдая результаты своих действий на экране компьютера.

Второй режим работы тренажера – «экзамен», который позволяет руководству просматривать тренировки и сравнивать статистическую информацию по участникам тренировок. Таким образом, тренажер дает возможность автоматизировать проведение противоаварийных тренировок и конкурсов профессионального мастерства.

– Какую электрическую сеть Вы брали за основу при разработке своего тренажера? Что представляет собой «50 Герц»?

– В базу данных нашего тренажерного комплекса может быть введена сеть любой энергосистемы, он может быть настроен на диспетчера любого уровня.

Впервые мы внедрили тренажер с моделью сети 330-35 кВ для диспетчеров ЦДС в РУП «Витебскэнерго» в 2005-2006 годах. На тот момент о торговой марке мы и не думали. Вскоре родилось название «50 Герц».

Тренажер состоит из информационно-графической системы и модели электрической сети, которая, в свою очередь, представляет собой объединение четырех моделей: коммутационной, режимной, РЗА, оперативного взаимодействия.

Коммутационная модель основывается на схеме первичных электрических соединений, подготовленной с помощью графического редактора. Модель описывает топологию и свойства элементов схемы и позволяет анализировать происходящие в ней дискретные процессы. При действиях с коммутационными аппаратами тренажер производит изменения в коммутационной модели и ее анализ, определяя, например, отключенные участки сети с показом их на схеме.

Режимная модель описывает электромагнитные процессы в энергосистеме. Тренажер производит анализ режимной модели, контролирует допустимость установившегося режима. Отображение параметров режима осуществляется непосредственно на схеме, а также с помощью изображений приборов на щите управления энергообъекта. Мы не тратили время на разработку своего модуля расчета режима замкнутой сети, а использовали обмен данными по открытому интерфейсу с широко распространенной программой Rastr. Планируем в новых версиях тренажера применить расчетный модуль, разработанный на кафедре «Электрические системы» А.А. Золотым. Алгоритмы расчета режима разомкнутой распределительной сети мы успешно реализовали силами нашей рабочей группы.

Модель РЗА отражает логику работы устройств релейной защиты и автоматики в нештатной ситуации. Модель оперативного взаимодействия демонстрирует оперативные переговоры между оперативно-диспетчерским персоналом различных уровней, а также работу системы телеме-ханики.

Участник тренировки выполняет определенную роль: диспетчера ЦДС, ОДС, РДС, ОВБ или дежурного подстанции. Каждый объект на схеме отображает меню с набором действий, допустимых в данный момент времени. Таким образом, в тренажере моделируются оперативные переключения, переговоры, а также мероприятия по охране труда. При ошибках участнику тренировки начисляются штрафные баллы. Тренажер осуществляет контроль действий тренируемого с помощью обобщенных сценариев тренировок, при этом каждая операция проверяется на допустимость с использованием системы правил переключений.

В тренажере мы воспроизводим рабочее место тренируемого персонала. При проведении тренировки пользователь может открыть оперативные схемы энергообъектов, анимированные панели управления, оборудование, с которым производятся переключения. Система отображения панорамных фотографий позволяет как бы попасть внутрь подстанции и изучать расположение оборудования.

– Чей опыт для Вас наиболее ценен?

– Как сказал когда-то Ньютон, «я вижу немного дальше потому, что стою на плечах у гигантов». Многие специалисты внесли свой вклад в тренажер. Я выражаю глубокую признательность за те знания, которые передали мне В.Т. Федин, Т.А. Шиманская, М.А. Короткевич и весь коллектив кафедры «Электрические системы». Мой руководитель по кандидатской диссертации профессор В.Т. Федин обладает опытом работы диспетчером Ферганской энергосистемы, я стараюсь всегда следовать его советам. Т.А. Шиманская недавно выпустила учебное пособие по математическому моделированию в энергетике и всегда поддерживает наш коллектив в трудную минуту.

В нашей рабочей группе – диспетчер с ОДС с большим опытом работы С.В. Таланин. Он помогает учесть в тренажере те особенности управления энергосистемой, которые не видны на первый взгляд. Наш московский коллега – математик И.А. Головинский – защищает докторскую диссертацию и щедро делится с нами математическими методами анализа топологии сети и оперативных переключений. В своей недавней статье он предложил элегантное решение задачи по оптимизации последовательности дискретных операций вместо запутанного алгоритма, описанного двумя известными зарубежными авторами, один из которых – ведущий программист поисковой системы Google.

Когда мы разрабатывали версию тренажера для РУП «Витебскэнерго», большую методическую помощь оказал нам заместитель начальника ЦДС А.Т. Щербенок. Его ценные советы позволили нам в начале создания тренажера пойти по верному пути.

Сейчас мы сотрудничаем с С.С. Лысюком, участвующим в развитии АСУ Гродненской энергосистемы. Его разработки в области геоинформационных систем для энергетики позволяют с большой точностью наносить трассы ЛЭП и подстанции на карты, используя спутниковую навигацию.

– Над чем вы работаете в настоящее время?

– Изучая зарубежный опыт, я обнаружил стандарт международной энергетической комиссии – common information model (CIM) – общая информационная модель. Я понял, что упрощение обмена информацией между различными программными комплексами – это залог успеха, поэтому без сожаления оставил уже разработанную структуру базы данных тренажера и начал внедрять CIM. Это оказалось возможным благодаря блочной структуре тренажера. Алгоритмическое ядро осталось неизменным, переработке подвергся лишь модуль связи с базой данных. Время было потрачено не зря, так как теперь база данных тренажера соответствует международным стандартам и другие программисты могут использовать ее, расширяя список решенных задач.

В ближайшем будущем мы планируем внедрить модель распределительной сети 6-10 кВ, подключив ее к модели подстанции. Данная сеть достаточно объемная, но в то же время РЗА и правила подключений в этой сети проще.

Кроме того, сейчас мы активно работаем над моделью релейной защиты и автоматики. Мы представили различные виды РЗА в виде алгоритмов, моделирующих логику работы. Теперь необходимо отладить управляющий алгоритм, который сканирует модель электрической сети и при необходимости активирует алгоритмы РЗА. Мне удалось найти решения для ряда частных случаев, но пока не вижу универсального алгоритма. Когда удастся преодолеть эту трудность, «50 Герц», надеюсь, окажется далеко впереди конкурентов.

Через несколько месяцев наша рабочая группа завершает два больших проекта. Один из них – тренажер для ЦДС РУП «Могилевэнерго». Мы запускаем модель сети 330-35 кВ с 219 подстанциями. Другой проект – для Учебного центра РУП «Брестэнерго» – полные анимированные макеты двух подстанций, со всеми панелями управления. Эти две подстанции увязаны в единую модель с участком сети 220-35 кВ.

Беседовала Олеся Воляк

Информационный партнер: Министерство энергетики Республики Беларусь, газета "Энергетика Беларуси"