close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Головинский И.А. Тренажер ОПТИМЭС

код для вставкиСкачать
Тренажер по оперативным переключениям ОПТИМЭС предназначен для повышения квалификации и оперативной готовности персонала ПЭС, РЭС и электрической части станций. Его главная черта – автоматический контроль действий тренируемых на базе системы типовых
ТРЕНАЖЕР ПО ОПЕРАТИВНЫМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯМ
«ОПТИМЭС»
И.А. Головинский, © 2001 г.
Придет, настанет времечко –
Приди, приди, желанное, Когда мужик не Блюхера
И не милорда глупого,
А интеллект искусственный
С базара понесет!
(Н.А. Некрасов, в обработке И.А.
Головинского, 2001 г.)
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
Тренажер по оперативным переключениям «ОПТИМЭС» разработан
Лабораторией экспертных систем ВНИИЭ и ГВЦ Энергетики при участии
ЦДУ ЕЭС России. Предназначен для повышения квалификации и
оперативной готовности оперативно-диспетчерского персонала ПЭС, РЭС и
электрической части станций. Тренажер сертифицирован в РАО “ЕЭС
России” (Свидетельство № 5 о соответствии “Нормам годности программных
средств подготовки персонала энергетики”, выдано Департаментом
Генеральной инспекции по эксплуатации электрических станций и сетей
РАО “ЕЭС России” 16.10.2000).
Тренажер функционирует в операционных средах WINDOWS 98, 95 и
3.1 на компьютерах с объемом оперативной памяти не менее 16 Мбайт.
МОДЕЛЬ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ
Главная отличительная черта тренажера “ОПТИМЭС” - наличие в нем
развитой системы общих (типовых) правил переключений, которые
описывают технологию переключений и контролируют действия
тренируемых во время тренировок. Благодаря этому отсутствует
необходимость в предварительно составленных “сценариях” (жестких
2
планах) тренировок. Для подготовки тренировки достаточно указать вид
задания (“вывод в ремонт”, “ввод в работу” или вид послеаварийных
переключений) и целевой элемент задания.
В ходе тренировки команды тренируемого, нарушающие общие правила
переключений, блокируются. При этом тренируемому сообщается причина
отказа выполнения команды. Работу на тренажере “ОПТИМЭС” можно
определить принципом “Разрешено все, что не запрещено (общими
правилами переключений)”. В процессе такого диалога тренируемый
усваивает логику правил переключений и приобретает умение правильно
оценивать текущее состояние схемы для корректного выполнения операций.
ОСНОВНЫЕ УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНЫЕ ЗАДАЧИ
Тренажер служит достижению трех основных целей тренажерной
подготовки оперативного персонала:
- выработке у тренируемых умения оценивать ситуацию на любой
коммутационной схеме с точки зрения возможности переключения
первичных и вторичных устройств;
- формированию у тренируемого умения находить правильную
последовательность операций для решения поставленной задачи
переключений на любой коммутационной схеме и при любом виде задания;
- отработке автоматизма в выполнении последовательности операций
для решения конкретной задачи переключений на конкретной схеме.
ОСНОВНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ТРЕНАЖЕРА
Программно-информационный комплекс тренажера
включает три основные программные компоненты:
“ОПТИМЭС”
- “Конструктор схем”;
- модуль “Задания”;
- модуль “Тренировка”.
“Конструктор схем” предназначен для рисования схем и построения
моделей их первичных и вторичных цепей. Модуль “Задания” служит для
ввода заданий на тренировку инструктором или самими тренирующимися.
Кроме того, этот модуль осуществляет доступ к архиву протоколов
тренировок для просмотра и статистического анализа. Модуль “Тренировка”
служит для выполнения самих тренировок.
3
2. ВВОД КОММУТАЦИОННЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРОСЕТЕЙ.
БИБЛИОТЕКА МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОСЕТЕЙ
Модель электросети в тренажере “ОПТИМЭС” содержит схему
первичных соединений и наборы устройств РЗА, связанных с первичными
устройствами. Множество таких моделей образует библиотеку моделей.
Каждая модель может включать один или несколько энергообъектов
(электростанций и подстанций), соединенных линиями электропередачи.
Размеры одной модели ограничиваются максимально допустимым числом
коммутационных аппаратов, которое равно 1200.
Создание новой модели в базе данных осуществляется в три этапа:
- рисование схемы первичных соединений;
- авторазметка чертежа первичных соединений;
- построение модели РЗА.
РИСОВАНИЕ И АВТОРАЗМЕТКА СХЕМЫ
Для рисования схем в “Конструкторе схем” имеется программа-редактор
электрических хсем. Она проста в работе, поскольку создает в базе данных
только изображение схемы, без ввода свойств и связей элементов схемы в
явном виде.
Затем чертеж схемы обрабатывается программой авторазметки (рис.1).
Эта программа анализирует чертеж, определяя типы элементов по их
изображениям и связи между элементами по нарисованным соединениям.
Полученную информацию программа авторазметки записывает в файлы базы
данных, хранящие топологическую структуру модели. Временно не
распознаются авторазметкой секционные выключатели (размечаются просто
как выключатели). Тип любого элемента схемы пользователь может легко
изменить в диалоге.
АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВВОД НАЗВАНИЙ УСТРОЙСТВ
Далее автоматически распознаются названия элементов схемы на
чертеже. Таким образом, ввод информации вручную на этапе создания
модели первичных цепей почти полностью исключен. Не распознаются
автоматически названия элементов, отклоняющиеся от принятых правил.
Правила нанесения надписей на чертеже для успешного их распознавания
программой сводятся к четырем пунктам:
- название должно быть записано в одну строку;
4
- название не должно отстоять “слишком далеко” от обозначаемого им
элемента схемы;
- внутри одного названия не должны идти подряд два пробела;
- название должно содержать ключевую подстроку, по которой его
можно соотнести с обозначаемым элементом (“СШ” - секция шин, “ВЛ” или
“ЛЭП” - линия; “В”, “ВМ”, “Выкл” и т.п. - выключатель и т.д.).
Значения ключевых подстрок заносятся в специальный словарь,
открытый для пополнения его пользователем тренажера. После авторазметки
название любого элемента схемы в базе данных можно легко изменить в
диалоге.
Рис. 1. Момент выполнения авторазметки чертежа схемы электросети в
“Конструкторе схем”.
МОДЕЛЬ РЗА
Формирование модели РЗА производится в два приема:
- автоматическое создание типовых наборов РЗА;
- диалоговая корректировка РЗА.
На первом шаге программа формирует для каждого первичного
устройства максимальный (в рамках принятой модели) логически возможный
комплект устройств РЗА. На втором шаге пользователь в диалоге удаляет из
сгенерированных комплектов элементы, которые он сочтет лишними.
5
3. ПОДГОТОВКА ТРЕНИРОВКИ.
Задания на тренировку формируется тремя последовательными
операциями:
- загрузкой модели из библиотеки в рабочую область тренажера;
- выбором вида задания;
- выбором целевого элемента.
ИСХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ СХЕМЫ
Выполняя переключения в процессе тренировки, пользователь меняет
состояние модели, находящейся в рабочей области. Поэтому для следующей
тренировки, даже на той же модели, ее нужно снова загрузить из библиотеки
в исходном состоянии. Обычно в библиотеке модель хранится в состоянии
нормальных коммутаций. Но если для тренировки требуется исходное
состояние, отличающееся от нормального, можно создавать в библиотеке
копии одной модели в различных состояниях. Для этого в “Конструкторе
схем” создается копия модели, затем в режиме “тренировки” в ней
производятся необходимые переключения первичных и вторичных
устройств, после чего эта копия в полученном состоянии пересылается в
библиотеку.
ВИДЫ ЗАДАНИЙ
Видами заданий являются:
- вывод в ремонт (первичного оборудования),
- ввод в работу (первичного оборудования),
- вывод в ремонт поврежденного при КЗ оборудования и включение
резервного питания потребителей;
- вывод в ремонт поврежденного при КЗ оборудования, выполнение
ремонта, восстановление нормальной схемы.
Первые два вида заданий предназначены для тренировок по плановым
переключениям, третий и четвертый виды - для послеаварийных тренировок.
Каждый из видов послеаварийных заданий имеет три подвида:
- место КЗ известно,
- место междуфазного КЗ на линии неизвестно,
- место КЗ линии на землю неизвестно.
В случае, когда место КЗ неизвестно, в задание тренировки входит
определение места КЗ.
6
Рис. 2. Указание короткого замыкания на ЛЭП при вводе задания на
тренировку в модуле “Задания”.
ЦЕЛЕВОЙ ЭЛЕМЕНТ ЗАДАНИЯ
Целевым элементом заданий по плановым переключениям является то
устройство, которое нужно вывести в ремонт либо ввести в работу. Это
могут быть ЛЭП, секции шин, трансформаторы и выключатели. Для
послеаварийных заданий “целевым” является устройство, на котором
произошло короткое замыкание (рис.2).
При подготовке тренировки также могут быть заданы неисправности
коммутационных аппаратов.
4. ПРОВЕДЕНИЕ ТРЕНИРОВОК.
НАЧАЛО ТРЕНИРОВКИ
7
При входе в модуль “Тренировка” тренируемый прежде всего получает
сообщение о том, с какой схемой он будет работать, какой вид задания и для
какого элемента схемы он должен выполнить. Затем появляется список
группы обучаемых, в котором тренируемый должен указать свою фамилию.
Все эти данные, а также текущая дата, записываются в заголовок протокола
тренировки. В процессе тренировки в протокол заносятся все команды
тренируемого и все ответные сообщения тренажера.
В начале тренировки инструктор рекомендует тренируемому
ознакомиться со схемой и наметить общий план, основные этапы решения
задачи. После этого тренируемый приступает к ее решению.
ОСВОЕНИЕ ТРЕНАЖЕРА И ЛОГИКИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ
Успешность работы тренируемого на тренажере определяется тремя
факторами:
- владением компьютером (мышью и клавиатурой) и командами
WINDOWS;
- знанием технологии переключений в электросетях;
- знакомством с функциональными особенностями тренажера
“ОПТИМЭС” и условностями реализованной в нем коммутационной модели.
При наличии первых двух условий освоение тренажера пользователем
происходит за 15-20 минут. Наибольшие затруднения при тренировках
возникают от недостаточного знания пользователем технологии
переключений в электросетях.
Возможности тренажера позволяют тренируемому самостоятельно
осваивать технологию переключений и совершенствовать владение ею,
“играя” со схемой. Методом проб и ошибок и их осмысления тренируемый
уясняет логику общих правил переключений и их применения к данной
схеме. Практика показывает, что при повторном выполнении одного задания
число ошибок тренируемого существенно уменьшается. Когда то же задание
выполняется в третий раз, количество ошибочных команд тренируемого
снижается примерно до 5% от общего числа его команд. У специалистов,
хорошо владеющих технологией переключений, обычно вторая тренировка
по одному заданию происходит без ошибок. Это говорит, помимо прочего, об
адекватности тренажера.
ОПЕРАЦИИ НА СХЕМЕ
8
Изменение состояния устройств на коммутационной схеме электросети
производится тренируемым в трех режимах:
«ПЕРВИЧНЫЕ» - переключения первичных устройств;
«РЗА» - коммутации устройств РЗА;
«ПЕРЕГОВОРЫ» - отключения источников и потребителей за
пределами схемы по согласованию с диспетчерами смежных участков
сети.
Рис. 3. Всплывающее меню для вывода действия устройств РЗА на
выключатель.
В каждом из этих режимов множество элементов схемы, доступных для
операций, выделяется мерцанием. При выборе мышью элемента схемы для
операций на экране всплывает соответствующее меню (рис. 3).
ДОСТИЖЕНИЕ ЦЕЛИ ТРЕНИРОВКИ
9
В любой момент тренировки тренируемый может запросить у тренажера
информацию о выполненности задания. Программа сообщает тренируемому,
какие
условия
достижения
конечной
цели
задания
являются
невыполненными на данный момент. Это подсказывает тренируемому
корректировку общего плана действий.
Сообщения программы о нарушениях правил при операциях помогают
тренируемому находить правильные конкретные шаги для реализации
общего плана решения. Анализ тренируемым полученной им объяснительной
информации развивает его профессиональное мышление. Понимание
специалистом ситуации, осмысленность его действий служит, как известно,
одной из лучших гарантий от ошибок в его работе.
5. ПРАВИЛА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ.
УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ ПРАВИЛ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ
Правила переключений в тренажере “ОПТИМЭС” описывают
технологию выполнения переключений в электросетях. Они основаны на
нормативных документах для оперативно-диспетчерского персонала
(инструкциях по эксплуатации, технике безопасности и т.д.) и выражают
различные ограничения по безопасности и надежности электроснабжения.
Кроме того, правила переключений выражают запреты на изменения
состояния устройств в силу физических причин: действия блокировок,
отсутствия напряжения в цепях приводов исполнительных органов,
неисправностей устройств и т.п.
Правила переключений в тренажере сформулированы в общем виде, не
зависящем от конкретных схем. Любое правило переключений применимо к
любой схеме того типа, к какому это правило имеет отношение. Например,
запрет на коммутацию разъединителей рабочих систем шин при
отключенном рубильнике нарушения фиксации на шинах распространяется
на все схемы фиксированных присоединений (с одним выключателем на
присоединение и развилкой разъединителей) на две системы шин.
СИСТЕМА ПРАВИЛ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ
Правила переключений делятся на правила операций и правила целей.
Правила целей выражают критерии выполнения задания для всех видов
заданий, выполняемых на тренажере. Правила операций делятся на правилаограничения и правила следствий. Правила-ограничения выражают условия
выполнимости отдельных операций в процессе тренировки. Правила
10
следствий описывают последующие изменения состояния электросети,
вызываемые переключением устройств или возникновением неисправностей.
Правила следствий описывают либо обязательные действия персонала
(цепочки операций, которые до их завершения не должны прерываться
другими операциями), либо срабатывание автоматики (например, при
коротких замыканиях).
Рис. 4. Правила-ограничения переключений разъединителей.
В свою очередь, правила-ограничения делятся на запреты состояний и
условия переходов. Запреты состояний определяют такие ситуации в
электросети, которые не должны возникать ни при каких операциях.
Например, недопустимо соединение источника с землей. Условия переходов
определяют ситуации, при которых выполнение данной операции
невозможно (рис. 4). Например, нельзя включать заземление при отсутствии
видимого разрыва между заземляемым оборудованием и остальной схемой.
Кроме общих правил переключений, в тренажере действуют правила,
выражающие местные условия. Например, инструктор может ввести запреты
11
на погашение потребителей, на погашение источников, на нарушение
транзита и т.п.
НАСТРОЙКА БАЗЫ ЗНАНИЙ
Общие правила переключений, образующие базу знаний тренажера,
инструктор тоже может “включать” и “отключать”, в зависимости от
специфики применения тренажера. Если правило “отключено”, его
блокирующее действие отменяется, и тогда правила в системе как бы нет.
Можно еще устанавливать правила на “предупреждение”. Тогда при
нарушении правила операция не блокируется, но сообщение о нарушении
выводится на экран и записывается в протокол тренировки.
Некоторые правила-запреты могут быть установлены на значение
“кратковременно”. Это будет означать, что данный запрет может нарушаться
во время выполнения операций по ходу тренировки, но к концу тренировки
должен быть выполнен. Например, если требование вывешивания
предупреждающих плакатов на отключенных коммутационных аппаратах
выводимого в ремонт оборудования установлено на запрет нарушения
(“включено”), то плакаты нужно будет “вывешивать” сразу после
отключения коммутационного аппарата. А если это правило установлено на
“кратковременно”, то плакаты можно “вывесить” в любой момент после
отключения.
Не подлежат настройке правила, нарушение которых вызывает
немедленную аварию, а также правила следствий. Они всегда “включены”.
Правила целей можно считать такими правилами операций, которые жестко
установлены в положение “кратковременно”. То есть невыполненность
любого критерия достижения цели в течение тренировки не является
ошибкой, но к окончанию тренировки он должен быть выполнен.
РАЗВИТИЕ БАЗЫ ЗНАНИЙ ТРЕНАЖЕРА КАК
ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ
Совокупность правил переключений в тренажере “ОПТИМЭС” образует
экспертную систему. Это означает, что любое правило можно добавить,
удалить или изменить, не затрагивая всех остальных правил, - независимо от
них. Благодаря этому система технологических знаний в тренажере
неограниченно наращивается, все более полно и точно отражая реальную
технологию переключений.
12
6. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ТРЕНИРОВОК.
МОДЕЛЬ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КВАЛИФИКАЦИИ
По окончании тренировки ее протокол пересылается в архив.
Накопление протоколов тренировок в архиве позволяет осуществлять их
статистический анализ для оценки квалификации тренируемых.
Основой для оценки квалификации тренируемого является его модель
как обучаемого вероятностного автомата. Экспертная система правил,
описывающих в тренажере технологию переключений, одновременно
является и моделью профессионального интеллекта тренируемого.
Текущее состояние этого интеллекта - состояние обучаемого автомата определяется набором коэффициентов владения правилами. Каждый
коэффициент есть вероятность своевременного применения правила
тренируемым. В процессе тренажа эта вероятность возрастает. Ее
статистическая оценка вычисляется по архиву протоколов тренировок.
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОЦЕНКИ КВАЛИФИКАЦИИ
На основе модели профессиональной квалификации тренируемого
рассчитываются интегральные оценки квалификации - такие, как общий
уровень знания правил и общий уровень умения решать задачи
переключений.
Соответствующие
оценки
выводятся
также
дифференцированно по видам заданий и типам оборудования (рис. 5).
Для каждого правила переключений инструктор может устанавливать
его “вес” по шкале от 0 до 9. “Вес” выражает относительную
технологическую значимость правила или оценку экономического ущерба от
его нарушения. В процессе тренировки “веса” нарушаемых правил
суммируются, как штрафные баллы. Итоговая сумма штрафа характеризует
общий ущерб, вызванный неправильными действиями тренируемого.
Интегральные оценки квалификации также могут рассчитываться с учетом
“веса” правил.
13
Рис. 5. Статистические оценки квалификации тренируемого.
ЛИТЕРАТУРА
1. Любарский Ю.Я. Интеллектуальные информационные системы. М.: Наука, 1990. - 232 с.
2. Дьяков А.Ф., Любарский Ю.Я. и др. Интеллектуальные системы для
оперативного управления в энергообъединениях. - М.: Издательство МЭИ,
1995. - 240 с.
3. Белобжеская Л.А., Головинский И.А., Любарский Ю.Я.
Интеллектуальные тренажеры оперативных переключений. - "Вестник
ВНИИЭ-96", М.: ЭНАС, 1996, с. 105-107.
4. Головинский И.А. КОРВИН - тренажер оперативных переключений
с расчетом потокораспределения. - "Вестник ВНИИЭ-98", М., "ЭНАС", 1998,
с. 127-132.
5. Головинский И.А., Любарский Ю.Я. Компьютерные тренажеры в
диспетчерском управлении. // Энергетик, 2000, № 7, с. 28-29.
14
6. Головинский И.А. Диагностика квалификации персонала на
тренажере оперативных переключений. - “Вестник ВНИИЭ-2000”, М.,
“ЭНАС”, 2000, с. 169-175.
7. Головинский И.А. Понимание компьютером электрических схем. “Вестник ВНИИЭ-2000”, М., “ЭНАС”, 2000, с. 162-168.
8. Чепкасов А.П. Автоматизация распознавания на чертеже типов
элементов коммутационной схемы электросети и ввода их названий в базу
данных. - Конференция молодых специалистов электроэнергетики - 2000.
Сборник докладов. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2000, с. 221-223.
9. Желевская Т.П. Тренажеры для энергетиков. – «Снабженец», №
47(253), 2000, с. 144-147.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа