Актуальность проблемы. Цель диссертационной работы. Задачи исследований и разработок. Методы исследования. Научная новизна. Практическая значимость.
- Способ тренировки заключается в визуализации на экране шлема виртуальной реальности, графическую трехмерную оболочку виртуальной подстанции, получении от логической части тренажера бланка по оперативным переключениям, осуществлении оперативных переключений органов управления в виртуальной среде посредством периферийных устройств управления, подключенных к ПК, в соответствии с полученным бланком по оперативным переключениям, отслеживании посредством ИК-камер изменения положения тела оператора, отслеживании посредством треккеров мелкой моторики изменения положения рук.
- Целью проекта является создание тренажера оперативных переключений для дежурного персонала трансформаторных подстанций, основанного на технологиях виртуальной реальности. Создаваемый тренажер будет включать в себя автоматизированные средства протоколирования и оценки действий тренируемого, сравнивая его действия с эталоном (бланком переключений) и начислять/снимать баллы в зависимости от совершенных ошибок (их тяжесть будет определяться введением соответствующих весовых коэффициентов при подсчете). Общая подготовленность тренируемого должна будет оцениваться на основе сформированной системой.
Личный вклад автора диссертации. Апробация работы. Положения, выдвигаемые на защиту. Структура диссертации. ОБЗОР ДОСТИЖЕНИЙ И ПРОБЛЕМ В ОБЛАСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПЛАНИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ ОПЕРАТИВНЫХ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ. Общие положения. Опыт отечественных и зарубежных разработок в области автоматизации планирования и контроля переключений.
1.3.Научно-технические методы, применявшиеся в разработках по автоматизации планирования и контроля переключений. МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ КОММУТАЦИОННЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ. Задачи оперативно-диспетчерского управления, связанные с автоматизацией планирования и блокировки переключений. 2.2.Графореляционная модель коммутационной схемы электросети. 2.3.Применение алгебры графов к анализу коммутационных схем электросетей. Метод семантической границы и его применение к анализу коммутационных схем электросетей.
БАЗЫ ЗНАНИЙ ПО ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ. 3.1.Классы формализованных правил технологии переключений в электрических сетях. Структура правил логической блокировки переключений.
3.3.Вербализация правил переключений. 3.4.Ввод и редактирование правил.
3.5.Привязка языка формализованных технологических правил к графореляционной модели электросети. 3.6.Метод резолюций как универсальный механизм логического вывода решений при планировании и контроле переключений. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПЛАНИРОВАНИЯ ОПЕРАТИВНЫХ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ.
Два подхода к формализации технологии оперативных переключений: система предписаний и система запретов. Математическая модель динамики состояний коммутационной схемы при оперативных переключениях. 4.3.Уровни оперативных состояний электроустановок. Составление программ и бланков переключений путем нисходящего развертывания. « Живая технология». 4.5.Математические методы конкретизации типовых сценариев переключений по топологии присоединений.
«Тренажер по оперативным переключениям для персонала энергетических объектов», который разработала и продолжает совершенствовать фирма «Модус» (г. Он представляет собой готовый комплекс программ для персонального компьютера, который можно использовать для первоначального обучения, для самоподготовки, для собеседования при приеме на работу и аттестации оперативного персонала различного уровня. При этом от обучаемого не требуется навыков работы с компьютером.
Формулы планов переключений. Координация параллельных процессов переключений.
4.8.Концепция системы управления планами переключений. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ И БЛОКИРОВКИ ОПЕРАТИВНЫХ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ. Правила контроля оперативного состояния оборудования электросети. Правила логической блокировки переключений в электрической сети. 5.3.Характеристики коммутационного состояния оборудования электросети. Задачи и методы автоматизации контроля и восстановления уровня связности электрической сети при оперативных переключениях. 5.5.Проблема неполноты информации при контроле переключений.
Принцип худшего случая. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИНТЕГРАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯМИ С ДРУГИМИ ПРОГРАММНЫМИ КОМПЛЕКСАМИ. Задачи интеграции разнородных моделей электрической сети.
Построение многоуровневых графореляционных моделей электрической сети. 6.3.Интеграция коммутационной модели с режимными моделями. Интеграция системы управления переключениями с АСДУ. ТРЕНАЖЕРЫ И СОВЕТЧИКИ ПО ОПЕРАТИВНЫМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯМ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ.
Общая характеристика тренажеров и советчиков по оперативным переключениям в электросетях. Коммутационно-режимный тренажер КОРВИН-3. 7.3.Моделирование противоаварийного управления и противоаварийное обучение на коммутационно-режимном тренажере КОРВИН-3. 7.4.Коммутационно-режимный тренажер ЭНКОРТ.
7.5.Электронный Советчик по переключениям ЭСПЕР. Тренажер-советчик по оперативным переключениям в составе ПК КАСКАД. Актуальность проблемы. Комплекс работ по переключениям в электрических сетях является одной из важнейших составных частей общей системы управления работой энергообъединений и энергосистем. Оперативное управление электрическими сетями - это прежде всего оперативное управление переключениями. Объем и сложность задач оперативного управления электросетями, требования к надежности операций и режимов вызывают необходимость автоматизации планирования и контроля оперативных переключений.
Необходимость в осуществлении переключений в электрических сетях возникла с создания самых первых в мире электроустановок и связанных с ними электрических сетей. Исторически проблема переключений в электрических сетях развивалась одновременно с развитием электроэнергетики. Соответственно усложнялись задачи, требовавшие решения, и совершенствовались методы и правила осуществления переключений. Многие десятилетия начального периода развития технологии переключений связанные с ней задачи получали решение только применительно к конкретным условиям переключений электроустановок, электрических сетей и энергосистем.
Несколько позже решения ряда задач обеспечивалось использованием различного рода релейной техники: столов для расчета поля, короткого замыкания, физических моделей сетей и т.п. Качественно новым этапом развития и совершенствования технологии переключений в электрических сетях стало применение для решения ее задач компьютерной техники.
Вначале эта техника использовалась для решения отдельных задач. Несколько позже в связи с усложнением задач переключений и развитием техники автоматизированного управления технологическими процессами была признана необходимость создания автоматизированных систем контроля и управления переключениями (АСКУП) в электрических сетях энергосистем. Были проведены и продолжаются до сих пор теоретические исследования и практические разработки в этой области, созданы отдельные автоматизированные системы управления и контроля переключений для конкретных объектов и отдельных видов работ по переключениям, в частности по блокировкам. Существенное значение имели и имеют разработки автоматизированных тренажеров и советчиков по переключениям в электрических сетях. В отечественной электроэнергетике значительный вклад в создание средств управления оперативными переключениями в электрических сетях внесли теоретические и прикладные разработки, выполненные под руководством и при участии С.В. Амелина 8; 9; 10; 11; 12; 13, В.П. Будовского 39; 40; 41; 42; 216, Ю.Н.
Кучерова 46; 151; 152; 153; 154; 155; 156, Ю.Я. Любарского 3; 43; 120; 132; 148; 149; 150; 174; 175; 176; 177; 178; 179; 180; 181, Ю.И. Моржина 75; 78; 82; 120; 121; 177; 311, В.Г. Орнова 148; 194; 210; 211; 212; 213, М.А.
Тренажер По Оперативным Переключениям Скачать
Рабиновича 84; 121; 211; 212; 229; 230; 231; 232; 233; 234; 235; 236; 311, В.Д. Самойлова 2; 246; 247; 248; 249; 250; 251; 252, A.Г.
Фишова 93; 123; 124; 218; 275; 285, A.B. Шунтова 18; 19; 20; 21; 22; 197; 287. Существенные результаты получены также в работах A.B. Боброва 33; 34; 208; 278, В.Т. Воронина 46; 47, A.M. Гельфанда 51; 52; 53; 192, Д.В.
Горевого 93, М.И. Гумина 105; 106, В.Г. Дубового 116; 117; 118, И.В. Емельянова 123; 124, И.А. Котова 263; 264; 265; 266, С.Н.
Макаровского 183; 184, С.В. Машинского 183; 184, М.Ш. Мисриханова 22; 52; 53; 192, B.М. Пасторова 41; 42; 216, A.B. Петрищева 124; 218, И.С. Пономаренко 142; 220, A.C.
Рожкова 241, О.В. Сипачевой (Дичиной) 142; 220; 257, В.Н. Сулейманова 263; 264; 265; 266, В.Т. Федина 208; 278, Л.И.
Фридмана 51; 52; 53; 192, Т.А. Шиманской 33; 208, Л.С. Штейнбока 198; 200; 296; 297; 298 и др. Разработчики АСКУП в электрических сетях энергосистем испытывали потребность в отсутствовавших тогда теоретических и методологических основах создания и функционирования таких систем. При разработке новых АСКУП возникали серьезные затруднения из-за нерешенности следующих проблем. Отсутствие общепринятых методов моделирования коммутационных схем электрических сетей заставляло разработчиков заново искать и создавать новые методы, что тормозило прикладные разработки.
Несовершенство теоретических концепций и отсутствие эффективных математических методов в области АСКУП тормозили расширение функциональности программ контроля и управления переключениями, затрудняли перенос программ на другие энергообъекты. Отсутствие отработанных структур моделирования переключений в электросетях препятствовало созданию сложных многофункциональных АСКУП, их интеграции с другими программными комплексами, с базами данных и человеко-машинным интерфейсом АСДУ. Разнобой применяемых подходов, отсутствие общепринятого теоретического языка моделирования переключений затрудняли обмен научно-технической информацией о достижениях в этой области. Неполнота теоретических концепций препятствовала созданию достаточно полных и объективных методик оценки качества разработок комплексов АСКУП.
В разработках компьютерных систем для моделирования и управления такими сложными объектами, какими являются электрические сети, с течением времени обострялась проблема управления сложностью создаваемых компьютерных моделей. Она состоит в том, что чем больше и сложнее становится автоматизированный управляющий комплекс, тем труднее обеспечить его собственную управляемость, т.е. Его надежность (минимизацию возможности ошибок), диагностику и устранение неполадок в нем, его модифицируемость и расширяемость. В этой проблеме имеются две составляющие: более общая - управляемость программистских моделей и специализированная - управляемость прикладных моделей. Управляемость на уровне программистской модели в основном не зависит от прикладного назначения программного комплекса.
Ее обеспечению посвящена обширная литература по программированию. Однако проблема управления сложностью компьютерных моделей не поддается решению только программистскими методами. Эти методы в каждой области приложений дополняются специализированными методами управления сложностью прикладных моделей. Это осуществляется применением проблемно ориентированных теоретических и математических методов.
Математические методы обеспечивают « свертывание» информации, качественно упрощают сложные структуры и алгоритмы. Моделирование переключений в электрических сетях требует построения сложных математических моделей, управляемость которых не может быть обеспечена только методами программирования. Разработки в области автоматизации управления оперативными переключениями в электросетях выдвинули задачу создания общей теории переключений в электросетях, определения ее математических методов. Попытки создания такого фундамента, несмотря на отдельные достижения, в целом не привели к решению этой проблемы. Высказывалось мнение о невозможности универсальных теоретических методов и решений по автоматизации контроля и управления переключениями 118. В последние годы необходимость общей теории переключений в электросетях и совершенствования прикладных алгоритмов еще более возросла в связи с принятием «Концепции интеллектуальной электроэнергетической системы России с активно-адаптивной сетью» ( ИЭС ААС) и задачей создания « умных сетей» (smart grid) 29; 30; 144. Указанные обстоятельства позволяют заключить, что тема данной диссертации, посвященной разработке основных концепций, теоретической и методологической базы создания автоматизированных систем управления и контроля переключений в электрических сетях энергосистем, актуальна и имеет важное научное и практическое значение для электроэнергетики.
В процессе разработки методологических основ АСКУП автор произвел анализ известных математических методов и выбрал среди них пригодные для применения к задачам, подлежащим решению. Автором разработаны также новые математические методы. Обоснование последних в содержание диссертационной работы не входит. В данной главе описаны тренажеры и советчики по оперативным переключениям в электросетях, программная реализация которых выполнена самостоятельно автором диссертации или при его значительном участии. Разработанные автором диссертации методы автоматического планирования и блокировки оперативных переключений в электросетях реализованы им в ряде тренажеров и советчиков диспетчера: КОРВИН-3, ЭСПЕР, КОРВИН-КАСКАД. Эти методы использованы им и другими разработчиками при создании также других программных комплексов: ЭНКОРТ, «50 ГЕРЦ», ЭЦС КУ ПС.
Автором разработаны методы и программные средства интеграции тренажеров и советчиков по переключениям с комплексами SCADA (СК-2003 и ОИК ACT) и EMS (КАСКАД). Автоматизация диспетчерского управления в электроэнергетике. / Под общей ред.
Ю.Н.Руденко и В.А.Семенова. М.: Изд-во МЭИ, 2000. Автоматизация построения тренажеров и обучающих систем. / В.Д.Самойлов, В.П.Березников, А.П.Писаренко, С.И.Сметана. К.: Наукова думка, 1989.
Автоматическое составление бланков переключений энергообъектов. / Ю.Я.Купершмидт, Ю.Я.Любарский, С.В.Машинский, В.М.Михельзон, Л.В.Росман, М.З.Френкель. // Электрические станции, 1984, № 9,. Комбинаторная теория. М.: Мир, 1982. Алексеев В.Е., Таланов В.А.
Графы и алгоритмы. Структуры данных. Модели вычислений. Лаборатория знаний, 2011. Алгебраическая теория автоматов, языков и полугрупп. М.: Статистика, 1975. Александров В.
Причины ошибок персонала, приводящих к технологическим нарушениям и методы устранения этих ошибок. // Оперативное управление в электроэнергетике, 2006, № 1,. Построение тренажеров для электроэнергетики с использованием графической объектно-ориентированной системы. Серия « Технические науки», 2002, вып.
Программный комплекс Модус как платформа разработки приложений для электроэнергетики с использованием схемной графики. // Автоматизация в промышленности, 2004, № 4. Тренажер по оперативным переключениям « Модус». // Энергетика и электрификация (Киев), 2005, № 8. Графоаналитическое имитационное моделирование электротехнических комплексов и систем электроснабжения. Самара, СамГТУ, 2006. Амелин C.B., Иванченко А.Ф.
Создание компьютерных тренажеров подстанций и МЭС ФСК в комплексе Модус. // Автоматизация в промышленности, 2008, № 7. Когнитивная психология. СПб.: Питер, 2002. Аранович Б.И. Матричные методы анализа и синтеза релейно-контактных схем.
Тренажер По Оперативным Переключениям
Аранович Б.И. Использование матричных методов в вопросах структурного анализа релейно-контактных схем. // Автоматика и телемеханика, 10, 1949, № 6,. Ахо А.В, Хопкрофт Дж.Э., Ульман Дж.Д. Структуры данных и алгоритмы.
М., СПб., Киев: Вильяме, 2003. Балаков Ю.Н., Шунтов A.B., Шевченко А.Т., Васильчиков А.И., Лаврентьев В.М. Современные схемные и компоновочные решения КРУЭ. // Энергетическое строительство, 1993, № 10,.
Балаков Ю.Н., Шевченко А.Т., Шунтов A.B. О технико-экономическом анализе вариантов схем электрических соединений. // Вестник электроэнергетики, 1997, № 1,. Балаков Ю.Н., Неклепаев Б.Н., Шевченко А.Т., Шунтов A.B. Анализ схем рспределительных устройств электростанций и подстанций. // Электрические станции, 2003, № 9,. Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов A.B.
Проектирование схем электроустановок. М.: Изд-во МЭИ, 2006. В.И.Шестаков и К.Шеннон: разные судьбы творцов одной красивой идеи. // Вопросы истории естествознания и техники, 2005, № 2,.
Белобжеская Л.А., Головинский И.А., Любарский Ю.Я. Интеллектуальные тренажеры оперативных переключений. // Вестник ВНИИЭ-96, М.: ЭНАС, 1996,. Белоногов Г.Г., Кузнецов Б.А.
Языковые средства автоматизированных информационных систем. М.: Наука, 1983. Беляев А.Н., Смирнов A.A., Смоловик C.B. Анализ влияния человеческого фактора в развитии крупных системных аварий. // Оперативное управление в электроэнергетике, 2007. Беляев A.B., Эдлин М.А.
Дальнее резервирование отказов защит и выключателей в сетях 0,4 кВ. // Электрические станции, 2002, № 12,. Вениаминов Е.М., Ефимова Е.А. Элементы универсальной алгебры и ее приложений в информатике. М.: Научный мир, 2004. Бердников Р.Н., Данилин И.В., Холкин Д.В., Моржин Ю.И. Навигатор для интеллектуальной энергетики.
« Дорожные карты» « умных сетей»:30.33,34,35.