Д.т.н. Очков В.Ф., к.т.н. Мищеряков С.В., к.т.н. Орлов К.А., к.т.н. Иванов А.Н., асп. Кондакова Г.Ю., инж. Очков А.В. (МЭИ (ТУ) – РАО «ЕЭС России» – ООО «Триеру»)
Статья в журнале Новое в российской электроэнергетике. №1. 2007. С. 33-43.
В соответствии с требованиями корпоративного «Стандарта Организации профессиональной подготовки, переподготовки, повышения квалификации персонала» (СО-ЕЭС-ПП-1-25) с периодичностью один раз в три года проводятся Всероссийские и региональные соревнования по профмастерству среди персонала основных специальностей, которые являются одной из форм профессиональной подготовки персонала энергетических предприятий Холдинга РАО «ЕЭС России». В последнее время для оценки уровня подготовленности персонала при проведении соревнований по профмастерству достаточно активно используются различного рода тренажеры и программно-технические средства, позволяющие смоделировать основные технологические процессы, применяемые в энергетике.
В сентябре 2006 года в соответствии с приказом ОАО РАО «ЕЭС России» на базе тепловых сетей ОАО «ТГК-10» (г. Челябинск) были проведены первые Всероссийские соревнования персонала тепловых сетей. Для проведения двух основных этапов соревнований: работа диспетчера по управлению оборудованием тепловых сетей при аварийных режимах и нормальной эксплуатации ООО «Триеру» (www.trie.ru) и МЭИ (ТУ – www.mpei.ru) на базе оболочки ТВТ Shell [2] был разработан тренажер. Он входит в состав комплекса «TBTHeatingSystems» (свидетельство о соответствии нормам годности средств подготовки персонала энергетики №50 от 30.05.2006 г.) и может быть «скачен» с сайта http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/trenager/ThermoNet/index.html [3].
При создании тренажера ставилась задача разработки программного продукта, позволяющего осуществлять обучение и проверку знаний диспетчера тепловой сети, его умение правильно эксплуатировать оборудование и локализовывать аварийные ситуации. Основным вспомогательным инструментом для принятия решений по управлению тепловой сети для диспетчера является оперативная технологическая схема, на которой отображается состояние арматуры и показания приборов. В показанном на рис. 1 основном окне тренажера такая схема занимает большую часть. Пользователь может перемещаться по схеме с помощью полос прокрутки или нажатием и удерживанием правой кнопки мышки и одновременным перемещением курсора.
Рис. 1. Экран тренажера для персонала тепловых сетей
На схеме расположены активные элементы, такие как, например, тепловые камеры, при обращении к которым раскрывается содержимое этих элементов. Обратиться к элементам схемы можно двумя способами:
На рис. 2 представлено окно элемента основной схемы – тепловой камеры ТК-105 и меню кнопки «Элементы [E]».
Рис. 2. Элемент основной схемы – «Тепловая камера ТК-105»
Помимо кнопки «Элементы [E]» в верхней части экрана (рис. 1) находятся также:
Рис. 3. Диалог кнопки «Действия [E]»
Рис. 4. Пример обращения к кнопке «Связь [C]»
Рис. 5. Показатели приборов
Необходимо отметить, что возможно настроить тренажер таким образом, что количество обращений к подсказке будет ограничено, или даже вообще запрещено. За обращение к подсказке также могут быть сняты баллы (см. описание балльной системы ниже).
В нижней части экрана тренажера (см. рис. 1) выводится строка статуса, на которой отображается текущее время модели тренажера (описание дано ниже) и промежуток времени до окончания работы тренажера.
Для работы с арматурой (открытие, закрытие) служит диалог, показанный на рис. 6. Открытие или закрытие арматуры может быть осуществлено следующими способами:
Рис. 6. Диалог работы с арматурой
Выбранный способ воздействия на арматуру несколько отличается от того, который используется в реальной жизни. Ведь специфика работы диспетчера заключается в использовании в основном только средств связи для опосредованного воздействия на работу тепловой сети. Это связано с тем, что оборудование теплосети географически рассредоточено, а на узловых участках (таких как ТЭЦ, тепловые пункты, насосные) есть свои операторы, подчиняющиеся диспетчеру. Для обслуживания же другого оборудования в подчинении у диспетчера есть оперативные бригады. И в реальной жизни воздействие на арматуру осуществляется мастером с бригадой, которая получает задание от диспетчера, выезжает на место к какой-либо тепловой камере и там осуществляет требуемые операции по работе с арматурой.
Перенесение такого принципа автоматически в программу тренажера означало бы создание большого списка как всех элементов тепловой сети (тепловых камер, насосных и т.д.), так и возможных операций по работе со всей арматурой в этих элементах. С такими списками было бы также тяжело работать. В качестве примера работы со списками можно привести рис. 2, на котором показано, что доступ к элементу схемы «Тепловая камера ТК-105» возможен либо щелчком мышки по изображению элемента на основной схеме, либо выбором соответствующего пункта в длинном меню.
Вследствие этого, было принято решение для повышения наглядности и упрощения работы использовать «непосредственное» воздействие диспетчером на арматуру, как если бы на его рабочем месте была возможность открывать/закрывать арматуру. Однако подразумевается, что вся работа в тренажере с арматурой (см. рис. 6) означает выдачу команды мастеру с бригадой, который и выполняет непосредственное воздействие. Для подтверждения этого факта в окне работы с арматурой (рис. 6) отображается текст «Внимание! Управление осуществляется мастером по команде».
Практика обучения и проведения соревнований показала, что выбранный способ гораздо более нагляден и проще для восприятия пользователям, хотя и несколько отличается от реальной жизни.
Специфика поставленной задачи при разработке тренажера теплосети состояла в том, что создавался не просто тренажер теплосети, а тренажер, рассматривающий действия диспетчера по управлению теплосети. Последнее означает, что помимо моделирования процессов, происходящих в теплосети, необходимо моделировать поведение диспетчера теплосети и возможные его действия, такие как переговоры, команды, воздействия на арматуру. Это привело к тому, что тренажер состоит из двух частей:
Математическая модель тепловой сети рассчитывается с помощью двух взаимодополняющих программными модулями:
Одним из преимуществ расчетного модуля, разработанного ООО «Триеру» состоит в том, что он позволяет осуществлять т.н. «скачки во времени», т.е. пропускать заданный промежуток времени. Для чего это необходимо? Дело в том, что процессы, проходящие в теплосети достаточно продолжительные. В качестве примера можно привести тот факт, что в одном из заданий в разработанном тренажере требуется заполнить участок теплосети, который в реальной жизни заполняется около 5 часов. Естественно, ожидать за монитором компьютера окончания операции в реальном времени достаточно проблематично. Ускорение время расчета модели даже в 10 раз, что позволяет сделать расчетный модуль МВТУ, тоже недостаточно. В этом случае наиболее оптимален для использования расчетный модуль ООО «Триеру», который позволяет рассчитывать модель с любым временным шагом. Последнее позволяет при прохождении тренажера при выполнении длительных операций мгновенно переходить к их окончанию. Для этого используется диалог «Пропуск интервала времени», показанный на рис. 7 и вызываемый либо через кнопку «Действия [A]» (рис. 3), либо щелчком мышки по строке времени в левом нижнем углу экрана тренажера.
Рис. 7. Диалог «Пропуск интервала времени»
Вышеописанная специфика работы тренажера, связанная с необходимостью осуществления «прыжков во времени», привела к тому, что в тренажере есть два времени:
Эти два времени в самом начале работы с тренажером совпадают, однако при осуществлении «прыжков во времени» они могут расходиться в десятки, сотни и тысячи раз.
Программа тренажера позволяет ограничивать время работы с тренажером как для внутреннего, так и для реального времен. Так можно ограничить работу с тренажером на 1 час реального времени и 15 часов внутреннего.
Логическая модель тренажера описывается путем создания файла в специальном формате, в котором описывается необходимая последовательность действий для текущего задания. В этом файле описываются как возможные шаги пользователя, так и реакция программы тренажера на эти шаги.
На основе файла описания логической модели действий программа тренажера автоматически генерирует сообщения для подсказки в любой из моментов времени работы с тренажером. Также автоматически производится выставление оценки за выполненные действия при работе с тренажером.
Тренажер также ведет отчет-протокол по всем действиям пользователя, который можно сохранить и затем вызвать, выставляет оценку в баллах, общее число которых можно настроить.
В 2006 году тренажер был также использован на ряде региональных соревнований профессионального мастерства персонала тепловых сетей. Одно из первых соревнований – для филиалов ОАО «ТГК-9» проходило с 17 по 21 апреля. Результаты соревнований представлены в табл. 1. Работе с тренажером диспетчера теплосети были посвящены два этапа: на этапе №3 рассматривалась нормальная работа теплосети, а на этапе №4 – аварийная ситуация. Аналогичные данные для соревнований в ОАО «ТГК-10» приведены в табл. 2. На этих соревнованиях команда Челябинских тепловых сетей выступала вне конкурса.
Таблица 1. Результаты соревнований командного первенства филиалов ОАО «ТГК-9»
Команда |
Этап |
Количество набранных баллов |
Занятое место |
||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|||
Пермские ТС |
29 |
148 |
181,3 |
83,699 |
258,14 |
170 |
268 |
1138,109 |
2 |
Березниковская ТЭЦ-2 |
28 |
138 |
144,9 |
199,597 |
211,628 |
116 |
222 |
1060,125 |
6 |
Свердловские ТС - №2 |
29 |
146 |
175 |
110,887 |
220,93 |
175 |
234 |
1090,817 |
4 |
Сыктывкарские ТС |
33 |
154 |
196.3 |
81,653 |
232,558 |
87 |
199 |
983,511 |
7 |
Чайковская ТЭЦ |
30 |
160 |
168,8 |
229,839 |
169,767 |
84 |
225 |
1067,406 |
5 |
Ухтинские ТС |
32 |
156 |
175,3 |
27,218 |
276,744 |
187 |
259 |
1113,262 |
3 |
Свердловские ТС - №1 |
29 |
144 |
148,3 |
227,823 |
300,000 |
189 |
274 |
1312,123 |
1 |
Таблица 2. Результаты соревнований командного первенства филиалов ОАО «ТГК-10»
Команда |
Этап |
Количество набранных баллов |
Занятое место |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|||
Пермские тепловые сети |
189 |
163 |
180 |
200 |
167 |
252 |
1150,98 |
2 |
Челябинские тепловые сети |
200 |
197 |
200 |
196 |
195 |
298 |
1285,973 |
вне конкурса |
Тюменские тепловые сети |
182 |
79 |
147 |
165 |
174 |
258 |
1005,348 |
5 |
Свердловские тепловые сети |
187 |
165 |
200 |
196 |
179 |
281 |
1208,173 |
1 |
Курганские тепловые сети |
176 |
130 |
157 |
185 |
176 |
264 |
1087,492 |
4 |
Оренбургские тепловые сети |
182 |
90 |
189 |
200 |
173 |
264 |
1098,089 |
3 |
Кировские тепловые сети |
154 |
88 |
146 |
146 |
177 |
259 |
969,855 |
7 |
Башкирские тепловые сети |
184 |
103 |
131 |
188 |
101 |
264 |
970,55 |
6 |
На базе разработанного пилотного тренажера для персонала тепловых сетей ведется создание тренажеров для реальных тепловых сетей, что позволит повысить надежность, экономичность и экологическую безопасность этой важной энергетической отрасли.
1. Индивидуальные, групповые и общественные потребности в повышении квалификации персонала электроэнергетики (К вопросу о проведении соревнований оперативного персонала). Магид С.И., Загретдинов И.Ш., Мищеряков С.В. и др. – Энергосбережение и водоподготовка, № 2, 2006 г.
2. Очков В.Ф. Новые информационные технологии в энергетике: направления, решения, проблемы. – Новое в российской электроэнергетике, № 11,. 2005 г.
3. Очков В.Ф. Математические пакеты и сетевой интерактивный теплотехнический справочник: проблемы и решения. – Теплоэнергетика. № 6 2006 г.