Мы поможем вам стать лучшими в отрасли Тел./факс +7(495)737-60-28, +7(499)151-06-54     e‑mail: info@citycom.ru

Внедрение «Тренажера диспетчера»в ОАО «Московская теплосетевая компания»

А.Р. Ексаев
ИВЦ "Поток"

январь 2009 г.

Последние несколько лет в ОАО «Московская теплосетевая компания» заметно активизировались работы по поиску и применению современных инновационных решений, направленных на обеспечение качественного и бесперебойного теплоснабжения г. Москвы. Одним из таких решений является программно-технический комплекс «Тренажер диспетчера», о разработке и внедрении которого идет речь в данной статье.

Ключевой составляющей технологического процесса теплоснабжения огромного мегаполиса является оперативное диспетчерское управление. Столичная система централизованного теплоснабжения по своим масштабам и степени сложности не имеет аналогов в мире – она включает в себя 12 эксплуатационных районов, каждый из которых по охватываемой территории на порядок крупнее среднего российского или европейского города. Оперативное управление этим гигантским хозяйством осуществляется по двухуровневой схеме: в каждом из 12 районов имеется собственная диспетчерская служба – Районный диспетчерский пункт (РДП), а «дирижером» всего этого технологического «оркестра» является Центральное диспетчерское управление (ЦДУ) ОАО «МТК».

Понятно, что в условиях эксплуатации столь сложного территориально распределенного технического объекта, каким является система централизованного теплоснабжения Москвы, решающую роль приобретает квалификация персонала центральной и районных диспетчерских служб. Диспетчер должен досконально знать объект управления и в точности представлять себе последствия того или иного действия, направленного на изменение режима теплоснабжения, предупреждение, либо ликвидацию аварий. Последнее особенно важно, поскольку в условиях возникновения нештатных ситуаций, когда гидравлические процессы распространяются по трубопроводной сети за считанные секунды, время на принятие адекватных решений сильно ограничено.

Одним из инструментов, призванных обеспечить постоянную готовность диспетчеров к оперативному реагированию на любые нештатные ситуации и способствовать принятию обоснованных и качественных решений, являются программно-технические комплексы «Тренажер диспетчера», поэтапное внедрение которых в ЦДП и РДП начато в ОАО «МТК». Начать разработку и внедрение «Тренажеров» было решено с РДП-11, поскольку 11-й эксплуатационный район ОАО «МТК» является одним из самых сложных с точки зрения управления режимами теплоснабжения. Пять магистральных выводов с ТЭЦ-26, 4 насосных станции, множество кольцевых перемычек между магистралями, а также большие перепады высот по территории района – такая совокупность факторов позволяет проверить и отработать решения, закладываемые в программное обеспечение «Тренажеров», в наиболее тяжелых условиях.

«Тренажер диспетчера РДП-11» включает в себя две технологические компоненты.

Одна из компонент, «Тренажер управления насосно-перекачивающей станцией» («Тренажер НПС») – динамическая, и предназначена для отработки в режиме реального времени действий персонала районного диспетчерского пункта по управлению сложным комплексом оборудования насосных станций. Программное обеспечение этой компоненты симулирует поведение агрегатов, арматуры и систем управления, установленных на каждой из насосных станций района, при управляющих воздействиях со стороны персонала, осуществляемых с виртуального щита управления на экране моделирующего компьютера. Математическая модель насосно-перекачивающей станции настроена таким образом, что максимально точно повторяет последовательность и динамику процессов, происходящих на реальном оборудовании станции. Это означает, что при проведении тренировок на «Тренажере НПС» действия диспетчера аналогичны действиям, определяемым должностной инструкцией и инструкциями по эксплуатации при управлении реальным оборудованием. Регулярные и многократные тренировки на «Тренажере НПС» при различных моделируемых ситуациях позволяют закрепить у диспетчерского персонала навыки управления в условиях отклонения от условий нормальной эксплуатации технологического оборудования и отказах оборудования систем контроля, автоматизации и телемеханики, а также при пусках после аварийных ситуаций или длительных перерывов в работе.

Другая компонента «Тренажера диспетчера РДП-11» называется «Тренажер переключений» и представляет собой цифровой аналог всей сети теплоснабжения района – от теплоисточников до потребителей тепла, включая весь набор активного оборудования сетей (насосные станции, регулирующие клапаны, тепловые камеры с запорной арматурой, сами трубопроводы подающей и обратной магистралей). В основе «Тренажера переключений» лежит математическая модель системы теплоснабжения, выполненная на инструментальных средствах хорошо известной и ставшей в России и СНГ стандартом «де-факто» Информационно-графической системы «CityCom-ТеплоГраф» (разработка ИВЦ «Поток», Москва). Расчетная математическая модель «Тренажера» позволяет в течение нескольких секунд произвести полный пересчет гидравлического режима, установившегося во всех точках сети трубопроводов в результате того или иного переключения запорно-регулирующей арматуры в тепловых камерах, насосных агрегатов на НПС, или изменения параметров режима отпуска тепла на выходе ТЭЦ.

«Тренажер переключений» предназначен для отработки оперативных действий диспетчерского персонала тепловых сетей при ликвидации аварий и проведении режимных переключений с целью производства плановых ремонтных работ. Графический интерфейс построен на представлении тепловых сетей района в виде оперативной схемы (Рис.1) и содержит интерактивный инструментарий для выполнения любых единичных или групповых переключений. Выполняемые диспетчером «виртуальные» переключения обрабатываются вычислительным ядром гидравлической модели, в результате чего сразу же можно увидеть результат этих действий – как в графическом, так и в аналитическом виде. Иначе говоря, основное функциональное назначение «Тренажера переключений» коротко и понятно можно охарактеризовать так: это инструмент, который позволяет быстро получить ответ на вопрос «Что будет, если…?» в приложении к гидравлическому режиму системы теплоснабжения в зависимости от действий диспетчера.

В "Тренажере переключений" предусмотрен полный набор аналитических инструментов, позволяющих как в табличных отчетах, так и визуально на схеме сети качественно и количественно оценить гипотетический результат производимых диспетчером "виртуальных" переключений (Рис.2, Рис.3). Например, получить полный отчет об отключаемых абонентах (с указанием количества зданий по их назначению и категориям, адресов и тепловых нагрузок), или увидеть на схеме выделенные цветом объекты сетей с нарушениями гидравлических режимов, или на сравнительном пьезометрическом графике пронаблюдать изменение режима по сравнению с расчетным (номинальным).

Рис. 2. Анализ нарушений гидравлического режима Рис. 3. Моделирование переключения: рапорт об отключенных абонентах

Этот инструмент позволяет повысить качество диспетчерского управления за счет нескольких параллельных эффектов:

1) В информационной модели «Тренажера переключений» в удобном и наглядном виде сконцентрированы все существенные для диспетчера сведения о тепловой сети как об объекте эксплуатации: схема сети, схемы камер, расположение и состояние запорной арматуры, расчетные (номинальные) гидравлические режимы, тепловые нагрузки и т.п. Таким образом, это удобный инструмент для «привыкания» диспетчера к тепловой сети и ее особенностям, что крайне важно для поддержания уровня компетенции диспетчерского персонала по управлению режимами данной системы теплоснабжения. Вновь приступающим к работе диспетчерам в период обучения, стажировки и квалификационного роста, а также опытным диспетчерам после длительных перерывов в работе «Тренажер» оказывает неоценимую помощь, поскольку аккумулирует в себе все необходимые знания об эксплуатируемой тепловой сети.

2) Прежде чем выполнять какие-либо действия, связанные с переключениями на реальной тепловой сети, диспетчер может быстро смоделировать предполагаемые действия на «Тренажере» и убедиться в адекватности и безопасности этих действий. В сложных случаях, требующих выбора из нескольких возможных вариантов разрешения нештатной ситуации, «Тренажер» позволяет оперативно «проиграть» возможные варианты действий и, анализируя полученные результаты, выбрать вариант, наиболее подходящий для данной ситуации.

3) В штатном режиме функционирования диспетчерской службы «Тренажер переключений» служит инструментом для постоянной тренировки персонала и виртуальной отработки действий на случай тех или иных потенциальных аварийных ситуаций, о которых можно сделать вероятностные предположения – с тем, чтобы при реальном возникновении подобных ситуаций не терять времени на принятие адекватных решений, а действовать по заранее отработанной на «Тренажере» и зафиксированной программе.

4) В базе данных информационной модели «Тренажера переключений» описаны все ключевые технологические объекты тепловой сети – от источника тепла до потребителей с их тепловыми нагрузками и адресами, – поскольку эти описания непосредственно участвуют в математическом моделировании и аналитических инструментах. Следовательно, в обычном повседневном режиме функционирования диспетчерской службы «Тренажер» может быть использован и как удобная информационно-поисковая система, позволяющая, например, по адресу потребителя быстро и точно определить его местонахождение, «подсветив» на соответствующем фрагменте оперативной схеме узел присоединения этого потребителя, и тут же получить о нем полную технологическую справку (Рис.4).

Если в РДП-11 (как и во всех других РДП впоследствии) установлен «Тренажер диспетчера» в содержательном наполнении, описывающем лишь систему теплоснабжения данного района, то в Центральном диспетчерском управлении ОАО «МТК» будут продублированы и сведены в единую расчетную модель «Тренажеры» всех 12 эксплуатационных районов. Это даст возможность диспетчерскому персоналу ЦДУ быстро вырабатывать качественные обоснованные решения и координировать действия РДП при разработке и выполнении программ переключений, затрагивающих одновременно два и более соседних эксплуатационных района. Такие ситуации случаются достаточно часто, когда из-за повреждений сетей, профилактических ремонтах или нештатных ситуаций на источниках и насосных станциях необходимо обеспечить теплоснабжение по временной схеме за счет частичной «переброски» тепловой энергии с соседних источников и эксплуатационных районов.

В Центральном диспетчерском управлении «Тренажер диспетчера» подключен к большому экрану коллективного пользования (Рис.5), что дает удобную возможность проводить коллективный анализ последствий тех или иных предполагаемых действий, а также искать пути решения проблем, возникающих в процессе оперативного управления, по принципу «мозгового штурма».

Рис. 5. «Тренажер диспетчера» на экране коллективного пользования в ЦДУ ОАО «МТК»

«Тренажер диспетчера РДП-11» принят в эксплуатацию в 2008 году. В ближайшие 2-3 года предполагается полностью оснастить подобными комплексами все 12 эскплуатационных районов, с интеграцией их в единую расчетно-аналитическую модель в рамках реализации комплексного проекта внедрения АСДТУ в Центральном диспетчерском управлении ОАО «Московская теплосетевая компания».