Тренажерный комплекс "электростанция"

[Jackson]

Не рекламы ради, но информации для. Поделиться, тсзть, учебным опытом. А может кому-то надо что-то подобное, или попроще (есть разные варианты) - готов помочь с этим.

По заказу одного из ВУЗов нашей страны, нашими силами (разработка моя, сборка на производстве) создан еще один тренажерный комплекс "электростанция". Тренажерный комплекс представляет собой ГРЩ 0,4 кВ, предназначенный для приема электроэнергии от четырех генераторных агрегатов и двух вводов сети, и распределения ее на две секции нагрузки, в том числе и на 4 потребителя, включаемые по запросу (спец.алгоритм). Тренажер предназначен для получения навыков обращения с автоматизированными малыми электростанциями, для понимания физических процессов перетока мощности и приемами управления ими.

Тренажер включает в себя трёхфазные мотор-генераторные агрегаты, являющиеся имитаторами реальных генераторов. Возможные режимы генерирования - от автономной работы одного генератора на автономную нагрузку до параллельной работы с сетью группы генераторов с поддержанием заданного импорта/экспорта энергии сети, управление автоматическое, полуавтоматическое (автоматизированное) или ручное, групповая синхронизация генераторов для любого выключателя. Поскольку мотор-генераторы мы используем маломощные (0,5 кВт), они встроены внутрь изделия, как и нагрузка, которая представляет собой наборы сопротивлений и маломощные асинхронные электродвигатели.

Тренажер представляет собой обычный ГРЩ, номинальный ток сборных шин которого составляет всего 5 ампер, поэтому цепи главного тока выполнены в виде проводов, а коммутационные аппараты главного тока маломощные. За счёт этого всё оборудование (кроме АРМ оператора) включая вспомогательные цепи размещено внутри тренажера. Из внешних подключений для работы ему необходимо только питание 3х380В и при необходимости стыковка с АРМ оператора. Всё оборудование, примененное в тренажере (контроллеры управления, СКАДА-пакет, электрощитовое оборудование, конструктив и т.п.) применяется и для создания аналогичных систем управления (с силовой частью) реальных генераторных агрегатов и электростанций.

Работа тренажера возможна как в нормальном режиме физического моделирования (с использованием мотор-генераторных агрегатов), так и в режиме математического моделирования электростанции без использования мотор-генераторов, а также без или с управлением коммутационными аппаратами главного тока. Математическая модель реализована штатными средствами контроллеров управления без дополнительных доработок.

АРМ оператора также входит в комплект поставки и представляет собой ПК со СКАДА-пакетом DMS (собственной разработки, применяемым нашими заказчиками на реальных объектах электроэнергетики).

Это уже восьмой по счету тренажерный комплекс, созданный нами, и первый тренажерный комплекс, созданный для имитации береговых (наземных) электростанций - предыдущие 7 тренажеров имитировали морские электростанции с соблюдением всех требований правил морских класс.обществ.

Разработка учебных методических пособий не входила в объем поставки, их разрабатывает ВУЗ, который будет использовать этот тренажёр.

Неформально добавлю, что я завидую студентам того ВУЗа, ибо в мои студенческие годы о таких тренажерах даже не мечтали. Предыдущие 7 тренажеров используются по назначению и достаточно активно - об этом говорят телефонные звонки с вопросами, а в редких случаях и запросы на поставку доп.оборудования для модернизации и в одном случае ЗИПа (сожгли регулятор напряжения :) )

[tank_urg]

Круто! Интересно было бы попрактиковаться!

Возникло 3 вопроса:
1) Имеются ли трансформаторы на выходе источника и на входе приемника для понимания процесса передачи энергии на расстояния?
2) Каким образом тренируемый будет чувствовать себя в реальных условиях, если номинальный ток шин всего 5 ампер,а щитовые амперметры установлены с диапазоном до 1000 А?
3) Во сколько рублей обошелся тренировочный комплекс для ВУЗа? Хотя бы порядок, чтобы оценить, насколько реально учебным заведениям приобрести подобные лабораторные стенды. По себе скажу, что во время обучения в голове "застряло" в основном то, что удалось сначала на бумаге рассмотреть, а потом еще и "пощупать". Так что студентам действительно повезло.

[Jackson]

Да, самим нравится. И приятно что молодежь, как нам кажется, что-то толковое и современное будет руками щупать.

1) Физически трансформаторов сети нет. Однако, если вы посмотрите на однолинейную схему (она во весь щит и выполнена черным), то есть два ввода, за которыми подразумеваются трансформаторы. Физически это подключение к питающей сети 3х380. Генераторы синхронизируются с этой сетью и вся станция работает с ней параллельно, а как - как задаст режим оператор: каждый генератор может на своей фикс.мощности работать, можно поддерживать заданный экспорт энергии в сеть или импорт из сети, можно работать с нулевым импортом/экспортом, сглаживать пиковые нагрузки, выполнять АВР между сетями с использованием генераторов или без них, сети можно параллелить между собой (в реальности это не допускается и тут это также заблокировано, но при желании можно снять блокировку) - в общем все мыслимые режимы там есть и обеспечиваются автоматикой, но есть возможность и руками порулить.

2) номиналы вообще не имеют большого значения. Автоматика не рассчитана на работу с номиналами в сотни ватт, поэтому стоят трансформаторы тока 1/5, а в настройках они заданы 1000/5, и шкала в приборе 1000/5. Для сетей аналогично только 5/5 трансформаторы и 5000/5 они же в настройках. В итоге номинал генератора 0,45кВт по факту, но отображается 450кВт. То есть все увеличено в 1000 раз. Причем при желании можно любые цифры задать и получить хоть 10-кВ сеть (я так и делал когда отлаживал реальные системы на аналогичном стенде). При желании можно устроить и несинхронное включение генератора, настоящий генератор такое не выдержит конечно, а тут в силу малых масс вытерпит, но рывок почувствуется. В общем, реализм присутствует, поверьте.

3) цена сильно зависит от конфигурации. Мотор-генераторы недешевые. Конкретно в этом стенде речь идет о единицах миллионов рублей. Тут нужно каждый раз рассматривать, ведь есть же еще режим эмуляции когда реальные генераторы не нужны - тут не почувствовать физику, но логика вся присутствует, мат.модель обрабатывает даже скачки напряжения при подключении нагрузки, распределение мощности с заданными настройками ПИД-регуляторов - будет то же самое, но ничего не будет жужжать. И что важно - это настоящая промышленная автоматика, она же стоит и работает на реальных станциях. Что в эмуляции что в реальной работе - одни и те же настройки, одно и то же поведение. Только последствия аварий в реальности хуже. Можно ведь брать ведь и по частям: сначала пару генераторных секций и одну сеть, а потом наращивайте практически неограниченно, пристыковывайте новые секции. Можем поставить только мотор-генераторы и автоматику, а монтаж выполняйте сами на месте, схемы отдадим - тоже вариант. Например силами студентов. Верхний уровень можете сами сделать - для связи стандартный модбас. Конструктив мы закладываем недешевый, поскольку лазать внутрь будут часто, чаще чем в реальный ГРЩ, и студенты не имеют навыков монтажа поэтому могут и накосячить - все должно быть прочно и надежно. Но и тут есть варианты - если на кафедре есть место то конструктив может и не понадобится (монтажные платы и мотор-генераторы: платы на стену, генераторы на пол или на ту же стену) - да, это не будет выглядеть как законченный ГРЩ, и надо будет что-то с контроллером придумать (как его разместить), но ведь тоже вариант. В общем, есть варианты, надо каждый раз садиться и разговаривать. Мы в офисе поначалу также делали (на коленке буквально собрали первый стенд из двух агрегатов), а со временем уже обзавелись двумя похожими стендами (морским и береговым) - они нужны для работы.

Кстати один из заказчиков, что купил у нас похожий стенд, купил его для обучения своей молодежи и для отработки решений, которые он использует на своих объектах - это не ВУЗ а крупное предприятие. При такой работе сначала всё откатываетсяна стенде, а потом настройки контроллеров просо переносятся со стенда на реальный объект, минимум подстроек на месте и объект готов. Мы и сами так делаем частенько в рамках техподдержки: просят помочь с настройками на месте, а мы, чтобы не ехать, откатываем схему объекта у себя в офисе, и высылаем настройки. Так сдан уже не один теплоход, и не два (их десятки), а береговым объектам мы даже счет не ведем.

[Jackson]

Закупки делаются по-разному. Какие-то ВУЗы проводили тендеры на ЭТП, был ВУЗ ведомственный за который расплатился спонсор как частное юр. лицо. Два ВУЗа так и не купили ничего, хотя пытались. Одни, получив от нас предложение, сказали "ха, да мы и сами сделаем такое", вторые начали урезать бюджет и опустили его ниже плинтуса - в итоге ни у тех ни у других ничего нет. Прибыль тут минимальна, были случаи даже поставки по себестоимости оборудования - это результат разговоров на уровне директора, а я инженер.

[Jackson]

Только что вернулся из Югорского Гос.Университате с пусконаладки. Запустили и сдали преподавателям. Недюжий интерес уже проявили как сами преподаватели так и студенты что просто проходили мимо - приходилось довольно быстро делать свою работу чтобы еще оставить время на разговоры с ними. Штука, как оказалось, весьма востребованная. Как сказали преподаватели, теперь можно пару специальностей открывать, которых прежде в ВУЗе не было вовсе. :)

Чертовски приятно.

[Михайло]

Все хорошо, только рукомойник...

[Jackson]

Все хорошо, только рукомойник...

Должно же быть хоть одно нарушение ПТЭ. :) Его сразу предусмотрели конструктивно.

[Jackson]

Коллеги предложили для поддержки наших ВУЗов нержавеющую мойку на тумбе заменить на эмалированную навесную без тумбы, и отказаться от швабры - это дешевле.