Автоматизация построения компьютерных противоаварийных тренажеров для электротехнического персонала электрических станций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат технических наук Фомичев, Андрей Альбертович

• Фомичев, Андрей Альбертович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Фомичев, Андрей Альбертович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 .АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ

1.1. Постановка задачи

1.2.Необходимость постоянной подготовки оперативного электротехнического персонала электростанций

1.3.Навыки успешной деятельности в условиях аварийной ситуации

1.4.Методы обучения оперативного персонала

1.5. Практика проведения противоаварийных тренировок

1.6. Тренажеры и инструментальные средства их создания

1.7. Постановка цели и задач исследования

2. СТРУКТУР А И ПУТИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПОСТРОЕНИЯ

КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОТИВОАВАРИЙНОГО ТРЕНАЖЕРА

2.1.Постановка задачи

2.2.Анализ программ и нормативной документации по проведению противоаварийных тренировок

2.3.Деятельность оперативного персонала в аварийных ситуациях

2.4. Особенности моделирования электротехнического оборудования в компьютерных противоаварийных тренажерах

2.5. Основные этапы и подходы к автоматизации построения компьютерных противоаварийных тренажеров

2.6. Структура программного обеспечения компьютерного противоаварийного тренажера

2.7.Выводы

3. РАЗРАБОТКА ФОРМАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ ОСНОВНЫХ

КОМПОНЕНТОВ И АЛГОРИТМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОТИВОАВАРИЙНЫХ ТРЕНАЖЕРОВ

3.1.Постановка задачи

3.2.Информационная модель компьютерного тренажера

3.2.2.Способы представления информации

3.2.3.Организация информационной модели

3.3.Модель деятельности персонала

3.3.1.Обзор моделей деятельности

3.3.2.Структуры действия и последовательности

действий

3.3.3.Организация модели деятельности

3.4.Модель объекта управления

3.4.1.Требования, предъявляемые к моделям объекта управления

3.4.2.Структура типовых элементов для компьютерного противоаварийного тренажера —

3.4.3.Организация модели объекта управления

3.5.Алгоритмы функционирования компьютерного противоаварийного тренажера

3.6.Выводы

4.МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ И ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ

КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОТИВОАВАРИЙНЫХ ТРЕНАЖЕРОВ

4.1.Постановка задачи

4.2.Алгоритм формирования компьютерного противоаварийного тренажера

4.3.Методика построения компьютерных противоаварийных тренажеров

4.3.1.Методы построения типовых элементов

4.3.2.Методы построения моделей основных компонентов тренажера

4.4.Итоги реализации и внедрения

4.5.Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация построения компьютерных противоаварийных тренажеров для электротехнического персонала электрических станций»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Аварийные ситуации, возникающие в электрической части электростанций, в своем развитии могут привести к значительному материальному ущербу и даже гибели людей. Успешная ликвидация аварийных ситуаций во многом определяется совместными действиями оперативного электротехнического персонала, от которого требуются самостоятельность, точность и быстрота принятия решений и их реализации [1,2,4,6,8,12,13].

Для поддержания соответствующего уровня готовности оперативного электротехнического персонала в практике электростанций периодически традиционно проводятся цеховые противоаварийные тренировки, которые являются основной формой обучения методам и приемам ликвидации аварийных ситуаций [21,22].

Развитие событий в процессе противоаварийной тренировки носит условный характер и определяется заранее подготовленным сценарием в предположении, что действия персонала будут соответствовать инструкциям, в которых, как правило, даются предписания к действиям в определенных условиях без объяснения их сущности [2,12-15].

Кроме того, между традиционными противоаварийными тренировками и реальной деятельностью существуют различия в структуре и источниках оперативной информации, а также в затратах времени на ее получение, анализ и реализацию принятого решения [14].

Изменение существующей практики организации и проведения противоаварийных тренировок на электростанциях могло бы внести широкое применение компьютерных противоаварийных тренажеров, которые должны органически входить в общую систему подготовки оперативного электротехнического персонала, отвечать ее основным

требованиям и по возможности максимально приближать тренировки к реальной деятельности [2,5,14,39].

Во многих организациях нашей страны и стран СНГ накоплен богатый опыт создания тренажеров для энергетики и инструментальных средств их построения. Своими разработками известны Всесоюзный научно-исследовательский институт атомных электростанций [33], Московский энергетический институт [1,30,34], Киевский институт проблем моделирования [14,35], Санкт-Петербургский технический университет [11,36], ТОО «Таймер» (г.Чебоксары) [26], ТОО ДиСофт (г. Москва) [37].

Однако широкое применение компьютерных противоаварийных тренажеров сдерживается из-за необходимости разработки или учета уникальных моделей электроэнергетических объектов и связанных с ними многочисленных технологических систем, а также соответствующих уникальных программ тренировок, что в свою очередь влияет на трудоемкость разработки, сроки реализации и стоимость тренажера. Их уникальность обусловлена особенностями проведения противоаварийных тренировок (их коллективное проведение, одновременность действий участников тренировки, многообразие задействованных технологических систем и оборудования, широкая география их размещения, многообразие аварийных ситуаций и возможность каскадного их развития).

Кроме этого, эффективность подготовки персонала может быть обеспечена лишь при постоянной адаптации и совершенствовании тренажеров, что возможно при условии вовлечения в разработку специалистов отрасли, специалистов по инженерной психологии, педагогов и медиков.

Учитывая изложенное, представляется актуальным разработка программно-методического обеспечения для автоматизации построения и функционирования компьютерных тренажеров при проведении

противоаварийных тренировок электротехнического персонала электрических станций - компьютерных противоаварийных тренажеров.

Работы по теме диссертации выполнялись в рамках отраслевой научно-технической программы № 21 РАО «ЕЭС России» «Подготовка персонала и новые учебные технологии», а также по договорам с электрическими станциями.

Целями работы являются:

- разработка программного обеспечения для автоматизированного построения и функционирования компьютерных противоаварийных тренажеров оперативного электротехнического персонала электростанций;

- применение разработанного программного обеспечения для практической реализации компьютерных противоаварийных тренажеров.

Для достижения поставленных целей в работе решены следующие задачи:

- проведен аналитический обзор существующих разработок в области обучения и тренировки оперативного персонала и используемых для этих целей тренажеров;

- проведен анализ существующих традиционных программ противоаварийных тренировок для оперативного электротехнического персонала, нормативной документации, регламентирующей их проведение, а также анализ оперативной деятельности в условиях аварийной ситуации;

- выработан подход к формальному представлению деятельности оперативного электротехнического персонала в аварийных ситуациях, а также режимов работы оборудования и технологических систем в электрической части электростанций;

- на основе выработанного подхода разработаны формальные модели основных компонентов тренажера: информационная модель,

обеспечивающая визуальное представление объектов электрической части электростанций, необходимых для построения тренировки, а также взаимодействие субъектов тренировки с тренажером и друг с другом; модель деятельности, определяющая поведение персонала при ликвидации аварийной ситуации; модель объекта управления, обеспечивающая реакцию тренажера на действия субъектов тренировки и отражающая процессы, происходящие в электрическом оборудовании электростанций в ходе тренировки;

- разработаны типовые элементы электротехнических объектов (органы управления, контрольно-измерительные приборы, коммутационная аппаратура и т.д.), обеспечивающие построение моделей основных компонентов для каждого конкретного тренажера;

- разработаны алгоритмы функционирования компьютерного противоаварийного тренажера, основанные на применении разработанных моделей;

- разработана методика построения компьютерного противоаварийного тренажера;

- разработано программное обеспечение для автоматизированного построения компьютерных противоаварийных тренажеров;

- на основе разработанных программных средств осуществлена практическая реализация компьютерных противоаварийных тренажеров для проведения противоаварийных тренировок оперативного электротехнического персонала.

Методы исследования. При решении поставленных задач были использованы теория множеств, методы имитационного и ситуационного моделирования.

Научная новизна:

1. Предложен подход к формальному представлению деятельности оперативного электротехнического персонала в аварийных си-

туациях, а также режимов работы оборудования и технологических систем в электрической части электростанций.

2. Разработаны способы организации и структура формальных моделей основных компонентов тренажера и типовых элементов электротехнических объектов, обеспечивающих автоматизированное построение визуальных объектов электрической части электростанций, деятельности персонала при ликвидации аварийной ситуации и процессов, происходящих в электрическом оборудовании электростанций и необходимых по ходу тренировки.

3. Предложена методика автоматизированного построения компьютерных противоаварийных тренажеров оперативного электротехнического персонала электрических станций.

Практическая ценность работы:

1. Разработано программное обеспечение для автоматизированного построения компьютерных противоаварийных тренажеров для оперативного электротехнического персонала электрических станций.

2. Создан широкий набор компьютерных тренажеров для проведения противоаварийных тренировок электротехнического персонала электрических станций.

Реализация результатов работы. Разработанные компьютерные противоаварийные тренажеры были успешно внедрены и функционируют на Балаковской АЭС, Череповецкой и Костромской ГРЭС.

Автор защищает:

1. Подход к формальному представлению деятельности оперативного электротехнического персонала в аварийных ситуациях, а также режимов работы оборудования и технологических систем в электрической части электростанций.

2. Типовые элементы электротехнических объектов и формальные модели основных компонентов тренажера, обеспечивающие ав-

томатизированное построение визуальных объектов электрической части электростанций, деятельности персонала при ликвидации аварийной ситуации и процессов, происходящих в электрическом оборудовании электростанций и необходимых по ходу тренировки.

3. Алгоритмы функционирования компьютерных противоава-рийных тренажеров, обеспечивающие тренировку оперативного электротехнического персонала в режимах индивидуальной тренировки, индивидуальной тренировки с имитацией действий других субъектов тренировки и коллективной тренировки.

4. Методику построения и программные средства автоматизированного построения компьютерных противоаварийных тренажеров для проведения противоаварийных тренировок оперативного электротехнического персонала электростанций.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на международном семинаре «Обзор национальных материалов по состоянию разработок научно-методических основ создания технических средств для подготовки персонала» (Десногорск, 1989 г.), на Всесоюзном научно-техническом совещании «Вопросы создания система подготовки персонала АЭС и обеспечения ее полномасштабными тренажерами и специальными техническими средствами» (Москва, 1989г.); «Актуальные проблемы подготовки персонала АЭС» (Москва, 1991 г.); на Республиканской научно-технической конференции «Автоматизация проектирования в энергетике и электротехнике» (Иваново, 1991 г.); на Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (Иваново, 1994 г.); на научно-технической конференции «Повышение надежности и маневренности оборудования тепловых и атомных электростанций» (Санкт-Петербург, 1994 г.); на научном семинаре по электротехнике (Иваново, 1998 г).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, 4 главы, заключение, список литературы из 124 наименований и приложение. Основной материал изложен на 135 страницах машинописного текста. Работа содержит 31 иллюстрацию и 7 таблиц. Общий объем работы составляет 147 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы диссертационной работы и направление исследований, сформулированы цели исследований, перечислены решаемые задачи, отражены научная новизна и практическая ценность полученных результатов, реализация результатов исследований, а также основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен аналитический обзор тренажеров, применяемых для подготовки персонала, выявлены основные задачи и признаки для построения тренажеров противоаварийных тренировок и обоснована необходимость применения специальных компьютерных тренажеров для проведения противоаварийных тренировок электротехнического персонала, а также разработки универсальных программно-методических инструментальных средств, позволяющих их автоматизированное построение и функционирование.

Во второй главе проведен анализ программ традиционных противоаварийных тренировок и деятельности в условиях аварийной ситуации для оперативного электротехнического персонала электрических станций. На основании анализа выявлены атрибуты противоаварийных тренировок и предложен подход к формальному представлению деятельности оперативного электротехнического персонала в аварийных ситуациях, а также режимов работы оборудования и технологических систем в электрической части электростанций.

Данный подход позволил сформулировать ограничения при представлении и моделировании оперативной деятельности персонала и режимов электрического оборудования в компьютерных противоава-рийных тренажерах. Выявлены основные этапы построения компьютерного тренажера, пути его автоматизации и структура.

Показано, что для автоматизированного построения компьютерных противоаварийных тренажеров наиболее целесообразными являются разработка и использование формальных моделей в качестве описательной части тренажера, а также алгоритмов функционирования тренажера, являющихся его процедурной частью.

Третья глава посвящена разработке структуры типовых элементов и организации формальных моделей основных компонентов компьютерного противоаварийного тренажера - информационной модели, модели деятельности и модели объекта управления, а также алгоритмов функционирования тренажера.

В четвертой главе предложена методика построения компьютерных противоаварийных тренажеров, приведена структура программного обеспечения для автоматизированного построения и рассмотрен пример выполнения конкретного тренажера.

В заключении сформулированы основные выводы, отражающие научные и практические результаты диссертационной работы.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ

1.1.Постановка задачи

Аварийные ситуации, возникающие в электрической части электрических станций и подстанций возникают достаточно часто, отличаются большим разнообразием и специфичностью, обусловленной спецификой процессов производства, передачи и распределения электрической энергии, и могут приводить к значительному материальному ущербу и даже гибели людей. Это определяет специфические и весьма жесткие требования к оперативному электротехническому персоналу электрических станций, от действий которого в аварийных ситуациях в значительной степени зависит их исход.

Оперативный персонал электроцеха должен быть готов к действиям в аварийных ситуациях, соответствующим образом обучен и постоянно поддерживать свой профессиональный уровень путем тренировок, в том числе и с использованием компьютерных тренажеров.

Представляется, что компьютерные противоаварийные тренажеры должны органически входить в общую систему подготовки электротехнического оперативного персонала и отвечать ее основным требованиям. В связи с этим возникает ряд задач:

- проанализировать причины возникновения аварийных ситуаций и показать необходимость постоянной подготовки оперативного электротехнического персонала;

- выявить навыки, необходимые оперативному персоналу для успешной и безопасной деятельности в условиях аварийных ситуаций и основные методы его обучения;

- проанализировать сложившуюся на электростанциях страны практику проведения противоаварийных тренировок и выявить их основные признаки;

- провести аналитический обзор литературы по применяемым для целей обучения персонала тренажерам и инструментальным средствам их построения.

На основании этого должны быть сформулированы основные цели работы и задачи исследования.

1.2. Необходимость постоянной подготовки оперативного электротехнического персонала электростанций

Аварийные ситуации в электрической части электрических станций и подстанций возникают не сами по себе, а вследствие каких-либо событий. События, являющиеся причиной возникновения аварийных ситуаций, могут быть следующими: отказы оборудования, ошибки оперативного персонала, внешние события (ураганы, землетрясения, наводнения, диверсии и т.д.) [1,2,3].

Рис. 1.1 Классификация причин аварийных ситуаций

По условиям возникновения все события, приводящие к возникновению аварийных ситуаций, можно разделить на две группы: - внезапные события в условиях стационарного режима;

- каскадные события, происходящие в ходе плановых оперативных переключений или при ликвидации аварийной ситуации.

По данным [3,4] отказы и нарушения в работе основного электротехнического оборудовании электрических станций составляют примерно от 40% до 50% всех нарушений. Остальное приходится на вспомогательное оборудование и оборудование собственных нужд.

Общее число аварий по вине оперативного персонала на электростанциях по данным [1,5,6] составляет от 25% до 73% общего числа аварий, причем, чем серьезнее нарушение [7] или сложнее структура оборудования и ниже уровень автоматического управления [6], тем выше число аварий по вине оперативного персонала.

При сохраняющемся общем кризисе энергетики страны [8], все острее ощущается рост числа отказов и нарушений в работе электротехнического оборудования [1,4], что приводит к увеличению нагрузки на оперативный персонал.

Аварийные ситуации являются проблемными для оперативного персонала. Их проблематичность заключается в неожиданности. В еще не достаточно определенной ситуации персонал должен расшифровать ее и принять меры к ее устранению [2].

Психологи рассматривают аварийную ситуацию как чрезвычайное происшествие, характеризуемое быстрой сменой развивающихся событий. В каждом конкретном случае она ставит перед электротехническим персоналом электростанций ряд одновременных и вместе с тем разнообразных задач, требующих восприятия большого объема информации и в то же время концентрации внимания и быстрой переключаемости. В момент возникновения аварийной ситуации персонал должен максимально быстро включиться в процесс ее ликвидации [2,9,10].

Для этого он должен быть соответствующим образом обучен и постоянно поддерживать свой профессиональный уровень.

Оперативный персонал, естественно, имеет практический опыт работы, в том числе и опыт принятия ответственных решений. Однако в практике нормальной эксплуатации главным образом приобретается опыт работы в штатных ситуациях. Из-за этого даже имеющий большой практический опыт специалист может быть не готов к действиям в той или иной аварийной ситуации. Основное противоречие заключается в том, что чем лучше работает оборудование станции и меньше отказов и нарушений в его работе, тем меньший опыт работы в аварийных ситуациях имеет оперативный персонал. К тому же, чисто психологически, длительная безотказная работа способствует притуплению чувства опасности, утрате готовности к работе в экстремальном режиме, который очень часто возникает совсем неожиданно. Эти обстоятельства диктуют необходимость постоянной подготовки оперативного персонала для работы в разнообразных аварийных ситуациях [11].

1.3. Навыки успешной деятельности в условиях аварийной ситуации

Действия оперативного персонала в условиях аварийной ситуации регламентированы [12,13] и соответствующими местными инструкциями по ликвидации аварий, которые имеются на каждой электрической станции и учитывают ее особенности.

Этими инструкциями регламентируются обязанности, взаимоотношение и ответственность дежурного, руководящего персонала, диспетчера энергосистемы во время ликвидации аварий, даются общие указания персоналу по ликвидации аварий и аварийных режимов и определяются самостоятельные действия оперативного персонала при отсутствии связи с диспетчером.

Например, инструкция по ликвидации аварий для электроцеха Балаковской АЭС определяет действия персонала для следующих аварийных ситуаций: аварии в системе, аварии с силовыми трансформаторами, повреждения выключателей и разъединителей, аварии с генератором, аварии в схеме собственных нужд 6 и 0.4 кВ, полное обесточение собственных нужд станции, замыкания на землю в сети собственных нужд и в цепях постоянного тока, исчезновение напряжения на щите постоянного тока и на освещении, повреждение измерительных трансформаторов, повреждение электродвигателей и т.д.

Описания действий в различных аварийных ситуациях могут служить темами для проведения соответствующих противоаварий-ных тренировок и преемственно использованы для построения тренажеров по их проведению.

На основании инструкций по ликвидации аварий и литературных источников [5,14,15] можно выявить навыки, необходимые оперативному персоналу для успешной и безошибочной деятельности в условиях аварийных ситуаций. К ним можно отнести:

- навыки оценки аварийной ситуаций;

- умение прогнозировать ее развитие по наблюдаемым параметрам;

- умение выявлять самые существенные стороны и находить решения для ее ликвидации, оценивая сильные и слабые стороны каждого решения и их возможных последствий, чтобы на базе этой оценки принять итоговое решение;

- умение безошибочно реализовать принятые решения;

- навыки взаимодействия персонала друг с другом;

- навыки самостоятельных действий при отсутствии связи с диспетчером.

Развитие перечисленных навыков возможно применением для тренировки оперативного персонала соответствующих методов обучения.

1.4. Методы обучения оперативного персонала

Последовательность подготовки оперативного персонала можно представить следующим образом [1,5]:

ОПЕРАТИВНЫЕ ЗНАНИЯ => ОПЕРАТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ => ОПЕРАТИВНЫЕ НАВЫКИ.

Основной целью подготовки является формирование системы оперативных знаний об оборудовании (конструкции, режимы, управление), где особое внимание уделяется переходу от оперативных знаний к оперативным решениям при дефиците времени и эмоциональной напряженности.

Программированное обучение способам принятия решений производится по алгоритмическим описаниям (карты наблюдений, деревья оценки ситуаций, планы действий) и с использованием ситуационных игр (упорядочение, дополнения, дополнения и многошаговое уточнение различных составляющих алгоритмических описаний), которые проводятся на тренажерах по специальным сценариям [5].

Идея программированного обучения оказалась эффективной лишь для обучения начинающего (неквалифицированного) персонала. С квалифицированным персоналом должен использоваться метод проблемного обучения, который имеет принципиальные отличия от метода программированного обучения [1,16,17]:

- побуждает к продуктивной деятельности, т.е. является развивающим;

- формирует дивергентное мышление, т.е. способность давать собственное толкование фактам и не принимать навязываемые из вне шаблоны;

- учит правильно и быстро формировать оперативно - психическую структуру производственной ситуации.

Основной целью проблемного обучения - развитие оперативного мышления. При этом внимание акцентируется на следующих моментах оперативной деятельности [1]: контроль и наблюдение, распознавание ситуации, диагностика неисправности, планирование, выбор программы деятельности, коррекция программы в процессе управления.

С необходимостью осмысленности деятельности персонала вступает в противоречие, возникающее иногда стремление к отработке автоматизма действий, т.е. развитие моторных навыков управления. Проведенные в [14] исследования деятельности операторов говорят о том, что доля моторных навыков в ней составляет около 10%. Ориентация только на моторные навыки может представлять определенную опасность, т.к. автоматические, неосмысленные действия могут привести к аварийной ситуации или усугубить ее.

1.5. Практика проведения противоаварийных тренировок

В практике энергопредприятий основной формой обучения методам и приемам ликвидации аварий является проведение противоаварийных тренировок (учений), которые используются также и для проверки умения персонала самостоятельно ориентироваться в аварийных ситуациях и действовать в соответствии с имеющимися инструкциями [2].

В дальнейшем, совокупность взаимосвязанных технологических систем, машин, механизмов, аппаратов и других устройств, в функционирование которых должен вмешиваться персонал с целью ликвидации заданной аварийной ситуации, условимся называть объектом тренировки.

Каждого представителя персонала (по должности), участвующего в тренировке, будем называть субъектом тренировки, а каждый технический компонент объекта тренировки, имеющий органы управления - объектом управления.

Для противоаварийных тренировок электротехнического персонала электрических станций характерны следующие признаки [44]:

- глобальный характер объекта тренировки, являющегося, как правило, совокупностью нескольких технологических систем, объединенных единством процессов выработки, распределения, передачи и потребления электрической энергии, но в общем случае существенно отличающихся друг от друга по назначению, физической природе явлений, конструкции, способам управления и т.д.

- многообразие аварийных ситуаций, их проявлений и последствий, мест и причин возникновения, а также их случайный характер;

- возможность каскадного развития аварийной ситуации;

- необходимость, как правило, в согласованных действиях нескольких лиц (субъектов тренировки) в ликвидации аварийной ситуации;

- разноплановый характер действий персонала (технические, организационные, операции взаимодействия, поверочные и т.д.);

- возможность альтернативных путей ликвидации заданной аварийной ситуации.

В общем случае организация тренировки предполагает три этапа: подготовка, проведение и разбор [2,14,18,19].

Тренировки носят целенаправленный характер. Поэтому на этапе подготовки лицо, ответственное за ее разработку и проведение, обязано определить [21,22]:

- тему проводимой тренировки;

- исходные состояние схемы и режимы работы оборудования;

Заключение диссертации по теме «Электростанции и электроэнергетические системы», Фомичев, Андрей Альбертович

4.5.Выводы

1. Определена и описана последовательность построения компьютерных противоаварийных тренажеров, состоящая из следующих этапов:

- неформальное описание тренировки;

- разработка типовых элементов (не выполняется при наличии ранее разработанных библиотек типовых элементов);

- создание информационной модели тренажера;

- разработка ситуационно-независимой части модели объекта управления;

- создание модели деятельности и ситуационно-зависимой части модели объекта управления;

- проверка функционирования и корректировка созданного тренажера.

2. Рассмотрены методы построения типовых элементов и структур моделей основных компонентов тренажера такие, как:

- прямое программирование типовых элементов;

- создание формальных описаний тренажера с их последующей интерпретацией и созданием структур моделей основных компонентов тренажера;

- визуальное программирование типовых элементов и моделей основных компонентов тренажера.

3. Разработан комплекс программных средств для построения и функционирования компьютерных противоаварийных тренажеров, включающий:

- библиотеку типовых элементов, объединяющих структуры информационной модели и моделей деятельности и объекта управления;

- интерпретатор формальных описаний для построения структур моделей основных компонентов тренажера непосредственно при его запуске;

- исполняющую систему;

- оболочку по сбору и обработке результатов тренировочных занятий.

Исходными данными для построения тренажеров на основе данного комплекса являются формальные описания, оформленные в виде текстовых и графических файлов. Построение структуры моделей тренажера производится непосредственно при его запуске.

4. Разработаны и внедрены компьютерные противоаварийные тренажеры для Балаковской АЭС, Череповецкой и Костромской ГРЭС.

135

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы могут быть сведены к следующему:

1. Предложен подход к формальному представлению деятельности оперативного электротехнического персонала в аварийных ситуациях, а также режимов работы оборудования и технологических систем в электрической части электростанций. Сформулированы основные допущения при моделировании оперативной деятельности электротехнического персонала и электротехнического оборудования электростанций в компьютерных противоаварийных тренажерах.

2. Разработаны способы организации и структура формальных моделей основных компонентов тренажера, а также типовых элементов, обеспечивающих автоматизированное построение графического изображения объектов электрической части электростанций, деятельности персонала при ликвидации аварийной ситуации и процессов, происходящих в электротехническом оборудовании электростанций.

3. Разработаны алгоритмы функционирования компьютерных противоаварийных тренажеров, обеспечивающих их работу в трех режимах: индивидуальной тренировки, индивидуальной тренировки с имитацией действий других субъектов и коллективной тренировки.

4. Предложена методика построения компьютерных противоаварийных тренажеров для оперативного электротехнического персонала электрических станций.

5. Разработаны библиотека типовых элементов электротехнических объектов электростанций и программное обеспечение для автоматизированного построения компьютерных противоаварийных тренажеров, а на их основе разработан и внедрен ряд компьютерных противоаварийных тренажеров для персонала электрического цеха электростанций.

136

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Фомичев, Андрей Альбертович, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Дьяков А.Ф. Надежная работа персонала в электроэнергетике. М.: Издательство МЭИ, 1991. 224 с.

2. Филатов A.A. Ликвидация аварий в главных схемах электрических соединений станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1983. 112 с.

3. Гук Ю. Б. Теория надежности в электроэнергетике. - Л.: Энергоатомиздат. 1990. 208 с.

4. Савельев В.А. Проблемы и пути повышения надежности электротехнического оборудования // Методические вопросы исследования надежности больших систем электроэнергетики. Вып. 39. Иваново: ИЭИ, 1992. с. 140 -172.

5. Чачко А.Г. Подготовка операторов энергоблока. Алгоритмический подход. М.: Энергоатомиздат, 1986.

6. Гумин М.И. Анализ ошибочных действий дежурного персонала при оперативных переключениях // Электрические станции. 1977. №1. с. 42-45.

7. Harduick R.J. Human Perfomance Eraluation System //Ibid P.

45-46.

8. Савельев B.A. Состояние и пути выхода электроэнергетики России из кризиса // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем. Тр. ИГЭУ Вып. 1. Иваново: ИГЭУ, 1997. с. 151154.

9. Лебедев В. И. Профессия века. М.: Наука, 1978. 192 с.

10. Вопросы профессиональной пригодности оперативного персонала энергосистем / Под редакцией Б.М. Теплова и K.M. Гуревича. М.: Просвещение, 1966. 220 с.

11.Иванов В.А. Эксплуатация АЭС. Спб.: Энергоатомиздат, 1994.384 с.

12. Типовая инструкция по ликвидации аварий в электрической части энергосистем. М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1972. 108 с.

13. Сборник директивных материалов (электротехническая часть). М.: СПО «Союзтехэнерго», 1983.

14. Автоматизация построения тренажеров и обучающих систем /Самойлов В.Д., Березников В.П., Писаренко А.П., Сметана С.И. Киев: Наук. Думка, 1989. 200 с.

15.0хотин В.В., Хозиев В.Б. Психолого-педагогическое обеспечение и компьютеризация подготовки персонала энергоблоков. М.: МЭИ, 1992.

16. Методологические рекомендации по созданию систем обуче-I ния и тренажеров для подготовки, переподготовки и поддержания уровня натренированности операторов энергоблоков ТЭС и АЭС / А.Ф.

Дьяков, В.Ф. Венда, Я.М. Магазаник. Красноярск: Красноярэнерго, 1985. 56 с.

17. Ломов Б.Ф. Методологические и теоретические проблемы психологии. М.: Наука, 1984. 440 с.

18. Филатов A.A. Обслуживание электрических подстанций оперативным персоналом. М.: Энергоатомиздат, 1990. 304 с.

19. Инструкция по организации противоаварийных тренировок на энергообъектах Минэнерго СССР. М., 1968, 23 с.

20. Платонов К.К. Психологические вопросы теории тренажеров //Вопр. психологии . 1961. № 4. с. 77-86.

21. Руководящие указания по организации работы с персоналом на электрических станциях, в электрических и тепловых сетях. М., 1972. 68 с.

22. Единая методика подготовки и проведения противоаварийных тренировочных учений персонала электростанций и сетей. М., 1972. 27 с.

23. Купершмидт Ю.Я., Любарский Ю.Я., Орнов В.Г. Принципы построения универсального программируемого тренажера оперативных переключений//Электрические станции. 1982. №11. с. 48-52.

24. Орнов В.Г., Семенов В.А. Тренажеры для диспетчерского персонала энергосистем и энергообъединений. Обзорная информация.

1984. 42 с.

25. Никонов Л.Ф. Опыт эксплуатации тренажера энергоблока 300 Мвт Лукомльской ГРЭС. Экспресс-информация энергетика и электрификация. 1987. 16 с.

26. Донской А.Н. Тренажеры на базе ЭВМ для оперативного персонала ТЭЦ // Энергетик 1995. № 5. с. 28-33

27. Пашков Л.Д. Опыт разработки логико-динамических моделей тренажеров энергетического оборудования // Электрические станции. 1995. № 11. с 25-31

28.Колесникова Н.М. Подготовка и обучение кадров для АЭС Франции. М.: Центральный научно - исследовательский институт управления, экономики и информации Минатома России. 1992. 36с.

29. Надежность элементов ядерных энергетических установок. Сборник научных трудов. Обнинск: Издательство Обнинского института атомной энергетики, 1988. 92 с.

30. Методологические рекомендации по созданию систем обучения и тренажеров для подготовки, переподготовки и поддержания уровня натренированности операторов энергоблоков ТЭС и АЭС / А.Ф. Дьяков, В.Ф. Венда, Я.М. Магазаник. Красноярск: Красноярэнерго,

1985. 56 с.

31. Рабинович М.А., Морошин Ю.И., Парфенов Д.М. Многофункциональный тренажер - советчик диспетчера с динамической моделью энергообъединения // Электрические станции. 1994. № 9. с. 33-37.

32. Вех B.B. Волдачинский В.Л. Ходалинский И.А. Создание компьютерных тренажеров производства оперативных переключений в электроустановках // Электрические станции. 1995. № 4. с. 6-10.

33. Абагян A.A., Крошилин А.Е. Проблемы разработки тренажеров и технических средств обучения для персонала АЭС // Теплоэнергетика. 1990. № 8.

34. Плютинский В.И., Охотин В.В., Колосков Ю.В. и др. Малый тренажер для подготовки операторов АЭС / Проспект ВДНХ СССР. М.: 1984.

35. Самойлов В.Д., Писаренко А.П. Программное обеспечение локальных тренажеров ТЭС // Энергетика и электрофикация. 1983. № 2. с. 42-44.

36. Иванов В.А., Андреев П.А., Биржаков М.Б., и др. К вопросу создания маломасштабного исследовательского тренажерного комплекса «Атомный энергоблок» // Атомные электрические станции. Вып. 7. М.: Энергоатомиздат, 1984.

37. Трапезников С.Н. Урок - Универсальный редактор обучающих курсов. Сб: Компьютерные технологии в высшем образовании. М.: МГУ, 1994. с. 192-196.

38. Короткое В.Ф., Никологорский В.В., Фомичев A.A. Об опыте разработки САПР компьютерных средств обучения электротехнического персонала// Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем: Тр. ИГЭУ Вып. 1.Иваново: ИГЭУ, 1997. с. 196-197.

39. Короткое В.Ф. и др. Об автоматизации построения противо-аварийных тренажеров для электротехнического персонала // «Актуальные проблемы подготовки персонала АЭС». Тез. докл. Всесоюзного. научно - техн. сов. Москва, 1991, с .

40. Короткое В.Ф., Никологорский В.В., Фомичев A.A. Редактор тренажерных динамических модулей // «Состояние и перспективы развития электротехнологий». Тез. докл. Международной научно -техн. конф. Иваново: ИГЭУ, 1994. с.80

41. Короткое В.Ф., Никологорский В.В., Фомичев A.A. О подходе к автоматизации проектирования тренажеров//Повышение надежности и маневренности оборудования тепловых и атомных электростанций. Тез. докл.. научно - техн. конф. Санкт-Петербург, 1994.

42. Коротков В.Ф., Никологорский В.В., Фомичев A.A. Управление процессом отображения информации в компьютерных тренажерах // Повышение надежности и маневренности оборудования тепловых и атомных электростанций. Тез. докл.. научно - техн. конф. Санкт-Петербург, 1994.

43. Коротков В.Ф., Никологорский В.В., Фомичев A.A. Управление процессом отображения информации в компьютерных тренажерах // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем: Тр. ИГЭУ Вып. 1.Иваново: ИГЭУ, 1997. с. 196-197.

44. Короткое В.Ф., Никологорский В.В., Фомичев A.A. Анализ программ цеховых противоаварийных тренировок электротехнического персонала ТЭС//Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем: Тр. ИГЭУ Вып.1. Иваново: ИГЭУ, 1997, с. 191-192.

45. Любарский Ю.Я. Интеллектуальные информационные системы для автоматизации деятельности и тренажа оперативного персонала в энергосистемах // Электрические станции. 1994. № 9. с. 40-42.

46. Охотин В.В. Балашов А.И. Диалоговый тренажер на базе ПЭВМ для энергоблока ВВЭР-1000 // Электрические станции. 1990. № 9. с. 47-49.

47. Инструкция по организации противоаварийных тренировок на энергообъектах Минэнерго СССР. М., 1968, 23 с.

48. Типовая инструкция по переключениям в электроустановках. ТИ 34-70040-85. СПО «Союзтехэнерго», 1985.

49. Инструкция по расследованию и учету аварий и других нарушений в работе электростанций, электрических и тепловых сетей, энергосистем и энергообъединений. - М.: Минэнерго СССР, 1975. 24 с.

50. Короткое В.Ф., Никологорский В.В., Фомичев A.A. Формализация сценариев противоаварийных тренажеров для оперативного электротехнического персонала // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем: Тр. ИГЭУ Вып. 1. Иваново: ИГЭУ, 1997. с. 193-195.

51. Моделирование как метод научного исследования (гносеологический анализ) / Б.А. Глинский, B.C. Грязнов, Б.С.Дынин и др.: Сб. науч. тр. М.: Изд-во МГУ, 1965. с. 75-98

52. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. 400 с.

53. Малашинин И.И., Сидоров И.И. Тренажеры для операторов АЭС. М.: Атомиздат, 1979. 134 с.

54. Алиев Т.М., Виноградов Д.И., Кривошеев В.П. Системы отображения информации. М.: Высш. шк.,1988. 223 с.

55. Учи Г. Персональные компьютеры для научных работников. М.: Мир, 1990. 268 с.

56. Фоли Дж., вэн Дэм А. Основы интерактивной машинной графики. Кн.1. Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 368 с.

57. Венда В.Ф. Художественное конструирование операторских пунктов АСУ // «Техническая эстетика». 1975, №3 с. 1-8.

58. Зинченко В.П. Зрительное восприятие и творчество. Микроструктурный анализ процессов восприятия и кратковременной памяти. // «Техническая эстетика». 1975, №8, с. 1-5.

59. Фурундиев Р.И., Бабушкин Ф.М., Варавко В.В. Диалог с ЭВМ. Минск.: Высэйш. Шк., 1986. 160 с.

60. Денинг В., Эссиг Г., Маас С. Диалоговые системы «Человек-ЭВМ». Адаптация к требованиям пользователя. М.: Мир, 1985. 112 с.

61. Грайс Д. Графические средства персонального компьютера. М.: Мир, 1989. 376 с.

62. Фролов A.B., Фролов Г.В. Программирование видеоадаптеров CGA, EGA и VGA. M.: «ДИАЛОГ-МИФИ», 1992. 288 с.

63. Короткое В.Ф., Фомичев A.A., Яблоков C.B. Некоторые вопросы конструирования и анализа схем электрических соединений // «Автоматизация проектирования в энергетике и электротехнике». Тез. докл. Респ. научно - техн. конф. Иваново, 1991, с.

64. Wilton R. Programmery quide to PC&PS/2 video systems. -Microsoft Press.

65. Шикин E.B., Боресков A.B., Зайцев A.A. Начала компьютерной графики. М.: «ДИАЛОГ-МИФИ», 1993. 138 с.

66. Романов В.Ю. Популярные форматы файлов для хранения графических изображений на IBM PC. М.: Унитех, 1992. 156 с.

67. Чачко А.Г. Производство - язык - человек. М.: Энергия, 1977. 112 с.

68. Агейкин Д.И., Галактионов А.И., Казаринова И.В. Алгоритмы и формализованная модель деятельности оператора при обнаружении сложных событий в СЦКиУ. // Автоматы. Гибридные управляющие машины. М.: «Наука», 1972, с.150-160.

69. Галактионов А.И. Основы инженерно-психологического проектирования АСУ ТП. М.: Энергия, 1978. 208 с.

70. Ахутин В.М. Нафтульев А.И. Математическое моделирование деятельности человека-оператора при разработке эргатических систем. // Человек и общество Вып. XI, Л.: ЛГУ, 1972, с.245-255.

71. Волик Б.Г., Гладков Т.А., Математические модели человека-оператора, работающего в замкнутом контуре регулирования // «Приборы и системы управления». 1974, №2, с.18-19.

72. Инженерная психология: Сб.статей. М.: «Прогресс», 1964.

695 с.

73. Панасенко И.М., Фаткин Л.В., Модели поведения и количественные оценки деятельности человека-оператора СЦКиУ. // «Стандарты и качество». 1966, №7, с.27-31.

74. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1986, 544 с.

75. Управление познавательной деятельностью студентов. М.: НИИ проблем высшей школы. 1976. 83с.

76. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления. М.: Энергоиздат, 1981. 230 с.

77. Dennis J., Modular, Asynchronous Control Structures for High Performance, Record of the Project MAC Conference jn Conçurent System and Parallel Computation, New York: ACM, June 1970, p. 55-80.

78. Keller R., Generalzed Petri Nets as Models for System Verification, Technical Report 202, Department of Electrical Engineering, Princton University, Prinston, New Jrsey, August 1975, pp.50.

79. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем. М.: Мир, 1984. 264 с.

80. American National Standard. Nuclear Power Plant Simulation for Use in Operator Training. ANSI/ANS 35. 1981. P.13.

81. Мурадян С.Г., Самойлов В.Д., Ципцюра Р.Д. Тенденция создания систем обучения и тренировки операторов энергоблоков тепловых и атомных электростанций // Электрон. Моделирование. 1983. № 1. с. 46-52.

82. Venda V.F. On the laws of mutual adaptaition in main - machine and other system //Ergonomics/Human Factors III. North-Holland. Louisvill-Amsterdam. 1986. P.145-155.

83. Горев A.A. Переходные процессы синхронной машины. JI.: Наука, 1985. 501 с.

84. Пухов Г.Е. Дифференциальный анализ электрических цепей. Киев: Наук, думка, 1982 495 с.

85. Новорусский В.В. Конечно-автоматные системы управления (принципы построения и анализ поведения). - Новосибирск : Наука, 1982. 269 с.

86. Варшавский В.И. Коллективное поведение автоматов. М.: Наука, 1973. 407 с.

87. Пономарев В.Ф., Колесников A.B. Метод описания конфигурации объекта управления. // Методика ситуационного управления. М.: Научный совет по комплексной проблеме «Кибернетика» АН СССР. 1975, с.34-43.

89. Бусленко Н.П., Калашников В.В. Коваленко И.Н. Лекции по теории сложных систем. М.: Сов. Радио, 1973. 440 с.

90. Минский М. Фреймы для представления знаний. М.: Энергия, 1979. 152 с.

91. Осипов Б.Л. Проблемно-ориентированный язык для моделирования дискретно-непрерывных систем автоматического управления // Электронное моделирование. 1982. № 2. с. 35-39.

92. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления. М.: Энергоиздат, 1981. 230 с.

93. Клыков Ю.И. Ситуационное управление большими системами. М.: Энергия 1974. 136 с.

94. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. М.: Мир, 1976. 165 с.

95. Нильсон Н. Искусственный интеллект. М.: Мир, 1973,

270 с.

96. Уинстон П. Искусственный интеллект. М. : Мир, 1980.

520 с.

97. Автоматизированные системы в рыбной промышленности. Калининград: АтлантНИРО, 1974 вып. 55, 153 с.

98. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем - искусство и наука. М.: Мир, 1979. 418 с.

99. Виноградов A.JI., Рабенко B.C., Сухов М.Н. Имитационные математические модели компьютерного тренажера для подготовки оперативного персонала энергопредприятий // Тр. ИГЭУ. Вып. 1. C.107-KL11. - Иваново, 1997.

100. Денисов Н.И. Имитационное моделирование для тренажеров АЭС // Атомные электрические станции: Сб. статей / Под общ. ред. Л.М. Воронина. М.:Энергоатомиздат. 1984, вып. 7. С.163-ь168.

101. Яблонский С. В. Введение в дискретную математику. М.: Наука, 1986. 384 с.

102. Белов В.В., Воробьев Е.М., Шаталов В.Е., Теория графов. Учебное пособие для втузов. М. : Высш. шк., 1976. 392 с.

103. Коротков В.Ф., Никологорский В.В., Фомичев A.A. О подходе к автоматизации проектирования тренажеров//Повышение надежности и маневренности оборудования тепловых и атомных электростанций. Тез. докл.. научно - техн. конф. Санкт-Петербург, 1994.

104. Каекин B.C., Коротков В.Ф., Рабенко B.C., Никологорский В.В., Виноградов А.Л., Степанов В.Ф., Фомичев A.A. Программно-методический комплекс автоматизированных обучающих систем // Компьютерные технологии в высшем образовании: Тез. докл. Респ. науч.-техн. конф. / Санкт-Пербург. ин-т точной механики и оптики. -Спб., 1994.

105. Епашенков А., Епашенков В. Программирование в среде TURBO PASCAL 7.0. M.: «ДИАЛОГ-МИФИ», 1993. 288 с.

106. Керниган Б., Плоджер Ф. Инструментальные средства программирования на языке Паскаль. М.:Радио и связь, 1985. 312с.

107. Бородич Ю.С. и др. Паскаль для персональных компьютеров. Минск: Высшая школа.: БФ ГИТМП «Ника», 1991. 365 с.

108. Телло Э.Р. Объектно-ориентированное программирование в среде WINDOWS. M.: Наука-Уайли, 1993. 374 с.

109. Сван Т. Основы программирования в Delphi для WINDOWS 95. Киев.: Диалектика, 1996. 480 с.

110. Дарахвелидзе П.Г., Марков Е.П. Delphi - среда визуального программирования. СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 1996. 352 с.

111. Шафрин Ю.А. SQLWINDOWS 5 - Графическая среда разработки приложений в архитектуре клиент/сервер // СУБД. 1995. №3 с. 66-74.

112. Сван Т. Форматы файлов WINDOWS. M.: БИНОМ, 1994.

288 с.

113. Коротков В.Ф., Никологорский В.В., Фомичев A.A. САПР автоматизированной обучающей системы для подготовки оперативного персонала АЭС // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. 1994, № 2-3 с. 132-136.

114. Писаренко А.П., Самойлов В.Д. Формализованное описание моделей оборудования ТЭС и АЭС для тренажеров // Электронное моделирование. 1984. № 6. с. 73-76.

115. Сметана С.И. Программируемый тренажер оперативных переключений//Энергетика и электрификация. 1984. №4. с. 49-52.

116. Брановицкий В.И., Кудрявцева С.П., Серая В.В.. Система ПРОЛОГ-ЕС и реализация тренажера // Управляющие системы и машины. 1980. №6. с.114-118.

117. Подходы к автоматизации создания локальных компьютерных тренажеров для оперативного персонала АЭС и ТЭС / Ю.А. Токов, В.Г. Шошин, А.Г. Ильченко, B.C. Щебнев // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем. Тр. ИГЭУ Вып. 1. Иваново: ИГЭУ, 1997. с. 111-114.

118. Колесникова Н.М. Подготовка и обучение кадров для АЭС Франции. М.: Центральный научно - исследовательский институт управления, экономики и информации Минатома России. 1992. 36с.

119. Ципцюра Р.Д. Основные принципы построения станционных тренажеров // Электрические станции. 1986. № 5. с. 13-17.

120. Надежность элементов ядерных энергетических установок. Сборник научных трудов. Обнинск: Издательство Обнинского института атомной энергетики, 1988. 92 с.

121. Храпунов С.С., Трунилов В.Ф., Хасанов P.M. Тренажеры оперативных переключений для предприятий электрических сетей// Энергетик. 1980. №12. с. 16-21

122. Шелудько А.Н., Шуляк А.И. Системы поддержки оператора блочного щита управления АЭС // АТЗР. 1986. №10.

123. Антонов В.И., Косенко И.В. Тренажер для обучения оперативного персонала п/ст. //Пром. энергетика. 1978 № 6. с.16-18.

124. Нортон Д. Написание драйверов для WINDOWS. М.: Мир, 1994. 558 с.