Познакомимся?
Уважаемые читатели, добрый день! Меня зовут Сергей Букреев, я — технический директор в компании атомной отрасли, в связи с чем, ежедневно занимаюсь вопросами тренажеростроения и математического моделирования технологических объектов. Я решил начать свою историю на Хабре по нескольким причинам. Во-первых, это одно из крупнейших сообществ IT-специалистов, а потому — максимально подходящая площадка для расширения собственного кругозора. Во-вторых, стать колумнистом — замечательный способ дополнительно реализовать себя как квалифицированный эксперт, плюс найти интересных единомышленников.
Зачем электростанциям тренажёры?
Многие представляют атомную и тепловую электростанции (АЭС и ТЭС, соответственно) как некие сложные установки и системы малопонятных процессов, но пользу от их работы понимают практически все. Чтобы повышать безопасность и эффективность работы на станции, оперативный персонал должен постоянно совершенствовать свою профессиональную подготовку. И если реальная станция здесь не помощник, то полномасштабные и аналитические тренажеры — как раз то, что надо, ведь все приборы, ключи управления в точности воспроизводят аппаратуру по составу, цвету, размерам и форме. Информацию, которая отображается на мониторах и индикаторах, не отличить по величине и внешнему виду от той, которая дается на энергоблоке. Ловкость рук, и никакого мошенничества!
В этой статье я постараюсь раскрыть все тонкости одного из многочисленных нетривиальных процессов, которые стоят за компьютерным моделированием работы АЭС и ТЭС.
В чём состоит сложность?
Вообще, весь проект по созданию тренажера включает в себя вагон и маленькую тележку процессов: здесь и модели теплогидравлического оборудования, и мнемосхемы человеко-машинного интерфейса для оператора и инструктора, и интеграция с аппаратным комплексом. Но сегодня предлагаю поговорить конкретно о разработке, тестировании и отладке симуляционных моделей систем электроснабжения, релейных защит и противоаварийной автоматики (РЗиА) АЭС, а также ТЭС для тренажеров. Как и многие другие, этот процесс требует значительных трудовых и временных затрат. Ведь системы электроснабжения содержат большое количество коммутационных аппаратов, устройств релейных защит и автоматики, устройств отображения и сигнализации. Задача усложняется некачественными исходными данными и отсутствием полной информации об объекте моделирования.
Свет в конце туннеля!
Для решения этих задач мы применяем метод структурного моделирования в программном комплексе (ПК) «САПФИР». Комплекс разработали сами инженеры АО «Инженерно-технический центр «ДЖЭТ» как кросс-платформенную среду для разработки симуляционных задач реального времени для полномасштабных и аналитических тренажеров.
Процесс разработки модели РЗиА основан на последовательном выполнении трех шагов.
ШАГ ПЕРВЫЙ
Во время него анализируются исходные данные, плюс заполняется база данных коммутационных аппаратов проектируемого тренажера (рис.1.) и релейных защит, воздействующих на них. Также определяются наименования, тэги, принадлежность к моделируемым системам, указываются паспортные данные и т.п.
ШАГ ВТОРОЙ
Разработка шаблонов типовых решений на основе общетехнической библиотеки блоков и библиотеки РЗиА. В их состав входят блок управления коммутационным аппаратом, входные и выходные сигналы и команды. Блок управления коммутационным аппаратом — это интерфейс между моделью РЗиА и моделями коммутационных аппаратов. На входы блока подаются команды на включение/отключение коммутационного аппарата, блокировку команд и их подтверждение. Выходы блока передают информацию о текущем состоянии коммутационного аппарата при наличии питания цепей концевых выключателей, сигналы с ламп сигнализации и сигналы о неисправности. Кроме того, в модели реализован вывод сигнализации и переменных в связанное с данным коммутационным аппаратом оборудование.
ШАГ ТРЕТИЙ
Далее есть 2 пути генерации моделей:
1.Для коммутационных аппаратов, совмещённых с защитами, выполняется генерация моделей на основе заполненной базы данных (рис. 3).
2.Для коммутационных аппаратов, на которые воздействуют внешние шкафы защит, помимо модели коммутационного аппаратов, дополнительно генерируются модели этих шкафов (рис. 4).
На этом этапе разработка модели заканчивается. Вместо него начинается процесс отладки и тестирования. Последнее происходит совместно с моделями коммутационных аппаратов, шкафами РЗиА и основной моделью системы электроснабжения.
А напоследок я скажу...
Благодаря такому подходу к симуляционным моделям РЗиА для тренажеров были значительно сокращены сроки на разработку всего проекта в целом. А применение графических средств и инструментов моделирования в разы упростили процесс разработки, внесения изменений и модернизации тренажеров.
Данный подход также используется при разработке других тренажеров и систем, например, технологических защит, блокировки, контуров регулирования, теплогидравлических систем.
Если у вас появились вопросы или интересно разобрать другие процессы компьютерного моделирования АЭС и ТЭС, пишите в комментариях!