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        抽水蓄能機組仿真培訓(xùn)中操作技能自動評價考核系統(tǒng)研究

        2016-07-20 08:03:06山東泰山抽水蓄能電站有限公司山東泰安7000保定華仿科技股份有限公司河北保定0705
        水電站機電技術(shù) 2016年6期
        關(guān)鍵詞:仿真考核評價

        周 坤,張 榮(.山東泰山抽水蓄能電站有限公司,山東 泰安 7000;.保定華仿科技股份有限公司,河北 保定 0705)

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        抽水蓄能機組仿真培訓(xùn)中操作技能自動評價考核系統(tǒng)研究

        周坤1,張榮2
        (1.山東泰山抽水蓄能電站有限公司,山東 泰安 271000;2.保定華仿科技股份有限公司,河北 保定 071051)

        摘要:本文提出了一種仿真機培訓(xùn)自動評價考核系統(tǒng)的設(shè)計方法,并通過編程實現(xiàn)了這個自動評價考核系統(tǒng)。通過在抽水蓄能機組仿真機上的測試,證明這個自動評價考核系統(tǒng)能對學(xué)員的操作給出實時、客觀、準(zhǔn)確的評價,具有廣泛的應(yīng)用前景。

        關(guān)鍵詞:抽水蓄能;仿真;評價;考核;評分系統(tǒng)

        1前言

        由于計算機技術(shù)的大力推廣和自動化程度的大幅度提高,復(fù)雜的操作日趨簡化,運行人員在實際抽水蓄能機組上進行訓(xùn)練的機會越來越少,不僅難度大、周期長、收效微,而且風(fēng)險大,有時甚至不可能。且隨著電力公司的大力改革,減員增效,對操作人員的素質(zhì)要求也在不斷提高,要求運行人員一專多能,甚至全能。同時,電站也在不斷的進行技術(shù)革新,新老操作人員都存在技術(shù)培訓(xùn)問題。因此,作為一種經(jīng)濟、高效的培訓(xùn)方式,仿真機在電站中日益發(fā)揮著至關(guān)重要的功用。同時,這也對仿真機教練員提出了相當(dāng)高的知識要求,理論上講,要求教練員所掌握的專業(yè)知識應(yīng)高于電站所有的運行人員知識的總和。否則在培訓(xùn)過程中對運行人員有時提出的一些疑難問題則無法作出正確的解答,對一些學(xué)員的操作水平無法作出客觀準(zhǔn)確的評價,從而影響培訓(xùn)效果。為了解決難以配備合格教練員的問題,本文提出了一種仿真機培訓(xùn)自動評價考核系統(tǒng)的設(shè)計方法,并通過編程實現(xiàn)了這個自動評價考核系統(tǒng)。通過在仿真機上的試驗,證明這個自動評價考核系統(tǒng)能對學(xué)員的操作給出客觀、實時、準(zhǔn)確的評價,具有廣泛的應(yīng)用前景。

        2考核軟件的設(shè)計思路

        本文介紹的自動評價考核系統(tǒng)是基于抽水蓄能機組圖形化仿真支撐系統(tǒng),該系統(tǒng)主體是一個虛擬的抽水蓄能電站,與實際電站的監(jiān)控畫面相同,可以對學(xué)員的操作做出與實際抽水蓄能電站相同的反應(yīng)。學(xué)員成績評定軟件從最底層的子系統(tǒng)和子過程著手,即在每個采樣周期對學(xué)員的各項具體操作進行考核,然后再以上一級的各子系統(tǒng)為中心,對學(xué)員的運行操作進行綜合評估,如此進行下去,直至整個系統(tǒng),隨著時間的推移,上述評估過程反復(fù)進行直至整個過程結(jié)束,最終可對學(xué)員操作進行總評估。在仿真機上學(xué)員的操作反映給教練員的是3方面的內(nèi)容,即報警量、過程量、過程曲線。對學(xué)員操作的評價也就是對這3種量的衡量。

        2.1報警量的考核

        報警量的考核是考核學(xué)員對報警的反應(yīng)和處理過程。該考核過程的原理是,在學(xué)員進行操作過程中,檢查報警量的狀態(tài),一旦發(fā)生報警,軟件開始記錄該報警發(fā)生的模型時間;當(dāng)檢查到該報警消除時,統(tǒng)計該報警持續(xù)的時間,依據(jù)該報警量的重要程度進行酌情扣分,并將扣分情況記錄到文件中。扣分原則與報警量重要程度和報警持續(xù)的時間長短有關(guān)。重要參量報警比次重要參量報警扣分要多,用權(quán)重系數(shù)表示參量的重要程度;報警持續(xù)的時間越長扣分越多,按時間段計算扣分,以10 s作為一個時間段。

        在報警量的檢查過程中,對于開始考核時處于報警狀態(tài)的報警量不與記錄,只有它從報警狀態(tài)恢復(fù)正常后再進入報警狀態(tài)時才進行記錄。這種設(shè)計是由電站生產(chǎn)過程確定的,在實際電站的生產(chǎn)過程

        同樣的報警在不同的條件中扣分也不是相同的,比如發(fā)電機跳閘(GT)如果是在機組的啟動過程中出現(xiàn),就要對學(xué)員的成績進行大幅度的地扣分;但是如果是在事故處理過程中有可能不應(yīng)該扣分,因為規(guī)程中規(guī)定此時發(fā)生機組跳閘可能是正常的而不是由于運行人員誤操作引起的。因此,對報警量的扣分可用下式進行:

        式中:Y表示應(yīng)扣除的總分;i表示事故種類;ni表示第i類事故發(fā)生的次數(shù);Xi表示第i類事故;Ci(t)表示與子系統(tǒng)相關(guān)的邏輯條件;t表示時間。

        2.2過程量的考核

        過程量的檢查是考核學(xué)員的操作過程的。該考核原理是按照電站運行手冊設(shè)計的操作步驟,逐步檢查學(xué)員的操作,對于在規(guī)定的時間和過程中未完成操作和沒有完全完成操作的學(xué)員進行適當(dāng)扣分,并存儲在記錄文件中。當(dāng)所規(guī)定的步驟進行完畢,過程量的考核過程結(jié)束。

        過程量的考核以時間為基本的考核限制,并以操作過程結(jié)束的標(biāo)志為輔助條件,每個操作過程都設(shè)置相應(yīng)的考核時間和結(jié)束標(biāo)志,當(dāng)操作過程都按照規(guī)定的操作要求完成操作而且考核時間沒有結(jié)束時,說明學(xué)員的全部操作正確,操作過程結(jié)束判斷,結(jié)束標(biāo)志置on。當(dāng)操作過程在規(guī)定的時間內(nèi)沒有操作完成,在時間結(jié)束后就檢查沒有完成操作的過程,進行扣分。

        在實際電站的生產(chǎn)過程中,運行人員的操作過程不會完全相同,有時可能相差很多,但他們都能使電廠運行正常。在這種情況下,不可能判斷誰的操作不對,對于軟件設(shè)計不可能包括所有的操作正常的操作過程,只能根據(jù)一種過程對學(xué)員的操作進行判斷,那就是《運行規(guī)程》要求的操作步驟??己塑浖O(shè)計的依據(jù)是《運行規(guī)程》,認為《運行規(guī)程》中規(guī)定的操作步驟是標(biāo)準(zhǔn)的,電站運行是最經(jīng)濟的,對學(xué)員的所有操作均與《運行規(guī)程》中的要求進行比較,根據(jù)比較結(jié)果進行扣分記錄。

        2.3曲線的考核

        過程曲線的考核主要用以檢查參數(shù)控制品質(zhì),評定軟件周期性地從工程師構(gòu)置的曲線上進行抽點,再根據(jù)抽點信息和設(shè)置信息計算得標(biāo)準(zhǔn)值;將標(biāo)準(zhǔn)值與模型數(shù)值進行比較,并取得其偏差;將偏差和工程師設(shè)置的偏差冗限比較計算扣分,并記錄該扣分。就這樣檢查比較,直到檢查完曲線表示的時間段,才完成該曲線的檢查過程。

        曲線的構(gòu)置是由工程師完成的,工程師將電廠的運行曲線描畫成單色的位圖文件,再定義位圖的一些屬性,由成績評定軟件讀入內(nèi)存,進行檢查,具體扣分按下式進行:

        式中:Value表示某時刻的過程量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值;Height表示曲線窗口的整個高度;Lh表示高限;L1表示低限;y表示曲線上的某一縱坐標(biāo)值;

        考核軟件使用Value與模型中的數(shù)值進行比較,再根據(jù)偏差計算扣分。就這樣進行累加,從而形成了對時間的積分,積分結(jié)果就是曲線考核的扣分。當(dāng)考核結(jié)束時,考核軟件在成績單中記錄曲線檢查的扣分,形成了曲線考核項的檢查結(jié)果。

        圖1曲線考核原理圖

        3考核軟件的程序?qū)崿F(xiàn)

        軟件的開發(fā)工具為Broland C++builder,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用SQLServer,操作系統(tǒng)采用的是windows Server2008。

        (1)報警量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為:

        typedefstruct{

        char desc[32];

        char tag[TAG_NAME_LEN+1];

        int offset;

        short int time_h;

        short int time_m;

        short int time_s;

        intalarm_flag; //0-noalarm;1=alarm;2-discount end

        float priv_coef;

        }EXAM_ALARM;

        其中:desc為報警量描述;tag為報警量變量名;offset為報警量變量名在數(shù)據(jù)庫中的地址;time_h、time_m、time_s為記錄報警發(fā)生時的時間變量;alarm_flag為報警量的標(biāo)志,當(dāng)無報警時為0,報警發(fā)生時為1,該報警量分?jǐn)?shù)扣光后為2;priv_coef表示報警量的權(quán)重系數(shù),根據(jù)權(quán)重系數(shù)決定一個報警量的分?jǐn)?shù)。報警量的構(gòu)置界面如圖2所示。

        圖2報警量的構(gòu)置界面

        (2)過程量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下:

        typedefstruct{

        char desc[32];

        char tag[TAG_NAME_LEN+1];

        int offset;

        short int type;//type=PVA_TYPE or PVD_TYPE

        short int d_val;//for digital target value

        bool key;

        short int time_h;

        short int time_m;

        short int time_s;

        short int lim_flag;

        //0-in limits;1-up than hi_lim;

        //2-lowthan lo_lim;3-out lims

        float lo_lim;//for PVA_TYPE

        float hi_lim;//for PVA_TYPE

        float priv_coef;

        }EXAM_PROCESS;

        其中:desc表示過程量的描述信息;tag表示過程量變量名;offset為過程量變量名在數(shù)據(jù)庫中的地址;type表示變量的數(shù)據(jù)類型;time_h、time_m、time_s為記錄過程量操作的模型時間;key表示過程量標(biāo)志,0表示過程量沒完成、1表示過程量結(jié)束。lo_lim_ctrl、hi_lim_ctrl為高限和低限值。priv_coef表示報警量的權(quán)重系數(shù),根據(jù)權(quán)重系數(shù)決定一個報警量的分?jǐn)?shù)。過程量的構(gòu)置界面如圖3所示。

        圖3過程量的構(gòu)置界面

        (3)過程曲線的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下:

        typedefstruct{

        char desc[32];

        chartag[TAG_NAME_LEN+1];//mustbePVA_TYPE

        char file[44];//trend file name

        int offset;

        char control_tag[TAG_NAME_LEN+1];//must be PVD_TYPE

        int control_offset;

        short int time_h;

        short int time_m;

        short int time_s;

        float lo_lim;

        float hi_lim;

        float tol_b;

        float tol_e;

        }EXAM_TREND;

        其中:desc為過程曲線描述;tag為過程曲線變量名,過程曲線變量必須為模擬量;offset為過程曲線變量名在數(shù)據(jù)庫中的地址;file為理想曲線圖的文件名;control_tag為過程曲線控制變量的變量名,控制變量必須為數(shù)字量;control_offset為控制變量名在數(shù)據(jù)庫中的地址;time_h、time_m、time_s為曲線考核的考核時間;lo_lim、hi_lim為曲線變量的低限和高限值;tol_b、tol_e為曲線考核的開始容差和終止容差。曲線的構(gòu)置界面如圖4所示。

        圖4曲線的構(gòu)置界面

        考核評分報表如圖5所示。

        圖5考核評分報表

        4結(jié)束語

        目前,新建抽水蓄能電站正向著大容量、高參數(shù)的方向發(fā)展,其運行安全性和經(jīng)濟性在一定程度上依賴于運行控制水平的高低,因此對運行人員的熟練操作及處理事故的能力有了更高的要求,為了使運行人員得到有效的運行操作培訓(xùn),也為了能培養(yǎng)出一專多能的高水平運行人員,全范圍抽水蓄能機組仿真機的作用越來越明顯。

        而自動評價考核系統(tǒng)是仿真機培訓(xùn)中非常重要的輔助功能,抽水蓄能機組仿真平臺下的自動評價考核系統(tǒng)具有海量試題庫,能根據(jù)不同工種的運行人員不同層次的考核評價要求設(shè)置個性化的考核項目,能全面、科學(xué)、自動的反映被考核人員的實際操作技能水平及熟練程度??朔F(xiàn)有技術(shù)存在缺陷,建立起科學(xué)、完善、便捷的抽水蓄能發(fā)電機組操作水平自動評價考核系統(tǒng),符合國家節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟調(diào)度的基本要求,優(yōu)化發(fā)電成本,為抽水蓄能機組不同工種的運行人員的操作水平技能鑒定進行全面、科學(xué)的個性化評價考核提供了方便有效且靈活的評價考核工具。

        參考文獻:

        [1]張東英,楊以涵.解釋型變電站故障診斷專家系統(tǒng)[J].華北電力大學(xué)學(xué)報,1998(1).

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        [4]劉竹青.抽水蓄能機組全范圍仿真機的研究[D].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2000.

        [5]范永勝,程芳真,呂崇德,等.電站仿真機的培訓(xùn)評分系統(tǒng)研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2000,12(3):282-286.

        中圖分類號:TP391.6

        文獻標(biāo)識碼:A

        文章編號:1672-5387(2016)06-0026-04

        DOI:10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.010

        收稿日期:2015-10-10

        作者簡介:周坤(1980-),男,高級工程師,從事抽水蓄能電站技術(shù)管理工作。中,尤其是在啟動過程中,開始報警是正常的,但在啟動到一定的狀態(tài)后,是不允許發(fā)生報警的。在成績評定的檢查過程中,就檢查不允許報警時所發(fā)生的報警。這種檢查方法基本是符合實際生產(chǎn)過程的。

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