Independent Training & Service Centre for Power System Control   Home Portfolio Unternehmen Crew Kontakt TrainingsCenter Power System Handler Störungen Querverbund Publikationen Referenzen Impressum Power System Handler - Der DUtrain Trainingssimulator Der PowerSystemHandler wird im Trainingscenter der DUtrain GmbH für praktisches Operator Training eingesetzt. In das Design des PSH sind alle Erfahrungen eingeflossen, die seit 1996 bei der Durchführung von Trainingskursen gesammelt worden sind. Abb1. Operator Training am PowerSystemHandler Der PSH kombiniert die folgenden charakteristischen Eigenschaften für ein erfolgreiches Training: Stand-Alone Simulator, d.h. unabhängig von einem Leitsystem Modular aufgebauter Simulator, welcher SCADA Funktionen und Simulationsmodelle beinhaltet spezielle Modellierung für den kritischen Netzwiederaufbaufall flexibles und effektives Netzdaten-Erfassungssystem leistungsstarke Hilfsprogramme zur Erstellung von Ausgangssituationen und Störungsszenarien flexibler Hard- und Softwareaufbau in Anpassung an den zu trainierenden Aufgabenumfang PSH - ein Stand-Alone Simulator Der Trainingssimulator wird unabhängig von einem Leitsystem betrieben. Diese Vorgehensweise bietet unter anderem die folgenden Vorteile: im Gegensatz zu einem abhängigen Simulator können beliebige Energiesysteme simuliert werden paralleler Trainingsbetrieb von mehreren Warten der Simulator kann von mehreren Unternehmen im Wechsel genutzt werden Hard- und Softwarekosten können auf mehrere Unternehmen gesplittet werden künftige Ausbauzustände des Versorgungssystems können im Simulator vor der Inbetriebnahme abgebildet werden und auf das geänderte Systemverhalten hin untersucht werden zukünftige Aufgaben (z.B. der offenen Energie-Markt) können schon vorab trainiert werden Subsystem- und Modelldesign Der Trainingssimulator wurde mittels der folgenden Subsysteme realisiert Prozessdaten-Management als eine zentrale Schnittstelle für alle weiteren Subsysteme Mensch-Maschinen Schnittstelle für Trainee- und Trainerarbeitsplatz Die folgenden Komponenten können, je nach den Anforderungen an das Training, flexibel eingesetzt werden Übersichts- und Stationsbilddarstellung (s. Abb.3 und Abb.4) mit interaktiven Steuermöglichkeiten für z.B. Schaltgeräte und Transformatorstufensteller. In diese Oberflächen sind zusätzlich Expertensysteme für Schaltfolgen und Verriegelungen implementiert. Meßwert-Rekorder - kontinuierliche Aufzeichnung und Darstellung von erwünschten Meßwerten Kraftwerks-Bedienoberfläche (s. Abb.5) zur Beeinflussung und Anzeige von aktuellen Kraftwerkszuständen Protokollierung aller Ereignisse oder ausgefilteter Ereignisgruppen. Dynamisches Modell der Netze, Kraftwerke und Lasten für den Inselbetrieb. Diese Teilmodelle sind so aufgebaut, daß sie insbesondere die speziellen Phänomene beim Netzwiederaufbau realistisch abbilden. Das heisst im besonderen: Der Lastfluß (Newton-Raphson) kann auch für mehrere Netzinseln parallel gerechnet werden. Im Lastmodell können Trajektorien hinterlegt werden, die das spezielle Lastverhalten abhängig von Ausfall- und Wiederversorgungszeit (Nachholbedarf, Gleichzeitigkeit, Blindlaststoß) modellieren. Weiterhin können zeitabhängige Lastverläufe sowie Lastrauschen berücksichtigt werden. Der Unterfrequenzschutz an Lasten wird modelliert. Die Kraftwerksmodelle für thermische Kraftwerke (konventionell und nuklear), Gasturbinen und Wasserkraftwerke wurden für die genaue Nachbildung des Leistungsvermögens im gesamten Bereich vom Anfahreigenbedarf bis zur Nennleistung ausgelegt. Als Schutzmodelle wurden die für den Netzwiederaufbau relevanten Funktionen zum Unterfrequenz- und Überlastschutz implementiert, sowie Rückwattschutzeinrichtungen von Generatoren. Das Verhalten von Parallelschaltgeräten wird nachgebildet. Differential-, Distanz- sowie Transformatorschutzeinrichtungen werden durch ein logisches Schutzmodell nachgebildet Abb.4: Ein Blick auf den PSH-Trainerplatz Datenerfassungssystem Für einen unabhängigen Simulator müssen die Daten der Unterstationen, Kraftwerke und Netze separat beschrieben werden. Der PSH verwendet für diesen Schritt das sprachorientierte Datensystem GDL, welches eine formatfreie Beschreibung des Netzes unter Verwendung betrieblicher Namen und Bezeichnungen zuläßt. Der Aufwand für die Beschreibung eines größeren Energieversorgungssystems mit ca. 4 GW Spitzenleistung beträgt nur wenige Mannwochen. Semi-Automatische Übersichtsbild-Generierung Die Übersichtsbilder für die verschiedenen Teilnetze werden semi-automatisch erstellt. Alle grafischen Elemente der Übersichtsdarstellung werden automatisch erzeugt (Stationsbilder, Generatorsymbole, Freileitungen und Kabel, usw.). Lediglich die Stationssymbole müssen dann nur noch mit Hilfe eines Editors auf dem Bildschirm positioniert werden. Die folgenden Features sind in der Übersichtsdarstellung enthalten: die Knotenpunktsdarstellungen der Stationen werden on-line generiert und ins Übersichtsdiagramm eingebettet dynamische Darstellung der Schaltzustände von Freileitungen und Kabeln im Übersichtsbild dynamische Darstellung des Kraftwerkszustandes (steht, anfahren, Synchronisation läuft, Synchronisiert) dynamische Kennzeichnung von Stationsstörungen (Schalterfall, Überlastungen, usw.) Automatische Anlagenbildgenerierung Die Erstellung der Anlagenbilder erfordert bei Netzleitsystemen üblicherweise einen erheblichen Arbeitsaufwand. Abb.6: Stationsbild Die im Trainingssimulator eingebettete Anlagenbildgenerierung erzeugt über ein regelbasiertes System, welches die GDL-Datenbank nutzt, vollautomatisch einen für die Bedienung erforderlichen Bildsatz inklusive Datenbankanschluß. Statusanzeige von Schaltgeräten und Transformatorstufensteller Anzeige von Meßwerten Statusanzeige von Fernwirkeinrichtungen Warnungen, Meldungen von Schutzeinrichtungen, ... Schaltmöglichkeiten für Schalter und Transformatorstufensteller (Fernwirkbar, Benutzung des Parallelschaltgerätes, ...) eingebettete Schaltverriegelung über eine on-line ablaufende topologische Kontrolle On-line Erzeugung von Schaltfolgen Automatische Erzeugung von Kraftwerks-Bedienoberflächen Die Benutzerschnittstelle zur Bedienung der Kraftwerke wird automatisch über die GDL-Datenbank erzeugt. Abb.7: Einspeisungsmanagement Nur während der Aufdatung des Trainingssimulators muß die unternehmensabhängige Zugehörigkeit der Kraftwerke angegeben werden. Automatische Anpassung der Simulator-Modelle Die Anpassung der vom Simulator genutzten Modelle und Programme erfordern normalerweise eine zusätzliche Beschreibung des benutzten Netzes. Innerhalb der genutzten GDL-Beschreibung wird dieser Schritt für alle Modelle automatisch durchgeführt. Die Traineroberfläche wird im gleichen Schritt an das gegebene Netz, vorhandene Lasten, externe Einspeisungen und an die Kraftwerke angepaßt. Ausgangszustands- und Szenarioerstellung Ausgangszustände können entweder offline über eine initiale Beschreibung während der Netzimplementation über die Bedienoberfläche der Stationen oder online durch einen Snapshot der aktuellen Betriebssituation während einer Trainingssitzung erstellt werden. Die Szenarioerstellung erfolgt online über das Einspielen von vordefinierten Szenarien in den Simulator während einer Trainingssitzung über gezielte Störhandlungen über den Trainerarbeitsplatz während des Trainings (Kurzschlüsse auf Freileitungen, in Transformatoren, auf Sammelschienen oder Fehler an anderen Betriebsmitteln, wie z.B. in Kraftwerken). Hard- und Softwarekonstellationen Diese oben beschriebenen Subsysteme können auf verschiedenen Workstation-Konfigurationen (minimal 2-3 Workstations) laufen. Somit lassen sich mittels den Mensch-Maschinen-Schnittstellen beliebige Leitstellen-Konfigurationen (in Abhängigkeit der Unternehmen) parallel nachbilden. ©2009 DUtrain GmbH