抽水蓄能機組仿真培訓中操作技能自動評價考核系統(tǒng)研究

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)能對學員的操作給出實時、客觀、準確的評價，具有廣泛的應用前景。

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練的機會越來越少，不僅難度大、周期長、收效微，而且風險大，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)培訓問題。因此，作為一種經(jīng)濟、高效的培訓方式，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)知識應高于電站所有的運行人員知識的總和。否則在培訓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，對一些學員的操作水平無法作出客觀準確的評價，從而影響培訓效果。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)能對學員的操作給出客觀、實時、準確的評價，具有廣泛的應用前景。

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，可以對學員的操作做出與實際抽水蓄能電站相同的反應。學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，上述評估過程反復進行直至整個過程結(jié)束，最終可對學員操作進行總評估。在仿真機上學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員對報警的反應和處理過程。該考核過程的原理是，在學員進行操作過程中，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員進行適當扣分，并存儲在記錄文件中。當所規(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)束的標志為輔助條件，每個操作過程都設(shè)置相應的考核時間和結(jié)束標志，當操作過程都按照規(guī)定的操作要求完成操作而且考核時間沒有結(jié)束時，說明學員的全部操作正確，操作過程結(jié)束判斷，結(jié)束標志置on。當操作過程在規(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)定的操作步驟是標準的，電站運行是最經(jīng)濟的，對學員的所有操作均與《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)置信息計算得標準值；將標準值與模型數(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準數(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為報警量的標志，當無報警時為0，報警發(fā)生時為1，該報警量分數(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數(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數(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，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、自動的反映被考核人員的實際操作技能水平及熟練程度。克服現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，建立起科學、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。

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中圖分類號：TP391.6

文獻標識碼：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。