автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Совершенствование системы мероприятий по предотвращению и ликвидации гололедных аварий в электрических сетях энергосистем

вующие выводы по ее усовершенствованию. Другими словами, работники выполняют «рефлексию» (самоанализ, самосознание) своей деятельности, в результате чего происходит корректировка (приращение) их знаний (они становятся опытнее) и в целом деятельность ЭП улучшается. Система вышестоящего уровня («вышестоящая система») задает набор эталонных знаний, приобретенных в результате анализа и обобщения многолетнего опыта отрасли и зафиксированных в нормативно-технических документах, и нормативные показатели результатов деятельности ЭП («База нормативных знаний», «Планируемые показатели»).

Подсистема «Управление знаниями» обеспечивает требуемый объем и качество знаний путем проверки текущего уровня знаний персонала по отношению к эталону, обучение работников для увеличения объема знаний путем планирования и управления этими процессами. Обучение также завершается проверкой (контролем) приобретенных знаний. Структурно подсистема должна базироваться на принципах построения дидактических систем и может входить в состав ЭП, находиться вне его или быть распределенной.

Подсистема «Контроль результатов» является важнейшей компонентой и обеспечивает включение обратных связей, необходимых для эффективного функционирования системы. Согласно современной управленческой терминологии здесь необходимо использовать термин контроллинг, как интегрирующий функции контроля и выработки на основе его результатов управляющих воздействий. На практике функции контроллинга реализуют подразделения Энерготехнадзора - отраслевого органа, обеспечивающего технический аудит деятельности ЭП, который включает: постоянный технический надзор, периодический технический контроль, тематические, комплексные и внеплановые проверки, расследование технологических нарушений, контроль выполнения предписаний и др. В ходе этой деятельности производится сбор, систематизация и накопление данных, выявляются и фиксируются отклонения от нормативных показателей, проводится анализ (ведется аналитическая работа) и формулируются выводы, предложения и рекомендации, т.е. управляющие воздействия, фиксируемые в предписаниях и содержащихся в них мероприятиях, направленные на улучшение значений контролируемых показателей. Эти выводы относятся как к конкретному ЭП, так и могут распространяться на всю отрасль. Определенная часть выводов и предложений является заданием на повышение объема и качества знаний и передается в подсистему «Управление знаниями».

Накопленный опыт позволяет сделать вывод об исключительной эффективности применения единой информационно - образовательной среды для организации различных форм обучения. Еще более значительный, «системный» эффект получается от использования этой же платформы и для автоматизации контроллинговых функций.

Информационно - образовательная среда (рис. 6) состоит из информационных ресурсов (прообразом которых является упомянутая выше база нормативных знаний) и набора программных комплексов, обеспечивающих доступ к этим ресурсам и их обслуживание. Ядро информационных ресурсов составляет «Универсальная база знаний» - универсальное хранилище информации, состоящее из разделов, указанных на рис.6. Нормативно-технические документы представлены в гипертекстовой форме; электронные учебники имеют встроенные средства моделирования, самоконтроля и т.п.; мультимедиакурсы особенно полезно использовать для составления производственных инструкций, содержащих поясняющие видео-, аудио- и анимационные материалы; общий массив цифровых иллюстраций и мультимеди-афрагментов можно многократно использовать в других ресурсах.

ПРОГРАММНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

Система видеокон- Система анализа и Поисковая Серверы: Web, ференцсвязи обработки текстов система FTP, почтовый

Модуль админист- Система планирова- Модуль разра- Модуль обучения рирования баз ния и управления ботки тестов и тестирования

Д.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ

Рнс. 6

Универсальная база знаний снабжена базой библиографических описаний, системой классификаторов и набором тезаурусов. Поиск необходимой информации производится с помощью специальной программы - «Поисковая система», а для обработки текстовых документов, включаемых в электронную библиотеку, используется еще одна программа - «Система анализа и обработки текстов». К настоящему времени наиболее завершенной является электронная библиотека «Нормативно-технических документов», включающая более 550 отраслевых, межотраслевых и др. документов, в том числе все документы, необходимые для проверки знаний руководителей и специалистов энергетики. Электронная библиотека существует как в локальной версии для использования на отдельных компьютерах, так и в Web - варианте, который находится в сети Интернет по адресу: http:Wwww.ucpk.ru.

Второй важнейшей компонентой информационных ресурсов являются базы тестовых заданий, программ обучения и программ инструктажей, которые теснейшим образом связаны с электронной библиотекой, что позволяет очень эффективно реализовать обучение. Эту часть информационных ресурсов обслуживают программы «Модуль разработки тестов» и «Модуль администрирования баз». Собственно процесс обучения и тестирования знаний обеспечивается программами «Модуль обучения и тестирования» и «Система планирования и управления».

В настоящее время начата поэтапная реализация описываемой платформы, которая выходит в свет под фирменной маркой «Информационно -образовательная среда для обучения и поддержания квалификации персонала энергетики» - «АСОП - Инфосреда» и представляет собой комплексное решение для эффективной организации учебного процесса в отраслевых образовательных структурах различного уровня - от энергопредприятия до регионального центра обучения. В разработке программных комплексов принимает участие кафедра «Программное обеспечение вычислительной техники» ЮРГТУ. АСОП - Инфосреда является дальнейшим развитием широко используемого в отрасли программно - информационного комплекса АСОП и совместима с ним по форматам хранения информации. Комплекс АСОП установлен на 600 ПЭВМ в более 100 энергопредприятиях России.

Контроль результатов деятельности ЭП целесообразно строить на тех же принципах, что и систему обучения. Ведется разработка программно -информационного комплекса «Информационная технология контроллинга исполнения мероприятий по поддержанию надежности эксплуатации энергоустановок», который использует общий с системой обучения персонала информационный ресурс - электронную библиотеку нормативно-технических документов.

Отличительной особенностью данного комплекса является возможность проведения анализа нарушений требований нормативных документов, что позволяет сформулировать рекомендации для системы обучения, замкнув, таким образом, контур обратной связи.

4.2. Дистанционное обучение [8,9,95,102,113]

На сегодняшний день РП «Южэнерготехнадзор» является лидером в области создания и эксплуатации систем дистанционного обучения (СДО) в отрасли.

Технология, разработанная под руководством автора специалистами РП «Южэнерготехнадзор» совместно с Московским энергетическим институтом и Южно-Российским государственным техническим университетом, была реализована в рамках «Пилотной линии дистанционного обучения персонала электроэнергетики». РП «Южэнерготехнадзор» выполнил проект по созданию сети передачи данных, объединившей студии видеоконференцсвя-зи в городах Москва и Пятигорск, что создало условия для внедрения днетанционного обучения в режиме видеоконференцсвязи. По разработанной технологии было проведено дистанционное обучение свыше 100 специалистов энергетических предприятий России.

Разработана и широко применяется для обучения и проверки знаний система дистанционного обучения с применением Интернет-технологий. В настоящее время заключено соглашение между РАО «ЕЭС России», Московским энергетическим институтом и Южно-Российским государственным техническим университетом о проведении на базе РП «Южэнерготехнадзор» обучения студентов энергетических специальностей с использованием технологий дистанционного обучения.

Накопленный положительный опыт позволил приступить к созданию комплексной СДО. Она состоит из автоматизированных рабочих мест, в зависимости от выполняемых функций группируемых в функциональные подсистемы:

• хранения информации (централизованная база данных) - универсальное хранилище информации, основной функцией которой является «управление знаниями»;

• формирования информационных ресурсов, служащая для целей пополнения, контроля и изменения информации;

• обработки и передачи информации, представляющая собой технологическую инфраструктуру для связи пользователей с «централизованной базой данных»;

• административная, выполняющая функции контроля, учета, автоматизации документооборота, а также другие административные функции;

• создания учебных курсов, предоставляющая возможность проектирования и конструирования учебного дистанционного курса как дидактической системы, позволяющей педагогу осуществлять целостную технологию обучения.

Большинство известных СДО предполагает для использования развитую инфраструктуру связи для работы через Интернет. Но далеко не каждый работник энергетической отрасли пока имеет возможность использовать Интернет - технологии в процессе обучения. Поэтому, с учетом российских условий, реализуется вариант учебных курсов на компьютерах, связанных в локальные вычислительные сети организации и распространение учебных материалов на магнитных носителях и CD. Первым шагом на этом пути является создание серии интерактивных обучающих курсов, записанных на мультимедийные компакт-диски.

4.3. Мультимедийные учебные курсы

Использование мультимедийных обучающих средств в структуре учебно-тренировочного процесса представляет ряд новых возможностей, которые позволяют существенно поднять эффективность подготовки персонала. Мультимедиа технология значительно расширяет возможности традиционных компьютерных интерфейсов, повышает интерес и внимание со стороны пользователей, способствует лучшему запоминанию и усвоению информации. Использование интерактивной мультимедиа программы позволяет решить практически все задачи обучения и подготовки ремонтного и эксплуатационного персонала. Разработан ряд курсов, позволяющих знакомить обучаемых с правилами и последовательностью проведения определенных видов работ на примерах их правильного проведения без пояснения физических сущностей происходящего.

Основным программным средством для выполнения данной работы выбрана программа Premiere фирмы Adobe, которая позволяет производить вырезку фрагментов, их монтаж, добавление спецэффектов и работу со звуком, а аппаратным средством оцифровки являлась плата miro VIDEO DC-30. Для формирования подложек, заставок начальных и конечных в окнах вывода видеофрагментов использовалась программа PhotoShop фирмы Adobe.

4.4. Электронные учебники со встроенными моделирующими и тестирующими компонентами

В последнее время широкое распространение получили электронные учебники. Популярность их объясняется тем, что представленные в них сведения оформлены таким образом, что:

• обеспечивается простой и быстрый поиск необходимой информации;

• повышается наглядность за счет использования средств мультимедиа;

• вызываются внешние, по отношению к учебнику, приложения, иллюстрирующие излагаемый материал;

• повышается эффективность самостоятельного обучения и т.п.

Реализованы учебники, как правило, на основе И7РЖ-технологии в формате HTML, PDF, либо в виде HELP-файлов. Можно считать, что на сегодняшний день уже сложились определенные правила формирования таких учебников. В этом плане разрабатываемые учебники достаточно традицион-ны. Однако в них использован ряд приемов, которые позволяют существенно повысить качество обучения:

1. Существует множество предметных областей, где при изложении материала используются принципиальные и функциональные схемы, соответствующие изучаемым физическим объектам. В большинстве электронных учебников, как и в традиционных бумажных, схемы являются обычными рисунками. Чтобы разобраться с работой схемы, человек должен читать текст и параллельно сопоставлять прочитанное с изображением на рисунке. Образно говоря, «водя пальцем по схеме», он может отследить процессы, связанные с функционированием объектов изучения. Существенно повысить скорость и качество обучения можно путем «оживления» схем. Схема должна быть не просто рисунком, за ней должна стоять модель, имитирующая ее поведение в различных режимах и демонстрирующая его на экране компьютера. При этом обучаемый самостоятельно может управлять процессом при наличии контроля за его действиями со стороны системы моделирования. Для действий управления характерно то, что результаты их выполнения динамически отображаются на экране и позволяют наглядно судить о принципах работы изучаемой схемы.

2. Для осуществления пользователем возможности самоконтроля результатов обучения в электронные учебники интегрированы тестовые компоненты, позволяющие по завершению изучения каждой темы или всего курса оценить свои знания. Тесты реализованы в виде программ на языке Java Script и реализуют возможности организации закрытого и открытого тестов. При этом результаты тестирования определяются на основе современных методик, включающих интегрированные оценки таких факторов, как время ответа, количество правильных ответов, полнота ответа и т.п.

4.5. Инструментальный комплекс для создания компьютерных тренажеров [12,24-27,35,36,79,80,90,108]

Функциональная схема программного комплекса, разработанного совместно с ЮРГТУ(НПИ), состоит из следующих блоков.

Конструктор схем — это полноценный специализированный графический редактор со стандартным набором инструментальных средств, предназначенный для визуального конструирования схем, составленных из стандартных элементов и соединяющих их линий для последующего их использования в тренировке. Исходным материалом для построения схем являются стандартизованные элементы, помещенные в «Библиотеку типовых элементов» (БТЭ). Процесс конструирования схемы состоит в «перетаскивании» нужного элемента из БТЭ на рабочее поле и соединении элементов между собой линиями в полуавтоматическом режиме. Построенная схема сохраняется в виде текстового файла в библиотеке готовых схем (БС).

Библиотека типовых элементов. Работа конструктора схем базируется на использовании библиотеки типовых элементов, которая содержит описание всех возможных элементов, используемых в схеме. Хранящиеся в библиотеке элементы содержат идентифицирующие данные, правила построения своего изображения (в векторной форме), правила соединения с другими элементами и правила функционирования (в форме конечного автомата). Последние два правила необходимы для представления всей схемы как взаимосвязанного объекта и для осуществления моделирования на ней. Другими словами, БТЭ можно считать базой знаний, содержащей описание всей информации, связанной с отдельными элементами. С точки зрения организации, БТЭ должна быть оформлена как конструкция, внешняя по отношении ко всем использующим ее модулям (блок моделирования, конструктор сценариев и конструктор схем), что позволяет, определив ее один раз, многократно использовать в различных компонентах программного комплекса.

Библиотека готовых схем. Сформированная посредством конструктора схема должна быть сохранена в виде, допускающем ее воспроизведение для дальнейшего использования и редактирования. Для этого разработан соответствующий формат сохранения изображения, доступный и другим компонентам комплекса, использующим схему (блоку моделирования и конструктору сценариев). Множество различных, логически не связанных друг с другом схем, сохраненных в соответствии с разработанным форматом, образуют БС.

Конструктор сценариев. Сценарии используются при обучении и контроле для представления правильной последовательности действий. Конструктор обеспечивает реализацию процесса формирования этой последовательности. Он позволяет установить взаимосвязь между элементом, применяемым к нему действием и текстом комментария, с учетом наличия альтернативных действий на каждом шаге.

Библиотека готовых сценариев. Сценарии, создаваемые посредством соответствующего конструктора, так же как и схемы, сохраняются в виде, допускающем дальнейшее использование и редактирование. Для них разрабатывается свой собственный формат хранения, доступный и блоку моделирования. Множество отдельных сценариев, каждый из которых соответствует одному уроку по заданной теме, образует библиотеку сценариев. Ни один сценарий не существует самостоятельно, любой сценарий обязательно привязан к некоторой схеме и ссылается на элементы этой схемы при организации тренировки и создании сценария.

Блок моделирования отражает специфику предметной области и моделирует процессы в различных схемах (логических, релейно-контактных, теплоэнергетических и др.). Он обеспечивает демонстрацию схемы, соответствующей решаемой задаче обучения, и проведение по этой схеме одного из следующих действий: а) тренировка в свободном режиме, т.е. без привязки к некоторому сценарию. В этом случае пользователь может оценить функциональные возможности схемы, правильность его действий контролируется текущим состоянием элементов; б) обучение по выбранному сценарию; в) тренировка по выбранному сценарию.

Процесс моделирования сопровождается визуальными эффектами на экране компьютера, управляется человеком с помощью простых манипуляций «мышью» или вводом значений параметров с клавиатуры и по желанию может сопровождаться демонстрацией временных диаграмм сигналов в определенных точках схемы.

Блок моделирования имеет самостоятельную ценность и может использоваться в составе различных АОС. В частности, его применение в электронных учебниках позволяет перейти от иллюстраций с изображениями схем к «живым» схемам, открытым для выполнения различных экспериментов с ними, что существенно повышает эффективность процесса обучения.

5. Совершенствование контроля и управления работой электроэнергетических систем

5.1. Управление персоналом [4,20,22,58-60,62-65,73,83,96,110]

Концепция «управления персоналом» является новой и ключевой для отечественной электроэнергетики [110]. Она включает в себя «концепцию надежной работы персонала в системах управления объектами энергетики», которая предложена и научно обоснована в докторской диссертации А.Ф. Дьякова (1989 г.).

Автором накоплен положительный опыт развития одного из направлений концепции управления персоналом - повышения квалификации и профессиональной переподготовки кадров энергетики. Внедрение этих разработок, основанных на использовании новых информационных технологий, единой информационной среды и дистанционного обучения (глава 4), выполнено в «Южном центре дополнительного образования, обучающих технологий и предэкзаменационной подготовки кадров» (ЮЦПК РП «Южэнерготехнад-зор»). За 8 лет существования ЮЦПК успешно прошли предэкзаменационную подготовку более 850 руководителей практически всех энергообъединений и энергопредприятий России (генеральных директоров, главных инженеров и лиц, готовящихся к продвижению на руководящие должности). Подготовка каждого руководителя строится по индивидуальной программе, учитывающей не только нормативные требования, но и перспективы роста, личностные характеристики.

Другим направлением работы ЮЦПК является квалификационная поддержка персонала служб релейной защиты и протнвоаварийной автоматики в соответствии с «Отраслевой концепцией.». Курсы повышения квалификации по РЗА прошли более 400 специалистов. Проведено пять ежегодных семинаров-совещаний начальников служб РЗА АО-энерго, энергопредприятий, начальников электролабораторий электрических станций, ведущих специалистов РЗА ОЭС Северного Кавказа с приглашением специалистов и ученых из других регионов страны, опубликовано пять выпусков сборника материалов семинара-совещания.

Особое внимание автор уделяет подготовке персонала к предотвращению и ликвидации гололедно-ветровых аварий. Подготовлен и используется учебно-методический материал, изучаются разработанная аппаратура и программное обеспечение (глава 1). Для восстановления навыков взаимодействия персонала различных служб, участвующих в работе по предотвращению и ликвидации аварий, ежегодно под контролем автора проводятся до начала гололедного сезона пробные плавки и противоаварийные тренировки персонала.

5.2. Внедрение комплексной системы мероприятий и изменение повреждаемости ВЛ от гололедно-ветровых аварий [1,3,23]

Комплексная система мероприятий длительное время совершенствуется и внедряется под непосредственным руководством автора в энергосистемах Северного Кавказа, и наиболее активно - в Ставропольэнерго. Результаты работы можно оценить исходя из сравнительного анализа статистистиче-ских данных о повреждаемости опор (рис.7,а) и проводов (рис.7,б) BJI 6500кВ от гололедно-ветровых воздействий за последние 40 лет для трех наиболее крупных энергосистем Северного Кавказа: Ставропольэнерго, Ростов-энерго и Кубаньэнерго.

Видно, как за последние 10 лет Ставропольэнерго удалось снизить повреждаемость опор и проводов bj1 практически до нуля, несмотря на то, что более 60% территории Ставропольского края лежит в IV и выше гололедных районах. Между тем в Кубаньэнерго количество поврежденных опор за последнее время значительно увеличилось. Причина - недостаточное внимание внедрению и использованию комплексной системы мероприятий. Начиная с 2002г. ОАО Кубаньэнерго и Магистральные электрические сети МЭС Юга начали активно выполнять работы по внедрению комплексной системы мероприятий по предотвращению и ликвидации гололедных аварий.

Таким образом, представленная сравнительная оценка подтверждает эффективность внедрения мероприятий по предотвращению гололедных аварий.

21636 КМ 5017

83-Э2гг. 93-02гг. б)

Рис.7.