Testen Sie Reaktionen auf Bedieneraktionen in einer Simulationsumgebung

• Führen Sie effektive Schulungen zu den Funktionsprinzipien Ihres bestehenden Stromnetzes in einer Umgebung durch, die den Zustand und das Verhalten der aktiven Betriebsanlage vollständig nachbildet.
• Verbessern Sie sicher und effektiv die Kompetenz von Elektroinstallateuren, um komplexe alltägliche Betriebsüberwachungs- und Notfallsituationen zu bewältigen 
• Bieten Sie ein flexibles Schulungsprogramm an, um Bediener in jeder bestehenden oder zukünftigen hypothetischen Situation zu testen

Die Anlage auf DAS Island liegt etwa 130 Kilometer von Abu Dhabi (VAE) entfernt und dient als Energiedrehscheibe für die Öl- und Gasaktivitäten von ADNOC. Die Anlage besteht aus insgesamt 12 Generatoren, darunter Dampf- und Gasturbinen mit einer Gesamtleistung von 315 MW. Diese Generatoren versorgen die wichtigsten Anlagen zur Förderung und zum Transport von Kohlenwasserstoffressourcen mit Strom und versorgen zwei abgelegene Plattformen, die über Unterseekabel mit der Insel verbunden sind, mit Strom.

Während der Lebensdauer dieser isolierten Anlage muss das Betriebsteam kontinuierlich geschult und auf dem Laufenden gehalten werden, um sich mit dem aktuellen Stromnetz sowie mit zukünftigen Upgrades vertraut zu machen und sich daran anzupassen, um den Betrieb der gesamten Anlage sicherzustellen und Ausfallzeiten oder Störungen zu reduzieren. In diesem Kraftwerk gibt es drei verschiedene Schaltanlagen, an denen die Generatoren verfügbar sind, und sie arbeiten auf unterschiedlichen Spannungsebenen, was die Komplexität des täglichen Betriebs erhöht, da das Kraftwerk als ein Inselsystem miteinander verbunden und betrieben werden muss.

Die Herausforderung für ADNOC bestand darin, Schulungen so durchzuführen, dass die Bediener nicht nur mit ihren Betriebsmanagement-Tools und -Verfahren vertraut werden, sondern auch Erfahrung mit der Systemreaktion sammeln. Diese Einrichtung wollte ein Simulationssystem implementieren, das eine realistische Reaktion auf Bedieneraktionen liefert und den Zustand und das Verhalten der aktiven Betriebsanlage reproduziert. 

ETAP Power Simulator - Umfassende Modellierung und Analyse elektrischer Netzwerke, einschließlich:

• Unified Electrical Digital Twin – zum Erstellen eines dynamischen Leistungsmodells des vorhandenen Netzwerks zur Verwendung in der Bedienerschulung, einschließlich Lastflussanalyse, Betriebsablauf der Schutzvorrichtung und aller dynamischen Parameter der Generatoren, Motoren, Relais usw.
• Dynamische Stabilitätsanalyse, einschließlich transienter Stabilität, Inselbetrieb im Mikronetz, Lastabwurf, Transformator-Einschaltstrom und mehr

ETAP SCADA Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) – Zur Erstellung von HMI-Visualisierungen für Schulungen, die zum vorhandenen PMS-System passen

ETAP-Bedienerschulungssimulator (eOTS) - Entwicklung und Verbesserung der Bedienerkompetenz durch simuliertes Lernen in der realen Welt

• Eine realistische simulierte Trainingsumgebung der Betriebsumgebung und der elektrischen Netzwerke des Kunden
• Simulation, die komplexes Energiemanagement umfasst, Reaktionen auf potenzielle Betriebsprobleme identifiziert und testet, die Systemreaktion basierend auf den Aktionen des Bedieners vorhersagt und „Was-wäre-wenn“-Betriebsszenarien beinhaltet
• Eine anpassbare und einfach zu implementierende Schulungsplattform, die für progressive Lernpfade geeignet ist
• Modellbasierte Software-in-the-Loop-Technologie unter Verwendung von Echtzeit-Betriebsdaten

eOTS und die ETAP-Modellierung und -Analyse mithilfe des einheitlichen elektrischen Digital Twin bieten Bedienern und Ingenieuren eine effektive Lernumgebung, um ihr Wissen über das eigentliche System zu verbessern und zu erweitern. Diese Lösung nutzt das umfassende Wissen über elektrische Systeme und Analyse-Engines und bietet ein dynamisches Leistungsmodell des Stromnetzes sowie prädiktive Simulationen zur Überprüfung der ordnungsgemäßen Schaltung und zur Simulation und Validierung der Betriebssequenz. Die Umgebung bildet die reale Situation mit unbegrenzten stationären und dynamischen Szenarien als Abhilfemaßnahme innerhalb einer Lernbewertungsumgebung zwischen Trainer und Auszubildenden nach.

Eine der einzigartigen Funktionen von eOTS, die ADNOC sehr schätzt, ist seine  realistische Reaktionsfunktionalität, auch als System Dynamic Support bezeichnet. Diese Funktion vermittelt den Bedienern ein sehr realistisches Erlebnis des tatsächlichen Systemsverhaltens. Wenn beispielsweise ein großer Transformator unter Spannung steht, kann der zugehörige Einschaltstrom auf den Bedienerbildschirmen angezeigt werden.

Ein weiteres wichtiges Merkmal ist, wie eOTS den Relaisschutz in Simulationen darstellt . Wenn beispielsweise ein Überstromrelais modelliert wird, löst es den Leistungsschalter automatisch aus, wenn der erforderliche Strom erkannt wird. Diese dynamische Reaktion in Kombination mit dem Relaisschutz liefert wichtige Informationen, die vielen Bedienern möglicherweise vorher nicht bekannt waren.

Um eine möglichst effektive Schulung zu gewährleisten, wurde ETAP SCADA zur Bereitstellung einer HMI-Visualisierung  eingesetzt, um die vorhandenen PMS-Anwendungen, einschließlich der Umschaltung und Überwachung elektrischer Energie, des Erzeugungsmanagements, des Lastmanagements sowie der Alarm-, Trend- und Ereignisaufzeichnung, exakt nachzubilden.

Projektarchitektur

Neben der Bedienung im Mehrinselbetrieb werden in der Bedienerschulung auch Gerätestörungen, Aktivierung, Deaktivierung von Funktionen der Energieumschaltung und -überwachung (ESM), des Lastmanagements (LMS) und des Generatormanagements (GMS), Bedienhandlungen und deren Auswirkungen auf die Stromnetzzuordnungen geschult.

Für diese Implementierung gibt es einen Trainerarbeitsplatz für den PMS-Experten, der mit den Schulungsarbeitsplätzen verbunden ist. Jeder einzelne Trainee kann sein eigenes Szenario durchspielen und Trainingsübungen durchführen. Alternativ kann eOTS als teambasierte Trainingsumgebung betrieben werden, in der alle drei Bediener im selben Szenario arbeiten.

Der Trainer kann beispielsweise verschiedene Aktionen einführen, wie etwa die Erhöhung oder Verringerung der Belastung, das Erstellen von Insel- und Verbindungsbedingungen und vieles mehr. Der Auszubildende kann Aktionen wie das Öffnen/Schließen von Schutzeinrichtungen, die Änderung der Position der Transformatorlasche, die Regelung von Sollwerten im GMS-Modus, die Änderung von Generatormodus und Sollwerten, Alarmverwaltung und Lastbeschattungsverwaltung durchführen.

Erhöhte Bedienerkompetenz innerhalb einer sicheren und kostengünstigen Plattform

• Erhöhtes Vertrauen und Wissen des Bedieners durch Echtzeit- und historische Simulationen, die die Folgen von Aktionen berücksichtigen
• Sichererer Betrieb durch besser ausgebildete Bediener mit einem besseren Verständnis für die Bedeutung einer schnellen Reaktion
• Proaktives Simulationstraining für geplante Systemupgrades und -änderungen reduziert das Störungspotenzial
• Verbesserte Entwicklung und Bereitstellung von Schulungslehrplänen, einschließlich flexibler Datensätze und Wiedergabefunktionen

ETAP OTS hilft den Bedienern, auf Störungen und Notfälle zu reagieren und sie auf den Echtzeitbetrieb vorzubereiten.

Sohail Ahmed, leitender Ingenieur und Projektmanager, ETAP