Поиск по сайту

Отечественные оперативно-информационные комплексы АСДУ - Архивы 2001

Оглавление
Об использовании выносного заземлителя для плавки гололеда на ВЛ постоянным током
Автоматизированная система для оценки технического состояния электрооборудования
О ближнем резервировании на подстанциях с выключателем 110 кВ в цепи трансформатора
Влияние качества электрической энергии на уровень ее потерь
Применение устройств электрозащитного и противопожарного отключения АСТРО-УЗО
Состояние АЧР энергосистем и пути ее совершенствования
Приложение
Противоаварийная автоматика для энергосистем с большой удельной единичной мощностью
Система анализа показателей работы оборудования электростанций
Система для решения технологических задач ИАСУ ПЭС
Отечественные оперативно-информационные комплексы АСДУ
Компьютерные технологии и оперативный журнал диспетчера
Система для решения технологических задач службы линий
Информационное обеспечение автоматизированных систем управления распредсетями
Тренажеры оперативных переключений
О ресурсе энергетических объектов
Устройство дальнего резервирования отключения коротких замыканий
Области рационального применения ЛЭП высших классов напряжения в ЕЭС России
О ремонте высоковольтных герметичных вводов трансформаторов
Переходные соединительные муфты на 110 кВ
Результаты эксплуатации управляемого подмагничиванием трехфазного шунтирующего реактора
Системы возбуждения генераторов
Тепловизионный контроль генераторов и импульсное дефектографирование трансформаторов
Атлас ветров России
Итоги развития электроэнергетики Польши в 90-е годы
Энергокомпания Токио
Энергетика Южной Кореи

Отечественные оперативно-информационные комплексы АСДУ энергосистемами

Любарский Ю. Я., доктор техн. наук, Моржин Ю. И., канд. техн. наук

Состояние разработки отечественных ОИК АСДУ.

Оперативно-информационные комплексы ОИК (в международной терминологии - SCADA) автоматизированных систем диспетчерского управления являются важнейшим средством компьютерной поддержки решений, принимаемых оперативно-диспетчерским персоналом энергообъединений, энергосистем, предприятий электрической сети. Основные функции ОИК определены в [1] - это прием и обработка телеинформации, формирование базы данных реального времени, ведение архивов, отображение информации и ведение диалога с пользователями, документирование данных, решение “диспетчерских” задач, поддержка живучести вычислительной системы, решение задачи “оценки состояния”, связь с вычислительным технологическим комплексом (в международной терминологии - EMS). В настоящее время рядом ведущих зарубежных фирм (ABB, Siemens и др.) разработаны весьма совершенные системы ОИК, которые предлагаются и на российском рынке. Ряд ОИК разработан различными российскими организациями и эксплуатируется в диспетчерских управлениях энергообъединений, энергосистем, предприятий электросетей. Развитие отечественных ОИК направлено, в основном, на достижение характеристик лучших зарубежных разработок - осваиваются современные технические средства, программные платформы, базы данных. Эта динамика иногда “затуманивает” принципиальные ограничения, которые определяются особенностями российских энергосистем и не могут быть преодолены методом экстенсивного развития разработки ОИК. Наиболее существенными из таких ограничений являются:
слабый уровень телемеханизации энергообъектов, что приводит к отсутствию в ОИК целых категорий необходимой диспетчерам оперативной информации (информация о состоянии разъединителей, о состоянии и срабатывании устройств релейной защиты и автоматики);
слабое развитие программ для контроля состояния оборудования, особенно необходимых в специфических отечественных условиях - при наличии разнотипных и весьма сложных электрических схем.
Из-за отсутствия в ОИК информации о состояниях разъединителей диспетчер не получает полной информации о состоянии находящейся в его управлении электрической сети; для него отображаются, так называемые, “оперативные” схемы энергообъектов (схемы с отображением реального состояния выключателей, но без разъединителей). “Подробные” схемы, на которых изображены разъединители, использовать для оперативного управления нельзя, так как состояния разъединителей неизвестны. В результате отображается не вполне корректная информация о состоянии энергообъектов, что может (особенно для “упрощенных” схем, например, схемы с присоединением трансформаторов к шинам высокого напряжения без выключателей) приводить к ошибочным решениям оперативного персонала. Кроме того, отсутствие в ОИК полной информации о текущем топологическом состоянии электросети затрудняет в режиме on-line решение задачи “оценки состояния”.
Отсутствие в ОИК оперативной информации о срабатываниях устройств релейной защиты и автоматики приводит к тому, что при нештатных ситуациях в электросети (в частности, при коротких замыканиях) диспетчер затрачивает значительное время для определения ситуации и выработки плана ее нормализации.
Используемые в отечественных ОИК программы определения состояния оборудования, основанные на использовании логических формул “псевдоизмерений”, сложны в эксплуатации и эффективны только для простых схем подстанций, не позволяют обнаруживать части сети, лишенные напряжения, отделения энеергообъектов от сети, состояния транзитов и другую важную для диспетчеров информацию.
В целом можно характеризовать упомянутые недостатки как недостаточную информативность ОИК в условиях отечественных энергосистем. Использование систем, разработанных зарубежными фирмами в российских условиях, не исправит этой ситуации, но лишь приведет к увеличению стоимости ОИК.

Новые направления повышения информативности ОИК.

Существенного повышения информативности ОИК можно достичь на основе сочетания при их разработке двух принципов:
необходимо активно использовать при разработке ОИК применяемые в отечественных энергосистемах специфические методы оперативного диспетчерского управления; в первую очередь, это относится к организационной системе оперативного рассмотрения ремонтных заявок;
при построении программного обеспечения ОИК необходимо широко использовать методы интеллектуальных информационных систем [2, 3] (экспертных систем, систем, основанных на правилах), обеспечивающих создание программных модулей для сложной логической обработки информации, причем, эта логика совпадает с логикой “диспетчерских рассуждений”.
Все переключения в электросети (кроме обусловленных работой защит и автоматики срабатываний выключателей) производятся на основе заявок, которые рассматриваются (в соответствии с управлением и ведением соответствующего оборудования) на различных иерархических уровнях диспетчерского управления. Когда диспетчер открывает некоторую заявку, он, тем самым, определяет состояние схемы соответствующих энергообъектов. Поскольку изменения состояний разъединителей осуществляются только путем работы персонала непосредственно на подстанциях по открытым (действующим) заявкам, то множество открытых заявок однозначно определяет состояние разъединителей в электросети. Автоматическое сопоставление множества состояний выключателей по открытым заявкам с текущими состояниями выключателей по телесигнализациям позволяет: повысить достоверность телесигнализаций; проконтролировать своевременность начала и окончания ремонтных работ по заявкам;
выделить те изменения состояний выключателей, которые обусловлены работой устройств защиты и автоматики, и, тем самым, создать предпосылки для автоматического анализа нештатных состояний электросети (коротких замыканий).
Системы типа ЗАЯВКИ для автоматизированного ввода и передачи информации по заявкам в настоящее время используются практически во всех российских энергосистемах (разработки ЦДУ ЕЭС, ряда энергообъединений, Мосэнерго и др.). Таким образом, информация о заявках может быть без существенных затруднений введена в ОИК энергообъединений и энергосистем (а также в ОИК многих ПЭС); при этом требуется некоторая модернизация систем ЗАЯВКИ (ввод наименований оборудования и некоторых “ключевых” слов по меню на основе стандартизованных словарей), но эта модернизация не носит принципиального характера и не потребует существенных затрат.
Чтобы использовать информацию о заявках для повышения информативности ОИК, необходимо осуществить сложную логическую обработку этой информации на основе топологической модели объекта управления. Эти функции и должны выполнять подсистемы ОИК, разрабатываемые на основе технологии интеллектуальных информационных (экспертных) систем. Такие разработки целесообразно проводить на основе инструментальной оболочки МИМИР [2], разработанной ВНИИЭ, специально предназначенной для энергетических применений и имеющей ряд успешных применений в энергосистемах [3]. В приложениях, создаваемых на основе МИМИР, топологическая модель использует формализм структурированной семантической сети, а логические выводы производятся с помощью, так называемых, программ- рассуждений, использующих ограниченный естественный язык для удобства воспроизведения логики решений, сообщенной пользователями-экспертами. Далее будет рассмотрен ряд возможностей использования интеллектуальных подсистем для повышения информативности ОИК.
Интеллектуальная подсистема-советчик по оперативному рассмотрению ремонтных заявок. Программный комплекс ЭСОРЗ (Экспертная система для оперативной режимной проработки ремонтных заявок) [4, 5] был разработан на основе оболочки МИМИР. Сначала он использовался в ЦДУ ЕЭС России, а в течение ряда последних лет постоянно и успешно эксплуатируется в ОДУ Центра (Служба оптимизации электрических режимов - СОЭлР). Комплекс ЭСОРЗ использует в качестве информативной информацию из комплекса ЗАЯВКИ, он содержит модель топологии основной сети энергообъединения (на уровне оперативных схем объектов) и нормативную информацию о режимных указаниях (режимных диспетчерских инструкциях). Комплекс-советчик помогает специалистам СОЭлР рассматривать заявки, обнаруживая конфликты между заявками, определяя множества режимных ограничений (отдельно - на время операций и на время заявки), которые должны быть наложены при разрешении заявки, определяет (по множеству разрешенных и открытых заявок) состояние схем энергообъектов на определенный интервал времени (ремонтные схемы определяются и отображаются ЭСОРЗ на уровне оперативных схем). Решения ЭСОРЗ вместе с найденными ограничениями передаются комплексу ЗАЯВКИ для передачи на следующий иерархический уровень (в ЦДУ ЕЭС). В настоящее время комплекс ЭСОРЗ реализован на специальных автоматизированных рабочих местах, не связанных с ОИК, однако такое сопряжение может быть выполнено без принципиальных затруднений (целесообразно совместить это сопряжение с модернизацией ЭСОРЗ - переводом комплекса на платформу Windows). Комплекс ЭСОРЗ обеспечивает автоматизированную проработку заявок на ВЛ и электротехническое оборудование в аспекте электрического режима энергообъединения. На базе МИМИР могут быть созданы интеллектуальные подсистемы для проработки заявок в других аспектах. Это подтверждается разработкой ВНИИЭ прототипных систем для “релейной” проработки ремонтных заявок и для проработки заявок на вывод каналов противоаварийной автоматики [3, 5]. На базе этих программных комплексов может быть построена подсистема ОИК с условным названием РЕМОНТ. Режимные ограничения по открытым ремонтным заявкам целесообразно автоматически вводить в качестве контролируемых в ОИК аварийных пределов телеизмеряемых и дорасчитываемых параметров.

Интеллектуальная подсистема по синтезу топологии электросети.

На основе информации о множестве открытых заявок (из подсистем ЗАЯВКИ и РЕМОНТ) при использовании топологической модели электросети на уровне подробных схем энергообъектов (с разъединителями) можно построить интеллектуальную подсистему ОИК для “восстановления” (синтеза) текущего состояния сети с определением положения разъединителей - подсистему СИНТЕЗ. Программы-рассуждения этой подсистемы должны обнаруживать множество выведенного в ремонт оборудования на текущий момент (для этого нужно учитывать ключевые слова “кратковременно” в текстах заявок), определять состояние разъединителей и заземляющих ножей на основе правил вывода в ремонт (создание “видимого разрыва”, заземление ремонтируемого оборудования), определять состояние разъединителей в “ремонтных перемычках” по условиям сохранения транзитов и др. Подсистема СИНТЕЗ должна заносить в базу данных реального времени ОИК “синтезированные” положения разъединителей. Практически это может быть обеспечено следующей процедурой: когда диспетчер инициирует открытие некоторой заявки, ОИК предъявляет ему отображение подробных схем соответствующих энергообъектов с “синтезированными” положениями разъединителей. После подтверждения диспетчером правильности схем информация заносится в общую базу данных ОИК. Тем самым, в ОИК обеспечивается для всех пользователей возможность отображения подробных схем энергообъектов с обозначениями текущих положений разъединителей, а также создаются предпосылки для выполнения анализа топологии электросети с контролем состояния оборудования.

Интеллектуальная подсистема по анализу топологии электросети.

 Если использовать в ОИК топологическую модель электросети совместно с набором программ-рассуждений для анализа топологии на основе оперативной информации о состоянии коммутационных аппаратов (анализ связности электросети, анализ “распространения” напряжения по сети, анализ состояния транзитов и сечений), получим (на основе использования оболочки МИМИР) интеллектуальную подсистему по анализу топологии электросети (подсистема АНАЛИЗ). Эта подсистема позволяет:
определять состояние оборудования (введено, выведено);
определять сетевые события: снятие (подачу) напряжения с оборудования (ВЛ, систем и секций шин, силовых трансформаторов), отключение (подключение) ВЛ от энергообъектов, размыкание (замыкание) транзитных связей, отделение одного или нескольких энергообъектов от общей сети энергообъединения (энергосистемы); сетевые события заносятся в протокол событий (наряду с ведущимся в “традиционных” ОИК протоколом изменений состояний выключателей протокол событий отражает изменения состояния сети, но последний протокол более информативен для диспетчеров);
определять часть электросети, лишенную напряжения;
отображать схемы сети и энергообъектов с обозначением состояния оборудования и наличия напряжения (“раскраска” схемы по наличию напряжения);
сопоставлять состояние оборудования, обнаруженного при анализе топологии по телеизмерениям состояний выключателей с состоянием оборудования по открытым заявкам с выдачей диспетчеру протокола несоответствий;
использовать обнаруженные состояния оборудования для решения технологических задач (в первую очередь, этим обеспечивается возможность on-line решения задачи оценки состояния).

Взаимодействие интеллектуальных подсистем в ОИК АСДУ
Взаимодействие интеллектуальных подсистем в ОИК АСДУ

Во ВНИИЭ разработана прототипная версия подсистемы АНАЛИЗ, подтверждающая правильность принципов построения подсистемы.

Интеллектуальная подсистема для диагностики повреждений в электросети.

Для того, чтобы помочь диспетчеру по имеющейся в ОИК информации определить аварийные события в электросети (короткие замыкания) и отказы коммутационных аппаратов, в состав ОИК должна быть введена интеллектуальная подсистема ДИАГНОЗ. Получая из программ обработки информации ОИК данные об изменении состояний выключателей, эта подсистема на основе информации об открытых заявках выделяет те изменения, которые вызваны срабатыванием устройств РЗА. Далее подсистема генерирует гипотезы о возможных повреждениях, используя топологическую модель сети и упрощенную модель защиты и автоматики (для защит, например, в этой модели задается вид защиты, защищаемая зона, блокировки, уставки по времени). Состав введенных в работу устройств РЗА известен подсистеме из множества открытых заявок, определяющего выведенные РЗА. Результатом работы подсистемы является одна или несколько гипотез о возможном повреждении. Для каждой из гипотез подсистема синтезирует и предъявляет пользователю процесс развития повреждения в виде последовательности срабатываний РЗА, коммутаций и отказов. На основе этой информации диспетчер может проверять выдвинутые подсистемой гипотезы, например, путем переговоров с персоналом энергообъектов.
Прототипный вариант подсистемы ДИАГНОЗ был разработан ВНИИЭ для одного из сетевых предприятий Мосэнерго (условное название прототипной системы - МИДАС [6]).

Интеллектуальный тренажер-советчик по оперативным переключениям.

В течение ряда лет во ВНИИЭ разрабатываются тренажеры оперативных переключений, основанные на использовании технологии интеллектуальных информационных систем [2, 7, 8]. Эти тренажеры принимают решения о правильности действий обучаемого на основе представленной в их информационном обеспечении системы правил переключений (как в “первичных”, так и во “вторичных” цепях), действующей совместно с топологической моделью электросети. Для сетевых предприятий рекомендуется тренажер типа ОПТИМЭС, а для энергосистем и энергообъединений - тренажер КОРВИН, в котором проверка правил переключений сочетается с расчетом электрического режима после каждого переключения (для этого используется разработанная ЦДУ ЕЭС программа КУРС для расчета потокораспределения). Универсальность тренажеров такого типа позволяет использовать их не только в процессе обучения оперативного персонала, но и в качестве советчика по предполагаемым переключениям. При включении в ОИК подсистемы ТРЕНАЖЕР пользователи получат возможность планировать предполагаемые переключения по заявкам с автоматическим учетом изменений в схеме сети из-за уже разрешенных и действующих заявок.

Распознавание классов ситуаций.

В подсистемах АНАЛИЗ и ДИАГНОЗ определяются сетевые события (короткие замыкания, отделения объектов от сети и др.). В программах обработки оперативных данных ОИК обеспечивается контроль измеряемых или дорассчитываемых параметров электрического режима по технологическим пределам. Совместная логическая обработка этой информации позволит автоматически определить класс ситуации в объекте управления (нормальный режим, утяжеленный режим, короткое замыкание, перегрузка ВЛ, аварии по частоте, аварии по напряжению, разделение системы на несинхронно работающие части, отделение части сети с исчезновением напряжения и др.). Подсистема
СИТУАЦИЯ, используя результаты обработки информации “традиционными” программами ОИК и другими интеллектуальными подсистемами, должна выполнять следующие функции:
определение класса текущей ситуации и отображение его пользователям ОИК;
предъявление пользователям отображения режима объекта управления в соответствии с выявленным классом ситуации;
отбор и отображение пользователям информации, оперативной и нормативно-справочной (в первую очередь, инструктивной), необходимой для принятия решений в данной ситуации.
Для такого ситуативного отображения информации целесообразно использовать не только дисплейные терминалы, но и современные средства коллективного отображения (“видеостены”).
В перспективе возможно такое развитие подсистемы СИТУАЦИЯ, которое обеспечит не только распознавание класса ситуации и ситуативное отображение информации, но и выдачу оперативному персоналу советов по нормализации ситуации.

Выводы

  1. Общая схема взаимодействия интеллектуальных подсистем в ОИК АСДУ показана на рисунке. Поскольку все интеллектуальные подсистемы используют общую топологическую модель электросети, целесообразна разработка подсистемы СЕРВИС топологии, обеспечивающей для пользователей удобный ввод, контроль и коррекцию информации о топологии [9]. Для различных объектов управления состав интеллектуальных подсистем, включаемых в ОИК, может быть различным. Например, для использования в ПЭС может быть неактуальным использование подсистемы РЕМОНТ, а в энергообъединении - подсистемы ДИАГНОЗ.
  2. Включение предложенных в данной статье интеллектуальных подсистем в ОИК позволит резко увеличить информативность ОИК, практически не увеличивая затраты на их внедрение - стоимость разработки и адаптации “интеллектуальных” программ несравнимо ниже затрат на значительное увеличение объема телеинфомации.

Список литературы

  1. Моржин Ю. И. О работах ВНИИЭ в области АСДУ нового поколения.- В сб.: Вестник ВНИИЭ-97. М.: ЭНАС, 1997.
  2. Любарский Ю. Я. Интеллектуальные информационные системы. М.: Наука, 1990.
  3. Интеллектуальные системы для оперативного управления в энергообъединениях / Дьяков А. Ф., Любарский Ю. Я., Моржин Ю. И. и др. М.: МЭИ, 1995.
  4. Экспертная система оперативного рассмотрения ремонтных заявок для АСДУ энергообъединений / Любарский Ю. Я., Портной М. Г., Рабинович Р. С. и др. - Электричество, 1991.
  5. Интеллектуальные информационные системы в управлении эксплуатацией электроэнергетического комплекса / Дьяков В. Ф., Любарский Ю. Я., Моржин Ю. И., Орнов В. Г. - Электричество, 1994.
  6. Любарский Ю. Я., Скородумова Н. В. Интеллектуальная система - советчик диспетчера ПЭС по анализу нештатных ситуаций в электрической сети.- В сб.: Вестник ВНИИЭ- 97. М.: ЭНАС, 1997.
  7. Любарский Ю. Я., Орнов В. Г Диалоговые системы в диспетчерском управлении энергообъединениями. М.: Энерго- атомиздат, 1987.
  8. Головинский И. А. КОРВИН - тренажер оперативных переключений с расчетом потокораспределения. - В сб.: Вестник ВНИИЭ-98. М.: ЭНАС, 1998.
  9. Головинский И. А. Понимание компьютером электрических схем. - В сб.: Вестник ВНИИЭ-99. М.: ЭНАС, 1999.


 
« Аппараты распределительных устройств низкого напряжения   Безрельсовая перевозка трансформаторов »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.