Компания специализируется на разработке, внедрении и сопровождении корпоративных информационных систем, оказывает консалтинговые услуги, проектирует ИТ - инфраструктуру и поставляет технику и ПО

Средства анализа балансов мощности энергорайонов

Версия для печати 14 Мая 2004
Компания «Гроссмейстер» является одним из аккредитованных поставщиков консалтинговых услуг и программных продуктов для предприятий энергетики. В компании разработана и в последние годы получила широкое распространение Информационная Система для автоматизации функций Технологических Служб и подразделений эксплуатационно-ремонтного и диспетчерского обслуживания объектов энергетики (ИСТС). ИСТС разработана на основе СУБД Oracle с использованием клиент-серверной, трехуровневой архитектуры.

Компания «Гроссмейстер» является одним из аккредитованных поставщиков консалтинговых услуг и программных продуктов для предприятий энергетики. В компании разработана и в последние годы получила широкое распространение Информационная Система для автоматизации функций Технологических Служб и подразделений эксплуатационно-ремонтного и диспетчерского обслуживания объектов энергетики (ИСТС). ИСТС разработана на основе СУБД Oracle с использованием клиент-серверной, трехуровневой архитектуры.

Развитие технологий и программных средств ИСТС осуществляется компанией по следующим направлениям:

  1. ИСТС-ядро – как система сервисов моделирования и поддержки интегрированной базы данных для обслуживания прикладных систем. 
  2. Графические средства редактирования и просмотра, интегрированные в ИСТС:ядро, - как система сервисов поддержки графических представлений технологических и расчетных схем энергообъектов. 
  3. Прикладные системы для обслуживания бизнес-процессов подразделений эксплуатационно-ремонтного обслуживания оборудования энергообъектов, имущественного и кадастрового учета. 
  4. Прикладные системы для обслуживания бизнес-процессов подразделений диспетчерского обслуживания и планирования режимов работы энергообъектов. 
  5. Прикладные системы защиты данных, экспорта/импорта данных и интерфейсов с различными системами, включая системы реального времени (АСУ ТП, ОИУК, АСКУЭ и т.п.).

На основе ИСТС-ядро построены и развиваются компанией информационно-вычислительные комплексы для диспетчера РДУ (БОС), для технологов служб и групп электрических режимов (БАРС и КРОС). Ниже приведены краткие описания перечисленных систем.

ИСТС-ядро является средством создания (конструирования), поддержания в актуальном состоянии и непрерывного развития Единого Информационного Пространства (ЕИП), как в рамках одного предприятия, так и между различными, в том числе разнородными и удаленными предприятиями [1, 2]. ИСТС обладает следующими основными возможностями по управлению ЕИП (рис.1):

Структура ИСТС

  • настройка хранилища данных по различным видам объектов, включая любые наборы параметров, в том числе вычисляемых, ссылок, таблиц и документов любых форматов, а также параметров и свойств событий, происходящих с этими объектами;
  • настройка на различные группы пользователей;
  • конфигурирование системы техническими специалистами, без применения программирования и специальных знаний;
  • возможность ведения ЕИП при реализации, как на одном узле, так и на удаленных узлах распределенной сети различных информационных моделей хранения данных.
  • иерархические и сетевые структуры взаимосвязи объектов любой сложности;
  • гибкий механизм разграничения прав доступа к различным данным;
  • репликация (синхронизация) настроек и хранимых данных через файлы вручную или автоматически через системы электронной почты, позволяющая создавать распределенные базы данных; возможность управления набором передаваемых данных на каждый узел распределенной сети;
  • поддержка логической целостности данных; контроль и протоколирование изменений;
  • обеспечение записи и считывания данных в ЕИП как встроенными средствами ИС, так и различными внешними приложениями.

ИСТС-ядро обеспечивает хранение и поддержку разнородных данных: классификаторов и справочников объектов и событий, данных телеметрии (ТИ, ТС), транслируемых из систем реального времени (АСУ ТП, ОИК, АСКУЭ), паспортных данных оборудования, вычисляемых (на основе паспортных данных) параметров расчетных схем и результатов расчетов, полученных различными прикладными системами. Опыт применения показал, что, являясь универсальным структурированным и настраиваемым хранилищем данных, ИСТС-ядро позволяет организовывать и поддерживать работу различных подразделений и филиалов АО-энерго в ЕИП с учетом текущего состояния и происходящих изменений специфики деятельности предприятий, взаимоотношений и взаимных обязательств, при одновременном обеспечении требуемой конфиденциальности информации.

В ИСТС-ядро включен набор средств решения прикладных задач по информационному обеспечению, т.е. создания специализированных информационно-справочных систем и хранилищ данных без разработки дополнительных программных модулей. Для этого используются универсальные (встроенные) и настраиваемые (пользовательские) формы просмотра, поиска и редактирования данных, а также отчеты. Специалисты-технологи получают инструментарий для конфигурации рабочих мест пользователей без применения программирования: настройкой прав доступа к данным, элементов классификаторов и справочников, параметров просмотра и шаблонов отчетов.

Наличие открытых программных документированных интерфейсов позволяет объединять данные и функции, реализованные в ИСТС-ядро, со связанными данными и функциями программно-аппаратных решений других систем, например, с ERP системами, графическими и расчетными комплексами, системами управления технологическими процессами.

Хранение данных в СУБД ORACLE, распределение бизнес-логики между серверами данных, приложений и клиентами позволяет находить оптимальные решения, сочетающие надежность и масштабируемость, регламентацию прав доступа и скорость доступа к информации в многопользовательской сетевой среде. Серверные модули ИСТС-ядро могут быть установлены на самых различных платформах: от Intel/PC до многопроцессорных кластеров. Клиентские модули ИСТС-ядро выполнены в виде 32-разрядных приложений MS Windows, а также в форме приложений, функционирующих в среде Web-browser’ов. Решения на базе ИСТС-ядро внедрены в промышленную эксплуатацию и используются ОАО Мосэнерго и ОАО Вологдаэнерго.

ИВК КРОС
Информационно-вычислительный комплекс создания и поддержки расчетных схем, используемых для проведения электрических расчетов и анализа установившихся и переходных режимов, а также текущих и планируемых балансов мощности, прогноза суммарных мощностей и потерь электроэнергии - представлен  на  рис.2

КРОС - Комплекс расчетных и оперативных схем

ИВК КРОС предназначен для:

1. ведения (создания, хранения и поддержки) единой базы данных, включающей:

  • паспортные и каталожные (нормативно-справочные) данные оборудования энергообъектов, 
  • расчетные данные параметров схем замещения, 
  • данные о конфигурации (топологии) расчетных схем: узлы и ветви 
  • результаты электротехнических расчетов, 
  • фактические данные режимов (замеры, данные ТИ/ТС, АСКУЭ)

2. автоматизации подготовки расчетных схем энергообъекта и расчета параметров схем замещения на основе паспортных и телеметрических данных для электрических и энергетических расчетов (установившиеся и переходные режимы, ток к.з., надежность и др.)

Для каждой конкретной задачи обеспечивается оперативное формирование (эквивалентирование) и хранение своей собственной РС.

ИВК БОС
В настоящее время в составе Блока задач информационной поддержки диспетчерских подразделений и хранения изменений Оперативных Схем энергообъекта в процессе управления состояниями и режимами работы - реализованы следующие функциональные модули (рис.3):

  • ведение оперативных заявок на вывод оборудования из работы (перечень функций приводится ниже);
  • шлюзы между БД ИСТС и БД реального времени ОИК: реализованы и опробованы в Вологдаэнерго шлюзы к ОИК «Знак» (компания «Телетап») и к ОИК «Стоик» (компания «Электроцентроналадка»);
  • контроль диспетчерского графика по мгновенным и усредненным на минутном, получасовом и часовом интервале времени в соответствии с Положением о диспетчерском графике РАО ЕЭС России; 
  • формирование таблицы отклонений в состоянии оборудования текущей схемы (от принятой нормальной оперативной схемы энергообъекта), сравнение ТИ с заданным диспетчерским графиком; 
  • сравнение ТИ с заданным диспетчерским графиком;
  • сравнение оперативных схем по состоянию оборудования и значениям ТИ на дату и время, заданные пользователем;
  • отображение (мониторинг) текущего состояния оперативной схемы в графическом виде (на мнемосхемах);
  • отображение оперативных схем энергообъекта в графическом виде на заданный момент времени (выборка из архива);
  • ведение оперативного журнала дежурной смены электростанции;
  • отображение временных трендов (графиков) изменений режимных параметров (ТИ, ТИИ, ТС в единых координатах времени) по выбранным точкам учета.

Комплекс ведения оперативных заявок на вывод оборудования из работы функционирует на основе базы данных по оборудованию ИСТС-ядро и обеспечивает выполнение следующих основных функций:

  • Учет заявок и ведение БД по заявкам и событиям, связанным с подачей, рассмотрением и реализацией заявок.
  • Формирование макета заявки (формат 12001 ЦДУ) для передачи на согласование по диспетчерской вертикали управления.
  • Конвертирование в БД ИСТС-ядро приходящего макета заявки (формат 12027).
  • Прием-передача заявок по стандартным почтовым протоколам (SMTP, POP3) между РДУ и ОДС филиалов.
  • Протоколирование действий пользователей над заявками.
  • Ведение журнала реализации заявок и контроля выполнения Типовых программ и Указаний по реализации заявки.
  • Управление состояниями оборудования базы данных в процессе реализации заявки.

Подсистема ведения оперативных заявок уже несколько лет эксплуатируется в РДУ и ОДС филиалов ОАО Вологдаэнерго.

БОС - База оперативных схем

ИВК БАРС
Библиотека Автоматизированных Расчетных Схем функционирует как на автономной ПЭВМ, так и в ЛВС с использованием сервисов ИСТС-ядро. Функциональные возможности комплекса БАРС подробно описаны в [3]. Перечислим его основные функции:

  • Расчет и анализ установившихся режимов (УР) расчетных схем (РС) с настройкой на любую программу расчета УР, имеющуюся у пользователя.
  • Формирование сборной РС (электрической и энергетической) с анализом энергообъединений из входных макетов.
  • Комплексное упрощение РС (параллельных ветвей, транзитных узлов, радиальных структур) и нормализация входного макета.
  • Электросетевое эквивалентирование РС с целью последующих расчетов установившихся и переходных режимов (по заданию списка оставляемых узлов).
  • Эквивалентирование РС методом отсечки для формирования энергорайонов
  • Ярусно-сетевое эквивалентирование РС по заданию списка узлов возмущения с оценкой влияния заданного возмущения на смежные энергообъединения (ЭО).
  • Расчет матрицы коэффициентов распределения мощностей, позволяющей при различных внешних возмущениях обновлять мощности узлов примыкания в РС (без дополнительных расчетов).
  • Расчет прогноза суммарной мощности и потерь электроэнергии любого энергорайона РС (с помощью коэффициентов прогноза).
  • Расчет и формирование отчетов по любому энергорайону РС в виде балансов мощностей: узлов, ветвей, ступеней напряжения, энергорайонов (произвольных энергоузлов – ЭУ и стандартных ЭО, ПЭС, ПМЭС, ПС), сечений (сальдо-перетоки).

В настоящее время наряду с использованием файловой структуры БД (макеты ЦДУ) часть функций комплекса переведена на основу БД_БАРС. Например, расчеты балансов по всем составляющим мощностей для узлов, ветвей, уровней напряжений, суммарных и детализированных сальдо-перетоков по сечениям (с представлением составляющих перетоков и потерь по всем ветвям сечений). Отчеты по балансам мощности формируются для просмотра и вывода на печать в табличном и графическом виде. При этом баланс для выбранного пользователем энергорайона отображается как с детализацией перетоков в примыкающие ПС соседних ЭО, так и в виде суммарных сальдо-перетоков в соседние ЭО. Таким образом, составляющие мощностей в отчетах по балансам структурируются также и по региональному принципу (рис. 4).

К процедурам на основе БД_БАРС относятся также: расчет прогноза суммарных составляющих мощностей (по коэффициентам прогноза) и потерь электроэнергии (с приближенным учетом нагрузочных потерь) [3]; формирование информационных справок. Ведется работа по переводу на основу БД_БАРС программ комплекса электросетевого эквивалентирования для расчетов установившихся режимов с учетом изолированных энергорайонов, а также эквивалентирования для переходных режимов с учетом места и величины возмущения [4, 5].

Пример отчета по сальдо-перетоку энергорайона

В составе комплекса БАРС развиваются графические средства как для изображения электрических узлов, так и для энергоузлов (энергорайонов) с учетом расчетного или текущего состояния сальдо-перетоков и суммарных балансов мощности (рис. 5). Предполагается развитие средств графического изображения для совокупности узлов (электрических и энергетических).

Пример графического изображения энергорайона

Ввод исходных расчетных параметров для комплекса БАРС можно производить разными способами, представленными на рис.2. Кроме того, предполагается использовать оперативную информацию о параметрах режима, введенную из SCADA\ОИК в ИСТС, с последующей обработкой ее с помощью программы оценки состояния.

В комплекс БАРС включены также функции импорта, экспорта и коррекции данных по электрическим и энергетическим объектам расчетных схем.

  • Для импорта в БД_БАРС необходим выбор файла-макета РС и какого-либо списка узлов (стандартного или нестандартного), задающего энергорайон (в том числе, район «Вся РС»). При импорте в файл БД_БАРС заносится исходная и частично переработанная информация о РС, которая сохраняется до изменения БД и может использоваться в различных расчетных задачах. При запуске программы предлагается заполнить общую информацию: имя РС и файла БД; даты контрольного замера; название основного ЭО; название, тип и характер ЭР и др.
  • При редактировании БД_БАРС в зависимости от выбранной задачи предоставляются для коррекции следующие таблицы: Общая информация, Узлы, Ветви, Шунты, СХН, БУ, Генераторы, Регуляторы (возбудители, форсировка-расфорсировка, регуляторы возбуждения и скорости), Энергорайоны (ПЭС, ПС, ЭУ, ЭО). В режиме коррекции возможны процедуры вставки, удаления, поиска и сортировки (фильтрации) записей. Не допускается коррекция полей результатов расчетов, эти поля выделены цветом и заполняются только в результате расчетов, например, установившегося или переходного режимов и др.

Информационные справки в ИВК БАРС формируются в виде документов и могут показывать как обязательную информацию, так и информацию обо всех исходных данных или исходных и расчетных данных (полная информация). Можно получить справки для одного или нескольких элементов РС, выбирая их из предлагаемых списков. Формируются справки следующих типов:

  • «ВСЯ РС». Справка содержит следующую информацию: количество узлов, ветвей, шунтов, генераторов (если есть); напряжения и мощности балансирующих узлов; суммарную расчетную генерацию, суммарное расчетное потребление (по две составляющие).
  • «УЗЕЛ». Справка содержит выходные отчеты-таблицы обязательной информации - для узлов и ветвей. В таблицу узлов записывается набор данных для выбранного узла, кроме того, в таблицу узлов входят аналогичные записи для всех смежных узлов. В таблицу примыкающих к узлу ветвей входят наборы данных по ветвям.
  • «ВЕТВЬ». Справка содержит выходные таблицы. В первую входит набор данных для выбранной ветви, во вторую - наборы данных для смежных с ветвью узлов.
  • «ПС». Справка содержит номер и название подстанции, а также номер и название ПЭС, в которое входит выбранная ПС. Кроме того, справка содержит таблицу узлов, входящих в ПС, а также таблицу ветвей, состоящую из двух частей: внутренние ветви (трансформаторы и ШСВ) и внешние ветви (линии).
  • «ПЭС». Справка содержит номер и название ПЭС, а также номера и названия ПС, входящих в выбранное ПЭС. Кроме того, каждая ПС представляется таблицей узлов.
  • «ЭнергоУзел». Справка содержит номер и название ЭУ. Кроме того, справка содержит выходную таблицу электрических узлов, входящих в заданный пользователем энергоузел, а также выходную таблицу ветвей (внутренних и внешних для ЭУ).

При проведении совместных с ОДУ Северо-Запада испытаний комплекса БАРС, в частности, сопоставлялись расчеты динамической устойчивости для ОЭС Северо-Запада (с использованием комплекса МУСТАНГ). Результаты подтвердили известное положение о том, что эквивалентная система менее устойчива, чем исходная. При этом погрешность в определении углов роторов генераторов колеблется от 3% - для исходных генераторов до 8 % - для эквивалентных генераторов. В настоящее время ИВК БАРС проходит опытную эксплуатацию в службе электрических режимов ОДУ Северо-Запада (филиал ОАО «СО-ЦДУ ЕЭС»)

Форма БД БАРС - режим редактирования

ЛИТЕРАТУРА

  1. Белов И.Г., Михайлов А.Л., Соколов К.В. Интегрированная система электростанций на основе ORACLE. Информационные материалы научно-технического семинара «Опыт разработки, внедрения и эксплуатации АСУП тепловых и атомных электростанций», 14-18 февраля 2000 г., Москва.
  2. Белов И.Г., Михайлов А.Л. Цели и принципы интеграции ПО «BASIX» и ПО «Гроссмейстер». Информационные материалы научно-технического семинара «Современные компьютерные технологии в эксплуатации распределительных электрических сетей», 13-17 марта 2000 г., Москва.
  3. Гончарюк Н.В., Макаров С.Ф. База автоматизированных расчетных схем. Информационные материалы 1-го специализированного научно-технического семинара «Современные методы и программные средства анализа и планирования электропотребления, балансов мощности и электроэнергии», 17-21 ноября 2003 г., Москва.
  4. Гончарюк Н.В. Методика эквивалентирования электрической сети. Электричество, 2000, №8, с.11.
  5. Гончарюк Н.В., Фролов В.И. Методические и программные средства формирования расчетных схем объединенных энергосистем на базе современных технологий. Электричество, 2003, №5, с.2.