Сборник докладов - Электроэнергетика глазами молодежи 2010

Подождите немного. Документ загружается.

Репозиторий объектов является ядром интеграционной платформы. Все информа-

ционные комплексы предприятия взаимодействуют не друг с другом, а с репозиторием

объектов: сообщают ему о «своих» объектах и через него запрашивают данные объектов

других ИК. Кроме того, репозиторий может являться единым источником согласованных

данных для аналитических систем, расчётных программ и других потребителей консоли-

дированной информации (рисунок 1).

Кроме того, репозиторий также содержит большой объем метаданных, описываю-

щих структуру интеграционной платформы (какие информационные комплексы интегри-

руются, какие типы важных информационных объектов ведутся в каждом из ИК, какие

типы логических связей существуют между объектами каких типов и т.д.). Фактически, в

этих метаданных зафиксированы наиболее важные объекты предприятия.

Кроме репозитория, интеграционная платформа должна включать в себя ещё ряд

составляющих. Во-первых, необходимы программные средства, обеспечивающие связь

репозитория с остальными информационными комплексами предприятия. Во-вторых,

нужна организационная составляющая – набор правил (регламентов), в соответствии с ко-

торыми информационные комплексы предприятия будут взаимодействовать друг с другом

посредством интеграционной платформы (рисунок 2).

Таким образом, интеграционная платформа включает в себя:

 систему правил взаимодействия ИК, базирующуюся на едином подходе к управ-

лению общим информационным пространством предприятия;

 репозиторий объектов, содержащий:

o реестр заголовков наиболее важных информационных объектов;

o список связей между важными информационными объектами;

o метаданные, описывающие структуру наиболее важных объектов и связей;

o служебные данные, необходимые для функционирования интеграционной

платформы;

 ряд важных механизмов, обеспечивающих связь репозитория с остальными ин-

формационными комплексами предприятия и его функционирование в соответ-

ствии с заданной системой правил:

o механизм синхронизации данных о важных информационных объектах между

репозиторием и остальными ИК предприятия;

Рисунок 1 – Место репозитория в КИС

Аналити-

ческие

системы

Корпора-

тивное хра-

нили

Паспорти-

зация

Диспетче-

изация

ГИС

Репозито-

рий

АСКУЭ

Сбыт ЭЭ

ERP-

система

Расчётные

программы

o механизм управления связями между объектами;

o механизмы доступа к детальным данным об объектах информационных сис-

тем и выполнения межкомплексных запросов;

o механизмы уведомления ИК о различных событиях, связанных с информаци-

онными объектами, в которых они заинтересованы (добавление, удаление,

модификация важных характеристик);

o механизм выполнения проверок полноты и целостности данных репозитория.

Как уже говорилось, репозиторий предназначен для хранения и обработки реестра

заголовков наиболее важных информационных объектов. Под информационным объек-

том понимается логически целостный набор данных, который хранится и обрабатывается

в определённом информационном комплексе предприятия и отражает характеристики и

состояние определённого объекта или процесса окружающего мира (в предметной облас-

ти предприятия). Например, информационный объект «Оборудование подстанции» пред-

ставляет собой группу паспортных данных по оборудованию подстанции.

К наиболее важным информационным объектам относятся те, что представляют

интерес не только в рамках конкретного ИК, но и вне его функций, а также логически свя-

заны с объектами в других ИК. Например, с данными по источникам

питания (подстанции

/ ТП / РП) необходимо работать не только в системе паспортизации, где они непосредст-

венно ведутся, но и в сбытовых комплексах, где они связаны с потребителями, и в эконо-

мической системе, где они связаны с инвентарными объектами.

Заключение. Проводимые исследования позволяют сделать следующее обобще-

ние:

1. Показано, что возможности информационно-измерительных

средств, имеющих-

ся в распоряжении электросетевой компании, в состоянии обеспечить решение задач мо-

ниторинга СЭС. Оценка технического состояния возможна при условии создания энерго-

информационной модели, отражающей топологическую связность объектов системы.

Следует отметить, что не только отсутствует структура сети в виде графа, но и информа-

ция, которая содержится в ИК, не является полной и достоверной.

2. Анализ текущего состояния СЭС мегаполиса на примере г. Екатеринбурга пока-

зал возможность формирования нового вида управления – управления технической поли-

тикой (УТП) электросетевого предприятия. Решение о модернизации и техническом пере-

Рисунок 2 – Составляющие интеграционной платформы

Интеграционная платформа

Механизмы взаи-

модействия по за-

данным правилам

Паспорти-

зация

Диспетче-

ризация

ГИС

АСКУЭ

Сбыт ЭЭ

ERP-

система



Объекты

 Связи

 Метаданные

 Служебные данные

Репозито

ий

вооружении должно приниматься с учетом оптимального плана развития СЭС. Комплекс

мероприятий может выбираться не только из множества доступных подходов в соответст-

вии с действующими рекомендациями, но и с учетом множества ограничений норматив-

ного, правового и финансового характера.

3. Сложность формулировки задачи УТП связана как с формированием целевой

функции для данной задачи, так и с формированием самой математической модели объек-

та СЭС с позиций технического и экономического управления. Следует отметить, что за-

дача УТП многокритериальна. В условиях ограниченности финансовых ресурсов одним

из главных критериев УТП является критерий экономичности, который для электросете-

вого предприятия сводится к минимальным затратам на передачу электроэнергии потре-

бителю. Данный критерий в первую очередь связан с учетом и минимизацией потерь

электроэнергии при передаче. Вторая составляющая экономического критерия связана с

минимизацией эксплуатационных издержек. Другие критерии УТП обычно противоречат

критерию экономичности. К одному из наиболее важных критериев можно отнести на-

дежность электроснабжения потребителей или минимум ущерба от недоотпуска электро-

энергии потребителям.

4. Разработана система индикативного анализа для оценки влияния произвольного

набора факторов на СЭС и ее объекты. Такой подход не предъявляет строгих требований

к учёту внутренних взаимосвязей между факторами. Наряду с этим он учитывает влияние

различных сфер (технической, экономической, экологической и т.д.) на объект исследова-

ния. Метод индикативного анализа, адаптированный к решению задач оценки техническо-

го состояния СЭС, позволяет определить состояние работоспособности любого объекта

электрической сети по той информации, которая имеется в наличии. Использование

балльных пороговых оценок позволяет определить степень аварийности (работоспособно-

сти) как текущего состояния объекта, так и его перспективного положения. Оценка фор-

мируется вне зависимости от объема информации, а также от ее достоверности.

5. Разработанная система оценки эффективности принимаемых решений позволяет

сформировать группу первоочередных мероприятий с учетом различных ограничений.

Данная технология показала высокую эффективность в задаче поиска оптимального ре-

шения, когда критерием оптимума является индикативный показатель перспективного со-

стояния объекта исследования.

6. Комплексная система диагностики, анализа и оценки СЭС позволяет определить

вектор оптимального развития сетей и систем. Оптимальное развитие возможно на базе

формализованной оценки. УПТ формируется на основе текущего состояния СЭС и ее объ-

ектов с учетом тенденций видоизменений их состояний в перспективе.

Список использованных источников

1. Береснева Н. М. Система поддержки индикативного анализа энергетической безопасно-

сти России. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2008. 27 с.

2. Бартоломей П.И., Дмитриев С.А., Кокин С.Е. и др. Информационное обеспечение задач

перспективного развития систем электроснабжения городов // Вестник науки КСТУ.

Костанай: КСТУ, 2008. №1. С. 116–120.

3. Круглов В.В., Дли М.И., Голунов Р.Ю. Нечеткая логика и искусственные нейронные

сети: уч. Пособие. М.: Издательство Физико-математической литературы, 2001, 224 с.

4. Дмитриев, С.А., Кокин С.Е., Логинов Д.А. Создание формы хранения информации о

структуре электрической сети // В кн. Студент и научно-технический прогресс: Сбор-

ник тезисов докладов студенческой научной конференции. Екатеринбург: ГОУ ВПО

УГТУ-УПИ, 2004, 318 с.

АВТОМАТИЗАЦИЯ АКТУАЛИЗАЦИИ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ

ПРИ КРАТКОСРОЧНОМ ПЛАНИРОВАНИИ

И.В. Степанов, И.П. Родин, Р.Т. Хабиров, Е.Е. Вакульчик

Филиал ОАО «СО ЕЭС» Башкирское РДУ

Краткосрочное планирование режимов работы электроэнергетической системы яв-

ляется важным и неотъемлемым звеном в цепочке обеспечения надежной работы энерго-

системы. Наличие «узких мест», неравномерная загрузка внутренних и внешних связей

контролируемых сечений, сезонные и суточные особенности загрузки оборудования и

элементов электрической сети и т.п. ведет к повышению требований, предъявляемых к

качеству краткосрочного планирования. В последние годы особенно актуальны вопросы,

касающиеся изменений в структуре потребления электрической мощности и её распреде-

ления по энергорайонам энергосистемы.

В первую очередь, это связанно с крайне неравномерным распределением нагрузок

отдельных районов. Такие районы включают крупные города ввиду возрастающих темпов

роста промышленного производства, а также интенсивного строительства жилых и адми-

нистративных зданий и сооружений. В Башкирской энергосистеме наиболее выраженным

примером такого района является Уфимский энергорайон. Система электроснабжения

г. Уфы имеет ряд особенностей:

 на этапе строительства Башкирской энергосистемы проектирование связей в

Уфимском энергорайоне велось исходя из того, что большая часть мощности,

генерируемая электростанциями, будет потребляться с шин ГРУ электростан-

ций, а оставшаяся мощность будет выдаваться во внешнюю сеть для других по-

требителей. Это обусловило минимальное развитие схем выдачи мощности

электростанций. Из-за происходящего перераспределения структуры нагрузок –

сокращения потребления промышленностью с шин электростанций и увеличе-

ния потребления с шин подстанций – происходит дополнительная загрузка сече-

ний электрической сети;

 высокая концентрация электропотребления, генерации и плотность электриче-

ских сетей, сосредоточенная на относительно небольшой территории;

 высокие уровни и темпы роста электропотребления в отдельных районах мега-

полиса, приводящие к быстрому исчерпанию имеющейся пропускной способно-

сти электрических сетей, ухудшению управляемости электроэнергетическими

режимами и сложностям в планировании и проведении ремонтов энергетическо-

го и электротехнического оборудования, а также линий электропередачи;

 неравномерное распределение генерирующих мощностей по территории мега-

полиса. Сложности с сооружением новых энергообъектов обусловливают требо-

вания максимального использования существующих станционных площадок,

что ведет к дальнейшему увеличению установленной мощности электростанций

и неравномерности распределения генерации;

 общий дефицит электропотребления, покрывающийся за счет перетоков мощно-

сти из соседних энергорайонов;

 высокие значения токов короткого замыкания;

 ограниченные возможности противоаварийного управления, вызванные сложной

структурой электрической сети. В этих условиях реализация управляющих воз-

действий для разгрузки перегружающегося сетевого элемента или контролируе-

мого сечения зависят не только от распределения нагрузок потребителей и за-

грузки сетевых элементов, но и от времени суток. Кроме того, действие локаль-

ной противоаварийной автоматики может привести к перегрузкам питающих

связей энергорайона и, как следствие, к каскадному развитию процесса.

Перечисленные особенности не только повышают уровень требований к кратко-

срочному планированию, но и свидетельствуют о необходимости учета индивидуальных

особенностей энергорайонов и выявленных «узких мест».

Одним из этапов краткосрочного планирования в Башкирском РДУ является про-

цесс актуализации расчетной модели энергосистемы РБ. Его целью является получение

наиболее точной информации для обеспечения выполнения плановых ремонтов сетевого и

генерирующего оборудования, поддержания требуемых уровней напряжения в системо-

образующей сети с учетом выполнения критериев надежности.

Актуализация расчетной модели – это постановка электрических режимов на ак-

туализированной расчетной схеме с актуализированными параметрами генерирующего

оборудования, сетевыми и режимными ограничениями, а также активными и реактивны-

ми узловыми нагрузками мощности потребления на интересующий момент времени. В

свою очередь, актуализация расчетной схемы – это оперативная коррекция топологии се-

ти, позволяющая отразить текущее состояние моделируемой электрической сети на инте-

ресующий момент времени. Результатом актуализации расчетной модели является уста-

новившийся режим на расчетные сутки и время.

Расчет актуализированного установившегося режима основывается на:

 прогнозе потребления электрической мощности, статистических данных по по-

треблению энергосистемы, энергорайонов и энергоузлов;

 прогнозируемом составе и нагрузках генерирующего оборудования;

 планах ремонтов сетевого и генерирующего оборудования;

 действующих оперативных заявках.

В общем виде схема процесса актуализации представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема выполнения расчета

по актуализации расчетной модели

Под сетевыми ограничениями подразумеваются длительно допустимые токовые

нагрузки линий электропередачи и автотрансформаторов. Они зависят от температуры

окружающего воздуха. Под режимными ограничениями подразумеваются максимально

допустимые перетоки активной мощности по контролируемым сечениям.

Данные по прогнозируемому

потреблению энергосистемы и

эне

го

айонов эне

госистемы

Данные по составу оборудова-

ния на электрических станциях

Оперативные заявки

ПК «RastrWin»

Выполнение расчета установившегося

режима с учетом:

– обеспечения требуемых уровней на-

пряжения;

– обеспечения требуемых запасов ус-

тойчивости;

– сетевых ограничений;

– режимных ограничений.

Актуализированная модель энергосистемы. Уста-

новившийся режим.

В общем случае необходимые для расчетов данные представляют собой колоссаль-

ный объем информации, в связи с этим нельзя не отметить, что ошибки, обусловленные

человеческим фактором, неизбежны. Кроме того, процесс выполнения данных расчетов

трудоемкий и требует много времени.

Минимизация ошибок, связанных с человеческим фактором, и сокращение време-

ни, затрачиваемого на выполнение расчетов, обуславливало необходимость автоматиза-

ции процесса выполнения данных расчетов. Поэтому в Башкирском РДУ был разработан

комплекс «Автоматизация актуализации расчетной модели».

Общий алгоритм работы комплекса приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Общий алгоритм работы ПК «Автоматизация актуализации

расчетной модели»

При запуске комплекса, после открытия главного окна программы, определяются

расчетные сутки и время, на которые требуется выполнить расчет, после чего осуществля-

ется связь с базой данных макетов «Параметры генерирующего оборудования (53500

xml)» и «Прогноз электропотребления по территории РБ с разбивкой по субъектам ОРЭМ

Актуализированная модель.

Установившийся режим

Запуск ПК «Автоматизация актуализации расчетной

модели».

Открытие главного окна программы:

– выбор даты и времени расчетных суток;

– выбор учитываемых при расчете оперативных заявок;

– выбор температуры окружающего воздуха на расчет-

ный п

ер

од.

Импорт данных

макета 53500

Импорт данных

макета 308

Импорт данных по топологии

сети (оперативные заявки)

ПК Заявки

ПК Заявки СМС

База данных макета

53500

База данных

макета 308

База данных

ремонтных режимов

ПК «RastrWin»

на предстоящие сутки» (макет 308), а также с программным комплексом «Заявки СМС»

посредством разработанного Башкирским РДУ программного комплекса «Заявки».

Макет «Параметры генерирующего оборудования (53500 xml)» формируется на

электростанциях и содержит данные по прогнозируемому составу и нагрузкам генери-

рующего оборудования. При осуществлении связи главного окна программы с базой дан-

ных макета выполняется импорт данных в рабочую область «Генерация» разработанного

программного комплекса на расчетные сутки и время с сохранением индивидуальных на-

именований установленных на электрических станциях турбогенераторов и соответствием

данных макета импортированным и отображаемым комплексом. При этом значение гене-

рации турбогенераторов можно варьировать в диапазоне от минимального до максималь-

ного, определенных для каждого генератора. Выбором значения генерации определяется

величина генерации электростанций в расчетной модели энергосистемы. Генераторы,

представленные в макете, имеют привязку к узлам расчетной модели, где каждый из них

представлен отдельным узлом.

Макет «Прогноз электропотребления по территории РБ с разбивкой по субъектам

ОРЭМ на предстоящие сутки» (макет 308) формируется на основании текущей динамики

потребления энергосистемы, статистических данных и прогнозируемых погодных усло-

вий. При осуществлении связи главного окна программы с базой данных макета 308 вы-

полняется импорт данных на расчетные сутки и время в рабочую область «Потребление»

разработанного программного комплекса с соответствием данных макета импортирован-

ным и отображаемым комплексом. Существует возможность «ручного» ввода данных как

суммарного потребления энергосистемы, так и отдельных энергорайонов и энергоузлов.

Отображаемое потребление определяет величины потребления энергорайонов и энергоуз-

лов при выполнении расчета установившегося режима.

Данные по оперативным заявкам импортируются в рабочую область «Заявки» раз-

работанного программного комплекса с учетом стадии и статуса их рассмотрения (приня-

тые, разрешенные и т.д.). При решении задачи импорта и отображения оперативных зая-

вок возникли определенные трудности, связанные с техническими особенностями про-

граммного комплекса «Заявки СМС». Сутью проблемы стала невозможность выполнения

синтеза и связи ПК «Заявки СМС» и ПК «Автоматизация актуализации расчетной моде-

ли». Проблема была успешно решена посредством связи разработанного ПК с ПК «Заяв-

ки», который в свою очередь синтезируется с ПК «Заявки СМС» и дублирует поступаю-

щие оперативные заявки. Для последующего расчета установившегося режима требуется

определить перечень конкретных оперативных заявок, которые будут учтены и выполне-

ны при последующем расчете.

Экспорт данных по оперативным заявкам в ПК «RastrWin» выполняется при помо-

щи базы данных ремонтных режимов (ремонтных схем), которая была специально сфор-

мирована для разработанного комплекса. Она содержит необходимую информацию по

режимным мероприятиям, необходимым для проведения ремонта из условия сохранения

надежности. Режимные мероприятия привязаны к ветвям имеющейся расчетной схемы

ПК «RastrWin» и представляют собой перечень требуемых изменений в расчетной схеме

для проведения того или иного ремонта. Необходимым и достаточным условием экспорта

данных, определяющих топологию сети, является совпадение номера ремонтного режима

(ремонтной схемы) и уникального кода конкретного оборудования в рассматриваемой за-

явке и базе данных. Уникальные коды оборудования и номера ремонтных режимов (ре-

монтных схем) представлены в базе данных и каждой конкретной заявке.

Для учета сетевых ограничений, задается прогнозируемая температура окружаю-

щего воздуха, которая определяет допустимую токовую загрузку элементов расчетной

схемы.

Пользовательский интерфейс разработанного комплекса представлен на рисунке 3.

После выполнения представленных мероприятий осуществляется экспорт данных

потребления, генерации и топологии сети в ПК «RastrWin», где представлена расчетная

модель энергосистемы, после чего выполняется расчет установившегося режима на задан-

ное время и сутки. Завершающим звеном расчета является анализ полученного устано-

вившегося режима.

Рисунок 3 – Пользовательский интерфейс ПК «Автоматизация актуализации

расчетной модели»

Результаты

1. Разработанный программный комплекс позволил минимизировать ошибки, обу-

словленные влиянием человеческого фактора на результаты и качество расчетов.

2 Существенно снижены затраты временных ресурсов на выполнение расчетов.

3. Осуществлена связь макетов 53500 xml и 308 с новой расчетной моделью энер-

госистемы РБ в ПК «RastrWin».

4. Осуществлена связь ПК

«Заявки СМС» с ПК «RastrWin».

5. Осуществлен учет сетевых ограничений при выполнении расчетов.

6. Осуществлены требования ремонтных режимов (ремонтных схем) при выводе в

ремонт того или иного оборудования.

7. Разработанный комплекс адаптирован к применяемым программно-

информационным комплексам.

8. Разработанный комплекс адаптирован к используемой расчетной модели.

9. Разработанный комплекс выполнен с учетом возможности его последующей мо-

дернизации и расширения выполняемых им задач.