Навигатор диспетчера. Опыт использования в автоматизированной системе технологического управления РЭС

Page 1

Page 2

УПРАВЛЕНИЕ

СЕТЯМИ

Навигатор диспетчера.

Опыт использования в автоматизированной
системе технологического управления РЭС

Трансформация

сетей

ПАО

Россети

применением

инновационных

технологий

пред

–

усматривает

комплексную

автоматизацию

сетей

РЭС

на

базе

цифровых

технологий

активно

–

адаптивного

распределенного

адаптивного

оптимального

централизованного

управления

сетью

Разработанная

ADMS «

Навигатор

диспетчера

соответствует

совре

–

менной

парадигме

управления

распределительными

сетями

—

автоматической

навига

–

ции

диспетчера

процессе

оперативно

–

технологического

управления

распределительной

сетью

статье

описывается

опыт

использования

Навигатора

диспетчера

качестве

основы

автоматизированной

системы

технологического

управления

(

АСТУ

)

РЭС

Рыкованов

к.т.н., генеральный директор ООО «Систел»

Хозяинов

заместитель генерального директора по развитию ООО «Систел»

татья является продолжением серии ста-

тей [1–3], посвященных программному

комплексу «Навигатор диспетчера» — оте-

чественной разработке, нацеленной на ав-

топилотирование распределительной электрической

сети. В статье рассматриваются вопросы практиче-

ского применения «Навигатора диспетчера» в соста-

ве АСТУ РЭС.

В соответствии с парадигмой автопилотирования

распределительной сети нами была разработана

концепция Навигатора диспетчера РЭС [1], выполне-

на научно-исследовательская и опытно-конструктор-

ская работа «Разработка программного комплекса

адаптивного оптимального управления режимами

района электрической сети», разработан расчетно-

аналитический программный комплекс (РАПК), об-

ладающий функционалом EMS, DMS, OMS. Далее

РАПК был интегрирован с ОИУК (SCADA), в резуль-

тате чего появился новый продукт под названием

«Навигатор диспетчера» (далее — Навигатор), ко-

торый, кроме функций ADMS/EMS, реализует новую

функцию — обеспечивает навигацию диспетчера

в процессе оперативного управления сетью [2–3].

Сети большинства РЭС, как правило, однолуче-

вые, исключением являются сети больших городов,

которые могут быть двухлучевыми. Обычно рас-

пределительная сеть РЭС охватывает территорию

порядка 5000–20 000 км

, содержит 500–2000 ТП,

разделяется на несколько мастерских участков.

Трансформация сетей РЭС с применением иннова-

ционных технологий предусматривает повышение их

наблюдаемости, надежности, повышение качества

электроснабжения и сокращение потерь электри-

ческой энергии. Одной из задач современного РЭС

является обеспечение умного учета и энергомони-

торинга, поэтому в перспективе предусматривается

установка приборов учета на всех объектах (центрах

питания и ТП) распределительной сети и созда-

ние АИИС КУЭ распределительной сетевой компа-

нии на базе программного комплекса «Пирамида-

Сети». Для повышения надежности сети 6–10 кВ

предусматриваются секционирование участков сети

и подключения резервных источников питания с ис-

пользованием реклоузеров, управляемых разъеди-

нителей и индикаторов короткого замыкания в со-

вокупности с телемеханизацией ТП, модернизацией

коммутационных аппаратов и релейных защит цен-

тров питания, автоматизированных систем диспет-

черского управления РЭС.

Навигатор — это программный комплекс, обес-

печивающий навигацию диспетчера по сети в про-

цессе централизованного адаптивного оптимального

управления сетью. Навигация основана на оцени-

вании в реальном масштабе времени текущего со-

стояния (топологии и режима), надежности сети,

технологических нарушений, качества и потерь

электроэнергии. В случае снижения надежности

сети, отклонения режима от нормального, выхода

параметров качества и потерь электроэнергии за до-

пустимые пределы автоматически запускаются адек-

ватные состоянию сети цепочки оптимизационных

расчетов для синтеза новых топологий и режимов,

обеспечивается формирование и выдача рекомен-

даций диспетчеру по управлению сетью в реальном

времени.

Работа Навигатора систематизирована в соот-

ветствии со стандартизацией режимов/состояний

сети [4], которые разделяются на три категории:

аварийный/послеаварийный, вынужденный, нор-

мальный. Снижение надежности сети и перерывы

энергоснабжения потребителей, как правило, явля-

ются следствием аварий и инцидентов, и потому они

«привязаны» к аварийному/послеаварийному состо-

янию/режиму сети. Выходы за допустимые пределы

параметров режима, чувствительности защит, пока-

зателей качества электроэнергии «привязаны» к вы-

нужденному состоянию/режиму сети. А рост потерь

электроэнергии «привязан» к нормальному состоя-

Page 3

нию/режиму сети, потому что в других режимах дис-

петчеру «не до потерь».

Визуальное представление схем сети и рекомен-

даций в Навигаторе связано со «своим» цветом для

каждой категории состояния/режима сети. Аварий-

ный/послеаварийный режим ассоциируется с крас-

ным цветом, вынужденный режим — с желтым,

нормальный режим — с зеленым. Режим сети пред-

ставляется в виде сетевого/системного светофора,

который зажигается в соответствии с категорией те-

кущего режима. Объектовые светофоры сигнализи-

руют о текущей категории режима/состояния фраг-

мента сети, питаемого от объекта. По светофорам

можно визуально оценить режим/состояние сети,

увидеть участок сети, где произошло технологиче-

ское нарушение, пропало питание потребителей. Се-

тевой светофор устанавливается на панели управ-

ления, а объектовые светофоры — на схеме сети

слева-сверху от изображения объекта сети (ЦП, РП

или ТП). На схеме сети, справа от изображения объ-

екта, также могут устанавливаться светофоры/сигна-

лизаторы работы АПТС.

Логика выдачи рекомендаций Навигатором за-

ключается в следующем. В первую очередь, выдают-

ся рекомендации для парирования нарушений ава-

рийного/послеаварийного режима. Если Навигатор

определяет, что сеть находится в аварийном/после-

аварийном режиме, то включает красный системный

и объектовые светофоры, выдает рекомендации по

определению и изолированию повреждения, вос-

становлению питания потребителей, восстановле-

нию сети в неповрежденной части. Если Навигатор

фиксирует вынужденный режим сети, то включает

желтый системный и объектовые светофоры, вы-

дает рекомендации по вводу режима в допустимую

область, поиску места однофазного замыкания на

землю, симметрированию нагрузки фаз трансфор-

матора. После перевода сети в нормальный режим

Навигатор включает зеленый системный светофор,

приступает к анализу и оптимизации потерь электро-

энергии и выдаче рекомендаций по оптимизации ре-

жима сети [2].

РАПК может работать в двух режимах — слеже-

ния и моделирования. Переключение РАПК из режи-

ма слежения в режим моделирования и обратно вы-

полняется либо нажатием соответствующих кнопок

на панели управления, либо автоматически для мо-

делирования выполнения рекомендаций, формиру-

емых Навигатором. Пользователь может зрительно

отличать режимы работы РАПК: в режиме модели-

рования вокруг экранной формы появляется оран-

жевая рамка. Расчетно-аналитические приложения

РАПК в режиме слежения осуществляют мониторинг

режима/состояния сети в реальном времени по дан-

ным телеметрии. При активизации функции «Навига-

ция» (в частности, нажатием кнопки на панели управ-

ления) дополнительно запускаются приложения,

обеспечивающие формирование и выдачу рекомен-

даций по оперативному адаптивному оптимальному

управлению сетью.

В режиме моделирования РАПК выполняет все

перечисленные выше функции, но при этом расче-

ты выполняются по текущим срезам, архивам, про-

гнозам. В режиме моделирования дополнительно

запускаются приложения, моделирующие работу ре-

лейной защиты и автоматики, приложения, связан-

ные с заявками и предусматривающие интеграцию

с программным комплексом АСУРЭО, с целью про-

смотра и создания заявок на вывод оборудования из

работы. РАПК в режиме моделирования может ис-

пользоваться для краткосрочного и среднесрочного

планирования работы сети и планирования развития

сети в тренажере диспетчера.

Для систематизации работы пользователя с ре-

комендациями Навигатора в РАПК включен журнал

рекомендаций, представляющий собой хранилище

пакетов рекомендаций и программное обеспечение

для выбора из пакета конкретных рекомендаций,

с последующим представлением плана работ (по-

следовательности действий) их практической реа-

лизации. Диалоговое окно для выбора пакета ре-

комендаций из списка представлено на рисунке 1,

диалоговое окно для выбора рекомендации из паке-

та представлено на рисунке 2, диалоговое окно для

выполнения рекомендации представлено на рисун-

ке 3. По структуре и функциям журнал рекомендаций

похож на журнал тревог и журнал событий. Статус

рекомендаций (пакетов рекомендаций) может быть

следующим: поступившая, квитированная, активная,

удаленная, в работе, выполненная, прерванная.

Журнал рекомендаций автоматически запускает-

ся при активации функции «Навигация», иницииру-

емой при запуске РАПК или по нажатию кнопки «На-

вигация» на панели управления. При работе РАПК

в режиме моделирования, в том числе с активизиро-

ванной функцией «Навигация», журнал рекоменда-

ций не формируется.

После появления нового пакета рекомендаций

пользователь может оценить текущее состояние

сети и полученные рекомендации по парированию

нарушений, анализируя краткое описание причины,

инициировавшей запуск Навигатора, краткую харак-

теристику состояния сети, важность и статус реко-

мендации (рисунок 1).

Рис

. 1.

Диалоговое

окно

списком

пакетов

рекомендаций

№

2 (65) 2021

Page 4

В результате выбора одного из пакетов списка вы-

водится диалоговое окно, в информационном поле

которого представлены извлеченные из пакета ре-

комендации (рисунок 2). Цвет подложки фрагмента

«категория режима сети» верхней строки окна соот-

ветствует системному светофору Навигатора.

По умолчанию пакет включает не более трех реко-

мендаций. Для каждой предлагаемой рекомендации

указывается последовательность действий и расчет-

ное время, необходимое для ее выполнения. Поль-

зователю предоставляется возможность визуализа-

ции плана выполнения рекомендаций на схеме сети

и на карте местности (кнопки «На схеме» и «На кар-

те»). Выполнение выбранной рекомендации можно

промоделировать, нажав кнопку «Смоделировать»

на экранной форме (рисунок 2). При этом Навигатор

(как было описано выше) проинформирует пользо-

вателя о переводе РАПК в режим моделирования

появлением оранжевой рамки вокруг главного окна.

Возвращение РАПК в режим слежения производит-

ся по нажатию кнопки «Отменить» или Esc, при этом

оранжевая рамка исчезнет.

После выбора конкретной рекомендации появ-

ляется диалоговое окно, в котором представлена

последовательность действий по выполнению реко-

мендации (рисунок 3).

Выполнение рекомендации в случае, если РАПК

работает в режиме слежения, можно прервать на-

жатием кнопки «Отмена работы» или зафиксировать

факт выполнения рекомендации нажатием кнопки

«Выполнено». Выполненные и отмененные рекомен-

дации по прошествии определенного промежутка

времени перемещаются в архив рекомендаций.

При работе РАПК в режиме моделирования жур-

нал рекомендаций не ведется, поэтому рекомен-

дации представляются пользователю в виде диа-

логовых панелей, в заголовке которых указывается

категория режима, а цвет подложки заголовка соот-

ветствует светофору Навигатора. На рисунке 4 пред-

ставлена панель с рекомендациями для ввода на-

пряжений в допустимую область.

При включении в РАПК программных приложений,

отвечающих за магистральную часть сети (EMS), На-

вигатор может использоваться для управления се-

тью РСК.

Рис

. 3.

Диалоговое

окно

выполнения

рекомендации

по

восстановлению

питания

потребителей

Рис

. 4.

Панель

рекоменда

–

циями

для

вво

–

да

напряжений

допустимую

область

Рис

. 2.

Диалоговое

окно

рекомендациями

по

восстановлению

питания

потребителей

УПРАВЛЕНИЕ

СЕТЯМИ

Page 5

С целью последующего использования схем се-

тей 6–10 кВ на диспетчерской схеме сети РСК и на

диспетчерских схемах РЭС (как фрагментах единой

схемы сети РСК) целесообразно изначально схемы

сетей РЭС «рисовать, как в жизни», то есть с учетом

взаимного пространственного расположения всех

объектов 6–220 кВ сети РСК. В качестве примера

фрагментации РСК на рисунке 5 показана зона от-

ветственности РСК по внешним границам, с выде-

лением зон ответственности двадцати РЭС по вну-

тренним границам.

Схема сети РСК напряжением 0,4–220 кВ обыч-

но компонуется из распределительной и маги-

стральной частей. На ней можно видеть, к каким

последствиям в сети 6–10 кВ приводят отключе-

ния объектов магистральной части сети 35–220 кВ,

электрических станций. С целью обеспечения

представления схемы сети с учетом с географиче-

ской привязки объекты сети РСК, включая объекты

РЭС, «рисуются» по координатам (рисунок 5).

Разреженные координатные схемы сети могут

трансформироваться в диспетчерские схемы, бо-

лее удобные для визуального восприятия пользо-

вателями. Например, координатная схема может

быть повернута и сжата вокруг одного или несколь-

ких объектов сети. На рисунке 6 показана транс-

формация координатной схемы в диспетчерскую

схему сети РЭС.

Видно, как координатная схема вытянутого с се-

вера на юг РЭС (выделен жирным контуром на

рисунке 5) преобразована в диспетчерскую схему

путем поворота схемы против часовой стрелки на

90 градусов и сжатия вокруг центра схемы. Такое

преобразование обусловлено необходимостью

«вытягивания» диспетчерской схемы по горизон-

тали для ее наглядного отображения на несколь-

ких состыкованных мониторах. На схемах сети,

полученных после трансформации координатной

схемы, сохраняется взаимное расположение объ-

ектов «как в жизни», поэтому с такими схемами опе-

ративно-диспетчерской группе удобнее работать.

Сервисные программы Навигатора обеспечивают

трансформацию координатных схем сети в более

удобные для работы пользователей диспетчер-

ские схемы сети, а также в упрощенные схемы. На

упрощенных схемах, как правило, не отображаются

(убираются) схемы ТП, отпайки, а линии уменьша-

ются по длине, в результате чего схема сети будет

меньше по размеру и менее насыщенной, так как на

ней будут представлены только фидеры и коммута-

ционные аппараты в местах деления сети. Для зри-

тельного выделения фидеров и коммутационных

аппаратов в местах деления на диспетчерской схе-

ме сети в Навигаторе используется функция окра-

ски сети, названная «Остов», затеняющая (путем

окрашивания серым цветом) ТП и отпайки.

Все варианты представления схемы сети РЭС,

такие как координатное представление (как на

диспетчерском щите) и упрощенное представле-

ние, имеют одну информационную модель. Поэто-

му они идентичны в части представления измене-

ний топологии и режима сети, расчетных данных

и данных телеметрии. Переход от одно-

го варианта представления схемы сети

к другому может осуществляться путем

нажатия соответствующей кнопки на па-

нели управления графического интер-

фейса.

По результатам опытной эксплуатации

Навигатора введена функция «Раскраска

сети по мастерским участкам» (рисунок 7).

Рис

. 5.

Зона

ответственности

РСК

включающая

зоны

ответственности

РЭС

Рис

. 6.

Пример

преобразования

координат

–

ной

схемы

сети

РЭС

диспетчерскую

схему

Рис

. 7.

Пример

раскраски

сети

по

мастерским

участкам

на

панора

–

ме

Навигатора

№

2 (65) 2021

Page 6

Она обеспечивает возможность цветового вы-

деления мастерских участков на схеме сети с уче-

том того обстоятельства, что границы между участ-

ками могут проходить по опорам линий 6–10 кВ,

а не по электрическим объектам. Поопорные схе-

мы линий 6–10 кВ и 0,4 кВ можно вызывать из под-

робных схем объектов сети, связанных с конкрет-

ными линиями.

Навигатор разделяет отключения потребите-

лей на плановые и аварийные отключения. Список

потребителей, отраженных в модели, можно сор-

тировать по парамет рам (объекту, нагрузке, опоре,

населенному пункту и т.д.). Также список потре-

бителей, питающихся от ТП, можно вызывать при

выборе ТП на схеме сети, а список потребителей,

подключенных к линиям 0,4 кВ, можно вызывать

указанием мышью линии на подробной схеме ТП.

Если сеть находится в аварийном/послеаварий-

ном режиме, то путем нажатия мышью на крас-

ный фонарь системного светофора Навигатора

можно вывести список всех потребителей в сети,

оставшихся без питания. При нажатии мышью на

красный фонарь объектового светофора можно

вывести список потребителей, которые потеряли

питание от объекта.

Навигатор может работать с различными ГИС,

в том числе с ГИС ПАО «Россети». В настоящее

время в качестве поставщика карт для Навигатора

чаще используется ГИС Open Street Map. Графи-

ческий интерфейс Навигатора обеспечивает про-

стой переход со схемы сети на карту и обратный

переход. При этом обеспечивается единообраз-

ная окраска линий и объектов сети на диспетчер-

ских схемах и картах местности. На картах также

обеспечивается отображение местоположения ав-

томобилей РЭС.

Навигатор интегрирован с программным ком-

плексом «Пирамида-Сети» по API в соответствии

со стандартом МЭК 61968, с сервером трекин-

га автомобилей — по API компании «Виалон»,

с ПК «Заявки» — по API программного комплекса

АСУРЭО.

Из комплекса «Пирамида Сети» в архив Навига-

тора перенесены временные ряды показаний при-

ООО «Систел»

г. Москва, Каширское ш.,

д. 22, корп. 3,

Тел.: (495) 727-39-65

[email protected]

www.systel.ru

боров учета, установленных на ТП и ПС. Каждые

тридцать минут архив дополняется новыми полу-

часовыми значениями потребления электрической

энергии. На этих данных производится обучение

разработанных моделей оперативного прогноза

[3] и прогноза на сутки вперед, которые планиру-

ется использовать в Навигаторе на последующих

этапах. Ошибка прогноза потребления для основ-

ной массы трансформаторов ТП для 30-минутного

интервала составляет менее 1%, для 120-минут-

ного — менее 2,5%. Использование данных опе-

ративного прогноза позволит довести точность

оценивания состояния распределительной сети

до уровня точности оценивания состояния маги-

стральных сетей.

Адаптация диспетчеров РЭС к новой системе

проходит успешно. Как правило, после одного-

двух месяцев эксплуатации диспетчеры осваива-

ют работу с Навигатором.

Следующими этапами развития Навигатора

диспетчера для АСТУ РЭС видится автоматиза-

ция оповещения потребителей об отключениях,

программная реализация альтернативы традици-

онному диспетчерскому мнемощиту, интеграция

с корпоративной системой управления активами,

ввод в модель оперативных и суточных прогнозов

режима/состояния.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Навигатор диспетчера является эффективным ин-

струментом диспетчерского персонала для управ-

ления сетями РЭС. По результатам практического

использования Навигатора при реализации АСТУ

РЭС можно заключить, что централизованное

адаптивное оптимальное управление сетью РЭС

с помощью Навигатора в совокупности с децен-

трализованным активно-адаптивным управле-

нием фрагментами сети с помощью реклоузеров

является оптимальной технологией управления

распределительными сетями 0,4–10 кВ. Примене-

ние этой технологии может рассматриваться как

первый практический шаг на пути к адаптивно-оп-

тимальному управлению сетями РЭС в режиме ав-

топилотирования.

ЛИТЕРАТУРА
1. Рыкованов С.Н., Хозяинов М.А. Концепция навигатора диспетчера

для адаптивного оптимального управления режимами распреде-

лительной электрической сети // Автоматизация & IT в энергетике,

2018, № 12. С. 30–34.

2. Потапенко С.П., Рыкованов С.Н., Хозяинов М.А. Навигатор диспет-

чера. Адаптивная динамическая оптимизация потерь электроэнер-

гии в разомкнутой распределительной электрической сети // ЭЛЕК-

ТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение, 2019, № 5(56). С. 30–37.

3. Арапов Н.Д., Беляков Д.А., Московой И.В., Рыкованов С.Н., Хозя-

инов М.А. Навигатор диспетчера. Современные модели оператив-

ного прогноза нагрузки распределительных электрических сетей //

Автоматизация & IT в энергетике, 2020, № 12(137). С. 24–32.

4. СТО 59012820.29.240.007-2008. Правила предотвращения развития

и ликвидации нарушений нормального режима электрической части

энергосистем. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200095744.

УПРАВЛЕНИЕ

СЕТЯМИ

Оригинал статьи: Навигатор диспетчера. Опыт использования в автоматизированной системе технологического управления РЭС

Читать онлайн

Трансформация сетей ПАО «Россети» с применением инновационных технологий предусматривает комплексную автоматизацию сетей РЭС на базе цифровых технологий активно-адаптивного распределенного и адаптивного оптимального централизованного управления сетью. Разработанная ADMS «Навигатор диспетчера» соответствует современной парадигме управления распределительными сетями — автоматической навигации диспетчера в процессе оперативно-технологического управления распределительной сетью. В статье описывается опыт использования «Навигатора диспетчера» в качестве основы автоматизированной системы технологического управления (АСТУ) РЭС.