32
Май–июнь 2013
ПОВЫШЕНИЕ
Надёжности
Пример
интерфейса
пользователя
программы
расчёта
PSS
SINCAL.
С
пециалисты
по
планированию
сетей
компании
VSD —
оператора
распределительной
сети
и
члена
European RWE Group —
ежедневно
ра
-
ботают
с
приложениями
для
подключения
до
-
полнительных
нагрузок
и
источников
распределённой
генерации
.
Такие
подключения
часто
требуют
проведе
-
ния
небольших
,
а
иногда
и
крупных
модификаций
рас
-
пределительной
системы
.
Во
внутренних
руководствах
по
планированию
сети
даются
принципиальные
основы
таких
модификаций
.
Это
часто
приводит
к
необходимости
определить
в
количественном
выражении
результат
воздействия
распределительной
системы
на
вновь
подключённые
нагрузку
/
генерацию
и
,
наоборот
,
оценить
степень
воз
-
действия
этих
подключений
на
распределительную
систему
.
В
таких
случаях
необходимо
смоделировать
Распределённая генерация
стимулирует планирование
системы
Процесс планирования системы выигрывает
от использования данных ГИС и программного
обеспечения, ориентированного на потребителя.
Йозеф Томчик (Jozef Tomcik), Петер Менто (Peter Mento)
и
Ярослав Сердула (Jaroslav Serdula),
группа компаний VSE Group
участок
распределительной
системы
в
очень
простой
форме
,
используя
имеющийся
в
наличии
табличный
калькулятор
,
или
же
в
более
сложной
форме
,
используя
профессиональное
программное
обеспечение
для
пла
-
нирования
системы
.
Спецификация
по
планированию
В
2009
году
группа
инженеров
компании
VSE Group,
члена
RWE Group,
в
общих
чертах
сформулировала
требования
к
программному
обеспечению
по
планиро
-
ванию
сети
(NPS)
с
точки
зрения
потребителя
путём
определения
как
инженерной
,
так
и
IT-
архитектуры
.
Это
был
результат
массированного
обновления
бизнес
-
приложений
компании
VSE Group,
информационной
системы
и
системы
управления
SAP,
системы
диспет
-
черского
управления
и
сбора
данных
(SCADA)
и
гео
-
графической
информационной
системы
(
ГИС
),
которые
устанавливались
в
период
с
2004
по
2009
год
.
Системная
интеграция
NPS
оказалась
последним
фрагментом
головоломки
,
когда
дело
дошло
до
средств
IT-
компании
VSE Group.
Ожидается
,
что
NPS
придёт
на
замену
ручного
моделирования
сетей
,
которое
ме
-
нее
точное
,
требует
больших
затрат
времени
и
менее
гибкое
в
части
обслуживания
и
обновления
.
Эта
форма
сетевого
моделирования
оказывает
негативное
воздей
-
ствие
на
количественную
и
техническую
стороны
ана
-
лиза
сети
.
Имеющееся
на
рынке
ПО
NPS
предлагает
ряд
ана
-
литических
функций
и
функций
расчёта
,
часто
превос
-
ходящих
по
качеству
и
диапазону
технические
данные
,
которыми
обычно
пользуются
сетевые
операторы
.
Ми
-
нимальный
перечень
требований
к
ПО
NPS,
сформули
-
рованный
VSE Group,
включает
расчёт
симметричных
нагрузок
,
симметричных
и
несимметричных
трёхфаз
-
ных
,
однофазных
и
двухфазных
токов
короткого
замы
-
кания
.
Другие
зависящие
от
напряжения
аналитические
функции
включают
совершенствование
замеров
пита
-
ющих
линий
(
значения
PQ,
качество
электроэнергии
),
определение
ёмкостных
токов
линии
22
кВ
,
анализ
по
-
33
Май–июнь 2013
Графическое
представление
уровней
напряжения
распределительной
системы
.
ПОВЫШЕНИЕ
Надёжности
следствий
аварий
в
системе
110
кВ
и
определение
токов
плавких
пре
-
дохранителей
низкого
напряжения
(LV).
Быстродействие
программ
рас
-
чёта
моделей
крупных
систем
,
со
-
стоящих
из
более
чем
100000
узлов
,
должно
быть
минимальным
(
в
те
-
чение
одной
минуты
).
Однако
эти
функции
эффективности
не
были
основной
движущей
силой
данно
-
го
проекта
,
поскольку
они
уже
были
обозначены
ПО
NPS.
Основной
целью
окончательных
технических
требований
было
пре
-
образование
данных
и
последующая
отладка
программного
обеспечения
.
Данные
должны
быть
конвертируе
-
мы
из
любого
напряжения
таким
об
-
разом
,
чтобы
пользователи
могли
проанализировать
систему
высокого
напряжения
(HV)
и
условия
бытовой
нагрузки
.
Модели
крупных
по
гео
-
графическим
масштабам
сетей
высокого
/
среднего
(HV/
MV)
напряжения
должны
быть
способными
отражать
сеть
площадью
16200
км
2
.
Таким
образом
,
было
очень
важно
,
чтобы
ПО
NPS
выводило
на
экран
простое
гео
-
графическое
представление
результатов
на
графике
сети
.
Это
позволило
бы
пользователям
выделить
ин
-
дивидуальный
район
снабжения
с
питающей
линией
/
подстанцией
или
устройства
с
параметрами
,
выходя
-
щими
за
уровень
параметров
изучаемого
района
.
Замыкали
перечень
требований
VSE Group
функции
редактирования
,
экспорта
и
печати
,
которые
всегда
яв
-
ляются
основным
предметом
конкурсных
процессов
.
Источник
сетевой
базы
данных
от
ГИС
должен
быть
приспособлен
для
хранения
трёх
независимых
геогра
-
фических
моделей
сети
HV, MV
и
LV.
Были
определены
параметры
этих
сетей
.
•
Сеть
высокого
напряжения
.
Модель
сети
высокого
напряжения
должна
представлять
собой
конкрет
-
ную
сеть
110
кВ
высокого
напряжения
,
полностью
обслуживаемую
компанией
VSD.
Внешняя
часть
пе
-
редающей
сети
400
кВ
системного
оператора
пред
-
ставлена
вводами
питания
,
подключёнными
к
шине
400
кВ
.
Далее
идущие
трансформаторы
400/110
кВ
и
отходящие
линии
110
кВ
должны
быть
представ
-
лены
в
виде
параметров
,
шины
и
переключающие
компоненты
преобразуются
из
ГИС
без
всякого
упрощения
.
Трансформаторы
110/22
кВ
конечных
подстанций
должны
быть
представлены
в
виде
на
-
грузки
.
Сеть
высокого
напряжения
должна
быть
спроектирована
как
работающая
замкнутая
сеть
;
анализ
последствий
аварий
будет
использоваться
для
определения
узких
мест
в
системе
.
•
Сеть
среднего
напряжения
.
Модель
сети
средне
-
го
напряжения
должна
быть
представлена
одним
из
восьми
субрайонов
всей
зоны
снабжения
, —
на
практике
понадобилось
бы
восемь
различных
мо
-
делей
сетей
среднего
напряжения
.
Модели
вводов
питания
,
которые
представляют
условия
коротких
замыканий
в
линии
верхнего
уровня
400
и
110
кВ
подключаются
к
шине
110
кВ
.
В
отличие
от
сети
высокого
напряжения
трансформаторы
110/22
кВ
будут
смоделированы
в
виде
электрических
пара
-
метров
трансформаторов
.
Линии
со
стороны
на
-
грузки
22
кВ
и
трансформаторы
22/0,4
кВ
будут
смоделированы
в
виде
стандартных
параметров
.
В
отличие
от
сетей
400
кВ
конечные
подстанции
бу
-
дут
смоделированы
полностью
,
включая
трансфор
-
маторы
22/0,4
кВ
с
нагрузками
,
представленными
в
виде
отходящих
питающих
линий
0,4
кВ
.
Станет
возможным
определить
оптимальное
положение
отпаек
трансформатора
и
проанализировать
воз
-
действие
положения
отпаек
на
трансформаторы
110/22
кВ
и
22/0,4
кВ
на
комплексной
модели
сети
22
кВ
.
Для
этой
модели
важную
роль
играет
функ
-
ция
масштабирования
нагрузки
,
которая
пропорцио
-
нально
уменьшает
нагрузки
до
фактических
условий
системы
.
•
Сеть
низкого
напряжения
.
Модель
сети
напряжени
-
ем
0,4
кВ
представляет
сеть
города
или
деревни
.
В
отличие
от
вводов
питания
22
кВ
,
вся
отходящая
сеть
0,4
кВ
будет
преобразована
от
ГИС
в
соотно
-
шении
1:1
соответственно
.
Нагрузки
в
конечных
точках
сети
будут
представлены
в
виде
конечных
потребителей
,
и
для
моделирования
электрических
параметров
индивидуальных
элементов
потребу
-
ются
только
стандартные
параметры
.
Функция
раз
-
мерности
должна
проверить
токи
соответствующих
предохранителей
и
подтвердить
пятиминутное
от
-
ключение
потребителей
,
требуемое
при
возникнове
-
нии
аварии
.
Все
три
модели
(110, 22
кВ
и
0,4
кВ
)
должны
иметь
возможность
виртуального
соединения
между
собой
,
чтобы
более
точно
проанализировать
взаимное
воз
-
действие
уровней
напряжения
.
Выбор
программного
обеспечения
для
планирования
сети
В
конце
2009
года
компания
VSE Group
распростра
-
нила
информацию
об
открытии
тендера
на
поставку
программного
обеспечения
.
Для
выбора
конечного
поставщика
использовался
метод
многокритериаль
-
ной
оценки
. VSE Group
сделала
свой
выбор
на
основе
общей
стоимости
права
собственности
,
включая
пять
лет
поддержки
и
оценку
технических
требований
.
На
общую
стоимость
и
соответствие
технической
специ
-
фикации
пришлось
по
50%.
В
2010
г
.
была
разработана
со
всеми
заинтересо
-
ванными
поставщиками
и
утверждена
первая
часть
контракта
(
концептуальный
проект
).
В
2011
г
.
была
со
-
гласована
вторая
часть
контракта
,
которая
включала
модификацию
существующей
системы
ГИС
,
разра
-
ботку
и
поставку
средств
преобразования
и
NPS.
Этот
34
Май–июнь 2013
Снимок
экрана
сети
среднего
напряжения
в
пакете
программ
расчёта
PSS,
зоны
за
-
грузки
представлены
цветовым
спектром
:
красный
–
зоны
высокой
нагрузки
,
зелёный
–
зоны
лёгкой
нагрузки
.
ПОВЫШЕНИЕ
Надёжности
процесс
закончился
заключением
контракта
между
VSE Group
и
Siemens Power Technologies International
(Siemens PTI)
в
октябре
2011
года
.
Программное
обеспечение
планирования
сети
Пакет
программного
обеспечения
компании
Сименс
,
в
состав
которого
входит
программное
обеспечение
планирования
сети
PSS SINCAL
версии
8.5,
включал
соответствующее
ПО
по
преобразованию
данных
сети
,
фоновую
графику
и
последнее
,
но
не
менее
важное
устройство
корректировки
текущих
данных
сети
.
Тре
-
бования
пользователей
,
собранные
от
пользователей
сетей
по
всему
миру
,
были
интегрированы
в
ПО
NPS
в
форме
регулярных
обновлений
,
пользу
от
которых
по
-
лучают
как
разработчики
программного
обеспечения
,
так
и
потребители
.
По
рекомендациям
VSE Group
было
проведено
два
усовершенствования
системы
в
преде
-
лах
PSS SINCAL.
Качество
модели
распределительной
системы
оказывает
непосредственное
и
очень
существенное
влияние
на
качество
анализа
,
и
оно
намного
важнее
характеристик
программного
обеспечения
.
Кроме
того
,
решающим
фактором
является
время
,
затрачиваемое
на
создание
модели
.
В
основном
проект
заключался
в
создании
конвер
-
тера
,
который
представляет
собой
интерфейс
между
двумя
стандартными
программными
продуктами
.
Про
-
ще
говоря
,
конвертер
считывает
данные
с
ГИС
и
преоб
-
разует
их
в
язык
формата
данных
NPS.
В
отличие
от
ГИС
,
конвертер
не
общается
с
другими
системами
,
такими
как
SCADA
или
SAP.
Во
время
пре
-
образования
вспомогательная
информация
(
из
баз
дан
-
ных
)
добавляется
к
уже
преобразованной
базе
данных
ГИС
.
Эта
функция
позволяет
вводить
данные
из
базы
данных
питающей
линии
в
дополнение
к
базам
данных
оборудования
и
защиты
,
включая
электрические
пара
-
метры
сетей
среднего
и
низкого
напряже
-
ния
,
которых
в
базе
данных
ГИС
нет
.
Кроме
того
,
значение
базы
данных
величин
потокораспределения
электроэ
-
нергии
заключается
в
том
,
что
она
содер
-
жит
измерения
питающих
линий
средне
-
го
напряжения
(
т
.
е
.
данные
от
удалённых
мест
нагрузки
сети
,
где
производится
непрерывное
измерение
профилей
на
-
грузки
и
генерации
).
Измеренные
данные
среднего
напряжения
используются
NPS
для
масштабирования
нагрузки
среднего
и
низкого
напряжения
(
представлены
в
виде
значений
максимальной
или
уста
-
новленной
мощности
),
а
также
для
точ
-
ного
моделирования
реальных
условий
в
сети
.
Эти
вспомогательные
базы
данных
готовятся
администраторами
сети
VSE
Group.
На
самом
деле
это
гораздо
проще
,
чем
создание
и
поддержка
интерфейсов
в
других
системах
.
Конвертер
,
кроме
отображения
вспо
-
могательной
базы
данных
,
также
создаёт
дополнительную
информацию
.
Например
,
в
сетях
высокого
и
среднего
напряжений
имена
отдельных
элементов
предусмо
-
трены
внутри
самой
бизнес
-
или
техниче
-
ской
системы
,
но
они
не
приемлемы
для
сетей
низкого
напряжения
.
Следовательно
,
конвертер
отслеживает
во
время
процесса
преобразования
участ
-
ки
линии
и
назначает
им
имена
в
соответствии
с
пи
-
тающими
линиями
низкого
напряжения
на
подстанции
среднего
/
низкого
напряжения
.
В
данном
решении
конвертер
встроен
в
систему
ГИС
,
таким
образом
,
при
подключении
к
исходной
базе
данных
ГИС
используется
в
качестве
промежуточного
ПО
.
Следовательно
,
вся
процедура
выборки
данных
для
последующих
преобразований
представляет
со
-
бой
диалоговый
процесс
.
Пользователь
может
выбрать
любую
зону
при
помощи
инструментов
выборки
и
трас
-
сировки
в
ГИС
,
а
затем
конвертировать
их
пакет
PSS
SINCAL.
При
таком
автоматическом
преобразовании
данных
пользователь
имеет
возможность
за
короткое
время
создать
точную
модель
распределительной
системы
.
В
прошлом
на
моделирование
субрайонов
средне
-
го
напряжения
компании
VSE Group,
что
составляет
около
1/8
всей
энергосистемы
компании
,
уходило
до
500
часов
.
Сейчас
при
помощи
нового
автоматическо
-
го
приложения
по
преобразованию
данных
создаётся
более
точная
модель
сети
такого
же
размера
пример
-
но
за
3
часа
.
Это
новое
решение
имеет
потенциал
со
-
кратить
время
создания
модели
распределительной
системы
на
99%.
Очевидно
,
что
база
данных
по
систе
-
матическому
обзору
данных
ГИС
становится
важной
вехой
в
деле
усовершенствования
моделирования
и
анализа
сетей
.
Программное
решение
по
планированию
Решение
,
внедрённое
в
компании
VSE Group,
зна
-
чительно
улучшило
качество
анализа
сетей
.
Специ
-
алист
по
планированию
сетей
теперь
может
уделить
больше
времени
анализу
сетей
вместо
создания
и
поддерживания
модели
сети
в
ручном
режиме
.
Благо
-
даря
преобразованию
данных
ГИС
в
соотношении
1:1,
35
Май–июнь 2013
Закрашивание
разных
питающих
линий
на
векторной
карте
(
чтобы
помочь
специалистам
компании
чётко
идентифицировать
питающие
линии
в
географическом
представлении
).
ПОВЫШЕНИЕ
Надёжности
результаты
различных
расчётов
можно
легко
отобразить
на
других
системах
и
привязать
их
к
оборудованию
в
реаль
-
ной
сети
.
Например
,
сейчас
результа
-
ты
потокораспределения
по
уровням
среднего
напряжения
используются
в
качестве
критерия
для
определения
срочности
проведения
ТО
оборудова
-
ния
в
программном
обеспечении
энер
-
гокомпании
по
оптимизации
ТО
.
В
ежедневной
работе
специали
-
стам
по
планированию
сети
помогают
расчёты
,
произведённые
программой
NPS.
Максимальные
токи
трёхфазных
КЗ
используются
для
определения
основных
характеристик
линий
,
шин
и
трансформаторов
.
Токи
однофазных
КЗ
используются
для
определения
характеристик
систем
заземления
и
полного
сопротивления
нейтрали
(
на
-
пример
,
катушка
Петерсена
,
или
со
-
противления
).
Основной
движущей
силой
проекта
было
получение
возможности
анали
-
зировать
и
проектировать
так
называе
-
мые
целевые
сети
высокого
и
среднего
напряжений
.
Под
целевой
сетью
под
-
разумевается
будущая
планировка
сети
,
оптимизиро
-
ванная
с
точки
зрения
капитальных
и
эксплуатацион
-
ных
затрат
.
В
этот
тип
сети
не
входит
оборудование
резервирования
,
но
она
должна
удовлетворять
требо
-
ваниям
критерия
надёжности
N-1
на
уровне
высокого
и
среднего
напряжений
.
В
настоящее
время
VSE Group
находится
в
пере
-
ходной
фазе
,
когда
программа
NPS
используется
для
определения
количественных
показателей
планирова
-
ния
целевой
сети
,
предлагаемой
специалистом
по
пла
-
нированию
в
соответствии
с
корпоративными
инструк
-
циями
по
планированию
.
Конечные
графики
целевой
сети
можно
экспортировать
в
виде
векторных
изобра
-
жений
для
просмотра
всеми
специалистами
,
участвую
-
щими
в
планировании
,
при
помощи
обычных
программ
просмотра
,
без
необходимости
ознакомления
с
функ
-
циональными
возможностями
программы
NPS.
По
всей
видимости
,
следующим
этапом
будет
экс
-
порт
данных
из
пакета
программ
PSS SINCAL
в
спе
-
циальное
средство
оптимизации
,
разработанное
RWE
Group,
которое
позволит
определить
целевую
сеть
как
полностью
автоматизированный
продукт
.
Взгляд
в
будущее
В
будущем
в
результате
распространения
рас
-
пределённой
генерации
,
в
особенности
фотоэлектри
-
ческих
и
когенерационных
установок
,
расчёты
несба
-
лансированных
потоков
мощности
и
динамических
процессов
,
которые
имеются
в
пакете
программ
PSS
SINCAL,
будут
предположительно
использоваться
компанией
VSE Group
в
исследованиях
по
развитию
энергосистемы
.
Решение
,
принятое
VSE Group,
было
разработа
-
но
в
соответствии
с
технической
спецификацией
,
со
-
ставленной
совместными
усилиями
экспертов
Siemens
PTI, L&Mark, ArcGEO
и
VSE Group.
Оно
было
утверж
-
дено
после
успешных
испытаний
системы
в
октябре
2011
года
,
что
создало
прочную
базу
для
поддержки
планирования
сетей
компании
VSE Group.
Признательность
Авторы
выражают
глубокую
признательность
за
ока
-
занные
услуги
при
выполнении
проекта
и
за
помощь
в
написании
этой
статьи
д
-
ру
Томасу
Боппу
(Dr. Thomas
Bopp)
и
Владимиру
Канасу
(Vladimir Kanas)
из
ком
-
пании
Siemens PTI.
А
также
Яносу
Дреньовски
(Janos
Drienyovszki)
и
Роберту
Вулета
(Robert Vuleta),
оба
—
представители
компании
L&Mark,
и
Мариану
Марцинаку
из
ArcGEO
за
их
неоценимый
вклад
при
написании
ста
-
тьи
.
Статистические
данные
В
состав
Группы
компаний
VSE Group,
как
части
European
RWE Group,
входит
ряд
компаний
:
одна
из
них
VSD –
опера
-
тор
распределительной
системы
Словакии
.
Годовой
объём
электроэнергии
,
распределяемой
по
территории
,
равной
одной
трети
восточной
Словакии
(16,2
км
2
),
составляет
3,8
ГВт
.
Распределительная
система
посредством
34
под
-
станций
110/22
кВ
и
6000
подстанций
22/0,4
кВ
снабжает
электричеством
более
610000
домовладений
.
Общая
про
-
тяжённость
воздушных
линий
110, 22
и
0,4
кВ
,
а
также
под
-
земных
кабелей
составляет
21000
км
.
Оригинал статьи: Распределённая генерация стимулирует планирование системы
Процесс планирования системы выигрывает от использования данных ГИС и программного обеспечения, ориентированного на потребителя.
