Конструктор человеко - машинных интерфейсов без программирования.
Программа информационной поддержки оперативного персонала энергопредприятий (Советчик диспетчера)
В последние годы усложнились задачи оперативного управления режимом энергообъединений. Аварии в электроэнергетике по вине оперативного персонала приобрели системный характер и имеют серьезные последствия. Появились новые задачи, определяемые процессом реформирования электроэнергетики и возникновением новых организационных структур. Эти и другие причины стимулировали последние разработки систем анализа и отображения оперативной информации на ряде крупных энергообъектов. Это как правило интеллектуальные системы отображения и анализа оперативной информации на основе видеостен большой размерности и ряда технологических задач (оценки состояния (ОС), модели режима электроэнергетической системы (ЭЭС), проверки критерия N -1, советчика диспетчера и других). Эти задачи, как правило, строятся на базе модели ЭЭС реального времени (РВ).
В
программном комплексе (ПК) представлена динамическая модель ЭЭС РВ и ряд
приложений для применения в задачах оперативного управления режимами ЭЭС
и энергообъединений. Решается задача построения динамической модели ЭЭС
РВ большой размерности, исходной информацией которой является результат
решения задачи оценивания состояния (ОС) и данные оперативно
информационного комплекса (ОИК). Этот программный комплекс (ПК) на базе
модели ЭЭС РВ решает задачи информационной поддержки
оперативно-диспетчерского персонала уровня СО-ЕЭС, ОДУ, РДУ и других
энергообъектов.
Сложность задачи заключается в необходимости значительного расширения
размерности расчетной схемы за счет представления шин, энергоблоков и
реакторов отдельными узлами. Только таким образом можно организовать
топологический анализ и управление моделью непосредственно с оперативной
схемы.
С оперативной схемой (диспетчерским щитом или видеостеной) взаимодействует диспетчерский персонал. ПК позволяет вести слежение за текущим режимом ЭЭС и энергообъединения (циклический режим), анализировать текущие и архивные режимы на базе данных ОИК и задачи ОС. Возможен анализ установившегося и переходного режима энергообъекта. В комплексе фиксируются нарушения режима токами ВЛ, перетоками по выбранным сечениям и напряжений в контрольных точках схемы. Программа позволяет сравнивать расчетный режим в модели ЭЭС с данными ОИК и выявлять ошибочные и недостающие данные режима.
Все коммутационные операции (с выключателями, разъединителями и т.д.) обрабатываются топологическим процессором, который анализирует полную коммутационную схему энергообъединения и формирует состояние основного оборудования (ВКЛ, ОТКЛ, ПОГАШЕНО и т.д.)
Практическая реализация ПК выполнена в ОДУ Центра и РДУ Башкирэнерго. В
первом случае ПК дополнен программой анализа Заявок на вывод в ремонт
оборудования, а во втором - системой отображения оперативной информации
на видеостене.
Характеристики ПК. Основой ПК служит модель ЭЭС РВ. В ряде случаев
модель ЭЭС должна функционировать быстрее реального времени, т.е.
просчитывать возможные нарушения до их реализации в реальной ЭЭС.
К моделям, функционирующим в реальном масштабе времени, предъявляются особые требования, главным из которых является адекватное отражение основных технологических особенностей поведения параметров режима энергообъекта во времени в нормальных, утяжеленных и аварийных режимах. Такие модели должны правильно отражать электромеханические и длительные переходные процессы в ЭЭС и энергообъединениях, а также действие всех основных систем автоматического регулирования и ПА.
Другим необходимым свойством модели ЭЭС РВ, используемой в задачах оперативно-диспетчерского управления, является ее интерактивность, т.е. способность реагировать на действия персонала, систем регулирования и ПА практически без промедления. Модели указанных классов используются в тренажерах-советчиках и предназначены для информационной поддержки оперативно-диспетчерского персонала.
И, наконец, модели энергообъектов РВ должны быть обеспечены текущей информацией о состоянии энергообъекта, которая, как правило, хранится в ОИК. После решения задачи ОС могут быть найдены не только переменные состояния, но и небалансы мощности в узлах моделируемой сети т.е. информация, которая является исходной для модели энергообъекта. Эта схема подготовки исходной информации реализована в рамках настоящго ПК.
Исходная информация модели задается в формате ЦДУ, как результат решения задачи ОС КОСМОС. Обычно этой информации недостаточно для схем большой размерности. В комплексе РЕТРЕН недостающая информация для шин подстанций, блоков генерации и реакторов формируется по данным ОИК и нормативно-справочной информации (НСИ). При необходимости используется архивная информация и данные диспетчерской ведомости. Состояние топологии расчетной схемы, блоков генерации и реакторов определяется по состоянию коммутационных аппаратов (выключателей, разъединителей) в ОИК.
Исходной может быть информация о режиме расчетной схемы, полученная в рамках других программных комплексов (РАСТР, КОСМОС, МУСТАНГ) и данного комплекса в формате ЦДУ.
В комплексе возможны несколько режимов: слежения (обновление исходной информации с шагом 30-60 с.), текущий, циклический, архивный и ожидаемый. Для трех последних режимов возможна режимная проработка оперативных управлений, как в ручном, так и автоматическом режиме.
Размерность расчетной схемы неограниченна, но режим РВ может поддерживаться на типичных компьютерах для схем менее 6000 узлов. Типичная размерность схемы уровня РДУ - 400 узлов, ОДУ - 1500 узлов. Таким образом, на всех объектах внедрения комплекса удалось реализовать режим РВ.
Технологические задачи. ПК дополнен рядом технологических задач. Это: ОС "Космос", Заявка на вывод в ремонт оборудования, контроль напряжений и перетоков, расчет режима по ремонтным схемам, контроль режима по критерию N-1, помощник диспетчера по ведению режима и другие. Две первых задачи имеются в составе ОИК. Остальные выполнены в рамках разработки ПК.
В задаче Контроль по критерию N-1 для каждого контролируемого режима моделируется примерно 400 (в перспективе 1000) вариантов (сценариев) возможного отключения основного оборудования. Сценарии отключения элементов оборудования могут быть достаточно сложными - от отключения одиночных ВЛ, энероблоков или реакторов до имитации сложных каскадных аварий. Сценарии могут создаваться средствами задачи или непосредственно с режимной схемы энерогообъединения. Система контроля по критерию N-1 позволяет формировать несколько наборов сценариев и активизировать любой из них.
В активном наборе сценариев можно задать определенную выборку (например, из тех сценариев, которые приводят к нарушениям режима) или определенный сценарий который вызывает интерес и проводить проверку только выбранных. При нарушении устойчивости режима, а также при нарушениях предельных значений по напряжениям, перетокам мощности и токам ВЛ выдается сообщение о возможном нарушении. Проверка выполняется циклически с периодом десять минут, по запросу персонала и факту переключений в коммутационных аппаратах.
В режиме советчика ПК контролирует нарушения предельных значений режима и выдает диспетчеру рекомендации из набора диспетчерских инструкций с проверкой на их выполнимость и результатами моделирования.
ПК позволяет анализировать и отображать на оперативной схеме энергообъединения и схемах подстанций состояние заявок на вывод в ремонт оборудования. В этом случае выполняется моделирование с учетом ожидаемой ремонтной схемы.
Система отображения и управления.
Управление ПК задается пользователем на основной управляющей панели (см. рис. 1). На рис. 1 представлен фрагмент схемы потокораспределения в типовом РДУ с основной панелью управления. Панель управления позволяет загрузить соответствующими кнопками текущий или базовый режим, а также задать циклический метод анализа режима (кнопка СЛЕЖЕНИЕ).
Загружаемые режимы (из ОИК или иным способом) считаются моделью в том числе после управляющих действий диспетчера (или режимщика) и могут быть сохранены в библиотеке режимов (кнопка В ФАЙЛ на панели управления). В этом случае пользователь задает имя сохраненному режиму. Таким образом могут быть сохранены аварийные режимы, ремонтные схемы и т.д.
По кнопке ИЗ ФАЙЛА сохраненные режимы могут быть активизированы и далее использованы для расчетов.
По кнопке НАБОР ПРОВЕРОК можно задать необходимый набор сценариев (в частности по критерию N-!), который будет проверяться на выбранном режиме или циклически на текущем режиме ЭЭС. Таких наборов может быть несколько, в частности, аварийные отключения энергоблоков, отключения ВЛ, последовательное отключение всех рассматриваемых элементов оборудования и т.д.
Для отображения могут быть загружены два вида схем кнопками ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ и РЕЖИМНАЯ СХЕМА. Первая из них наиболее удобна для диспетчерского персонала, а вторая для сотрудников режимной службы.
Одноразовый контроль выполняется по кнопке ПРОВЕРИТЬ, а циклический по кнопке МОНИТОРИНГ. Циклический контроль всех вариантов проверки (для типовой РДУ - 400 проверок) выполняется с шагом 5 минут, т.е. на расчет и контроль одного режима затраты порядка 1 с. При этом контролируются значения напряжений в узлах сети и токи в ВЛ. Результаты анализа представлены на рис.3 в табличной форме.
На рис.2 показан фрагмент протокола прохождения сценариев. В этом протоколе отмечены красным цветом строки с именами сценариев, которые вызвали нарушение режима.
В приведенном примере проверяются не только нарушения при выполнении заданных сценариев, но и возможные меры по устранению этих нарушений. Так после 5-го сценария, который вызвал нарушение режима проверяется возможность его коррекции (на приведенном рисунке это проверка 17-ти корректирующих сценариев). Те из них, которые окрашены в зеленый цвет могут исправить аварийный режим, что проверяется на модели.
Результат проверки режима по всем выбранным сценариям выдается в специальном отчете (см. таблицу на рис.3). В этой таблице приведены имена сценариев с нарушениями режима, вид нарушения, имя объекта и т.д., а также приведены меры по устранению нарушений.
По
результатам анализа формируется карта региона с приведенными
напряжениями и шкалой в правой нижней части рисунка. Желтый фон означает
нормальное значения напряжения, красный - повышенное и синий -
пониженное.
Помощник диспетчера. В ПК на базе диспетчерских инструкций реализован
помощник диспетчера. Анализ режима выполняется проверкой нарушений
параметрами предельных значений (напряжений в узлах сети и токов ВЛ),
зависящих от средней температуры района и хранящихся в
специализированной БД.
На рис.5 представлена экранная форма для анализа текущего режима по данным ОИК. В левой части таблицы представлены конкретные нарушения режима для выбранного момента времени. Выбрав щелчком мыши одно из них (в нашем случае первая строка) можно получить в правой части таблицы список рекомендаций из диспетчерских инструкций для устранения этого конкретного нарушения.
Та часть этих рекомендаций, которая может быть реализована на практике обозначена черным шрифтом, а другая часть, которую нельзя реализовать (например, разомкнуть транзит 110 кВ) - серым. Т.е. ПК проверяет возможность реализации предлагаемых рекомендаций.
Далее те рекомендации, которые могут быть реализованы, проверяются на модели для определения их эффективности. Эти рекомендации обозначены наклонным шрифтом. В данном примере таких рекомендаций не оказалось.
