Nova IT arhitektura i aplikacije EMS sistema za potrebe centara upravljanja prenosnom mrežom

1. Nova IT arhitektura i aplikacije EMS sistema za potrebe centara upravljanja prenosnom mrežom G. Jakupović, M. Stojić, N. Čukalevski Institut "Mihajlo Pupin", Beograd Srbija II Savjetovanje Crnogorskog komiteta CIGRE Hotel Maestral, Pržno, 16. - 19.05.2011.

2. Aplikativna baza podataka (ABP) Procesor mrežne topologije (NT) Estimator stanja EES (SE) Bus load forecast (BLF) Mrežne funkcije starog sistema

3. Dodaje se ili se značajnije menja: Dispečerski proračun tokova snaga DLF(Dispatcher Load Flow) Analiza ispada CA (Contigency Analiza) Izvoz/uvoz podataka u nekoj standardnoj formi (UCTE.DEF ili CIM/XML) Procesor topologije (problemi u održavanju i implementaciji izvoza/uvoza) Aplikativna baza podataka Korisnički interfejsi Vezne aplikacije i drugo Novi Sistem

4. Osnovna organizacija SCADA/EMS sistema

5. Sistem za akviziciju podataka i nadzorno upravljanje (SCADA) Aplikacioni programski interfejs SCADA sistema (SCADA API) Aplikacija za preuzimanje merenja i vraćanje estimiranih vrednosti na SCADA sistem (abp2scada). Neophodna merenja prosleđuje u „real-time“ instancu ABP-a. Iz ABP-a preuzima estimirane vrednosti radi prikaza na jednopolnim šemama Aplikacija za konverziju formata baze (abp_import) Aplikacija koja priprema ulazne podatke za procesor topologije (abp2nt). (u studijskom režimu) Aplikacija za uvoz podataka iz UCTE.DEF i CIM/XML formata (ucte_import) Aplikacija koja ciklično izvršava „real-time“ ciklus estimacije (abp2nt_rt) Editor aplikativne baze se koristi za modelovanje topologije i unos parametara EE opreme. Podaci se unose u tzv. „master“ instancu ABP Programske celine 1

6. Korisnički interfejs mrežnih aplikacija. Osnovni interfejs omogućava prikaz „real-time“ estimiranih vrednosti na jednopolnim šemama i ručno pokretanje analize sigurnosti. Poseban deo interfejsa je namenjen studijskim analizama. AGC- Održava frekvenciju sistema i snagu razmene. Sekundarni regulator SMM UCTE bloka. Koordiniše rad sekundarne regulacije članica bloka. Programski paket za određivanje mrežne topologije (MT) Generiše topologiju i vrši alokaciju merenja, generiše parametre ekvivalentnog modela mreže u obliku čvorovi-grane i druge ulazne podatke neophodne za rad estimatora. Programski paket za estimaciju stanja(SE) Programski paket za procenu opterećenja čvorova (BLF) vrši kontinualno ažuriranje istorijskih podataka o opterećenjima potrošačkih čvorova Programski paket za analizu sigurnosti. Dispečerski proračun tokova snaga DLF (Dispatcher Load Flow) i analiza ispada CA (Contigency Analysis). Programske celine 2

7. Aplikacija za preuzimanje merenja i vraćanje estimiranih vrednosti na SCADA sistem (abp2scada) Aplikacija ciklično iz „real-time“ instance aplikativne baze učitava rezultate poslednje uspešne estimacije i upisuje ih, posredstvom SCADA C++ API-ja, u VIEW2 segemente deljene memorije. Zatim iz SCADA segmenata deljene memorije učitava potrebna merenja i statuse rasklopnih aparata i upisuje u tabele „real-time“ ABP sa odgovarajućim vremenskim tagom. Izvršava se na SCADA serverima. NOVI PROGRAMSKI MODULI 1

8. Aplikacija za uvoz podataka iz UCTE.DEF ili eventualno CIM/XML formata (ucte_import) Podaci se upisuju u UCTE instancu ABP čiji se kompletan sadržaj automatski kreira na bazi sadržaja ulaznih fajlova. Kada se uvozi iz UCTE.DEF formata, a da bi se omogućile modifikacije radi studijskih analiza sigurnosti, dodaju se virtuelni prekidači koji omogućavaju ručno isključivanje opreme i delova mreže. Ovo je neophodno usled nepostojanja potrebnih rasklopnih aparata u modelu. NOVI PROGRAMSKI MODULI 2

9. Aplikacija za konverziju formata baze (abp_import) Aplikacija obezbeđuje konverziju aplikativne baze prethodne verzije sistema u novi format. Najvažnije razlika između starog i novog formata je u tome što u ranijem modelu topologije nije postojao entitet „toploškog čvora“ već je povezanost opreme i elemenata modelovana preko liste međusobnih veza polova elemenata. NOVI PROGRAMSKI MODULI 3

10. Editor aplikativne baze NOVI PROGRAMSKI MODULI 4

11. Korisnički interfejs EMS aplikacija NOVI PROGRAMSKI MODULI 5

12. U starom procesoru nije postojao entitet „toploškog čvora“. Novi MT u potpunosti orijentisan na čvorove i grane, a ne više na višepolne elemente mreže i njihovu povezanost. U prvoj fazi se "topološki" čvorovi, tj svi mogući krajevi rasklopnih aparata, spajaju u odgovarajuće "električne" ili agregirane čvorove kroz procesiranje povezanosti uključenih rasklopnih aparata. U drugoj fazi procesiranja topologije grane predstavljaju dalekovode i transformatore, a čvorovi su električni čvorovi. Procesiranjem povezanosti grana se formiraju električna ostrva. Novi procesor mrežne topologije (MT) 1

13. Elementi mreže se modeluju preko Y četvoropola kao generalnijeg modela od Pi ekvivalenente sheme. Ovim je omogućeno i modelovanje transformatora sa pomerajem faze. Dodeljivanje agregiranih merenja po završetku procesiranja. Ukoliko neko od merenja napona previše odstupa od ostalih merenja napona u istom električnom čvoru, takvo merenje se opciono odbacuje. Odredjivanje energizovanosti Novi procesor mrežne topologije (MT) 2

14. Primenjuje se standardni puni Newton-Raphson algoritam. Na osnovu zadatog baznog slučaja (Base Case) dobijenog od estimatora stanja iz realnog vremena ili istorijskih arhiva. Operator ima mogućnost da vrši editovanje baznog slučaja u smislu uključivanja ili isključivanja opreme kako bi proverio da li dolazi do narušavanja nekog od strujnih ili naponskih ograničenja pre nego što se izvrši neka stvarna upravljačka akcija. Analiza Sigurnosti: Dispečerski proračun tokova snaga (1)

15. Uslov za sprovođenje funkcija analize sigurnosti (DLF i CA) je opservabilnost celog sistema. Dozvoljeno je više električnih ostrva. Upravljačke akcije se definišu preko grafičkog korisničkog interfejsa povezanog sa ABP-om. Podatke o baznom slučaju koje je estimator proračunao neophodno je vratiti u ABP da bi posle izvršenih upravljačkih akcija bili ponovo servirani procesoru topologije pre poziva neke od funkcija analize sigurnosti. Procesor topologije u režimu analize sigurnosti određuje tipove električnih čvorova u smislu Load Flow proračuna (balansni, PV, PQ, Q-teta). Analiza Sigurnosti: Dispečerski proračun tokova snaga (2)

16. Pruža mogućnost analize tokova snaga za unapred definisanu listu ispada elemenata prenosne mreže primenjenih nad baznim stanjem mreže preuzetog ili iz realnog vremena ili iz istorijskih arhiva. Za svaku kombinaciju liste ispada se vrši proračun tokova snaga i proverava da li dolazi do narušavanja ograničenja koji mogu uticati na sigurnost sistema. Liste ispada se definišu kroz grafički korisnički interfejs pri čemu svaki ispad može predstavljati bilo koju kombinaciju elemenata prenosnog sistema. Prilikom ispada neke grane može doći do cepanja mreže tako da je nophodno pre proračuna tokova snaga izvršiti i topološke provere na pojavu novih ostrva. Analiza Sigurnosti: Analiza ispada (Contigency Analysis)

17. Generisanje izveštajakorišćenjem XML Style Sheet-ova

18. Sistem je unapređen iz dva osnovna razloga: Prvi, da bi se omogućila nova funkcionalnost kroz nove aplikacije za potrebe analize sigurnosti (u real-time-u i studijskom modu) i mogućnost izvoza i uvoza podataka u zahtevanoj standardnoj formi (kakve su UCTE.DEF i CIM/XML) koja se zahteva u zajedničkom radu EES na Evropskom prostoru. Drugi razlog za unapređenje je ležao u potrebi da se pojednostavi i unapredi proces održavanja softvera i podataka sistema, u kom smislu su realizovane u radu opisane tehnološke izmene. Zaključak

19. HVALA NA PAŽNJI!