NOVI SCADAEMS SISTEM U NACIONALNOM DISPEERSKOM CENTRU ELEKTROMREE

NOVI SCADA/EMS SISTEM U NACIONALNOM DISPEČERSKOM CENTRU ELEKTROMREŽE SRBIJE Miloš Stojić�, Ninel Čukalevski, Goran Jakupović Institut Mihajlo Pupin Jelena Veselinović JP EMS Prezenter: Miloš Stojić

UVOD • Novi SCADA/EMS realizovan i implementiran 2014. godine u NDC Elektromreže Srbije (EMS)

Mrežne aplikacije • Aplikativna baza podataka (ABP) • Procesor mrežne topologije (NT) • Prognoza opterećenja po čvorovima (BLF) • Estimator stanja (SE) • Dispečerski tokovi snaga (DPF) • Analiza ispada (CA) U razvoju: • Proračun struja kratkih spojeva (SCC) • Kratkoročna prognoza potrošnje (STLF) • Razmena podataka po ENTSO-E CGMES profilu zasnovanom na CIM/XML-u

Podsistem mrežnih aplikacija - RT ciklus

Podsistem mrežnih aplikacija-Studijski režim

Aplikativna baza podataka (ABP) • Aplikativna baza podataka - relaciona baza koja trajno čuva sve statičke podatke neophodne za predstavljanje topologije mreže • ABP privremeno čuva i dinamičke podatke iz realnog vremena sa SCADA sistema – Analogna merenja – Statuse

Baze

Procesor mrežne topologije (NT) • Kreira model mreže tipa čvorovi-grane sa pridruženim merenjima na osnovu: – Statičkih podataka • povezanost elemenata EES • parametri modela EES – Dinamičkih podataka • telemetrisani statusi rasklopnih aparata • položaji otcepa reg. trafoa • analogna merenja • Identifikuje energizovana električna ostrva • Vrši validaciju modela • Ukoliko je potrebno vrši redukciju mreže

Validacija modela (preestimaciona analiza) Velike greške u topologiji i merenjima se detektuju: 1. Prevelika rasipanja vrednosti merenja napona u istom čvoru, prevelika odstupanja od nap. nivoa 2. Tokovi snaga po otkačenim granama 3. Prevelika odstupanja tokova na dva kraja iste grane 4. Narušavanja prvog Kirhofovog zakona za tokove koji utiču u isti čvor 5. Uzemljenja u energizovanom delu mreže 6. Proizvodnje izvan limita

NT-Redukcija mreže • Moguće je redukovati model mreže tako što se iz modela isključuju pojedini naponski nivoi u trafostanicama • Redukovani model se koristi u svim ostalim aplikacijama: EST, CA, DPF • Sama redukcija može da se uključi ili isključi u podešavanjima NT • Redukcija se vrši tako što se sve grane koje se nalaze izmedju dva topološka čvora koji su u redukovanom delu mreže eliminišu

Estimacija Stanja (SE) - ciljevi • SE u realnom vremenu daje tačnije kompletnije i konzistetnije stanje sistema nego SCADA • Identifikuje loša merenja • Informiše o narušavanjima operativnih ograničenja • Uz dovoljnu redundasu merenja moguće odredjivanje stanja čak i u netelemetrisanim postrojenjima

SE Funkcije Ø Analiza opservabilnosti Ø U prvom koraku se identifikuju opservabilna ostrva (identifikuju se pripadajući čvorovi) Ø U drugom koraku se odredjuju lokacije pseudo merenja za restauraciju opservabilnosti Ø Estimacija stanja Ø Normalne jednačine Ø Orthogonalne Givensove Transformacije – povećana numerička robustnost, difolt Ø Detekcija i identifikacija loših merenja Ø Post-procesiranje (proračun fizičkih veličina)

SE - Rezultati • Estimirane veličine na SCADA jednopolnim šemama uporedo sa sirovim merenjima • Razni izveštaji (tekstualni, grafički) – Opšti izveštaj – fizičke veličine po čvorovima: naponi, struje, tokovi snaga, injektiranja – Opservabilnost – Narušena ograničenja – Loši podaci – Položaji otcepa – Izveštaj konvergencije • Alarmi na SCADA-i • BASECASE za dalji proračun DPF i CA

Prikaz estimiranih vrednosti na SCADA slikama

Izveštaj “Sumarno po čvorovima”

Detaljni izveštaj estimacije – estimirane vrednosti po električnim čvorovima

Procena opterećenja čvorova (BLF) • Procenjuje aktivna i reaktivna opterećenja čvorova u svakom trenutku vremena • Zasniva se na istorijskoj bazi podataka i aktuelnom vremenu • BLF istorijska baza se ažurira u realnom vremenu na osnovu SE rezultata • Rezultati se u estimaciji stanja koriste za restauraciju opservabilnosti

Dispečerski tokovi snaga - DPF • U realnom vremenu korišćenjem DPF-a dispečer proverava dopustivost neke operacije pre nego što je zaista izvrši – Preko SCADA MMI operator može da menja • Statuse rasklopnih aparata • Položaje otcepa – Proračunava se celokupno stanje sistema i detektuju narušena ograničenja • U studijskom režimu proračun se vrši za save-case preuzet iz istorijskih arhiva

Promena statusa rasklopnih aparata u DPF-u

DPF - Model i algoritam • Podržan proračun višestrukih ostrva – sva ostrva se proračunavaju u jednom prolazu • Koristi se Newton-Raphson metod sa punim Jakobijanom • Poštuju se Max i Min reaktivna ograničenja generatora • U slučaju dostizanja reaktivnih limita tokom iterativnog proračuna, PV čvorovi se pretvaraju u PQ čvorove, ali je dozvoljen i povratak u PV ako je potrebno

Izveštaj o prekoračenjima Prekoračenja po dalekovodima

Analiza ispada (CA) • Za svaki unapred definisan skup ispale opreme (ispad) proverava moguća narušavanja operativnih ograničenja • CA se izvršava u realtime ciklusu ili na zahtev operatora – Korišćenjem CA dispečer u realnom vremenu proverava sigurnost sistema (alarmi i izveštaj) – U studijskom režimu basecase iz studijskih arhiva ili iz realnog vremena • Za svaki ispad sa liste se proračunavaju tokovi snaga i proveravaju i identifikuju eventualno narušeni limiti

CA - definisanje liste ispada • Fleksibilnost: – Svaki ispad sadrži jedan ili više komada ispale opreme (transformatori, vodovi, generatori) – Ispadi se grupišu u grupe sa po makar jednim ispadom – Korisnik odredjuje koje će grupe biti aktivne u analizi ispada – Moguće definisanje ispada kao “Forsiranih”. Takvi ispadi će uvek učestvovati u proračunu bez obzira na prisustvo u grupama

Editor ispada

CA Model i algoritam • U osnovi isti algoritam za LF kao kod DPF • Podržan proračun višestrukih ostrva – sva ostrva se proračunavaju u jednom prolazu • Newton-Raphson LF za svaki ispad • Za svaki ispad se vrše topološke provere na cepanje mreže • Poštuju se Max i Min reaktivna ograničenja generatora • U slučaju dostizanja reaktivnih limita tokom iterativnog proračuna, PV čvorovi se pretvaraju u PQ čvorove, ali je dozvoljen i povratak u PV ako je potrebno • Neki ispadi mogu izazvati neuravnoteženost proizvodnje i potrošnje – Sistem se automatski balansira za svako električno ostrvo podešavanjem snaga generatora srazmerno njihovim pojedinačnim rezervama ili snagama

IMPLEMENTACIJA • Konverzija podataka iz postojećeg AREVA SCADA/EMS sistema • Tri nivoa pronalaženja grešaka u modelu – Validacija aplikativne baze – Preestimaciona analiza – Analiza loših podataka, sprovodi estimator • Provera puštanjem estimacije, kriterijumska funkcija treba da se smanjuje

UOČENI NEDOSTACI • Nedovoljno pregledni izveštaji - Realizovani su kao XML fajlovi uz korišćenje XSL opisa koje treba dalje doraditi • Nedostaci u korisničkim interfejsima • Nedostatak mehanizma za odredjivanje validnosti estimacije

Hvala na pažnji!

• Pitanje recenzenta: Do kog stepena razvoja se stiglo sa razvojem ostalih (tipičnih) EMS aplikacija, koje su standardni dio ponude svjetskih/evropskih vendora, i za kojima IMP , nažalost, još uvijek značajno zaostaje? U razvoju: • Proračun struja kratkih spojeva (SCC) • Kratkoročna prognoza potrošnje (STLF) • Razmena podataka po ENTSO-E CGMES profilu zasnovanom na CIM/XML-u