KOMPUTEROWY SYSTEM WSPOMAGANIA I EKSPLOATACJI AUTO- MATYKI ZABEZPIECZENIOWEJ SIECI 110 kv DANTEZ

Transkrypt

1 dr inż. M.Wancerz Politechnika Lubelska dr inż. I.Grządzielski Politechnika Poznańska KOMPUTEROWY SYSTEM WSPOMAGANIA I EKSPLOATACJI AUTO- MATYKI ZABEZPIECZENIOWEJ SIECI 110 kv DANTEZ Streszczenie System informatyczny DANTEZ (DANe TEchniczne Zabezpieczeń) został zrealizowany w ramach projektu celowego Nr 8T10B C/5130 na podstawie umowy trójstronnej nr 2906/CT10-6/2001 z dn zawartej między: Komitetem Badań Naukowych, zleceniodawcą dawną Energetyką Poznańską S.A. i wykonawcą Politechniką Poznańską. Bezpośrednimi wykonawcami byli pracownicy Instytutu Elektroenergetyki Politechniki Poznańskiej prof. J. Lorenc, dr I. Grządzielski, mgr B. Staszak oraz Katedry Sieci Elektrycznych i Zabezpieczeń Politechniki Lubelskiej: prof. P. Kacejko, dr M. Wancerz i dr P. Miller. Koordynatorem prac badawczo-rozwojowych był dr I. Grządzielski. W styczniu br. odbyło się w Ośrodku Szkoleniowym Grupy Energetycznej ENEA S.A. w Sierakowie dwudniowe szkolenie dla przyszłych użytkowników systemu DANTEZ z Zakładu Głównego oraz Oddziałów Grupy ENEA S.A. 1. Geneza powstania systemu informatycznego DANTEZ Pomysł zastosowania komputerów do wyznaczania nastawień zabezpieczeń elektroenergetycznych i archiwizacji ich parametrów pojawił się w kraju już w latach 70-tych. Odpowiednie prace badawcze rozpoczęto w Instytucie Energetyki w Warszawie oraz Centrum Informatyki Energetyki w Poznaniu. Pierwsze doświadczenia z użytkowania tych aplikacji i opinie osób na co dzień zajmujących się obliczeniami nastawień wykazały, że wątpliwe jest satysfakcjonujące objęcie algorytmizacją pełnego, skomplikowanego procesu doboru nastawień zabezpieczeń. Ostateczna decyzja często musi bowiem należeć do człowieka. Prace w zakresie komputeryzacji procesu wyznaczania nastawień zabezpieczeń, pod koniec lat 80-tych podjęto w Politechniki Lubelskiej. W wyniku kilkuletnich lat prac powstał system DAZA, który był przez kolejne lata użytkowany w PSE S.A. Dotychczasowe zasady współdziałania spółek dystrybucyjnych i PSE SA pozostawiają decyzje w zakresie operatywnego kierowania pracą sieci 110 kv w gestii placówek terenowych PSE SA. Z jednej strony jest to uzasadnione, gdyż struktura sieci 110 kv wykracza poza granice administracyjne pojedynczego zakładu energetycznego. Z drugiej strony spółka dystrybucyjna, jako właściciel tych sieci, ma niekiedy zbyt mało informacji w ich zakresie, choć znaczenie linii 110 kv dla rozdziału energii jest zasadnicze. Z uwagi na możliwość spojrzenia na całą sieć i w oparciu o wieloletnie doświadczenia, wiarygodność i prawidłowość doboru parametrów pracy sieci 110 kv przez PSA S.A. należy ocenić pozytywnie. Uzasadnione wydaje się jednak, aby specjalistyczne służby zabezpieczeniowe spółek dystrybucyjnych miały również dostęp do pełnej informacji dotyczącej procesu nastawiania przekaźników oraz aby znały zasady wyznaczenia nastaw i miały możliwość wprowadzania w nich zmian w przypadkach tworzenia nowych wariantów konfiguracji sieci. W ramach założeń wstępnych dotyczących systemu DANTEZ zaproponowano nowe podejście do problemu automatyzacji wyznaczania nastawień elementów EAZ. Określono te elementy procesu, które mogą zostać zautomatyzowane bez istotnego zaburzenia jego ciągłości. Konsekwentnie przyjmowano założenie, że komputer jest tylko narzędziem i nie może eliminować inżyniera z procesu decyzyjnego związanego z ważnymi dla niezawodnej pracy systemu elektroenergetycznego czynnościami eksploatacyjnymi. Kolejnym etapem działań było określenie elementów, które tradycyjnie uznaje się za najbardziej pracochłonne, a przy tym stwarzających możliwość popełnienia istotnego błędu obliczeniowego. 2. Podstawowe dane o systemie DANTEZ Dotychczasowe doświadczenia w dziedzinie elektronicznej ewidencji oraz doboru EAZ pozwoliły na stwierdzenie, że profesjonalny użytkownik skorzysta w największym stopniu z następujących

2 narzędzi informatycznych: programu ewidencji danych o punktach zabezpieczeniowych i ich wyposażeniu, obiektach zabezpieczanych oraz danych o przekaźnikach; modułu do prezentacji topologicznej analizowanej sieci oraz jej schematu graficznego; programu zwarciowego dostarczającego wielkości zwarciowe w rozważanych węzłach sieci; aplikacji wyznaczającej poszukiwane parametry przekaźnikowe na podstawie prostych formuł oraz modułu graficznego pozwalającego na wykreślanie na ekranie charakterystyk przekaźników i dokonywanie oceny wizualnej ich doboru. W praktyce w niektórych zagadnieniach występują wspólne zbiory danych np. dane topologiczne lokalizujące jednoznacznie przekaźnik w sieci oraz te same dane potrzebne do obliczeń zwarciowych. Jako zasadnicze wymagania stawiane systemowi DANTEZ przyjęto jego otwartość, umożliwiającą aktywne włączenie się użytkownika do kreowania nowych algorytmów obliczeniowych oraz rozwoju kompleksowych baz danych. Jako podstawę do tworzenia baz przyjęto najnowszą wersję aplikacji Access, współpracującej z graficznym interfejsem do odnajdywania punktów zabezpieczeniowych i prezentacji zasięgów stref zabezpieczeń oraz specjalizowanym modułem obliczeniowym do wykonywania obliczeń zwarciowych. Schemat funkcjonalny systemu DANTEZ pokazano na Rys.1. Dobór nastawień zabezpieczeń jest skomplikowanym problemem, nie dającym się ograniczyć w prosty sposób do zdefiniowanego zestawu algorytmów. Proces decyzyjny jest zaawansowany i trudno wyobrazić sobie jego pełną automatyzację. Nawet bardzo prosta zmiana konfiguracji sieci wymaga bowiem rozważnego przeanalizowania nastawień co najmniej kilku elementów. Algorytm obliczeń zwarciowych wykorzystany w programie współpracującym z systemem DAN- TEZ jest zgodny ze światowymi standardami opisywanymi w literaturze. Realizacja jednej pętli algorytmu w przypadku sieci liczącej ponad 3000 węzłów i komputera z procesorem 1 GHz trwa kilka sekund w zależności od wielkości analizowanej sieci. W trakcie realizacji systemu DANTEZ powstał problem, związany ze współpracą z programami firmowymi producentów zabezpieczeń cyfrowych. Autorzy systemu doszli do wniosku, że niezwykle użytecznym i racjonalnym rozwiązaniem byłoby inicjowanie pliku wynikowego programu firmowego w systemie DANTEZ i możliwość instalowania go na komputerze pracownika serwisu przekaźnikowego w postaci częściowo wypełnionej. Dalszy ciąg postępowania polegałby na wypracowaniu przez pracownika serwisu danych nastawieniowych i dokonaniu modyfikacji nastawień. Ostatni krok to import informacji z programów firmowych zabezpieczeń do zasobów bazy danych systemu DANTEZ. Niestety reakcja producentów zagranicznych wskazuje, że nie są oni zainteresowani dodatkowymi działaniami, które przyczyniłby się do lepszego wykorzystania ich przekaźników. Cel poznawczy projektu został jednak osiągnięty, gdyż wykazano, że współpraca zewnętrznego systemu informatycznego z programami firmowymi jest możliwa i może być efektywna. Zrealizowano to na przykładzie zabezpieczenia ZCS4E firmy C&C z Katowic Interfejs systemu DANTEZ, związany z wizualizacją sieci elektroenergetycznej, został zrealizowany na dwóch poziomach szczegółowości. Pierwszy obejmuje prezentację całej sieci Zakładu Głównego GE ENEA S.A. przy dokładnym odwzorowaniu geograficznym węzłów i linii, drugi zaś pozwala przedstawić węzeł na razie w układzie stacji systemowej dla poszczególnych poziomów napięć.

3 Użytkownik na poziomie spółki dystrybucyjnej Wizualizacja zasięgów stref Specjalny Edytor UNIDATA PSE SA Opis Sieci Krajowej + Dokładny opis sieci 110 kv w formacie KDM Lokalna baza danych o rozdzielniach i liniach Spółki Dystrybucyjnej (strojenie) Dane przekaźników skojarzone z punktami zabezpieczeniowymi sieci Proces nastawiania zabezpieczeń linii 110 kv (odległościowe zerowoprądowe) Karty nastawień dane eksploatacyjne Użytkownik na poziomie spółki dystrybucyjnej Edytor MAPA Wizualizacja schematu sieci 110 kv Komunikaty o procesie strojenia Obliczenia zwarciowe Import z programów firmowych Eksport do programów firmowych Rys.1. Schemat funkcjonalny systemu informatycznego DANTEZ Zasadniczym celem wdrożenia systemu informatycznego DANTEZ jest doprowadzenie do stanu, w którym zarówno codzienny nadzór nad pracą układów zabezpieczeniowych linii 110 kv, jak też wprowadzanie nowych urządzeń oraz różnego rodzaju modyfikacji, będzie odbywało się za pośrednictwem tego systemu i pod jego kontrolą. W zakresie rynku krajowego nie istnieje jak dotąd alternatywna oferta systemu informatycznego o podobnym zakresie i możliwościach. Istnieje oczywiście oprogramowanie zagraniczne w omawianym zakresie, ma ono jednak charakter wycinkowy i może spełniać oczekiwania polskiego użytkownika tylko w niewielkim zakresie. Poza tym są to aplikacje bardzo drogie, stąd rzadko wykorzystywane w warunkach praktycznych. Na Rys. 2 do 7 pokazano kilka przykładowych ekranów systemu DANTEZ, ilustrujących realizację podstawowych funkcji przez system. Rys.2. Ekran wprowadzania podstawowych informacji topologicznych dotyczących zabezpieczanej linii

4 Rys.3. Ekran realizacji nastawień przykładowego zabezpieczenia odległościowego zainstalowanego w rozdzielni w polu linii WN Rys.4. Okno analizy danych linii z prezentacją podstawowych wyników obliczeń zwarciowych

5 Rys.5. Okno modułu analizy koordynacji zabezpieczeń Rys.6. Ekran startowy modułu DANTEZ-MAPA Rys. 7. Okno węzła z naniesionymi wartościami mocy zwarciowej oraz wartości przykładowych wielkości zwarciowych

6 3. Podsumowanie Prezentowany w referacie system informatyczny DANTEZ może być wykorzystany jako pomocnicze narzędzie informatyczne do wspomagania eksploatacji zabezpieczeń sieci 110 kv. Aczkolwiek perspektywa umocowania właścicielskiego i operacyjnego sieci 110 kv w KSE nie jest określona, to niezależnie od tego jak będą one wyglądać w przyszłości, narzędzie takie z pewnością może znaleźć praktyczne zastosowanie. Trwają prace nad rozszerzeniem funkcji systemu poza zabezpieczenia linii, o EAZ transformatorów i szyn. Trudna do zrozumienia postawa zagranicznych dostawców zabezpieczeń uniemożliwia jak na razie integrację systemu z programami firmowymi tworzonymi przez nie dla poszczególnych typów przekaźników cyfrowych, ale jest to jednak temat wciąż otwarty. Celem niniejszego referatu było m.in. pokazanie, że jest to system neutralny wobec konkurencji w obszarze wyboru sprzętu zabezpieczeniowego oraz w zakresie kompetencji odnośnie wyznaczania nastawień EAZ w sieci 110 kv.