Выводы

Список литературы

1.Формулы для определения допустимых небалансов электроэнергии, изложенные в [3], не учитывают реального расположения фактических погрешностей ТТ, ТН и счетчиков внутри симметричных диапазонов их допустимых погрешностей.

Âсвязи с тем, что в подавляющем большинстве случаев фактические погрешности приборов находятся в отрицательной области допустимого диапазона, допустимая суммарная погрешность системы учета имеет отрицательное математическое ожидание, что соответствует недоучету электроэнергии на объекте.

2.Фактические небалансы электроэнергии в

РЭС, ПЭС и АО-энерго физически не могут быть приведены к допустимым значениям, определенным по [3]. Эти формулы более-менее соответствуют ситуации при определении небалансов на объектах с приблизительно однородными точками учета, например, на подстанциях и электростанциях.

3. В типовой инструкции по учету электроэнергии целесообразно оставить лишь положения, относящиеся к общим требованиям по учету и определению небалансов на подстанциях и электростанциях. Положения по расчету допустимого недоучета электроэнергии как составляющей от- четных потерь в РЭС, ПЭС и АО-энерго целесообразно привести в документе, относящемся к нормированию потерь.

1.Железко Ю. С., Артемьев А. В., Савченко О. В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электриче- ских сетях. М.: Èçä-âî ÍÖ ÝÍÀÑ, 2002.

2.Инструкция по нормированию расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций 35 – 500 кВ. М.: Союзтехэнерго, 1981.

3.Типовая инструкция по учету электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении / РД 34.09.101.94. М.: СПО ОРГРЭС, 1995.

4.Типовая методика выполнения измерений количества электрической энергии. РД 34.11.333-97. М: РАО “ЕЭС России”, 1997.

5.Раскулов Р. Ф., Смирнов А. С. Недоучет электроэнергии, вызванный погрешностями трансформаторов тока классов напряжения 0,66 – 10 кВ. – Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. Международный научно-технический семинар. М.: Èçä-âî ÍÖ ÝÍÀÑ, 2002.

6.О повышении точности коммерческого и технического уче- та электроэнергии. Циркуляр ¹ 01 – 99(Э). Департамент стратегии развития и научно-технической политики РАО “ЕЭС России”, 1999, 23 февраля.

7.Загорский Я. Т., Жданова Ю. Е., Комкова Е. В. Метрологи- ческие аспекты при повышении точности измерений и нормировании допустимого небаланса. – Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. Международный научно-технический семинар. М.: Èçä-âî ÍÖ ÝÍÀÑ, 2002.

8.Воротницкий В. Э. Измерение, нормирование и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. Проблемы и пути решения. – Нормирование, анализ и снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. Международный научно-технический семинар. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.

9.Броерская Н. А., Штейнбух Г. Л. О нормировании потерь электроэнергии в электрических сетях. – Электрические станции, 2003, ¹ 4.

Автоматический анализ топологии схем электрических сетей в АСДУ энергообъединениями

Гикинская А. Е., èíæ., Любарский Ю. Я., доктор техн. наук

АО ВНИИЭ

Основным источником информации в опера- тивно-информационном комплексе автоматизированной системы диспетчерского управления (ОИК АСДУ), отражаемой на индивидуальных и коллективных средствах отображения (дисплеи, щиты), являются схемы электрических соединений, содержащие связи всего электротехнического оборудования: воздушные линии электропередачи (ВЛ), генераторы, силовые и измерительные трансформаторы, шины, реакторы, коммутационные аппараты (выключатели, отделители, разъединители, заземляющие ножи). Положение (включено-от- ключено) коммутационных аппаратов, числовые значения параметров режима и другая необходимая информация наносятся на изображения схем.

Для повышения эффективности диспетчерского управления энергообъединениями целесообразно автоматизировать анализ связей элементов электрических схем. Для этого необходимо иметь специальную информационную структуру – топологическую модель схемы. На ее основе могут решаться различные задачи диспетчерского контроля и управления в реальном масштабе времени. Однако в отечественных энергосистемах часто отсутствует полная информация, необходимая для формирования топологической модели (например, на пунктах диспетчерского управления зачастую нет оперативной телесигнализации положений разъединителей, отделителей, заземляющих ножей).

22	2003, ¹ 11

Для диспетчерского управления недостаточно просто фиксировать изменение положений коммутационных аппаратов, требуется автоматически определять и выводить на экран более обобщенную информацию таких важных событий, как коммутация ВЛ и другого оборудования, отделение районов электросети, разделение схем подстанций и др. Обобщенная информация этого класса далее будет называться событиями сети.

Цель данной статьи - описание методов анализа схем электрических соединений для АСДУ, позволяющего в реальных условиях отечественных энергосистем обеспечивать диспетчеров эффективной компьютерной поддержкой при мониторинге режима и принятии решений по управле-

íèþ.

Схемы электрических сетей в оперативном управлении энергосистемами. Схемы электриче-

ских соединений разделяются на несколько видов, отличающихся уровнем подробности и функциональным назначением: подробные схемы подстанций, оперативные схемы электросети, структурные и эквивалентные схемы электросети.

Перечисленные типы схем иерархически связаны по степени подробности информации и образуют три уровня иерархии:

уровень подробных схем; уровень оперативных схем;

уровень структурных и эквивалентных схем. Использование разных типов схем в диспет-

черском управлении энергосистемами различно:

1.Подробные схемы применяются для диспет- черского контроля и управления оперативными переключениями, для контроля положения коммутационного оборудования энергетических объектов. На них отражены все элементы электротехни- ческого оборудования и связи между ними.

2.Оперативные схемы используются для отображения состояния и режима энергосистемы в целом и ее структурных частей – регионов (на диспетчерском щите). Из коммутационного оборудования эти схемы содержат обычно только выклю- чатели.

3.Структурные схемы (схемы “объекты-ли- нии”) дают диспетчерскому персоналу возможность осуществлять общий контроль состояния сети и связей между входящими в сеть регионами.

4.Эквивалентные схемы служат информационной основой для построения расчетных моделей, на основе которых функционируют расчетные технологические программы АСДУ (например, расчет

установившегося электрического режима и др.).

Исходная информация для моделей электри- ческих схем. Перечень элементов электротехни- ческого оборудования и связей между ними определяет нормативную информацию для описания подробной схемы каждой из подстанций электросети. Оперативная информация должна быть представлена положениями выключателей, разъедини-

телей, отделителей, заземляющих ножей. Неполнота оперативной информации приводит к неправильному (в общем случае) отображению схем для оперативного персонала и неточной работе расчетных программ, функционирующих в онлайновом режиме. Выходом из этого положения является использование для построения моделей подробных схем информации о ремонтных заявках.

Для стран дальнего зарубежья информация по ремонтным заявкам не является актуальной в ОИК (так как достаточен уровень телесигнализации), самая общая структура функционирования которого может быть представлена как

ÂÒÈ ÎÎÈ ÎÈÄ,

(1)

ãäå ÂÒÈ – ввод телеинформации; ÎÎÈ – обработка оперативной информации; ÎÈÄ – отображение информации и диалог.

Для “отечественных” ОИК неполнота телесигнализации компенсируется вводом информации по ремонтным заявкам:

ÂÈÇ ÎÈÇ
|	(2)
ÂÒÈ ÎÎÈ ÎÈÄ,

ãäå ÂÈÇ – ввод информации по ремонтным заявкам; ÎÈÇ – обработка информации по заявкам [1] (общий подход к многоуровневому представлению моделей электрических схем впервые был развит в работе [2]).

Âнастоящее время информация по ремонтным заявкам заблаговременно передается по всем иерархическим уровням диспетчерского управления. Для пользователей обеспечивается мониторинг заявок, ввод решений по заявкам. С момента, когда диспетчер принимает и вводит в ЭВМ решение о разрешении некоторой заявки на вывод в ремонт определенного оборудования, можно счи- тать, что в АСДУ поступила информация о соответствующих переключениях. Обычно в тексте заявки информация о переключениях отсутствует (указывается только выводимое оборудование), однако, используя определенные технологические правила (например, перевод электротехнического оборудования на резервную систему шин), можно однозначно определить эти переключения.

Âсостав технологических правил должны входить не только правила, связанные с работой по ремонтным заявкам, но и правила преобразования видов моделей схем, фиксации состояний элементов оборудования, фиксации сетевых событий.

Так как в программах формирования моделей схем и автоматического преобразования видов схем должно использоваться множество технологических правил, для построения этих программ целесообразно изменить технологию экспертных систем. Важно отметить, что технологические

2003, ¹ 11

23

	Модель	Модель		Модель
	подробной	оперативной		структурной
	схемы	схемы		схемы
	Экспертная	Экспертная		Экспертная
	система	система
				система
	“раскраски	преобразования
				преобразования
	напряжением”	подробных
				оперативной
		ñõåì â
				схемы в
		оперативную
				структурную
		схему
				схему
	Ремонтная		Телесигнализация
	заявка
		Состояние элементов
		оборудования.
		Сетевые события
	+		#
	"

правила должны быть представлены в экспертной системе в обобщенном виде, инвариантном по отношению к конкретным схемам. В процессе функционирования экспертной системы эти правила должны автоматически применяться к обрабаты-

ваемым схемам.

Общая структура комплекса экспертных систем анализа электрических схем. Необходимый

диспетчеру энергосистемы анализ топологии электрических схем электросети может быть реализован комплексом из трех взаимосвязанных экспертных систем.

Экспертной системы “восстановления” недостающих данных о положении коммутационных аппаратов подстанций по информации о ремонтных заявках и автоматического преобразования подробных схем в оперативную. С помощью этой системы диспетчер получает полную информацию о положении коммутационных аппаратов в подробной схеме, что необходимо при контроле переклю- чений.

Экспертной системы автоматического преобразования оперативной схемы в структурную, а также в эквивалентную схему с фиксацией состояний элементов оборудования и сетевых событий. Система определяет структуру оперативной схемы электросети, анализирует топологию этой структуры, определяет состояние элементов оборудования и сетевые события, предоставляя диспетчеру обобщенную информацию для контроля электри- ческого режима энергосистемы.

Экспертной системы автоматической “раскраски напряжением” подробных схем на основе информации о состоянии сети. Система позволяет

повысить качество контроля путем выдачи диспет- черу наглядной информации об элементах подробных схем, находящихся под напряжением, и соответственно об элементах, лишенных напряжения, заземленных и др.

Структура комплекса экспертных систем для анализа схем электросети показана на ðèñ. 1. Из рисунка видна взаимосвязь экспертных систем комплекса. В частности, связь между системой преобразования оперативной схемы в структурную и системой “раскраски напряжением” определяется необходимостью найти внешние по отношению к каждой подробной схеме источники напряжения, анализируя топологию оперативной схемы (например, линии, находящиеся под напря-

жением).

Преобразование подробных схем в оперативную схему производится на основе информации о положениях коммутационных аппаратов в подробной схеме. Экспертная система, осуществляющая это преобразование, должна определять положение коммутационных аппаратов подробной схемы по данным заявок и телемеханики и автоматически формировать граф оперативной схемы, используя множество топологических моделей подробных схем подстанций.

Информационная структура каждой из таких моделей имеет вид

(ÝÎ ) (Ó ) (ÊÀ ). (3)

Стрелками обозначены связи между соответствующими множествами элементов оборудования (ÝÎ), узлами (Ó) и коммутационными аппаратами (ÊÀ).

(ÝÎ ) = {< ËÍÎ > , < ÒÍÎ > , < ÂÎ > } (Ó ) = {< ËÍÓ > , < ÓÍ > } (4)

(ÊÀ ) = {< ËÍÊ > ,< ÒÍÊ > , < ÂÊ > , < ÏÊ >},

ãäå ËÍÎ – логический номер элемента оборудования; ÒÍÎ – технологическое наименование элемента оборудования; ÂÎ – вид элемента оборудования (ВЛ, генератор, силовой или измерительный трансформатор, реактор, шина и др.); ËÍÓ – логи- ческий номер электрического узла; ÓÍ – номинальный уровень напряжения узла; ÒÍÊ – технологическое наименование коммутационного аппарата; ÂÊ – вид коммутационного аппарата (выключа- тель, разъединитель, отделитель и др.); ÏÊ – положения коммутационного аппарата (включеноотключено).

Модель оперативной схемы (ÌÎÑ ) имеет структуру

(îá) (ýî) ( ó) (êà) (îá), (5)

ãäå (îá) – множество энергообъектов.

Атрибуты элементов этих множеств описываются аналогично выражению (4).

24	2003, ¹ 11

Работа экспертной системы преобразования подробной схемы в оперативную схему выполняется в четыре этапа:

1)ввод моделей подробных схем подстанций осуществляется в диалоге с пользователем-техно- логом. Возможна автоматизация этого этапа путем реализации компьютерного “понимания” изображений схем [3];

2)диалоговое задание связей подробных схем с

оперативной осуществляется в процессе выбора пользователем-технологом для каждой из подробных схем тех элементов оборудования и коммутационных аппаратов, которые должны быть представлены в оперативной схеме

ÝÎ – ýî, ÊÀ – êà, ýî – îá, êà – îá;

(6)

3)автоматическое начальное (для нормальной схемы) формирование связей (ýî )(ó )(êà ) в модели оперативной схемы;

4)автоматическая коррекция указанных выше

связей в модели оперативной схемы на основе информации по ремонтным заявкам.

Этапы 1 – 3 формируют нормативную информацию и поэтому проводятся спорадически. Четвертый этап выполняется периодически, например, при объявлении той или иной заявки “открытой” или “закрытой”.

Если выполнение четвертого этапа не совпадает с моментом открытия или закрытия ремонтной заявки, в системе производится упорядочивание множества заявок по времени. Затем для каждой на основе множества технологических правил определяются соответствующие переключения в подробной схеме и проводится автоматическая коррекция модели оперативной схемы. Для этого по графу модели подробной схемы ищутся пути через включенные коммутационные аппараты. При нахождении некоторого пути в модели оперативной схемы устанавливается соответствующая связь. Таким образом, модель оперативной схемы корректируется по положениям коммутационных аппаратов подробной схемы, в свою очередь определенных на основе информации по ремонтной заявке. В частности, в оперативной схеме дополнительный вид “заземлено” может быть присвоен элементам оборудования, которым соответствуют те элементы оборудования подробной схемы, для которых по графу модели оперативной схемы най-

дется путь к узлу “земля”.

Анализ топологии оперативной схемы можно представить как процесс преобразования топологической модели оперативной схемы в топологическую модель структурной схемы, выполняемый экспертной системой на основе информации о положениях коммутационных аппаратов (как правило, выключателей) в оперативной схеме

Ãîñ, Sîñ Ãññ, Ccc,

(7)

----- СОБЫТИЕ 433 7 / 5 13 . 20 Отключение от_ПОМАРЫ _ВЛ 500 кВ ЧеГЭС - Помары

----- СОБЫТИЕ 434 7 / 5 13 . 27 Отключение от_КИНДЕРИ _ВЛ 500 кВ Киндери - ЗайГРЭС

----- СОБЫТИЕ 435 7 / 5 13 . 30 Размыкание транзита_Тран.220 кВ ЧеГЭС-Помары

----- СОБЫТИЕ 436 7 / 5 13 . 31 Снято напряжение с_ВЛ 500 кВ Помары - Киндери

----- СОБЫТИЕ 437 7 / 5 13 . 31

Снято напряжение с_Помары I СШ 500 кВ

----- СОБЫТИЕ 438 7 / 5 13 . 31

Снято напряжение с_Помары II СШ 500 кВ

----- СОБЫТИЕ 439 7 / 5 13 . 31

Снято напряжение с_Киндери I СШ 500 кВ

----- СОБЫТИЕ 440 7 / 5 13 . 31

Снято напряжение с_Киндери II СШ 500 кВ

----- СОБЫТИЕ 441 7 / 5 13 . 32 Отделение_ПОМАРЫ, КИНДЕРИ, ВОЛЖСКАЯ, З. ДОЛ, КЗТЭЦ-3, МАГИСТРАЛЬНАЯ с ПОГАШЕНИЕМ

----- СОБЫТИЕ 442 7 / 5 13 . 32 Размыкание транзита_ Тран.220 кВ Киндери-ЗаГРЭС

E # '#

ãäå Ãîñ, Ãññ – графы топологий оперативной и структурной схем; Sîñ – положения коммутационных аппаратов в модели оперативной схемы; Ñññ – состояние сети.

Состояние сети определяется на основе анализа графа оперативной схемы и включает: подсоединение/отсоединение оборудования по отношению к подстанциям, наличие/отсутствие напряжения на оборудовании, размыкание/замыкание эквивалентных “транзитов”, отделения участков сети от ЕЭС и т.д. Изменения состояния сети определяют сетевые события. Информация о состоянии сети и сетевых событиях крайне важна для диспетчера, управляющего энергосистемой. Отображение структурной схемы электросети с нанесенными обозначениями динамически изменяющихся состояний сети и сетевых событий может стать наиболее эффективным средством диспет- черского контроля.

Экспертная система, осуществляющая преобразование оперативной схемы в структурную, должна функционировать с использованием графа топологии оперативной схемы и правил для фиксации состояний сети и сетевых событий.

Преобразование оперативной схемы в эквивалентную выполняется также на основе анализа графа топологии оперативной схемы. Здесь это преобразование подробнее не рассматривается. Определение интересующих диспетчера энергосистемы состояний сети сводится к поиску соответствующих путей по графу оперативной схемы:

1) состояние подсоединения оборудования ýîi (в частности, линии) к энергообъекту îi фиксируется при наличии пути по графу оперативной схемы через включенные коммутационные аппараты от

2003, ¹ 11

25

электрического узла yi (связанного с этой линией) к некоторому узлу ók, такому, что ók – ýîk – îj, ïðè ýòîì j k è ýîk – не шина. Состояние отсоединения фиксируется, если такой путь найти не удается;

2)состояние наличия напряжения на некото-

ром элементе оборудования ýîk фиксируется, если можно найти по графу оперативной схемы путь через включенные коммутационные аппараты от

óçëà ók – ýîk к одному из априорно заданного множества узлов источников напряжения оперативной

схемы (óè). К множеству óè принадлежат узлы, непосредственно связанные с генераторами станций,

àтакже узлы, непосредственно связанные с линиями, идущими из энергосистемы (энергообъединения), представленной на оперативной схеме, к другим частям единой энергосистемы. Если такой путь не найден, фиксируется отсутствие напряжения на элементе оборудования;

3)состояние разделения схемы энергообъекта фиксируется, если от узла, непосредственно связанного с одной из линий этого объекта, не удается найти путь через включенные коммутационные аппараты ко всем другим линиям этого объекта, при этом может также фиксироваться важное для диспетчерского управления состояние – разделение схемы только по верхнему уровню напряжения;

4)состояние отделения объекта от единой энергосистемы фиксируется, если ни для одного из узлов, непосредственно связанных с элементами оборудования вида “шина” или “трансформатор” этого объекта, не удается найти путь через включенные коммутационные аппараты к аналогичным узлам некоторого объекта, условно принятого в качестве “центрального”. Множество отделившихся объектов составляет отделившийся район, при этом может быть исследована связность отделившегося района, а также тип отделения – с погашением (нет источников напряжения внутри отделившегося района) или без погашения;

5)некоторые участки электросети обычно относительно низкого номинального уровня напряжения целесообразно представлять в структурной схеме эквивалентными транзитами. Размыкание (замыкание) эквивалентных транзитов фиксируется при отсутствии (наличии) пути через включенные коммутационные аппараты между терминаль-

ными узлами этих участков.

“Раскраска напряжением”. Задача “раскраски напряжением” подробных схем выполняется экспертной системой при фиксации преобразования оперативных схем системных событий типа “снятие напряжения” или “подача напряжения” для элементов оборудования вида “линия”. Определяются энергообъекты, связанные с такими линиями, и задача “раскраски напряжением” выполняется для подробных схем этих энергообъектов. Для каждой из подробных схем по состоянию сети оперативной схемы определяются связанные с

объектом линии, находящиеся под напряжением. От узлов этих линий, а также от узлов генераторов по модели подробной схемы подстанции определяются все пути к другим узлам схемы. Узлы подробной схемы, для которых такие пути найдены, являются узлами, находящимися под напряжением, другие узлы схемы являются узлами, лишенными напряжения. Найденные множества таких узлов фиксируются и используются для отображения подробных схем. Аналогично может быть най-

дено множество заземленных узлов.

Реализация. Экспертные системы, входящие в рассматриваемый в данной статье программный комплекс, реализуются на базе инструментальной системы МИМИР [4] – разработка ВНИИЭ. В настоящее время работает опытный образец экспертной системы преобразования подробных схем в оперативную с использованием информации по ремонтным заявкам на базе материала электриче- ских схем Мосэнерго. Реализована экспертная система преобразования оперативной схемы в структурную, которая внедряется в ОДУ Средней Волги. На рис. 2 изображен фрагмент ведомости событий сети, который формируется этой системой.

Выводы

1.Для проведения эффективного диспетчерского контроля состояния электрической сети необходимо осуществить в АСДУ энергообъединениями формирование моделей электрических схем для трех иерархических уровней: подробных схем энергетических объектов, оперативной схемы электросети и структурной схемы электросети.

2.Для достижения необходимой информатив-

ности при формировании моделей подробных схем в состав исходной информации должны быть внесены сведения о ремонтных заявках.

3. Формирование моделей электрических схем всех трех уровней целесообразно осуществлять на основе технологии экспертных систем. Предложен (и в основном реализован) комплекс из четырех экспертных систем для автоматического анализа топологии электрических схем в АСДУ энергообъединениями.

Список литературы

1.Любарский Ю. Я., Моржин Ю. И. Отечественные опера- тивно-информационные комплексы АСДУ энергосистемами.– Электрические станции, 2001, ¹ 12.

2.Кучерова О. М., Кучеров Ю. Н. Технология моделирования электрических режимов в принципиальных схемах сложных ЭЭС. – Изв. РАН. Энергетика, 1994, ¹ 6.

3.Головинский И. А. Понимание компьютером электрических схем. – В сб.: Вестник ВНИИЭ-99. М.: ЭНАС, 1999.

4.Любарский Ю. Я. Интеллектуальные информационные системы. М.: Наука, 1990.

26	2003, ¹ 11