A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása Az együttműködő villamos energia rendszer kialakulása

A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása Az „együttműködő” villamos energia rendszer kialakulása Az 1890-es évek elején létesültek az első „erőtelepek”, eleinte csak egy-egy ipari fogyasztó ellátására. Természetesen „szigetüzemben” működtek, gyakorlatilag tartalék nélkül... Teljes káosz volt az alkalmazott feszültségekben: (120V=), (2kV~), (2*150V=), (3*120V 42Hz), (2*2kV~), (3*2kV), (3*330V~ 15Hz) Az 1900-as évek elején – a gyakori kiesések miatt – létrejöttek az első kooperációk, hogy meghibásodás esetén ki tudják segíteni egymást. Ennek feltétele – természetesen - az azonos frekvencia és azonos feszültség volt. No meg a vezetéket is kellett építeni... Először városon belüli összekapcsolások történtek (pl. 3kV, 3f, 50Hz), majd városok közötti kooperációs vezetékek épültek az 1920-as években a 6, 10, 20, 31kV mellett 66kV-os feszültséggel... Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

1 /15

A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása A kooperáció előnyei: A szükséges tartalék teljesítmény csökken.  Csúcsterhelés esetén kisegíthetik egymást → az időeltolódás is előny.  Gazdaságos terhelés elosztás (alaperőmű, csúcserőmű, üzemzavari tartalék gépegységek).  Nagy rendszerben nagyobb egységteljesítmények miatt jobb hatásfok.  Hurkoltabb hálózatban kevesebb a veszteség. 

Magyarországot a környező országokkal összekapcsoló távvezetékeket 1953-tól kezdték kiépíteni.

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

2 /15

A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

3 /15


Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

4 /15


Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

5 /15


Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

6 /15


Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

7 /15


Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

8 /15


Az együttműködő villamos energia rendszer jellemzői: (Termelés – szállítás, elosztás - fogyasztás) - nagyon bonyolult fizikai rendszer - nagy mennyiségű információ keletkezik - egy berendezés állapotának változása kihat az egész rendszer működésére - szigorú szabályok határozzák meg a működését Mindezek miatt: hierarchikus felépítésű az irányítási rendszere Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

9 /15

A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása MAVIR (FRI)

ÉDÁSZ DÉDÁSZ ÉMÁSZ ELMŰ KDSZ KDSZ KDSZ KDSZ

Miskolc ÜIK

Gyöngyös

TITÁSZ KDSZ

xxx ÜIK

ÜIK

A magyar villamos energia rendszer irányítási struktúrája Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

10 /15


Villamosenergia szolgáltatás alapkövetelményei: - Rendelkezésre állás: biztonságos legyen az ellátás (n-1, n-2 elv)

- Minőségi jellemzők U, f, szinuszosság, feszültség kimaradások,...

- Költség minimum együttesen, rendszerszinten legyen optimális a termelés, szállítás, fogyasztás

A rendszerirányítás feladata: ezek kialakítása, fenntartása, szabályok kidolgozása Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

11 /15


Rendszerállapotok: A hálózatok, berendezések állapotának, a villamos jellemzőknek a változását sok körülmény okozhatja: üzemzavarok, meghibásodások, tervszerű munkavégzések, fogyasztók hatása, időjárás, ... Ezeket összefoglalóan rendszerállapottal jellemzik.

Az üzemirányítás folyamatosan ismétlődő tevékenység, melyet a hálózat állapotára vonatkozó információk határoznak meg.

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

12 /15


Rendszer állapotok Normál állapot: - biztonság: n-1 elv teljesül - minőség: megfelelő (nincs túllépés: f, U, I, P, … előírt értékű) - optimum: minimum költségű

Veszélyeztetett állapot: berendezés kiesése okozza - biztonság csökken - minőség: megfelelő (nincs túllépés: f, U, I, P, … előírt értékű) - optimum: általában nem minimum költségű

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

13 /15


Veszélyes állapot: semmi sem teljesül - biztonság: csökken - minőség: nem teljesül - optimum: nem teljesül

Súlyos üzemzavar: - szinkron üzem megszűnése - szigetüzemek - nagy fogyasztói terület ellátatlan - teljes üzemszünet

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

14 /15

Rendszerirányítás folyamatának feladatai: –

üzemelőkészítés

–

operatív üzemirányítás

–

üzemértékelés

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

15 /15


Üzemirányítás folyamata, a teherelosztók feladatai Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

16 /15


Üzemelőkészítési feladatok („megelőző”~): Terhelés becslés, megbízhatósági számítások, karbantartás tervezése - hosszú távú (több éves): beruházás tervezés (gazdaság fejlesztési szempontok, fejlődési trendek, energia igények, erőművek, nemzetközi kapcsolatok fejlesztése)

- középtávú (éves, havi): karbantartás tervezése, üzemállapotok ellenőrzése (csökkent biztonságú állapotok kiszűrése)

- közel (rövid-) távú: heti, napi, órás üzemállapotok tervezése Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

17 /15


Operatív üzemirányítási feladatok („aktuális”~): (Szűkebb értelemben vett üzemirányítás)

Napi, valós idejű feladatok ellátása: - Rendszer figyelés (tervezett – valóságos üzemállapot összehasonlítása: topológia, terhelések) - Kapcsolások engedélyezése, végrehajtása, dokumentálása (tervezett, terven kívüli kapcsolások) - Üzemzavaros állapot megszüntetése (visszatérés normál üzemállapotba)

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

18 /15


Üzem értékelési feladatok („utólagos”~): Operatív üzemirányítás archivált adatainak feldolgozása. - energia elszámolások - üzemzavari jelentések készítése - statisztikák készítése

Célja: üzemelőkészítéshez információ biztosítása (visszacsatolás)

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

19 /15

A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása 10.

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

20 /15


Telemechanikai rendszer A magyar villamos energia rendszer irányítása 3 szintű: - Független rendszerirányító, FRI (MAVIR) - Körzeti diszpécser szolgálat, KDSZ (áramszolgáltatóknál) (~1954-) - Üzemirányító központ, ÜIK (áramszolgáltatóknál) (~1968-tól)

1980. előtt az üzemirányítás telefonon érkező jelentéseken, illetve különböző távjelző rendszereken érkező információkon alapult. A beavatkozást az alállomás kezelőszemélyzete végezte. Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

21 /15


Az üzemirányítás legfontosabb eszköze: telemechanika rendszer Több, korábbi kísérleti megoldás után, kb. 1981-től indult a centralizált telemechanika, azaz a számítógépes üzemirányítási rendszer kiépítése. A telemechanika elnevezés a távolról történő beavatkozásra utal. A számítógépes rendszer igazodott a hierarchikus felépítésű üzemirányítói rendszerhez: - KDSZ:

telemechanika főközpont

- ÜIK: telemechanika középközpont - Alállomás: telemechanika alközpont Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

22 /15

A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása A telemechanika rendszer feladata: - Mérési adatok gyűjtése - Jelzések fogadása - Parancsok továbbítása, végrehajtása

A feladatokat valós időben (real time) kell ellátnia. Az alközpont szerepe meghatározó, ez biztosítja a kapcsolatot a technológiával. Egy tipikus 120/köf transzformátorállomás adatmennyisége ('90): Jelzés:

100 db

Mérés:

70 db

Parancs (távműködtetés): 130 db

A jelzéseket, parancsokat 40ms felbontással eseménysorrendbe rendezve tárolja. Ezek mellett a helyi megjelenítést, a kommunikációt is szolgálja. Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

23 /15

A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása A centralizált telemechanikai rendszer (1981-1993) jellemzői: Az akkori technikai szintnek megfelelően az alállomásban egyetlen központi számítógép, RTU (Remote Terminal Unit) látta el ezeket a feladatokat. Az egyes áramszolgáltatók (illetve az OVIT az alaphálózaton) különböző gyártmányú, de hasonló tudású eszközöket alkalmaztak. Az ÉMÁSZ-nál valósult meg elsőként az üzemirányítás minden szintjére kiterjedő rendszer. A magyar (MMG) gyártmányú SAM 85 berendezés egyetlen 8 bites 8085-ös mikroprocesszorral, 8kB-os EPROM-ban tárolt programmal működött. A KDSZ, ÜIK szintjén szintén magyar (KFKI gyártmányú) TPA11/48 folyamatirányító számítógépet alkalmaztak magyar fejlesztésű („MORDA”)szoftverrel.

Az egyes szintek között a kommunikáció modemekkel, telefonvonalakon keresztül történt. Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

24 /15


Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

25 /15

A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása Az alállomási TM jellemzői: Technológiai kapcsolat: Az elektronika és az erősáramú technológia közötti galvanikus leválasztást és a szintillesztést kell biztosítani. –

Távadók: analóg mennyiségek átalakítása (4-20mA) mérőváltókról U, I, P, egyéb: Cfok, ...

–

Optocsatolók: 220V= szintű hibajelzések (1bites), állásjelzések (2 bites) fogadása, esetenként logikai összevonás

–

Relés vezérlés elosztók: 220V= parancsok kiadása kétlépcsős működés: primer készülék kiválasztása, parancs végrehajtása

Ezek külön helyiséget foglaltak el... Távoli kommunikáció: Az alközpont 200 bit/s sebességgel, a 4kHz-es telefonvonal megosztott beszédsávja (3kHz) felett kommunikált, SAM protokollal. Az ÜIK – KDSZ között telefonvonalon 1200bit/s adatátviteli sebességet használt a rendszer. Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

26 /15

A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása AKIR koncepció (1989) Az Alállomási Komplex Irányítási Rendszer (AKIR) megfogalmazta a védelem + automatika + telemechanika integrálásának szükségességét. –

Mindhárom területen elektronikus készülékeket használnak

–

Ezek az eszközök az erősáramú technológiához kapcsolódnak

–

A védelem és automatika készülékek a leágazásokban helyezkednek el (a telemechanika még centralizált)

–

A védelem és automatika funkciók egyes készülékekben már integrálódtak

–

Kevesebb csatlakozás a technológia felé

–

A készülékek közötti erősáramos csatlakozások megszünnek

–

Egységes hardver

–

A párhuzamos feldolgozások száma csökken

Cél:

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

27 /15


ÜRIK program (1991-2001): Az Országos Villamos Teherelosztó (OVT) és az áramszolgáltatók irányítástechnikai rendszerének korszerűsítését tűzte ki célul. Az ÉMÁSZ-nál ekkorra teljes körűen kiépült és működött a telemechanika, így az ÉMÁSZ a távközlő, (adatátviteli ) hálózat fejlesztését indította el. Ennek keretében optikai, mikrohullámú összeköttetések létesültek Megvalósult az ÉMÁSZ és az OVT közötti számítógépes kapcsolat

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

28 /15


Mezőorientált telemechanika rendszer (1993-) A centralizált telemechanika alközpont helyét fokozatosan átvették a „mezőorientált” telemechanika készülékek. –

A „mezőgépek” a leágazásokba kerültek, a technológiához csatlakoznak

–

A védelem-automatika készülékektől függetlenek.

–

A mezőgépek optikai gyűrűn keresztül kommunikálnak a fejgéppel.

–

A fejgép a kommunikál a felsőbb irányítási szinttel és a mezőgépekkel, feladata az alállomási adatok kezelése, a helyi megjelenítés, kezelés biztosítása

Az alállomási telemechanika korszerűsítése során magyar, Prolan fejlesztésű és gyártású PROFIELD mezőorientált eszközök váltották fel a SAM és SINAUT eszközöket. Az ELMŰ alállomásaiba INFOWARE, szintén magyar készülékek kerültek, amelyek már bizonyos védelem-automatika funkciót is elláttak. Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

29 /15

A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása Távműködtethető oszlopkapcsolók (TMOK) Az oszlopkapcsolók a középfeszültségű hálózat bontását biztosítják, alapvetően kézi működtetésű terheléskapcsolókkal. Az oszlopkapcsolóknak fontos szerepük van az üzemzavarok behatárolásánál, a hálózatok átrendezése során. TMOK: az üzemzavar elhárítási idő csökkentése érdekében az oszlopkapcsolókat be kell vonni a telemechanika rendszerbe –

Motoros működtetésű oszlopkapcsolót kell beépíteni

–

Akkumulátor biztosítja a működését a váltakozó feszültség kimaradásakor

–

A tápellátást, akkumulátor töltését feszültségváltó végzi.

–

Áramváltó biztosítja a zárlati áram érzékelését a védelemhez

–

Ellátási (tulajdoni-) határ esetén digitális fogyasztásmérő is be van építve az energia elszámolás céljából.

–

A távműködtetést, jelzések, mérési adatok továbbítását PROFIELD-5, a telemechanika „oszlopgép” végzi

–

Az alállomási fejgéppel rádiós modemen keresztül kommunikál

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

30 /15

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

31 /15

A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása A fejlődés következő lépcsőjében a leágazás telemechanikai funkcióit a védelmekbe bedugott irányítástechnikai kártya biztosította. Időközben végbement az alállomásokban a véd+aut+irt integrációja, a korszerű védelmek a telemechanika (SCADA-) rendszer igényeit is kielégítik. Optikai hálózaton keresztül kommunikálnak a fejgéppel, ami a telemechanikai kapcsolatok mellett a védelmes távfelügyeleti rendszerrel is lehetővé teszi a kapcsolatot. A következő ábra jó példa a különböző eszközök együttélésére a részleges rekonstrukciók alatt. Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

32 /15


Alállomási telemechanika rendszere

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

33 /15


ÜIK feladata: Egy-egy régió középfeszültségű (35, 22, 11kV) hálózatának üzemirányítása ÜIK telemechanika középközpont feladata: –

Kapcsolattartás az alállomások TM fejgépekkel

–

Kapcsolattartás a KDSZ TM főközponttal

–

Diszpécseri munkahelyek kiszolgálása

–

Sématábla meghajtása

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

34 /15

ÜIK

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

35 /15

KDSZ feladata: Egy áramszolgáltató főelosztó hálózatának (120kV) üzemirányítása ÜIK telemechanika főközpont feladata: –

Kapcsolattartás az alállomási TM középközponttal

–

Kapcsolattartás az OVT telemechanikával

–

Kapcsolattartás alaphálózati alállomásokkal

–

Diszpécseri munkahelyek kiszolgálása

–

Sématábla meghajtása

–

Adatkapcsolatok biztosítása a vállalati ügyviteli számítógépes rendszerrel

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

36 /15


Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

37 /15


Integrált üzemirányítói rendszer (2010-) (IDCS: Integrated Dispatcher Center System, PROLAN) A KDSZ és ÜIK telemechanikai rendszer újabb korszerűsítése strukturális változást hozott a számítógépes rendszerben A korábbi, hierarchikus számítógépes hálózat pont-pont közötti adatkapcsolatokat használt. Az új, IDCS rendszerben minden számítógép, RTU, munkaállomás, szerver egy adatátviteli „felhőre” csatlakozik. Ezt mutatja a következő egyszerűsített rajz.

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

38 /15


Gyöngyös Szerverközpont

Külső rendszerek RTU Munkahely

SCADA VLAN

RTU Szerverközpont RTU

RTU

Miskolc Munkahely

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

39 /15


A korszerű védelmek, a mezőorientált alállomási telemechanikai eszközök változatlan formában, szabványos protokollt használva teljesítik az IDCS rendszer követelményeit. Az így létrehozott SCADA rendszer már valós időben elérhetővé tesz olyan szolgáltatásokat, amikre korábban a szakértői-, döntéselőkészítő rendszerek csak hosszú feldolgozási idővel, off-line üzemmódban voltak képesek.

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

40 /15


Az RTU-k az adatátviteli hálózaton keresztül a szerverekkel kummunikálnak. Az ÜIK és KDSZ üzemirányítói a számítógépükkel (megjelenítő rendszerrel) a szerverről kapják az információt, és a távműködtetést is ezen az úton végzik el. Természetesen a szerverek tartalékoltak, és megfelelő biztonsági rendszerekkel vannak ellátva. Ugyanez jellemzi az adatátviteli hálózatot is. A szervereken minden információ megtalálható, amik a hálózat állapotát jellemzik. (Mérések, jelzések, adatbázisok az alállomási berendezésekről, GIS, fényképek, GPS koordináták, stb.)

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

41 /15

1. lépés: ÉMÁSz üzemirányítás, részben összevont, tartalékolt struktúrával (2010) adatcsere, FKA

Régió irányítóközpont Gyöngyös

MAVIR

jjj

ÉMÁSz irányítóközpont

Gyöngyös-iszerver szerver Gyöngyös-i központ központ

Miskolc-iszerver szerver Miskolc-i központ központ

Miskolc

ELCOM Archívum és jelentés kezelés

HKV + RKV Archívum és jelentés kezelés

Térkép alapú rendszer (GIS)

Munkahelyek tetszőleges kiépítésben, számban, helyen és területi/tevékenységi jogosultsággal Korlátozott funkciójú munkaállomások üzemelőkészítés, KFMU, munkairányítás

Munkahelyek tetszőleges kiépítésben, számban, helyen és területi/tevékenységi jogosultsággal

Gyöngyös régió üzemirányítási VPN hálózat Eger régió

Régió irányítóközpont Eger

vállalati intranet Salgótarján régió Miskolc régió

IEC60870/5-104

Sárospatak régió Munkahelyek tetszőleges kiépítésben, számban, helyen és területi/tevékenységi jogosultsággal

ÉMÁSZ RTU rendszerek

Korlátozott funkciójú munkaállomások üzemelőkészítés, KFMU, munkairányítás

SCADA üzemeltetői munkahelyek

Call Center ügyfélkapcsolat

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

42 /15


SCADA rendszer főbb funkciói: –

Adatgyűjtés

–

Távműködtetés

–

FKA korlátozás (csoportos kikapcsolások)

–

Információ tárolás és visszakeresés (1ms felbontású esemény sorrend)

–

Riasztás kezelés (határárték túlépések, kommunikációs hibák, egyéb eszközök hibái)

–

Eseménynaplózás

–

Jelentések

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

43 /15


Magasabb szintű management- és szakértői funkciók EMS (Energy Management System) funkciók Kikapcsolás hatásának vizsgálata (terhelés eloszlás, feszültségek, várható terhelés)

Terhelés becslés (Load Forecast) Terhelés óránkénti előrejelzése

Hálózatszámítás (valós idejű) –

Topológia feldolgozása

–

Állapotbecslés

–

Fogyasztói adatbázis

–

Kontingencia analízis (ellátás folytonosság)

–

Zárlatszámítás (3F/3FN, 1FN, 2F, 2FN)

Hálózatszámítás (szimulációs üzemmód, off-line) Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

44 /15


DMS (Distribution Management System), Elosztóhálózati irányítási funkciók Hálózat színezés –

Feszültség alatt álló hálózat színezése

–

Táppontonkénti színezés

–

Kikapcsolt állapot színezése

–

Földelt állapot színezése

Egyvonalas ábra (sémakép) generálás térképi (GIS) ábrázolásból Automatikus rendszer helyreállítás –

Automatikus rendszermentés

–

Kapcsolási sorrend generálása diszpécseri baavatkozáshoz

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

45 /15


Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

46 /15


SPM (Switching Procedure Management), kapcsolási sorrend funkciók Kapcsolási sorrendek automaikus és kézi létrehozása –

Feszültségmentesítés

–

Gyűjtsín átrendezés

–

Kiserőművek viselkedése, stb

DTS (Dispatcher Training Simulator) Oktató rendszer a üzemzavari-, és különböző hálózati események lefolyásának szimulálásával

Borsody Zoltán

Villamosmű kezelő

47 /15

A magyar villamosenergia rendszer üzemirányítása Az együttműködő villamos energia rendszer kialakulása

Recommend Documents