HÁLÓZATSZÁMÍTÁSI ALKALMAZÁSOK A MAVIR FOLYAMATIRÁNYÍTÓ RENDSZERÉBEN

HÁLÓZATSZÁMÍTÁSI ALKALMAZÁSOK A MAVIR FOLYAMATIRÁNYÍTÓ RENDSZERÉBEN AZ ÜRIK PROJEKT KERETÉBEN A MAVIR SZÁMÍTÓGÉPES FOLYAMATIRÁNYÍTÓ RENDSZERÉBEN ÚJ HÁLÓZATSZÁMÍTÁSI ALKALMAZÁSOK KERÜLTEK ÜZEMBE. JELEN CIKK A MEGVALÓSULT ALKALMAZÁSOKAT ISMERTETI. BÜRGER LÁSZLÓ – SZABÓ LÁSZLÓ

ÁTTEKINTÉS A felhasználás módját tekintve a hálózatszámítási feladatoknak két alapvetô csoportja van: a valósidejû számítások és a vizsgálati módú számítások. A MAVIR rendszerében megvalósított funkciókat és adatkapcsolataikat az 1. ábra szemlélteti. A valósidejû számítások a villamosenergia-hálózat aktuális, a rendelkezésre álló legfrissebb mérésekkel és jelzésekkel definiált állapotát vizsgálják hálózatszámítási módszerekkel, a számítások eredménye – bizonyos feltételek teljesülése esetén – felhasználható a villamosenergia-rendszer üzemének irányítására. (Tehát a „valósidejû” jelzô nem programozástechnikai szempontból minôsíti magukat az alkalmazásokat, hanem csak a bemeneti adatok származását és az eredmények felhasználási módját jelöli; ezeket az alkalmazásokat régebbi terminológiával „on-line”-nak is szokták nevezni.) A valósidejû számítások egyrészt automatikusan vizsgálják a villamos hálózat pillanatnyi állapotát üzembiztonsági szempontból, azaz n azonosítják a fennálló határértéktúllépéseket, mind a megfigyelhetô, mind a nem megfigyelhetô hálózatrészeken; n vizsgálják az aktuális hálózati állapot feltételezett kiesésekkel (n–1) szembeni tûrôképességét, másrészt a hálózatra általánosságban is jellemzô értékeket, pl.:

28

n fogyasztókra a rendszerterhelésbôl

való részesedést megadó tényezôket és n erômûvi betáplálásokhoz veszteségérzékenységi tényezôket számítanak ki és tárolnak késôbbi, ill. más programok általi felhasználás céljára; végül pedig érzékenységi tényezôket és optimális munkapontokat határoznak meg a valósidejû automatikus szabályozások n az üzembiztonsági korlátozású gazdaságos teherelosztás; n az üzembiztonságot javító feszültség-meddôteljesítmény szabályozás, vagy n a wattos hálózati veszteséget csökkentô feszültség-meddôteljesít-

mény szabályozás számára. A valósidejû számítások közé sorolhatók a kapcsolás elôtti diszpécseri ellenôrzô számítások is; ezek nem automatikusan, hanem diszpécseri kezdeményezésre hajtódnak végre. A vizsgálati módú számításokat a hálózati üzem-elôkészítésben (karbantartások és feszültségmentesítések koordinálása), továbbá hálózattervezési számításokra használják. Ebben az esetben nem a hálózat aktuális állapota a vizsgálat tárgya, hanem valamely jövôbeni tervezett üzemállapot. A vizsgálati módú alkalmazások lényegében ugyanazon számítási feladatok elvégzésére képesek, mint a valósidejû alkalmazá-

Valósidejû

Vizsgálati

Modell-aktualizálás

Modell-aktualizálás

Állapotbecslés

Loadflow-számítások

Fogyasztói adatbázis

Kiesésvizsgálat

Érzékenységi tényezôk

Zárlatszámítás

Kiesésvizsgálat Biztonságos U/Q optimalizálás Zárlatszámítás Kikapcsolás-ütemezô

1. ÁBRA A HÁLÓZATSZÁMÍTÁSI ALKALMAZÁSOK

A MAGYAR VILLAMOS MÛVEK KÖZLEMÉNYEI n 2001/04

sok.A vizsgálati esetek elôkészítését adatkapcsolatok és üzemállapot-beállítási segédfunkciók támogatják (pl. automatikus terhelés- és termeléselosztás). A kikapcsolás-ütemezô funkció nem szûkebb értelemben vett hálózatszámítási alkalmazás, de a legszorosabban a hálózatszámításhoz kötôdik: a hálózati berendezések jelenleg fennálló és a jövôbeli tervezett feszültségmentesítéseit tartalmazza, mind a valósidejû, mind a vizsgálati módú programok számára elérhetôen. A vizsgálati mód alkalmazásai a diszpécserek számára is hozzáférhetôk; a valósidejû állapot átvételével a közeli jövôre vonatkozó vizsgálatok és elemzések végezhetôk.

ADATBÁZIS-STRUKTÚRA ÉS MODELL-KIALAKÍTÁS Lényeges körülmény a hálózatszámítási modell kialakításánál, hogy az adatbázis-kezelô szoftver alapvetôen a folyamatirányítás céljait hivatott kiszolgálni, vagyis az elsôdleges cél a mindenkor érvényes primer technológia pontos leképezése valósidejû és vizsgálati üzemmódban. A futási idejû adatbázisba új készüléket felvenni nem lehet, a meglevô berendezések villamos paramétereit is csak korlátozottan lehet módosítani üzem közben. Új készüléket felvenni, topológiai kapcsolatokat vagy alapvetô villamos paramétereket megváltoztatni csak a forrásadatbázis módosításával és a futási idejû adatbázis teljes újragenerálásával lehet. Vagyis a folyamatirányító rendszer hálózatszámítási szoftvere a hálózattervezô munkát kevéssé támogatja. A MAVIR folyamatirányító rendszerében a hálózatszámítási adatbázis struktúrájának alapvetô tulajdonságai és a modell kialakításának fôbb szempontjai a következôk. Az adatbázis struktúra formalizmusát tekintve a SCADA adatbázis hierarchikus technológiai azonosító rendszerét követi, illetve bôvíti ki a többlet-adatigény lefedéséhez szükséges mértékben. A hierarchia szintjei: n vállalatok, n zónák (hálózati körzetek),

n alállomások, n alállomási feszültségszintek, n kapcsolómezôk és berendezések

(gyûjtôsínek, transzformátorok, távvezetékek, sönt- és soros fojtók, erômûvi gépegységek és fogyasztók), n állásjelzések, mérések és az összeköttetések rendszerét leíró topológiai referenciák. A hálózatszámítási modell definiálható a SCADA1 modellel megegyezôen, vagy attól eltérôen is (elhagyhatók bizonyos, a SCADA-ban szereplô részek és szerepelhetnek a SCADAhoz képest extra objektumok). Szigorú megkötés azonban, hogy a SCADA-ban is szereplô objektumokra vonatkozóan a villamos összeköttetési rendszernek a SCADA-val teljesen egyezônek kell lennie. Az erômûvi termelôegységek tekintetében mozgástér csak a külföldi hálózatrészben levô gépek modellezésénél van. A magyar villamosenergia-rendszernek az AGC 2 által is leképezett (szabályozott vagy csak figyelembe vett) termelôegységeit kötelezô a hálózatszámításban is leképezni, mégpedig az AGC-vel teljesen egyezô módon. A hálózatszámítási modell kialakítása kihat a diszpécseri tréningszimulátor (DTSZ) energiarendszer-modelljére is; a DTSZ-ben az állandósult állapoti modell azonos a hálózatszámításéval, de a dinamikus szimuláció szempontjai is igényelhetnek módosítást a hálózati modellben (pl. fogyasztók feszültségfüggése, erômûvi gépegységek tehetetlenségi nyomatéka). A hálózatszámítási modell terjedelmére és részletességére nézve a MAVIR feladatköre az irányadó. A modell két vállalatot tartalmaz, egyet a magyar energiarendszer (MVM), egyet pedig a külföldi hálózat leképezésére (KÜLSÔ). A rendszerirányító a magyar villamosenergia-rendszer 120 kV-os és afeletti feszültségszintû átviteli hálózatának biztonságos üzeméért felelôs. A 120 kV-nál alacsonyabb feszültségszinten csak az erômûvi gépegységek kapocsfeszültségû csatlakozási

1 SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition = Rendszerfelügyelet és adatgyûjtés 2 AGC: Automatic Generation Control = Erômûvi wattos szabályozás

pontjai (10,5…15,75 kV) és a nagy-/nagyfeszültségû hálózati transzformátorok tercier tekercselésében levô söntfojtók (18 és 30 kV) vannak leképezve. A 120 kV/középfeszültségû fogyasztói transzformátorok a modellben nem szerepelnek, helyettük fogyasztók csatlakoznak a 120 kV-os transzformátorleágazásokba. Az MVM vállalat zónái az alaphálózat és a 6 áramszolgáltató ellátási területei. A külsô hálózat modellje több szempont együttes figyelembevételével lett kialakítva: n kiszolgálható legyen a rendelkezésre álló adatokkal; n tegye lehetôvé a nemzetközi teljesítményforgalom leképezését; n megfelelô „lezáró” hálózatot biztosítson a valósidejû állapotbecslés számára, de ne legyen túl nagy a nem megfigyelhetô hálózatrész; n kellô pontossággal modellezze a külsô hálózat erômûvei által adott feszültség-alátámasztást és zárlati rátáplálást, mind valósidejû, mind vizsgálati módban; n tegye lehetôvé tranzitszállítások modellezését vizsgálati módú loadflow-számításokban; n a DTSZ számára is megfelelô teljesítmény-frekvencia dinamikát biztosítson a külföldi erômûvek teljesítménye és forgó tömege révén. A KÜLSÔ vállalat zónái: a külsô modellben érintett országok és egy, a távoli UCTE-rendszerrészeket leképezô fiktív zóna. A MAVIR külsô hálózati modellje a fenti szempontok alapján folyamatos hangoláson és pontosításon megy keresztül. A jelen cikk írása idején érvényes külsô hálózati modell sémája a 2. ábrán látható. A hálózatszámítási adatbázis által biztosított modellezési lehetôségek néhány, a magyar hálózatra jellemzô sajátosságra nem kínálnak kész megoldást. Ilyen esetekben valamilyen áthidaló vagy közelítô megoldást kell alkalmazni, pl.: n háromtekercselésû transzformátorok három, csillagba kapcsolt kéttekercselésûként képezhetôk le; n takarékkapcsolású tercier delta tekercsû transzformátorok csillagponti feszültségszabályozója: a mindhárom tekercselés feszültségére kiható szabályozás csak közelítôleg modellezhetô;


29

2. ÁBRA A KÜLSÔ HÁLÓZAT MODELLJE

n erômûvi géptranszformátorok kö-

zös csillagponti fojtója a transzformátorok zérussorrendû reaktanciáján keresztül vehetô közelítôleg figyelembe; n a 220/120 kV-os booster transzformátoroknál a fokozatállással jelentôsen változó rövidzárási feszültség jelenleg nem modellezhetô.

VALÓSIDEJÛ ALKALMAZÁSOK A VALÓSIDEJÛ SZEKVENCIA ÉS VEZÉRLÉSE Valósidejû szekvenciának nevezzük azt a logikai végrehajtási sémát, ill. láncolatot, amelybe a valósidôben (is) futtatható hálózatszámítási funkciók vannak szervezve. A valósidejû szekvenciát képezô funkciók az alábbiak: n modell-aktualizálás, n állapotbecslés, n adaptív fogyasztói adatbázis,

30

n veszteség-érzékenységi

tényezôk számítása, n kiesésvizsgálat, n üzembiztonsági korlátozású teherelosztás, n feszültség-meddôteljesítmény optimalizálás, n zárlatszámítás. A fentiek közül a modell-aktualizálás, a kiesésvizsgálat, az optimalizáló számítások és a zárlatszámítás vizsgálati módban is végrehajthatók. A valósidejû szekvenciában a sorrend annyiban kötött, hogy mindig elôször a modell-aktualizálásnak, utána pedig az így aktualizált modellt használó állapotbecslésnek kell lefutnia, mert így jön létre az a hálózatszámítási alapmegoldás, amelybôl az összes további funkció dolgozik. A további funkciók már futhatnak egymással párhuzamosan, mivel egymás kimenetét nem használják. A szekvencián belül minden funkció egyedileg tiltható vagy engedélyezhetô (de az alapmegoldás elôállításában résztvevô funkciók tiltása értelemszerûen az egész szekvencia futását megakadályozza). Nem futnak az állapotbecslés eredményét bemenet-


ként használó további funkciók, ha nincs teljes hálózati alapmegoldás, azaz ha az állapotbecslés futása sikertelen volt, vagy pedig nem teljes, hanem részleges végrehajtási módban futott le. A valósidejû szekvencia végrehajtása háromféle módon indulhat, növekvô prioritás szerinti sorrendben: n beállítható idôközönként ciklikusan, n hálózati eseményre automatikusan, n felhasználó általi kézi indításra. A ciklusidô 1 és 30 perc között állítható be; a gyakorlatban leginkább 3 és 10 perc közötti beállítás használatos, az alapértelmezés szerinti érték 5 perc. Hálózati eseménynek a hálózatszámítási modellben szereplô kapcsolókészülékek állásváltozása, valamint a hazai rendszerterhelés ugrásszerû változása számít, amennyiben az utóbbi egy felhasználó által beállítható küszöbértéket meghalad. Az esemény a modell-aktualizálást indítja el, ahonnan sikeres végrehajtás után a vezérlés továbbadódik az állapotbecslésnek (kivéve, ha a topológia-feldolgozás azt észlelte, hogy a

kapcsolóállás-változás nem változtatta meg a hálózati topológiát). Az eseményvezérelt és a felhasználói kézi indítás esetén a szekvenciát alkotó összes funkció indításra kerül, kivéve ha le van tiltva. Ciklikus indítás esetén a funkciók futását az ún. gyakorisági tényezôk vezérlik. Minden egyes, az állapotbecslés eredményét bemenetként használó funkcióhoz megadandó a gyakorisági tényezô, amely azt határozza meg, hogy az állapotbecslés hányadik ciklikus indítású, teljes módú futása után fog az érintett funkció lefutni. Pl. ha a zárlatszámításhoz 3-as gyakorisági tényezôt adunk meg, és az állapotbecslés 5 percenként fut ciklikus indítással teljes végrehajtási módban, akkor a zárlatszámítás 15 percenként fog futni ciklikus indítással. (A 15 percenkénti ciklikus futások közben természetesen lehetnek eseményvezérelt vagy kézi indítású futások.) A sikertelenül futott funkciók további végrehajtása a felhasználó általi kézi beavatkozásig felfüggesztôdik. Ez alól kivétel a modell-aktualizálás és az állapotbecslés, amelyek alapértelmezésben nem függesztôdnek fel sikertelen futás után sem. Funkciónként egyedileg megadható, hogy a felfüggesztôdés hány sikertelen futás után következzen be. A valósidejû szekvencia vezérlése lehetôséget ad a futási eredményeknek, illetve az eredménytelen futás bemeneti és vezérlô adatainak különbözô mentési területekre való automatikus elmentésére. Ezeket a mentéseket vissza lehet tölteni egy vizsgálati célú szekvenciába, amely az azt alkotó funkciók szempontjából azonos a valósidejû szekvenciával, de attól teljesen szeparált adatbázis-területen dolgozik, nem vesz át adatot sem a SCADA adatbázisból, sem az AGC-tôl, és nem ad tovább adatot semmilyen élesüzemi alkalmazásnak.

MODELL-AKTUALIZÁLÁS A hálózatszámítási alapfunkciók (valósidôben az állapotbecslés, vizsgálati módban pedig a loadflow-számítás) számára a hálózati modellt a modell-aktualizálás készíti elô. A funkció némiképpen eltérôen mûködik valósidôben és vizsgálati módban. Valós-

idôben az alábbi, jól elkülönülô részfeladatokat végzi el: n kapcsolókészülék-állásjelzések, hálózati mérések és határértékeik átvétele a SCADA adatbázisból; n rendszerállapot-mérések (rendszerterhelés és import-szaldó), erômûvi mérések és határértékeik átvétele az AGC adatbázisából; n a hálózatszámítás csomópont-ág modelljének elôállítása (topológiafeldolgozás és mérés-hozzárendelés); n határértékek beállítása; n méretlen erômûvi betáplálások számítása a rendszerállapot-mérések alapján; n méretlen fogyasztói terhelések számítása a rendszerállapot-mérések alapján. Vizsgálati módban a fentiek közül csak a topológia-feldolgozást és a határérték-beállítást végzi el; az utóbbit a valósidejû hálózatszámítás által használt (vagyis az aktuális rendszerállapotot tükrözô) határértékek figyelembevételével. A jelzések és mérések összegyûjtését valósidôben elvégzô modul mûködése viszonylag egyszerû. A hálózati adatbázis egyértelmû összerendeléseket tartalmaz a hálózatmodellbeli objektumok és a SCADA adatbázis között, mind a kapcsolókészülékállásjelzések, mind a mérések tekintetében. A mérések esetében az aktuális érték átolvasásával egy idôben megtörténik a határértékek átvétele is. A modell-aktualizálás képes mind az abszolút határértékek, mind az ún. monitoros (rendszerterhelés-függô sínfeszültség- és hômérsékletfüggô ágterhelhetôség-) határértékek átolvasására. Az AGC kompetenciájába tartozó erômûvi gépegységekhez a wattos és meddô betáplálás határértékei a pillanatértékekkel együtt az AGC adatbázisából töltôdnek át. A topológia-feldolgozás az alállomási kapcsolókészülékek pillanatnyi állása alapján meghatározza a hálózatszámítási modellt. Megállapítja többek között, hogy n a hálózat hány villamos szigetet tartalmaz; n az egyes alállomási feszültségszintek gyûjtôsínrendszere hány független feszültségû részbôl áll, ennyi csomóponttal kell az alállomás

adott feszültségszintjét a hálózatszámításban leképezni; n a vezetékek és transzformátorok mely végükön vannak bekapcsolva és melyik hálózati csomóponthoz, a leágazási feszültségmérések melyik csomóponthoz rendelendôk; n melyek a kikapcsolt hálózati berendezések (ezekrôl lista készül); n melyek az adatbázisban definiált normál kapcsolási állapottól eltérô állapotú készülékek (ezekrôl lista készül). A topológia-feldolgozás az alállomások mikrotopológiai leírásából dolgozik. A leírás mezôszintû, a SCADA-ban és a hálózatszámításban egyezô módon elôredefiniált mezôkialakításokból, ún. topológia típusokból építkezik és a mezôket a hálózati berendezésekkel ún. makrotopológiai referenciák kötik össze. A topológia-feldolgozás kimenete az aktuális ekvivalens hálózati topológia, ahol a technológiai elemek (vezetékek, transzformátorok, söntelemek, betáplálások és fogyasztások, valamint a mérések és határértékeik) már a hálózatszámítási modell megfelelô csomópontjaihoz vannak rendelve. Ez alkalmas arra, hogy inputként szolgáljon az állapotbecslés számára. Ezen kívül a funkció táblázatos képein megtekinthetôk a kapcsolóállások, a kikapcsolt berendezések és a normáltól eltérô állapotú berendezések listái. A határérték-beállító modul a határértékek forrásának prioritás szerinti kiválasztását végzi. Mind a hálózati, mind az erômûvi határértékeknek három lehetséges forrása van. Hálózati mérésekre ezek csökkenô prioritás szerinti sorrendben: n a hálózatszámítási felhasználó által kézzel bevitt érték; n a SCADA-ban levô (akár adatbázisalapérték, akár diszpécseri kézi) érték; n a hálózatszámítási adatbázisban definiált alapérték. Erômûvi mérésekre ezek csökkenô prioritás szerinti sorrendben: n az AGC-tôl átvett érték; n a hálózatszámítási felhasználó által kézzel bevitt érték; n a hálózatszámítási adatbázisban definiált alapérték. Valósidôben a modell-aktualizálás elvégzi a méretlen erômûvi betáplá-


31

lás szétosztását a távméréssel nem rendelkezô erômûvi gépegységek között. A vállalati terhelésnek az import szaldóval csökkentett értékébôl levonja a távmért erômûvi termelést, és a maradékot egy egyszerûsített gazdaságos teherelosztási algoritmussal (egyenlô növekményköltségek alapján) szétosztja a méretlen egységek közt. Hasonlóképpen megtörténik valósidôben a nem távmért terhelés szétosztása is; a vállalati terhelésbôl a távmért terhelések összegét levonva a maradékot az adaptív fogyasztói adatbázisban tárolt részesedési arányok alapján elosztja a program a méretlen csomóponti fogyasztók között. (Programozástechnikailag mindkét utóbbi modul a loadflowszámítás elôfeldolgozó részeként van megvalósítva, a modell-aktualizálás csak meghívja ôket.)

ÁLLAPOTBECSLÉS A számítógépes üzemirányításban alapvetô fontosságú feladat a villamosenergia-rendszer folyamatos megfigyelhetôségének és irányíthatóságának biztosítása. Ehhez egy megbízható, konzisztens valósidejû adatállományra van szükség, amely a rendszerirányításhoz szükséges számítógépes funkciók (pl. diszpécseri ellenôrzô teljesítményeloszlás-számítás, valósidejû feszültség-meddôteljesítmény optimalizálás) számára hibamentes input adatokat szolgáltat, és hasonlóképpen a diszpécseri megjelenítés céljára is hihetô értékeket biztosít az egyébként nem távmért mennyiségekrôl. A MAVIR folyamatirányító rendszerében megvalósított ún. statikus állapotbecslés egy olyan statisztikai adatfeldolgozási eljárás, amely a rendelkezésre álló információk alapján a megfigyelt rendszer legvalószínûbb állapotát határozza meg. A rendszer állandósult állapotát a komplex hálózati egyenletekkel lehet leírni, ennek megfelelôen állapotváltozóknak a csomóponti feszültségek abszolút értékét és egymáshoz képesti szögét tekintjük; ezen belül is egy n csomópontos hálózatmodell esetén n csomóponti feszültség-abszolútértéket és n–1 csomóponti feszültségszöget. A 2n–1 független ismeretlen megbízható számításához azonban nem

32

elegendô 2n–1 mérési adat, mivel az utóbbiak hibákkal (zajjal) terheltek. A mérések hibájának oka lehet pl.: n a mérômûszerek véges pontossága; n az analóg-digitális átalakítás hibája, illetve az átviteli csatorna zajossága; n fázisaszimmetria; n aszinkronitás (a mérések nem teljesen azonos idôpillanatban képzôdnek, vagyis az egyidejûleg feldolgozott mérések nem ugyanabban az idôpontban tükrözik a hálózat állapotát). Az állapotbecslési algoritmusoknak számos fajtája van, ezek azonban közösek abban, hogy mindegyik egy olyan skalár célfüggvényt definiál, amely a mérési hibák növekedésével szintén növekszik. A célfüggvényt minimalizáló becslési algoritmus az állapotváltozók lehetô legjobb becslését állítja elô. A mérések feltételezett hibái miatt a mérések számának nagyobbnak kell lenni az állapotváltozókénál; csak ezen redundancia révén biztosítható valamennyi állapotváltozó kellô pontosságú számítása. Az állapotbecslés által használt mérések lehetnek n gyûjtôsín- és leágazási feszültségmérések; n wattos és meddô teljesítményáramlási, valamint ampermérések a hálózati ágakon; n wattos és meddô csomóponti teljesítménymérések (erômûvi betáplálások és fogyasztói terhelések); n szabályozós transzformátorok fokozatállásai. A rendszer megfigyelésébôl a hibákkal (zajjal) terhelt

z = h(x ) + v mérési vektor nyerhetô, ahol x az állapotváltozók vektora, h pedig az állapotváltozókból a méréseket származtató ún. mérési függvény. A mérési zaj v vektoráról feltételezzük, hogy – a durva és a szisztematikus hibáktól eltekintve – nulla várható értékû normális (Gauss-) eloszlást mutat. A h i( x ) mérési függvények a hálózati (ág- vagy csomóponti) egyenleteknek felelnek meg, attól függôen, hogy teljesítményáramlási vagy -betáplálási mérésrôl van szó. Feszültségmérés esetén speciálisan h i(x i ) = x i. Minimálandó célfügg-


vényként a [z – h( x )] hibavektor (az ún. reziduum-vektor) elemeinek súlyozott négyzetösszege, a J( x ) = [z – h( x )]T–1R [z – h(x)] függvény szerepel, ahol R a mérési hibák kovarianciamátrixa (független mérések független hibáit feltételezve a szórásnégyzetek diagonálmátrixa). Ezen J( x ) függvény minimálása az állapotvektor legvalószínûbb (ún. maximum likelihood) becslését szolgáltatja. J( x ) minimuma ott lesz – az x m helyen –, ahol az x szerinti parciális deriváltja eltûnik: dJ( x )/dx = –2H T R –1 [z – h ( x m )] = 0, aholis H = dh ( x )/dx. A mérési függvényt egy x 0 pont körül linearizálva kapjuk, hogy:

h ( x ) = h ( x 0) + H ( x 0 ) ( x – x 0 ), ezt az elôzô egyenletbe helyettesítve:

H T R –1 [z – h (x 0 )] = H T R –1H (x M – x 0). A hálózati egyenletek nemlineáris volta miatt a linearizált egyenletbôl nem kapunk a feladatra zárt alakú megoldást, hanem a fenti összefüggés alapján egy iterációs algoritmust lehet konstruálni:

x i+1 = x i + [ H T R –1H ] –1H T R –1 [z – h (x i)]. Az iterációt akkor lehet befejezni, ha az állapotvektor korrekciója egy küszöbértéknél kisebbre adódik. A fentiek nyomán lényeges megjegyezni, hogy az állapotbecslés algoritmusa nem azonos a loadflow-számításéval. Az állapotvektor meghatározását a hibás mérések detektálásának és – azok jelenléte esetén – azonosításának kell követnie. Erre feltétlenül szükség van, mivel a zaj normális eloszlására tett feltételezés nem engedi meg durva vagy szisztematikus hibával terhelt mérés jelenlétét. A detekciót a normált J( x ) célfüggvény helyettesítési értékébôl valószínûségi hipotézisvizsgálattal végzi a program. Pozitív eredmény esetén a hibás mérések azonosítása az egyedi mérések további vizsgálatával történik. A

hibásnak talált méréseket a program a mérési halmazból eltávolítja és a maradó mérésekkel a becslést újra elvégzi. Ezt mindaddig ismétli, amíg a konvergens megoldás után már nem talál újabb hibás mérést. A becslési algoritmus akkor ad az állapotváltozókra egyértelmû és reális megoldást, ha a mérések redundanciáján túl, a felhasznált egyenletek összefüggôen leírják az egész hálózatot. Ennek hiányában az elôbbi iterációs egyenletben szereplô H TR -1H mátrix szingulárissá válhat, vagy diszjunkt részmátrixokra eshet szét. Ezért a rendelkezésre álló fizikai mérések alapján a hálózat becsülhetôségét a számítás elôtt ellenôrizni kell. Ha a valódi mérések száma vagy eloszlása ehhez nem kielégítô, a program fiktív mérések bevonásával becsülhetôvé teszi a hálózatot. Ilyen fiktív mérések lehetnek: n fogyasztói statisztikából vett csomóponti terhelések (pszeudo-terhelésmérések), n gépegység-ütemezô algoritmus által számított erômûvi betáplálások, n szabályozott feszültségûként leképezett sínek célfeszültség-értékei. A fiktív mérések R -1 súlyozó tényezôi a valódi mérésekénél sokkal kisebbek, hogy a becsülhetôség érdekében mesterségesen bevont mérések ne befolyásolják a megfigyelhetô hálózatrészekre a valódi mérések alapján számítható megoldást. A MAVIR folyamatirányító rendszerében üzemelô állapotbecslés funkció a hálózat aktuális topológiáját és villamos paramétereit nem becsli, hanem abszolút pontosnak tekinti (ez az ipari EMS 3 rendszerek döntô többségében így van, mivel ezen paramétereknek a becslésbe történô bevonása rendkívül magas mérési redundanciát és számítási teljesítményt igényelne). Emiatt ezen adatok helyességére folyamatosan ügyelni kell, ellenkezô esetben az adathiba a funkció által szolgáltatott eredményeket meghamisíthatja, és az ilyen jellegû hibák utólagos felderítése általában körülményes. A funkciónak két alapvetô végrehajtási módja van: a részleges és a teljes. Részleges módban csak a

3 EMS: Energy Management System – Rendszerirányítási alkalmazások

rendelkezésre álló valódi távmérések révén megfigyelhetô hálózatrészre fut le a becslés; ez az üzemmód a funkció üzembe helyezéskori vagy késôbbi jelentôs adatbázis-változások utáni hangolását könnyíti meg. Teljes végrehajtási módban a teljes hálózatszámítási modell (MVM + külsô hálózat) állapotát becsli a program; szükség szerint fiktív mérések bevonásával teremtve meg a teljes hálózat becsülhetôségéhez szükséges mérési redundanciát. Amennyiben a modellt leíró hálózati adatbázis hibamentes, az állapotbecslés a felhasználótól kézi adatbevitelt nem igényel. Lehetôség van mindazonáltal a funkció bemeneti képein keresztül mérések használatának engedélyezésére és tiltására, mérések elôjelének vagy súlyozásának megváltoztatására, továbbá az iterációs megoldást és a hibaazonosítást vezérlô paraméterek módosítására. Az állapotbecslés eredményei közül a hálózati megoldás összesített formában vagy berendezésfajták szerinti bontásban megtekinthetô a funkció karakteralapú táblázatos képein, illetve a mérések becsült értékei az élesüzemi egyvonalas (alállomási vagy áttekintô) képekre is kijelezhetôk. Az adatok hibájával és a számítás menetével kapcsolatos információk a funkció táblázatos képein és üzenetlistáiban találhatók.

ADAPTÍV FOGYASZTÓI ADATBÁZIS A loadflow-számításhoz és az állapotbecsléshez el kell végezni a rendszerterhelésnek – illetve az állapotbecslés esetén a rendszerterhelés méretlen részének – a fogyasztói csomópontok közti szétosztását. Ehhez szükség van egy olyan fogyasztói adatbázisra, amely tényadatokból készült statisztika alapján megadja, hogy az adott évszakban, a hét adott napján és a nap adott órájában hogyan oszlik el az energiarendszerben jelentkezô összterhelés az egyes fogyasztói csomópontok között. Az adaptív fogyasztói adatbázis funkció feladata az ehhez szükséges adatok definiálása és folyamatos aktualizálása. A terhelés területi megoszlását hierarchikusan, a modell struktúráját követô bontásban lehet modellezni. Definiálható

n a vállalati terhelések megoszlása

az egyes fogyasztói körzetek (zónák) között, n a zónaterhelések megoszlása az egyes fogyasztói csoportok között, végül n a fogyasztói csoportok terhelésének eloszlása az egyedi fogyasztói leágazások között. Azokat a fogyasztásokat, amelyek a fenti modellezési sémába illeszkednek, vagyis az évszak, a naptípus és az óra függvényében megadhatók az eggyel magasabb hierarchiaszint terhelésének százalékos részeként, és ezt a százalékos részesedést a magasabb hierarchiaszint terhelésének konkrét értékétôl független, konform terheléseknek nevezik. Tipikusan ilyen a kommunális fogyasztás és ilyen az ipari fogyasztás egy bizonyos hányada. Azokat a fogyasztásokat, amelyek egyéb körülmények függvényében egyedi, de jól meghatározott módon változnak és a magasabb hierarchiaszint terhelésének változását nem követik, nem-konform terheléseknek nevezzük. Pl. ilyenek mindazok az ipari létesítmények, amelyek gazdaságosan csak három mûszakban üzemeltethetôk (kohászat, vegyipar) és csak karbantartásra, vagy nyersanyag hiányában állnak le. (Mindezeken felül vannak olyan speciális fogyasztások, amelyek bonyolultabb összefüggések szerint változnak, és a fenti két kategória egyikében sem helyezhetôk el egyértelmûen, mert saját menetrendjük nincs vagy nem ismert és a felsôbb hierarchiaszintek terheléseinek változását sem követik. Ilyen pl. a vasúti vontatás vagy egyes erômûvi segédüzemi csatlakozási helyek fogyasztása. Ezeket – mivel minden fogyasztót be kell sorolni a két kategória valamelyikébe – a gyakorlatban nemkonformként modellezzük.) Ha a funkció futása engedélyezve van, a fogyasztói csoportok és a nem-konform fogyasztók adaptív wattos és meddô terhelési értékeinek évszak, naptípus és óra szerint aktuális készlete minden állapotbecslés után aktualizálódik. Az aktualizálás egy idôbeli szûrés révén történik, az állapotbecslés által számított terhelésérték egy α simító tényezôn keresztül kerül be a régi értékek közé:


33

T(é, n, ó) ÚJ = = α TÁB + (1–α) T(é, n, ó)RÉGI A fenti módon folyamatosan aktualizált adatokat a rendszerterhelésnek – vagy annak egy részének – szétosztására lehet felhasználni; ily módon lehetôség nyílik a nem távmért fogyasztók terhelésének számítására az állapotbecslés számára, valamint a vizsgálati üzemmódú loadflow-számítás bemenô csomóponti terhelés adatainak automatikus generálására. Az utóbbi esetben a felhasználónak csak a dátumot, az órát és a rendszerterhelést kell megadnia, ennek alapján az adaptív fogyasztói adatbázisból minden egyes fogyasztói terhelés várható értéke kiszámítható. A konform fogyasztók terhelésének adatbázisbeli értékét az aktuális rendszerterheléssel át kell skálázni, míg a nem-konform terheléseknél erre nincs szükség. A funkció nemcsak a wattos, hanem a meddô terhelésrôl is készít statisztikát. Az adaptív meddôterhelés-értékek felhasználása a wattos értékekhez kötôdve történik, azaz konform terhelés esetén a wattos értékkel azonos mértékben skálázódik a meddô terhelés is. Az adatbázist kezdetben a felhasználónak kell feltöltenie, a késôbbiekben pedig automatikusan aktualizálódik minden olyan fogyasztóra, amely az állapotbecslési algoritmus szerint megfigyelhetô (anélkül, hogy a fogyasztó terhelésének adaptív értékét pszeudomérésként kellene használni) és a számított fogyasztás a hihetôségi határok között van. A funkció normál mûködése során felhasználói beavatkozást vagy adatbevitelt nem igényel. Szükség esetén az a simító tényezô értéke kézi bevitellel módosítható. A kimeneti táblázatos képernyôkön megtalálható az összes zóna, az összes konform fogyasztói csoport és az összes nemkonform fogyasztó wattos és meddô terhelésének adaptív értéke minden évszakra, naptípusra és órára.

ÉRZÉKENYSÉGI TÉNYEZÔK Ez a valósidejû alkalmazás egy, a loadflow-számítás részeként megvalósított programmodult hív meg abból a célból, hogy a csomóponti betáplálások és a hálózati wattos veszteség közötti összefüggést leíró érzé-

34

kenységi tényezôk értékét az aktuális hálózati üzemállapotra kiszámítsa és ezekkel a már korábbról meglevô értékeket aktualizálja.Minden egyes, az adatbázisban definiált és az adott üzemállapotban bekapcsolt erômûvi gépegységre kiszámítódik, hogy a betáplálásának 1 MW-tal való megváltoztatása mennyivel változtatná meg az átviteli hálózaton fellépô wattos veszteséget. Az adatbázisban 25 készlet érzékenységi tényezô tárolására van lehetôség; a készletek 5 rendszerterhelés-tartományhoz és rendszerterhelés-tartományonként 5-5 teljesítménycsere (export-import) tartományhoz vannak rendelve. A valósidejû állapotbecslés által meghatározott teljes hálózati megoldásból a loadflow-program kiszámítja a magyar hálózatra kapcsolódó összes gépegységre az aktuális érzékenységi tényezôket, majd a 25 készlet közül azt aktualizálja, amelyik a pillanatnyi rendszerterhelés és teljesítménycsere értékeknek megfelel. Az aktualizálás történhet átlagolással vagy simítással (hasonlóan a fogyasztói adatbázisnál látott módszerhez). A konkrét számítás azon az elven alapul, hogy ha egy loadflow-feladatban a hálózati veszteséget teljes egészében a referenciasínre terheljük (a bemenô adatok közt az össztermelés számértékre azonos az összfogyasztással), akkor a hálózati veszteség változása azonos a referenciasín wattos teljesítményének megváltozásával. Ez utóbbinak az érzékenysége a csomóponti betáplálások változására viszont kiszámítható egy olyan loadflow érzékenységi (Jacobi-) mátrixnak és transzponáltjának az invertálásával, amelyben a referenciasínhez is tartozik sor és oszlop. Az érzékenységi tényezôk aktuális értékét az erômû-szabályozás használhatja, ha a gazdaságos teherelosztás során figyelembe akarja venni a hálózati veszteségbôl fakadó költséghányadot is. A 25 rendszerterhelés- és teljesítménycsere-tartomány érzékenységkészleteit pedig a gépegység-összeállítás funkció használhatja, hasonló célból.

KIESÉSVIZSGÁLAT A kontingencia-analízisnek vagy (n–1) vizsgálatnak is nevezett funkció


feladata annak megállapítása, hogy az üzemben levô hálózati elemek közül melyek kiesése okoz a hálózat más részén túlterhelôdést, vagy szélsôséges esetben statikus instabilitást. Az alkalmazás lényege egy loadflow-sorozatszámítás, amely az alapesetbôl és kiesési esetekbôl áll. A kiesési esetek nem az összes hálózati ág egyenkénti kikapcsolását jelentik, hanem egy, a felhasználó által elôre definiált ún. kontingencia lista tételeinek a vizsgálatát. A kontingencia listában szereplô tételek egy vagy több készülék egyidejû kikapcsolását jelentik, amely készülékek lehetnek távvezetékek, transzformátorok, söntmeddô-eszközök, generátorok és fogyasztók. A gyakorlatban a kontingencia lista az alaphálózati vezetékeket és a nagy-/nagyfeszültségû hálózati transzformátorokat tartalmazza egyenként. Valósidôben a lista dinamikusan bôvülhet; az állapotbecslés a megoldásban talált valamennyi túlterhelt hálózati ágat hozzáadja a valósidejû kiesésvizsgálat kontingencia listájához. A kontingencia lista tételeinek száma elérheti a 100-at is. Ahhoz, hogy a vizsgálat elfogadható válaszidôvel fusson, a program két speciális technikát alkalmaz: n a kiesési eseteket elôször egy szûrési eljárásnak veti alá (felhasználó által beállítható számú – tipikusan 2 – gyors szétcsatolt loadflow iterációból álló közelítô vizsgálatot végez), és a teljes loadflow-megoldást csak azokra az esetekre futtatja le, amelyek szûrésébôl potenciális túlterhelésre lehet következtetni; n a kiesési esetek szûréséhez és szükség szerinti teljes megoldásához nem építi fel és faktorizálja újra a Jacobi-mátrixokat, hanem az alapesetbôl már rendelkezésre álló, faktorizált érzékenységi mátrixokat módosítja olymódon, hogy az éppen kiesô berendezés miatti változást a faktorokban megfelelôen figyelembe veszi. A program egy összesítô listában felsorolja a túlterheléssel vagy feszültséghatárérték-túllépéssel járó kieséseket, egy másik listában pedig minden egyes kieséshez részletezi az okozott határérték-túllépéseket. Az okozott határérték-túllépés mértéke, amelynél a program veszélyesnek te-

kinti az adott kiesést, felhasználói felületen keresztül beállítható, az eredeti határértékek százalékában, külön-külön a sínfeszültségekre és az ágáramlásokra. Ha a kiesési lista generátort vagy fogyasztót is tartalmaz, vagy a passzív hálózati elemek kiesése közvetve termelés vagy fogyasztás kiesését is okozza, a program a maradó gépegységek termelését a kiesést megelôzô termelt teljesítménnyel arányosan módosítja, ily módon állítva vissza a termelés és fogyasztás egyensúlyát. A felhasználónak lehetôsége van a kiesés megtörténte utáni állapotra a feszültségszabályozásokat (erômûvi feszültségtartás, transzformátorléptetés) engedélyezni vagy tiltani, a kiesés elôtti állapottól függetlenül. A generátorok meddôhatárainak figyelése a magyar és a külsô hálózatra külön-külön engedélyezhetô vagy tiltható.

BIZTONSÁGOS TEHERELOSZTÁS Ez a funkció a loadflow-számítás egyik, valósidôben is futtatható üzemmódja, az üzembiztonsági (security) optimalizáció, olyan beállításokkal, hogy csak wattos teljesítmény eredetû túlterheléseket próbál megszüntetni, wattos teljesítmény jellegû beavatkozó eszközökkel. Az állapotbecsléstôl kapott hálózati megoldásból a program kiválasztja azokat a magyar hálózaton fellépett ágtúlterheléseket, ahol az áramló teljesítmény döntôen wattos. (Ha a meddô áramlás a látszólagos teljesítményhez képest egy felhasználó által beállítható százalékos küszöböt meghalad, akkor nem próbálja az adott ág túlterhelését megszüntetni.) A kiválasztott ágakra kiszámítja a wattos teljesítményáramlás érzékenységét minden egyes, a magyar hálózatra csatlakozó erômûvi gépegység wattos betáplálásának megváltozására. Ezek birtokában úgy változtatja meg az erômûvi wattos munkapontokat, hogy a változtatások a lehetô legkisebb növekedést okozzák a rendszerszintû erômûvi termelési költségben és természetesen minden termelôegység a megengedett üzemi tartományán belül maradjon. Ezen költség-optimális megoldás elôállításához a funkció lineáris progra-

mozási technikát használ. Az erômûvi gépegységekhez egyenként megadható, hogy a wattos optimálásban részt vegyenek-e, és ha igen, akkor milyen prioritással. Ezeket a beállításokat a program figyelembe veszi a megoldás során. Az újonnan kiszámított gépegységmunkapontok a program kimeneti képein megtekinthetôk. Az AGC részeként mûködô üzembiztonsági korlátozású gazdaságos teherelosztás (CED 4) funkció csak a kiszámított érzékenységi tényezôket veszi át a programtól. (Az AGC/CED csak az ED5 számításba és az automatikus parancsküldésbe egyaránt bevont gépeket kezeli és a gépegységek dinamikai tulajdonságait – fel- és leterhelési gradienseit – is figyelembe veszi az üzembiztonság helyreállítását célzó új munkapontok kiszámításánál, míg a hálózatszámítási funkció az állandósult állapoti optimális munkapontokat számítja ki, alapvetôen szemléltetési céllal). A program az erômûvi betáplálásokon túl más wattos szabályozási lehetôségeket – keresztszabályozós transzformátorok fokozatléptetését és fogyasztói terheléskorlátozást – is be tudna vonni az optimáló beavatkozások közé, de a magyar hálózaton nincs keresztszabályozó, a terheléskorlátozás pedig csak frekvenciaüzemzavar esetén megengedett.

FESZÜLTSÉGMEDDÔTELJESÍTMÉNY OPTIMÁLÁS Ez az alkalmazás két különbözô feladat ellátására képes: határérték-túllépések megszüntetése és veszteségminimálás. Határérték-túllépések fennállásakor az optimalizáció olyan beállításokkal fut, hogy a feszültség-meddôteljesítmény eredetû határérték-túllépéseket próbálja megszüntetni, feszültség-meddôteljesítmény jellegû beavatkozó eszközökkel. Ez a wattos üzembiztonsági optimáláshoz hasonlóan mûködik, azzal a különbséggel,

hogy beavatkozó eszközökként az erômûvi gépegységek feszültségmeddô szabályozása, szabályozós transzformátorok fokozatléptetése és söntfojtótekercsek be-/kikapcsolása jöhet szóba. A szabályozó eszközökhöz (az AVC6 által) egyenként megadható, hogy a feszültség-meddôteljesítmény optimalizálásban részt vegyenek-e, és ha igen, akkor milyen prioritással. A beavatkozó eszközök aktuális munkapontból való elmozdításához egy, a felhasználó által meghatározható nemlinearitású fiktív költséggörbe rendelhetô. A költséggörbe skálafaktora megadja az aktuális munkapontból való egységnyi elmozdulás költségét, a nemlinearitás pedig a nagyobb mértékû elmozdulást „drágítja meg” az arányosnál jobban. Mindezeket a paramétereket a program figyelembe veszi a megoldás során, amikor lineáris programozási algoritmussal meghatározza azon legkisebb összköltségû beavatkozásokat, amelyek a fennálló határértéktúllépéseket megszüntetik vagy a lehetséges legnagyobb mértékben csökkentik. Ha a valósidejû állapotbecslés eredménye nem tartalmaz feszültség-meddôteljesítmény eredetû határérték-túllépéseket, akkor a program a hálózati wattos veszteséget csökkentô optimalizálást végez. A veszteségminimalizálás számítási algoritmusa szukcesszív kvadratikus programozás (Newton-módszer). A valósidejû feszültség-meddô szabályozás kimeneti képei listázzák az eredeti munkapontjukból elmozdított szabályozó eszközöket, üzembiztonsági módban a megszüntetett és a továbbra is fennálló határértéktúllépéseket, veszteség-minimalizáló üzemmódban pedig a futás elôtti és utáni wattos veszteséget. Az optimálás eredményeképpen a szabályozó eszközökre kiszámított új munkapontok az automatikus feszültségszabályozás (AVC) funkcióhoz kerülnek át. Az AVC felhasználói felülete az AGC-éhez nagyon hasonló; a diszpécser egyedileg vagy készüléktípusonként tilthatja vagy engedélyezheti az optimálásban való

4 CED: Constrained Economic Dispatch – Üzembiztonsági korlátozású gazdaságos teherelosztás 5 ED: Economic Dispatch = Gazdaságos teherelosztás

6 AVC: Automatic Voltage Control – Feszültségmeddôteljesítmény szabályozás


35

részvételt és az optimálás eredményeként elôálló értékek automatikus kiküldését az erômûveknek. Az automatikus parancsküldés tiltott állapotában a diszpécser kézi beavatkozással küldheti ki az általa jóváhagyott számított értékeket. A transzformátoroknak az optimális pozícióba való léptetése diszpécseri beavatkozásra történik, egy parancssorozat formájában. Egy parancsküldési ciklusban minden léptetendô transzformátort egy-egy fokozattal léptet a program az optimális pozíció felé; ezt addig ismétli, amíg minden léptetendô transzformátor el nem éri az optimális fokozatállást. A söntfojtókra az optimálás a kivagy bekapcsolt állapotot javasolhatja, ennek automatikus végrehajtatására azonban nincs mód; a fojtók megszakítóját kézzel kell távmûködtetni.

ZÁRLATSZÁMÍTÁS A zárlatszámítás feladata az aktuális üzemállapotra meghatározni, hogy az egyes gyûjtôsíneken potenciálisan kialakuló zárlati áramok nem lépik-e túl az adott helyen beépített megszakítók zárlati megszakítóképességét, illetve más berendezések zárlati (termikus vagy dinamikus) terhelhetôségét. A funkció mûködhet egyedi vagy sorozatvizsgálat üzemmódban; valósidôben mindig a sorozatvizsgálat van kijelölve. Egyedi vizsgálat esetén egy megadott gyûjtôsínen fellépô adott típusú (1FN, 2F, 2FN vagy 3F) zárlat számítható, sorozatvizsgálat esetén viszont a magyar hálózat minden gyûjtôsínjére kiszámítja a program az összes, az adatbázisban engedélyezett zárlatfajta révén fellépô zárlati igénybevételt. A funkció csak gyûjtôsíneken fellépô zárlatokat számít, a hálózati ágakon fellépô zárlatokat nem. A megszakítók megszakítóképességét a sínzárlati árammal ill. teljesítménnyel hasonlítja össze, az egyéb korlátozott zárlati igénybevehetôségû berendezések határértékeit pedig az adott ág rátáplálásával. A program a kimeneti képein listázza a számított sínzárlati teljesítményeket és áramokat zárlatfajtánként, továbbá a megengedett igénybevételek, ill. zárlati

36

megszakítóképességek túllépéseit hibahelyenként, zárlatfajtánként. Lehetôség van üresjárásból, vagy az aktuális hálózati alapmegoldás (valósidôben az állapotbecslés, vizsgálati módban a loadflow-eredmény) által adott terhelési állapotból indítani a számítást.

VIZSGÁLATI MÓDÚ ALKALMAZÁSOK LOADFLOW-SZÁMÍTÁSOK Az állandósult állapoti feszültségeloszlás és teljesítményáramlások számítása, szakmai terminussal élve: a loadflow-számítás, a legismertebb és leggyakrabban alkalmazott hálózatszámítási funkció a villamosenergiarendszer üzemirányításának mindazon hierarchiaszintjein, ahol a hálózatszámítás egyáltalán jelen van. A loadflow-számítás a feladat megfogalmazásából adódóan tipikusan vizsgálati jellegû hálózatszámítási funkció, de egy valósidejû hálózati alapmegoldásból indítva alkalmas valósidejû üzemirányítási célok támogatására is. A loadflow-számításoknak két alapvetô típusa van: az ún. diszpécseri (nem optimáló) loadflow és a valamilyen lokális vagy rendszerszintû célfüggvény szerint optimáló loadflow. A diszpécseri loadflow elnevezés abból fakad, hogy ez az algoritmus nem változtatja meg a villamos hálózat ún. szabályozási paramétereinek a bemeneti adatok közt megadott beállításait, vagyis pontosan a bemeneti adathalmaz által leírt hálózati állapotra ad megoldást. Ilyen jellegû megoldási igény nemcsak a diszpécseri célú (pl. kapcsolás elôtti ellenôrzô) vizsgálatoknál merül fel, hanem tipikusan ilyen az üzem-elôkészítésre használt alapváltozatot elôállító számítás, valamint az annak eredményére épülô kiesésvizsgálat is. Diszpécseri loadflow

A loadflow-számítás célja a hálózatszámítási modell összes bekapcsolt csomópontjára a feszültség komplex értékének (abszolút értékének és szögének) meghatározása a csomóponti


P/Q/U peremfeltételek szerint, majd ebbôl az ágáramlások kiszámítása és az esetleges határérték-túllépések detektálása. Az n csomópont esetén 2n–1 valós eredményváltozó (n számú feszültség-abszolútérték és n–1 számú feszültségszög) meghatározásához ugyancsak 2n–1 független valós változót kell a bemeneten rögzíteni. Ehhez a loadflow-feladatban csomópont típusok tartoznak: n teljesítménytartó (PQ típusú) csomópont, ahol a wattos és a meddô injektálás (betáplálás vagy vételezés) értékét kell bemenô adatként megadni, eredményként pedig a feszültség abszolút értéke és szöge áll elô; n feszültségtartó (PV típusú) csomópont, ahol a wattos injektálás és a feszültség-abszolútérték szolgál bemenô adatként, eredményként a meddô injektálás és a feszültség szöge számítódik; n szögreferencia (Ud-típusú) csomópont, ahol a feszültség-abszolútérték a bemenô adat, a szög értéke pedig a loadflow-megoldás során o nem változik, ezért 0 értéken szokás rögzíteni. Ilyen csomópontból csak egy lehet a hálózatmodellben. A wattos és meddô injektálás értéke eredményként adódik. A MAVIR folyamatirányító rendszerében megvalósított loadflow-számítás bemeneti adatai közt nem kell csomópont típusokat megadni, hanem azokat a program automatikusan veszi fel a bemeneti adatok elemzése útján. Feszültségtartó minden olyan csomópont, amelynek feszültségét valamilyen helyi szabályozó berendezés (pl. erômûvi feszültségszabályozó automatika) állandó értéken próbálja tartani. Szögreferenciának a program mindig a legnagyobb wattos teljesítménytartalékkal rendelkezô, szabályozott feszültségû erômûves csomópontot választja. Az összes többi csomópont teljesítménytartó típusú. A diszpécseri loadflow-feladat megoldására a program kétféle, a felhasználó által választható algoritmust tartalmaz, n a Newton–Raphson módszert és n a gyors szétcsatolt módszert. A gyors szétcsatolt módszer megoldási sebessége jelentôsen felülmúlja a Newton–Raphson módszerét, konvergenciatulajdonságai általános

3. ÁBRA EGYVONALAS ALÁLLOMÁSI KÉP, MINT A VIZSGÁLATI MÓDÚ LOADFLOW-SZÁMÍTÁS FELHASZNÁLÓI FELÜLETE

nagyfeszültségû villamosenergia-átviteli hálózat és nem szélsôséges terhelési állapotok esetén legalább ugyanolyan jók. A diszpécseri loadflow mindkét megoldási módszere képes figyelembe venni az állandó sínfeszültséget tartó erômûvi gépegységek meddôteljesítmény-korlátait, továbbá lehetôség van a modellezett vállalatok közötti csereteljesítmény állandó értéken tartására. A fogyasztói terhelések feszültségfüggése bizonyos határok között szintén figyelembe vehetô; a wattos és a meddô terhelések egyedileg lehetnek állandó teljesítményûek, állandó áramúak, állandó impedanciájúak vagy ezek tetszôleges kombinációi. A vizsgálati eset hálózati topológiáját az élesüzemi képekkel tartalmilag teljesen megegyezô vizsgálati módú egyvonalas alállomási képeken lehet a kapcsolókészülékek kézi beállításával kialakítani (3. ábra). Ehhez kiindulási állapotként az aktuális valósidejû topológia vagy a hálózati adatbázisban definiált ún. normál kapcsolási állapot választható. A normál kapcsolási állapotra automatikusan is áttölthetôk a kikapcsolás-ütemezô funkció adatbázisából a vizsgálati idôpontban érvényes kikapcsolások. A vizsgálati esethez a vállalati terheléseket az adaptív fogyasztói

adatbázis segítségével osztja el a program a fogyasztói csomópontok között, de a felhasználó kézi bevitellel ezt a szétosztást módosíthatja. A vállalati terhelésnek a vizsgálati idôpontra érvényes becsült értéke áttölthetô a terhelésbecslés funkcióból, vagy ha ott még nincs becslési eredmény a vizsgálati idôpontra, akkor kézzel beállítható. A külsô hálózatrészekkel való teljesítménycsere eredô értékét (az ún. szabályozott és nem szabályzott import összegét) a szállítási menetrend funkcióból lehet áttölteni, vagy létezô menetrend hiányában kézzel is be lehet vinni. Ugyancsak áttölthetôk az erômûvi gépegységeknek a vizsgálati idôpontra vonatkozó termelési értékei a gépegység-összeállítás funkcióból. Ha még nem létezik gépegység-összeállítási eredmény a vizsgálati idôpontra, akkor is van lehetôség az erômûvi termelés automatikus szétosztására a bekapcsolt gépegységek között; ez egy egyszerûsített gazdaságos teherelosztási algoritmussal történik. A felhasználó itt is felülbírálhatja a program által kiosztott értékeket és kézzel attól eltérôeket vihet be. A loadflow-számítás bemeneti adatai az éppen aktuális valósidejû állapotbecslés megoldásból is feltölthe-

tôk; ez a felhasználói képen (4. ábra) egy gombnyomással végrehajtható. A wattos hálózati veszteség kezeléséhez három lehetôség közül lehet választani: a számítás elején még ismeretlen értékû veszteséget az iteráció során lehet n az erômûvi gépegységek közt arányosan szétosztani (ez az alapbeállítás), n a fogyasztói terhelések közt arányosan szétosztani, n a szögreferencia-csomópontra terhelni. Ha a fenti bemeneti adatok már elôálltak, akkor a topológia-feldolgozást követôen a loadflow-számítás végrehajtható. A loadflow-számítás kimeneti képei többek között az alábbiakból állnak: n változat-összesítô, amely a vállalatok összes fogyasztói terhelését, termelését, forgótartalékát és teljesítménycseréjét mutatja; n részletes alállomási táblázatos összesítô, amely tartalmazza minden csomópont feszültségének abszolút értékét és szögét, és az adott állomáshoz kapcsolódó minden hálózati ágon a wattos, meddô és látszólagos teljesítményáramlást; n túlterhelt ágak listája, n feszültséghatárérték-túllépések listája, n erômûvi gépegységek számított betáplálásainak listája, n szabályozott feszültségû sínek feszültséglistája, n konvergencialista, n futási üzenetek listája. A sikeresen megoldott loadfloweset adatai elmenthetôk PSS/E 7 formátumú szöveges állományba, amely ezután más, ezen formátumot támogató hálózatszámítási programokba beimportálható. Optimalizáló loadflow-számítások

A program a következô optimalizációs modulokat tartalmazza: a) termelési költségminimálás, b) wattos üzembiztonsági optimálás,

7 PSS/E: Power System Simulator/Engineering (Power Technologies, Inc.) – Villamosenergiarendszer mérnöki szimulációs szoftvercsomag (PTI termék)


37

a kiindulási eset ekkor egy loadflowmegoldás.

VÁLTOZATKEZELÉS

4. ÁBRA A LOADFLOW-SZÁMÍTÁS FELHASZNÁLÓI VEZÉRLÔ KÉPE

c) feszültség-meddô üzembiztonsági optimálás, d) veszteségminimálás. A veszteség-minimalizálás kivételével (amely a Newton-módszernek is nevezett szukcesszív kvadratikus programozási algoritmusra épül) az összes modul lineáris programozási technikát alkalmaz. A felhasználó az alábbi optimalizálási módokat állíthatja be: n BIZTONSÁGI (a b), majd a c) modul fut, hogy mind a wattos, mind a feszültség-meddô jellegû problémák megszûnjenek), n TERMELÉSI KÖLTSÉG (az a), majd a c) modul fut, hogy a wattos munkapontok átállítása nyomán esetlegesen keletkezett hálózati problémákat feszültség-meddô optimálással megszüntesse), n VESZTESÉG (a d) modul fut), n TELJES (termelési költség, majd veszteségminimálás). Minden egyes optimálási módban típusonként együttesen és egyedileg is tilthatók vagy engedélyezhetôk bizonyos beavatkozó eszközök. Ezen túlmenôen minden szabályozási eszközhöz egyedi szabályozási prioritás rendelhetô, amellyel az eszközök az üzemirányítás gyakorlati szempontjai szerint „bevetési” sorrendbe állíthatók.

az alapeset ekkor nem az állapotbecslés eredménye, hanem a loadflow-megoldás. A kontingencialista közös a valósidejû és a vizsgálati módú programok számára, de a kiesésekhez egyedileg prioritások rendelhetôk. Mindkét futási módban külön beállítható, hogy a program mely prioritástartományba esô kieséseket vizsgálja.

ZÁRLATSZÁMÍTÁS A zárlatszámítás vizsgálati módban is úgy mûködik, mint valósidôben, csak

VALÓSIDEJÛ SZÁMÍTÁSOK (REAL-TIME) RT Állapotbecslés bemeneti adatok RT Állapotbecslés megoldás

A MAVIR folyamatirányító rendszere alapvetôen többfelhasználós. A hálózatszámítási alkalmazásokhoz is több felhasználó férhet hozzá egyidejûleg, de egymástól függetlenül csak annyian dolgozhatnak, ahány független adatbázis-terület van konfigurálva a rendszerben. Az 4. ábrán látható, hogy a független adatbázis-területek száma öt. Egy valósidejû, egy karbantartói (off-line) valósidejû és három vizsgálati módú munkaterület létezik. A vizsgálati módhoz és a valósidejû alkalmazások off-line üzemmódjához tartozó munkaterületeket külön le kell foglalni egy-egy felhasználónak, míg az on-line valósidejû alkalmazásokhoz egyidejûleg többen is hozzáférnek. Annak érdekében, hogy a valósidejû alkalmazásokat egyidejûleg használók ne akadályozzák sem egymás tevékenységét, sem a valósidejû szekvencia futását, a felhasználói képernyôkön történô adatbevitel és paraméterbeállítás egyszerre csak egy terminálról lehetséges. (Ha egy adatmódosításra alkalmas képet beviteli módba kapcsolnak, a kép más terminálról nem állítható beviteli módba, amíg az éppen folyó adatbe-

OFF-LINE VALÓSIDEJÛ SZÁMÍTÁSOK (MAINTENANCE SEQUENCE) Sikertelen végrehajtás bemeneti adatai

Eseményindítású futás kimenetele 1. felhasználói eset

38

Állapotbecslés bemeneti adatok MS Állapotbecslés megoldás

2. felhasználói eset VIZSGÁLATI MÓDÚ SZÁMÍTÁSOK (STUDY MODE)

1. felhasználó munkaterülete


KIESÉSVIZSGÁLAT A kiesésvizsgálat vizsgálati módban is úgy mûködik, mint valósidôben, csak

MS

5. ÁBRA HÁLÓZATSZÁMÍTÁSI FELHASZNÁLÓK ÉS VÁLTOZATOK



vitel be nem fejezôdött.) Mind a valósidejû, mind a vizsgálati módú alkalmazások futtatása, ill. képernyôik lehívása akár csak megtekintésre, megfelelô felhasználói jogosultságokhoz kötött. Az egyes munkaterületeken levô adatok igény szerint más munkaterületekre átmozgathatók, ill. a futási idejû adatbázisból háttértárra kimenthetôk, ill. onnan

visszatölthetôk. (Az 5. ábra csak a hálózatszámítás futási idejû adatbázisának belsô területeit mutatja, a háttértárat nem.) A valósidejû állapotbecslés sikeres futása esetén az eredményt bármelyik vizsgálati felhasználó áthozhatja a munkaterületére.Különféle vezérlô feltételek (pl. indítási mód, sikertelen futás) függvényében a valósidejû számítások adatai köz-

bülsô esetekbe menthetôk és onnan áttölthetôk a karbantartói (off-line) szekvencia adatterületére. Bármelyik adatterület háttértárra mentését csak a rendelkezésre álló háttértár mérete korlátozza. Korábban háttértárra mentett adatok csak akkor tölthetôk vissza teljes körûen, ha a futási idejû adatbázis idôközben nem lett újragenerálva.

HÍREK

ISMÉT ELNYERTE AZ MVM RT. A MAGYAR MINÔSÉG HÁZA DÍJAT A Magyar Villamos Mûvek Rt. második alkalommal (elôször 1998-ban) pályázott sikeresen a hazai villamosenergia-ellátás területén nyújtott szolgáltatási tevékenységével a Magyar Minôség Háza díjra. A Magyar Minôség Társaság által évente, a Magyar Minôség Hét keretében meghirdetett pályázat, amelyet állami és társadalmi szervek független szakértôibôl álló zsûri bírál el, olyan társaságok részére kerül kiírásra, amelyek kiemelkedô, színvonalas termékeiket/szolgáltatásaikat – környezetbarát módon – minôségirányítási rendszer keretében állítják elô. A Magyar Villamos Mûvek Rt. a nyugat-európai együttmûködô villamosenergia-rendszer (UCTE) állandó tag-

ÚJ ERÔMÛ ÉPÜL

ságának rangjával, integrált minôségirányítási rendszerének bemutatásával, az MSZ EN ISO 9001:1996 megújított és a frissen megszerzett MSZ EN ISO 14001:1997 szerinti tanúsítványai birtokában nyújtotta be pályázatát és nyerte el az értékes díjat. A díj ünnepélyes átvételére a Magyar Minôség Hét konferencia több száz résztvevôjének jelenlétében került sor. A konferenciával párhuzamosan rendezett kiállításon a látogatók 2001. november 5–8. között, az MVM Rt. külön erre az alkalomra készült, az új arculati elemeit is tükrözô standját elismeréssel fogadták. (Ropoly Lajos)

A Budapesti Erômû Rt. (BE Rt.) és a Fortum Engineering Ltd. finn mûszaki vállalat november 12-én megállapodást írt alá egy magyarországi kapcsolt hô- és villamos energiát termelô erômû kulcsrakész építésérôl. A BE Rt. 1997-ben a Kispesti projekttel nyert az MVM Rt. kapacitáspályázatán. A projekt eredményeképpen az új erômû versenyképes áron fog környezetbarát hô- és villamos energiát termelni. A fejlesztés a 2005-tôl jelentkezô magyar villamosenergia-igényeket fogja kielégíteni. A Budapesti Erômû Rt.-nek korábban a Fortum és a japán Tomen Corp. voltak a tulajdonosai. Idén júniusban a Fortum és a Tomen eladták BE Rt. részvényeiket a francia EdF közüzemi vállalatnak. A Fortum Engineering a Fortum Energy Solutions Üzleti Egység része, és erômûvi mûszaki, építési és felújítási szolgáltatások nyújtásával foglalkozik. A Fortum Energy Solutions 15 országban 4500 embert foglalkoztat. (Sajtóközlemény)

LIBERALIZÁLT OSZTRÁK ÁRAMPIAC 2001. október 1-jétôl teljes liberalizálás érvényesül az osztrák árampiacon: a nagy felhasználók után most a kisvállalatok, a mezôgazdasági és magánfelhasználók is megválaszthatják, kitôl milyen áramot vesznek. A lépéstôl a verseny jelentôs fokozódását s ezen keresztül az árak némi esését várják a szakértôk. (Magyar Hírlap)


39

HÁLÓZATSZÁMÍTÁSI ALKALMAZÁSOK A MAVIR FOLYAMATIRÁNYÍTÓ RENDSZERÉBEN

Recommend Documents