11. A rendszerirányítás számítógépes támogatása
11.2. EMS funkciók
Az EMS funkciók szoftverei a feladatok jellege szerint sorolhatók az üzemelőkészítést, a valós idejű rendszerirányítást és az üzemértékelést támogató funkciók közé, azonban átfedések is vannak, mivel gyakran használnak azonos szoftvert pl.: az üzemelőkészítők és a diszpécserek. Az EMS szoftverekre jellemző, hogy az üzemállapot elemzése alapján működnek, viszonylag nagy aritmetikai igényűek, gyakran használnak iterációt. A rendszerirányítási gyakorlatban nem alakult ki egységes szoftvercsomag az EMS funkciók ellátására, a feladatok
folyamatosan bővülnek, a programok - különösen a szakértő rendszerek fejlődésével - állandó fejlesztés alatt állnak. A következőkben néhány, gyakrabban használt funkció igen vázlatos áttekintését adjuk meg azzal a céllal, hogy a megoldandó feladatokat érzékeltetessük.
11.2.1. AGC=automatic generation control (automatikus [erőművi wattos]
teljesítmény szabályozás).
SCADA mérésekre alapozva meghatározza a területi szabályozási hibát (ACE) és ennek feldolgozásával az automatikus szekunder teljesítményszabályozásba bevont gépegységek (gépcsoportok) számára szabályozási célértéket számít. A számított célérték a SCADA rendszeren keresztül jut a szabályozott gépekhez, illetve csoportokhoz. Az ACE számítása másodperc nagyságrendű ciklusidővel történik, a célérték küldés ciklusideje a parancs végrehajthatóságához igazodik, perc nagyságrendű.
11.2.2. Teljesítmény áramlás számítás (load-flow, vagy power flow)
Diszpécseri (DPF = dispatcher power flow): célja, illetve feladata a tervezett kapcsolások, átterhelések hatásának előzetes elemzése az állapotbecslés által meghatározott rendszerállapotban. Gyakori, hogy üzemelőkészítő (off-line) számításokhoz a DPF-fel megegyező algoritmust használnak, ebben az esetben a vizsgált hálózat egy tervezett változat.
Optimális (OPF=optimal power flow): feladata, hogy az állapotbecsült rendszerállapotból kiindulva a megvalósíthatósági korlátok (pl.: termelési, terhelődési és feszültség határértékek) figyelembe vételével, a szabályozási lehetőségek kihasználásával, egy adott üzemállapotot előre definiált célfüggvény szerint átrendezzen, ezáltal tanácsadó funkciót biztosít az üzemirányító személyzet számára. Az optimálás célfüggvénye lehet például a hálózati veszteség minimuma. Egyes szegmensei zárt hurkú szabályozásban is használhatók.
11.2.3. Valós idejű hálózatszámítás (real time sequence)
Futási ciklusideje beállítható, szokásos értéke: 5 perc. A valós idejű hálózatszámítás egy ciklusában végrehajtódó funkciók:
11.2.3.1. Topológia feldolgozás (MU = model update)
A valós idejű hálózatszámítás indító funkciója, feladata, hogy az EMS rendszerbe szervezett funkciók számára SCADA állásjelzések alapján az aktuális hálózati állapotnak megfelelő hálózati modellt (az adatbázisban szereplő modellparaméterekkel) előállítsa.
11.2.3.2. Állapotbecslés (SE = state estimation)
Feladata, hogy a SCADA által gyűjtött mérések, állásjelzések alapján meghatározza az energiarendszer legvalószínűbb állapotát és a hálózatszámító szoftverek részére konzisztens adatbázist hozzon létre. A SCADA -ból származó mérések általában hibával terheltek (ha nem így lenne, nem volna szükség állapotbecslésre), ezért az SE megfelelő működéséhez a megfelelően kimért (megfigyelhető) hálózatrészeken mérési redundanciára van szükség. A mérési hibák zavarmentes állapotban normális eloszlást mutatnak, amennyiben az SE valamely mérésnél tendenciózus hibát fedez fel, gondoskodik annak elnyomásáról, kisúlyozásáról, illetve helyes értékkel való helyettesítéséről. A nem kellő redundanciával kimért, vagy nem távmért hálózatrészekre az adatbázisban szereplő adatok alapján becsült állapotot határoz meg.
11.2.3.3. Üzembiztonsági analízis (SA = security analysis).
Az üzemállapot biztonságosságát elemző, veszélyeztetett üzemállapot felismerését támogató eljárás.
Gyakorlatilag a DPF funkció többszöri automatikus futtatása az aktuális hálózati állapothoz képesti (előzetesen, egy ún. kontingencia listában definiált) egyszeres, vagy többszörös kikapcsolások feltételezésével. A kikapcsolások hatását kockázatosságuk (felléphető túlterhelődések, feszültség problémák) szerint rangsorolja.
11.2.3.4. Zárlatszámítás (SC = short circuit calculation)
Az állapotbecsült hálózaton végez valós idejű zárlatszámítást. A kapcsolókészülékekhez adatbázisban definiált megszakító képesség megfelelőségét ellenőrzi különböző zárlatfajtákra. Hálózatgyengítések elrendeléséhez, bontott sínek összefogásának engedélyezéséhez ad támpontot.
11.2.3.5. U-Q ütemezés és szabályozás (VS = voltage scheduler, AVC = automatic voltage control).
A VS feladata, hogy a hálózati csomópontok feszültségének adott értékre szabályozásához, illetve adott értéktartományban tartásához meghatározza az erőművek meddőteljesítmény termelését, a terhelés alatt szabályozható transzformátorok fokozatállását, valamint a meddőkompenzáló elemek (söntfojtók, kondenzátorok) kapcsolási állapotát. A VS által számított beállításokat - diszpécseri engedélyezéssel - az AVC funkció hajtja végre. A VS funkció kiegészíthető az OPF számítás azon szegmensével, amely a hálózaton fellépő meddőteljesítmény áramlásokat, ezáltal az általuk okozott wattos veszteséget minimalizálja (VS-RTOPF).
11.2.4. DTS = Diszpécseri tréning szimuláció (OTS = operator training simulation).
A DTS oktatási, gyakoroltatási célú rendszerszimuláció. A diszpécserek munkaidejük túlnyomó részében normál állapotban üzemelő energiarendszert irányítanak, ugyanakkor késznek és képesnek kell lenniük veszélyeztetett, illetve veszélyes állapotok felismerésére és gyors beavatkozásokkal a rendszer normál állapotba történő visszatérítésére. A valóságos rendszerben nem idézhetők elő üzemzavarok csak azzal a céllal, hogy a diszpécsereknek alkalmuk legyen azok elhárításának gyakorlására, ezért fejlesztették ki a DTS rendszereket. A DTS működhet valós idejű, állapotbecsült hálózati adatokkal és korábbi üzemállapot archiválásával összeállított, vagy feltételezett (tervezett) hálózattal. A DTS-nek rendelkeznie kell a valóságossal megegyező diszpécseri munkahellyel és az energiarendszerben lezajló folyamatokat azonos időbeliséggel követő dinamikus szimulációs modellel. Szükséges továbbá egy oktatói munkahely is, ezen keresztül az oktató a gyakorlatban előfordulható, a rendszerállapotot megváltoztató eseményeket (védelmi működéseket, kapcsolásokat, ezek sorozatát, stb.) kezdeményez, amelyek a DTS modellen átmeneti folyamatokat indítanak. A tréningező feladata, hogy az eseményeket a munkája közben is használatos eszközök segítségével felismerje és az üzemzavar elhárítását, a normál állapotba történő visszatérést célzó beavatkozásokat hajtson végre.
Felhasználási példák:
1. Gyakorló diszpécserek oktatása, tudásának szinten tartása, üzemzavari helyzetek megoldásának gyakorlásával
2. Kritikus üzemállapotok felismerése
3. Továbbképzés: új funkciók begyakorlása, tesztelése
4. Az erőmű- és hálózatfejlesztés kapcsán módosult energiarendszeri viselkedés tanulmányozása 5. Betanuló diszpécserek oktatása, vizsgára való felkészítése, gyakoroltatása
6. Üzemelőkészítési programok tesztelése 7. Pontosító, elemző vizsgálatok
8. Bemutató előadások
A DTS felépítése a 14-3. és 14-4. ábrán tekinthető át.
14-3. ábra: Oktatói és energiarendszer modellező (PSM) alrendszer
14-4. ábra: Tanulói alrendszer és irányító központ modell (CCM)