ЭНЕРГОСИСТЕМЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ

Керницкий Н. В., Кудацкий Л. Н., инженеры

Укрсельэнергопроект

Работники производственно-технических служб предприятий электросетей постоянно сталкиваются с трудностями, связанными с необходимостью отслеживания и корректирования значительных объемов технической документации по электриче- ским сетям. Задачи, решаемые при этом, можно классифицировать следующим образом:

определение или уточнение расположения элементов сети на местности (ВЛ, подстанции, отдельные опоры);

внесение изменений в схемы и паспорта; подготовка справок о объемах электросетей; планирование и учет обходов и ремонтов элек-

тросетей; выполнение электрических расчетов.

Решить эти и другие задачи позволяет разработанная в институте Укрсельэнергопроект (УСЭП) электросетевая географическая информационная система (ЭГИС) “Схема”. Коротко описать ее можно так. На экране компьютера находится географи- ческая карта местности (топографическая основа). Ее можно масштабировать, т.е. увеличивать или уменьшать, благодаря чему разные электросетевые объекты можно рассматривать с разной степенью детализации. Например, линии 35 – 110 кВ удобнее рассматривать в масштабе 1:10 000, а линии 0,4 кВ – в масштабе 1:500 – 1:2000.

На топографической основе с помощью специализированного графического редактора пользователь может чертить поопорные схемы воздушных ВЛ, трассы кабельных линий и однолинейные схемы подстанций. Одновременно с черчением каждого элемента схемы в специальную базу данных – паспорт вводятся его технические и эксплуатационные характеристики. Используя эти и другие данные, система разрешает автоматизировать зна- чительную часть работ, которые выполняются производственно-техническими службами энергосистем, РЭС и других предприятий, которые занимаются эксплуатацией электрических сетей.

Структурная схема. ЭГИС “Схема” состоит из таких основных подсистем (баз данных и программного обеспечения): топографическая основа; графический редактор, паспорта, расчеты режимов; обходы, осмотры; ремонты; технические условия; справочная база данных; поиск.

Топографическая основа. ЭГИС “Схема” может состоять из одного или нескольких слоев. В

каждый слой входят родственные географические элементы: кварталы городов, автомобильные пути, лесные массивы и др. Система управления топографической основой позволяет: подключать или отключать слои топоосновы; присваивать каждому слою свой цвет; масштабировать топооснову (при этом приняты стандартные масштабы, которые применяются в картографии).

ЭГИС “Схема” использует географические карты, изготовленные в среде MapInfo. Редактирование топографической основы в ЭГИС “Схема” не предусмотрено.

Графический редактор. Основой ЭГИС “Схема” является высокопроизводительный специализированный графический редактор с интуитивно доступным интерфейсом пользователя. Редактор имеет библиотеку графических примитивов, из которых “собирается” необходимая структура. При этом точность привязки элементов сети к инженерным сооружениям и природным ориентирам может быть сколь угодно высокой. Она ограниче- на точностью топографической основы и знаниями пользователя о их фактическом расположении. Схемы сетей легко редактируются: можно добавлять новые элементы (подстанции, опоры, разрядники), удалять, передвигать на другое место и др.

ВЛ каждого класса напряжения заносится в отдельный слой базы данных. Программное обеспе- чение разрешает выводить на дисплей графиче- скую информацию выборочно, из одного или нескольких слоев (например, только воздушные линии 10 кВ). При этом существует возможность наложить на информацию, которая выводится на дисплей, дополнительные ограничения (например, вывести только трассы воздушных линий 10 кВ и трехстоечные анкерные опоры).

Важная особенность ЭГИС “Схема” – интеграция графической базы данных, т.е. графических образов элементов схемы с базой данных элементов сети. Каждый элемент схемы сети на дисплее (ВЛ, ТП, опора, предохранитель и др.) является отображением одного из объектов информационной базы данных. Каждый элемент схемы сети, который находится в информационной базе данных, содержит всю информацию, необходимую для его отображения на экране. Такая архитектура разрешает максимально упростить взаимодействие пользователя с программой. Например, чтобы вы-

звать паспорт какого-либо видимого элемента, достаточно щелкнуть мышкой по его изображению на экране. Если добавить с помощью графического редактора к ВЛ несколько опор, они автомати- чески появятся в паспорте ВЛ. Замена марки провода автоматически скажется на результатах рас- четов режимов. Точно так же на результатах рас- четов режимов скажется коммутация разъединителя. При этом никаких дополнительных действий для построения расчетной схемы не надо – сам факт коммутации влечет изменение расчетной схемы.

Íà ðèñ. 1 представлен фрагмент схемы кабельных сетей г. Чернигова, а на ðèñ.2 – однолинейная схема ТП 10 0,4 кВ, созданные с помощью графи- ческого редактора ЭГИС.

Паспорта. Одновременно с нанесением на топографическую основу какого-либо элемента (ВЛ, подстанция, опора) или введением в однолинейную схему ТП нового элемента (силовой трансформатор, разрядник и др.) автоматически создается его паспорт – база данных, куда вводятся все его параметры. Для ВЛ и ТП предусмотрено несколько вариантов паспортов. Пользователь может выбрать тот вариант, который больше отвечает потребностям его предприятия. Предусмотрена возможность разработки нового варианта паспорта по требованиям заказчика.

Âдальнейшем планируется передача пользователям программного обеспечения паспортов в виде исходных кодов. Это позволит пользователю самостоятельно: расширять структуру баз данных; изменять формы паспортов; расширять функциональность системы путем подключения модулей сторонних разработчиков.

Расчеты режимов. Подсистема электрических расчетов текущей версии ЭГИС “Схема” разрешает находить для разомкнутых сетей 10 – 110 кВ:

перетоки мощностей; потери энергии в ВЛ и трансформаторах;

токи короткого замыкания на участках ВЛ и на шинах ПС;

уровни напряжения на участках ВЛ.

Расчетная схема электрической сети создается при помощи графического редактора (ðèñ. 3).

Âпаспорт каждого элемента расчетной схемы вводятся его параметры: длины участков, марки проводов и кабелей, номинальные мощности трансформаторов и др. Режим нагрузки трансформаторных подстанций определяется почасовыми графиками нагрузок, заданными в вероятностной форме (математическое ожидание нагрузки и ее среднеквадратическое отклонение). База данных графиков нагрузок входит в состав ЭГИС.

После ввода данных во все элементы необходимо выделить из расчетной схемы ту часть, кото-

рая будет рассчитываться (на ðèñ. 3 выделена жирными линиями) и активизировать режим рас- чета.

Сейчас подсистема расчетов дорабатывается. В частности, реализуются такие расчеты:

оптимизация по минимуму потерь мест расположения точек разрывов разомкнутых сетей в нормальном режиме;

расчеты уставок релейной защиты; имитация аварийных режимов с отображением

работы релейной защиты, автоматики и генерация вариантов восстановления схемы.

Обходы и осмотры. Подсистема учета и планирования обходов и осмотров позволяет:

планировать обходы и осмотры линий электропередачи, ПС и их оборудования с учетом периодичности, установленной ПУЭ и внутренними нормативами;

вести учет выполненных работ; создавать отчет о выполненных обходах и

осмотрах, с подсчетом объемов работ по устранению найденных неисправностей.

Подсистема работает так. Сначала создается заготовка годового плана обходов, куда автомати- чески заносятся все электросетевые объекты. В нее для каждого электросетевого объекта пользователь вносит плановую дату его обхода.

Для обходов воздушных и кабельных линий и ПС были разработаны, с учетом ПУЭ, стандартные листки обходов, в которых перечислены возможные неисправности электросетевых объектов.

При убытии на обход какого-либо объекта обход- чик получает бланк стандартного листка обходов. В процессе выполнения обхода он отмечает в бланке найденные неисправности и их число. По возвращении данные из листка обхода заносятся в базу данных журнала обходов. Далее уполномо- ченное лицо принимает решение о сроках устранения выявленных неисправностей. Эти сроки также заносятся в базу данных журнала обходов. После устранения неисправностей в базу данных вводится соответствующая отметка. Одновременно информация об этом вносится в базу данных ремонтов (см. далее). Из журнала обходов автоматически формируется журнал аварийных дефектов и база данных объемов работ по устранению неисправностей.

Ремонты. Подсистема учета и планирования ремонтов позволяет:

запоминать в базе данных дату и вид выполненных ремонтов (капитальный, текущий, обслуживание), а также состав и объем выполненных ремонтов ВЛ и ПС;

исходя из данных о дате строительства или установки и об уже проведенных ремонтах планировать ремонты на один год или несколько лет с учетом требований ПУЭ относительно вида и периодичности ремонтов для каждого элемента электрических сетей;

формировать отчеты о выполненных ремонтах. Технические условия. Подсистема выдачи тех-

нических условий позволяет:

питания Замкнутое коммутационное устройство

4 -0

заносить в базу данных сведения об объекте, на питание которого выдаются технические условия;

создавать проект технических условий на основе бланка технических условий, который хранится на жестком диске;

редактировать проект технических условий в среде Excel;

сохранять технические условия в базe данных; оперативно находить в базе данных необходи-

мые технические условия.

Справочная база данных содержит стандартные паспортные данные оборудования (силовых трансформаторов, разъединителей, проводов и др.) и реквизиты заводов-производителей. Если пользователь хочет увидеть, например, напряжение короткого замыкании силового трансформатора, установленного на какой-то конкретной подстанции, он может оперативно это сделать.

Справочная база данных может содержать графические данные, например, чертежи опор и др. Справочная база данных может сохранять чертежи, сделанные в среде AutoCad, CorelDraw и других распространенных графических редакторов.

Эта подсистема программно связана с паспортами отдельных элементов сети и может вызываться при просмотре схемы. Например, из паспорта силового трансформатора можно перейти в справочную базу данных и посмотреть его параметры (например, габаритные размеры, напряжение короткого замыкания и др.) или из паспорта опоры можно вызвать ее чертеж.

Подсистема поиска очень полезна. Пользователь может не знать, где находится, например, с. Ивановка и где ул. Мирная. Он может не знать, где находится какая-то трансформаторная подстанция, ВЛ, кабельная муфта и др. Поисковая система дает возможность оперативно находить географиче- ские и инженерные объекты, в том числе:

населенные пункты; улицы в населенных пунктах;

воздушные линии или кабельные линии, в зависимости от напряжения;

кабельные муфты; трансформаторные подстанции 10 0,4 кВ;

трансформаторные подстанции 35 кВ и выше;

распределительные пункты 10 кВ.

Поиск географических объектов организуется иерархически. Например, можно получить список районов в области, войти в район и получить список его населенных пунктов, войти в населенный пункт и получить список улиц и, наконец, позиционировать карту с найденной улицей в центре экрана.

Демонстрационная версия ЭГИС “Схема”. На сайте http: webua.net usep выложен инстоляционный пакет демонстрационной версии ЭГИС “Схема”. Там же изложена процедура инстоляции. В демонстрационную версию введены такие ограничения:

общее число введенных ТП всех напряжений не может превышать 20 шт.;

общая длина ВЛ всех напряжений не может превышать 20 км.

По мере развития ЭГИС “Схема” ее демонстрационная версия на сайте будет обновляться.

Детали реализации. ЭГИС “Схема” работает под управлением Windows. Для нормальной работы нужен компьютер с тактовой частотой не менее 200 МГц и объемом оперативной памяти не менее 64 Мб. Дисковой памяти требуется несколько десятков мегабайт. СУБД выполнена на DBF-фай- лах. Текущая версия системы является однопользовательской. Многопользовательская версия разрабатывается.

За рабочий день оператор может ввести 2 – 4 паспорта с однолинейными схемами двухтрансформаторных подстанций 6 – 10 0,4 кВ с несколькими входами 6 – 10 кВ и 10 – 20 выходами 0,4 кВ.

Âнастоящее время ЭГИС “Схема” внедряется

âЧерниговских городских электрических сетях. На момент написания данной статьи (середина 2002 г.) выполнена расстановка ТП по карте города и введены паспорта ТП 6 – 110 кВ с однолинейными схемами (всего около 600 ТП). Также производится подготовка к внедрению системы в Черниговских северных сетях.

Вывод

Электросетевая географическая информационная система “Схема” предоставляет новый, более современный, удобный и эффективный подход к решению задач, возникающих перед работниками производственно-технических и диспетчерских служб энергосистем, районов электрических сетей и других предприятий, которые занимаются эксплуатацией электрических сетей. Она может помочь в решении вопросов, связанных с ведением схем электрических сетей, выдачи технических условий, учета и планирования ремонтов линий электропередачи и трансформаторных подстанций, расчетов режимов, получения справок относительно установки, технического состояния и количества оборудования.