Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технологии в э

Контроллер присоединения позволяет передавать данные по протоколу МЭК 61850-8-1 (MMS) на верхний уровень системы, обмениваться данными с уровнем процесса, а также интегрировать другие устройства, не поддерживающие стандарт МЭК 61850 по последовательным интерфейсам. Контроллеры присоединений устанавливаем в шкафах двухстороннего обслуживания на ОПУ в непосредственной близости от коммутационного оборудования.

Важная особенность выбора релейной защиты с позиции цифровой подстанции – это поддержание протоколов уровня процесса (GOOSE) и присоединения (MMS). Выбираем терминалы релейной защиты фирмы «ЭКРА». Выбранная релейная защита соответствует требованием стандарта МЭК 61850, обеспечивая совместимость с другим выбранным оборудованием и поддержку протоколов GOOSE и MMS.

Для коммерческого учета выбираем цифровой мультифункциональный электрический счетчик ARIS EM c приемом данных согласно МЭК 61850-9-2LE. Присоединение к электросчетчику осуществляется по оптоволоконной связи как с верхним уровнем станции, так и с нижним уровнем процесса.

Реализация уровня станции

ПС «Павловка» не имеет местного дежурного персонала. Диспетчерский пункт находится на подстанции «Чернушка». Международный стандарт МЭК 61850 предъявляет высокие требования к передаче данных.

Проведя анализ возможных вариантов передачи данных между подстанциями, выбираем оптико-волоконную передачу данных. Расстояние между подстанциями составляет 17 км. Прокладка всего участка нецелесообразна по причине высокой стоимости данного решения. Поэтому используем линию волоконно-опти- ческой связи местного интернет-провайдера. Сервер последнего находится в населённом пункте (н.п.) Павловка, а головной в н.п. Чернушка. Прокладываем участок волоконно-оптической связи от ПС «Павловка» до н.п. Чернушка по опорам связи ин-

102

тернет-провайдера, проходящим в непосредственной близости. Данное решениепозволитзначительносократитьзатраты.

Реализуем возможность передачи данных одновременно по двум каналам: волоконно-оптическому и каналу ВЧ-связи. Для приема и передачи сигналов и команд используем универсальный приемопередатчик «АВАНТ К400» фирмы «Прософт-сис- темы». Уникальность данного оборудования заключается в возможности одновременного использования мультиплексируемого и волоконно-оптического канала, без использования дополнительного оборудования. Приемопередатчик – «АВАНТ К400», присоединение к которому осуществляется по оптоволоконной связи с шины станции. Подключение к АСУ ТП в соответствии

сГОСТ Р МЭК 60870-5-101, ГОСТ Р МЭК 60870-5-104. Преду-

смотрен режим передачи команд в соответствии с IEC 61850-8-1

сгенерацией сообщений типа GOOSE, MMS.

На ПС «Чернушка» устанавливается приемопередатчик «АВАНТ К400», на который приходят сигналы с двух разных каналов. Полученные сигналы передаются на два сервера – основной ирезервный, образуя локальную вычислительную сеть (ЛВС). Данные с ЛВС поступают на диспетчерский щит и автоматизированные рабочие места.

Достоинства такой реализации электрической подстанции по технологии «Smart Grid»:

♦отечественное оборудование, реализованное на платформе стандарта МЭК 61850;

♦значительное сокращение кабельных связей;

♦повышение точности измерений, высокая помехозащищенность;

♦простота проектирования, эксплуатации, обслуживания, уменьшение эксплуатационных затрат на техобслуживание;

♦снижение количества модулей ввода/вывода на устройства АСУТПи РЗА, обеспечивающихснижение стоимостиустройств;

♦постоянный мониторинг, уменьшение человеческого фактора;

103

♦повышение безопасности по вторичным цепям, сокращение возможности появления дефектов типа «земля в сети постоянного тока»;

♦высокоскоростной обмен данными микропроцессорных электронных устройств между собой, гарантированная доставка сообщение;

♦функциональная совместимость оборудования различных производителей.

Вывод

Существующего оборудования отечественных электротехнических компаний в основном достаточно для реализации цифровых электрических подстанций с сертификацией продукции по стандарту МЭК61850.

Список литературы

1.Каталоги продукции электротехнических фирм: ООО НПП «Экра» (Чебоксары), ООО ИЦ и НПП «Бреслер» (Чебоксары), ЗАО «Радиус-Автоматика» (Зеленоград), ООО «НТЦ Механотроника» (С. Петербург), ЗАО «Энергомашвин» (Москва) и др. // Доступ из справ.-правов. системы КонсультантПлюс.

2.Лыков А.Н. Smart Grid – проблемы и перспективы // Энер-

гетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-техно- логии в энергетике: материалы 8-й Междунар. науч.-техн. интер- нет-конф., г. Пермь, 1–30 ноября 2014 г. – Пермь, 2014.

Сведения об авторах

Лыков Анатолий Николаевич – кандидат технических на-

ук, профессор кафедры микропроцессорных средств автоматизации Пермского национального исследовательского политех-

нического университета, e-mail: lukov45@perm.ru.

Овчинников Сергей Николаевич – инженер Чернушин-

ского филиала «Пермэнерго» ОАО «МРСК Урала» (г. Пермь).

104

СЕКЦИЯ 2

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА В РАМКАХ CALS-ТЕХНОЛОГИЙ. ИНТЕГРИРОВАННАЯ ЛОГИСТИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА ПРОДУКЦИИ И УСЛУГ

В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛЯХ

С.В. Беляев, А.В. Малафеев

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова

ОПИСАНИЕ БЛОКА ОПТИМИЗАЦИИ ПРИ ПОСТРОЕНИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ГРАФИКА РЕМОНТОВ ЭЛЕКТРОСЕТЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Дано общее описание алгоритма оптимизации построения графика ремонтов электросетевого оборудования, основанного на использовании принципов метода динамического программирования. Помимо общей характеристики алгоритма представлен порядок построения предварительного графика ремонтов с использованием принципов оптимизации (без подробной характеристики других блоков алгоритма).

Ключевые слова: оптимизация; динамическое программирование; планирование ремонтов.

S.V. Beljaev, A.V. Malafeev

Nosov Magnitogorsk State Technical University, Russia

DESCRIPTION OF THE OPTIMIZER AT PLANNING PRELIMINARY REPAIR SCHEDULE OF THE POWER SUPPLY NETWORK EQUIPMENT

The paper describes a general algorithm for optimum planning the repair schedule of the power supply network equipment based on the dynamic programming principles. In addition to the general algorithm description, it provides a repair scheduling procedure using optimization principles (without detail specifications of other algorithm units).

Keywords: optimization, dynamic programming, repair scheduling.

105

Современные экономические условия, в которых предприятиям электрических сетей (далее – ПЭС) приходится осуществлять эксплуатацию электрического оборудования, требуют сокращения издержек на поддержание оборудования в работоспособном состоянии. В [1] показано, что сокращение затрат на осуществление ремонтов электрооборудования возможно за счет перехода от системы планово-предупредительных ремонтов (далее – ППР) к ремонту по техническому состоянию электрооборудования. Однако такой переход возможен только после полного укомплектования ПЭС всеми необходимыми средствами мониторинга состояния электрооборудования.

В настоящее время в отдельных узлах энергосистемы уже осуществлен переход к ремонту по техническому состоянию. Однако система ППР до сих пор является основным принципом ведения ремонтной деятельности ПЭС на уровне районных электрических сетей.

Чтобы обеспечить согласованность ремонтных программ отдельных ПЭС между собой, при принятии решений необходимо не только учитывать форму организации ремонтов (по ППР или по техническому состоянию), но и соблюдать требования к надежности электроснабжения потребителей. Это возможно за счет внедрения CALS-технологий, основанных на использовании методов оптимизации принимаемых решений. Достоинства использования CALS-технологий в электроэнергетическойотрасли описаны в [2].

Авторами предлагается алгоритм оптимизации построения ремонтного графика, позволяющий учитывать особенности формы организации ремонтов с учетом требований сохранения надежности электроснабжения потребителей.

Целевой функцией при построении ремонтного графика является минимальное время простоя оборудования:

i=1

где Tрем,i – время вывода в ремонт i-й единицы оборудования.

106

Общая структура алгоритма оптимизации имеет вид, представленный на рисунке.

Рис. Общая структура алгоритма

Дадим краткое описание алгоритма. Вся структура алгоритма условно разделяется на две части. Первая часть алгоритма (выделена пунктирной линией) является этапом построения предвари-

107

тельного оптимального графика ремонтов. Вторая часть является этапом оперативной корректировки построенного оптимального графика.

Первоначально осуществляется ввод исходных данных с ранжированием работ по степени важности их выполнения (блок 1, см. рисунок). Ранжирование работ осуществляется с привлечением экспертов.

Для ускорения процесса оптимизации предполагается разделение всего ремонтного периода на отдельные последовательные интервалы времени. По опыту эксплуатации для годового графика предлагается использовать интервалы планирования сроком до одной рабочей недели.

Осуществляется оптимизация ремонтного графика по критерию минимума ремонтного простоя оборудования на первом интервале (блок 2, см. рисунок).

При возникновении на каком-либо из участков электрической сети перерыва электроснабжения (например, при ремонте тупиковых участков сети с отсутствием резервирования) эксперт делает анализ возможности сокращения времени перерыва (блок 3, см. рисунок). Также экспертами может решаться вопрос о перераспределении объемов работ между смежными бригадами, эксплуатирующимисхожеепо характеристикам оборудование.

После проведения необходимых корректировок осуществляются окончательный расчет текущего ремонтного периода и переход к следующему (блок 4, см. рисунок).

Построение оптимального графика осуществляется до тех пор, пока не будут заполнены все ремонтные периоды (блок 5, см. рисунок).

Сформированный оптимальный график ремонтов должен согласовываться всеми техническими службами ПЭС. Если общий объем работ превышает возможности ПЭС по трудовым ресурсам либо по закупочной стоимости материалов, тогда экспертами осуществляется корректировка общего объема работ с учетом проведенного ранжирования (блок 6, см. рисунок).

108

Согласованный до начала осуществления ремонтов оптимальный график работ из-за проведения неотложных работ по устранению аварий в дальнейшем должен корректироваться (блок 8, см. рисунок). Причем корректировка должна осуществляться не полностью, а лишь по отдельным работам, так как некоторые из единиц оборудования служат для передачи транзита мощности, и сдвиг ремонтных работ по времени на таких элементах может привести к потере транзита мощности между смежными участками энергосистемы. Запрет на смещение ремонтных работ на транзитных участках сети должен задаваться экспертами вручную на основе анализа текущего состояния энергосистемы.

После корректировки объема ремонтов оставшейся части графика с учетом ограничения смещения работ происходит дальнейшее отслеживание выполнения ремонтной программы и вносятся необходимые корректировки с учетом выполнения внеплановых (аварийных) работ.

После окончания срока ремонтной программы данные по выполненным ремонтам сохраняются и выводятся при необходимости для анализа результатов ремонтной деятельности (блок 9, см. рисунок).

Опишем более подробно, как осуществляется построение предварительного оптимального графика (до процесса отслеживания возникновения внеплановых работ). Описанная методика основывается на использовании принципов метода динамического программирования.

Отметим, что при вводе исходных данных могут учитываться и работы, предусмотренные по системе ППР, и работы, проводимые с учетом технического состояния оборудования. Важно указать для списка работ необходимое число рабочих смен для выполнения указанной работы, указать интервалы времени, в течение которых вывод в ремонт данных единиц оборудования невозможен по условию сезонности, а также произвести ранжирование работ по степени важности их выполнения.

Заполнение первого интервала графика (первой недели) осуществляется следующим образом. Из общего списка работ

109

отбрасываются все работы, которые запрещено выполнять в течение текущей недели по заданным условиям.

Выбираем для каждой бригады из всего списка работ по одной работе, которая является наиболее важной по степени важности и наиболее емкой по количеству рабочих смен.

Рассматриваем условие совместимости. Считаем основной первую (случайным выбором) бригаду. Проверяем, какие из работ остальных бригад могут выполняться совместно с работой первой бригады. Исключаются все работы, которые не могут выполняться одновременно с работой первой бригады по положению коммутационных аппаратов. Остальные работы сохраняются (причем оставшиеся работы сочетаются как с работой первой бригады, так и между собой).

Те бригады, работы которых были исключены из списка по условию совместимости, поочередно дополняют список работ, но для них осуществляется выбор другой работы. Взамен той работы, которая была исключена у той или иной бригады по условию совместимости с работой первой бригады, выбирается следующая по степени важности и загрузке работа.

Так все бригады будут иметь хотя бы одну работу. Ведется подсчет числа совпадений для положения коммутационных аппаратов. Совпадения по положениям коммутационных аппаратов определяются по методике, описанной авторами в [3].

Далее вторая бригада выбирается как основная, и описанная процедура повторяется для нее. Ведется подсчет числа совпадений для положения коммутационных аппаратов.

После просмотра всех бригад имеем несколько вариантов реализации графика ремонтов. Кроме отслеживания числа совпадений по положениям коммутационных аппаратов для разных видов работ просматривается также и наличие перерыва электроснабжения. Выбираем вариант с максимальным числом совпадений по положениям коммутационных аппаратов. Данное условие позволяет выстроить работы таким образом, чтобы единицы оборудования смежных участков электрической сети выводились в ремонт не многократно по очереди, а по возможности ремонти-

110