14. simpozijum UPRAVLJANJE I TELEKOMUNIKACIJE U ELEKTROENERGETSKOM SISTEMU Tara, jun god.

Transcription

1 STK D2 STK C2 14. simpozijum UPRAVLJANJE I TELEKOMUNIKACIJE U ELEKTROENERGETSKOM SISTEMU Tara, jun god. C2 02 RAZVOJ, IMPLEMENTACIJA I ISKUSTVA IZ UPOTREBE BLOK REGULATORA SMM BLOKA G. JAKUPOVIĆ *, N. ČUKALEVSKI Institut Mihajlo Pupin N. OBRADOVIĆ, I. SINANOVIĆ EMS- Elektromreža Srbije Beograd Srbija Kratak sadržaj: U ovom radu je prikazan novi hijerarhijski sekundarni regulator frekvencije i snage razmene za UCTE SMM regulacioni i obračunski blok čiji su članovi Srbija, Crna Gora i Makedonija, odnosno njihovi respektivni operatori sistema EMS, EPCG i MEPSO. U radu je prvo dat opis organizacije SMM bloka i njegovog rada u sklopu UCTE sinhrone oblasti. Zatim su prikazani regulacioni algoritmi i režimi rada blok regulatora. Sledi opis primenjenog hardverskog i softverskog rešenja implementiranog blok regulatora. U sklopu opisa softverskog rešenja dat je prikaz organizacije softvera i konkretnih rešenja i primenjenih softverskih tehnologija (server i regulator bazirani na Linux platformi, klijenti odnosno korisnički interfejsi zasnovani Micorosoft.NET tehnologijama i MySQL kao DB platforma regulatora. Zatim sledi kraći opis obračunskog sistema zasnovanog na Oracle platformi. Na kraju je dat prikaz prvih iskustava u radu novog sistema. Ključne reči: LFC, Blok regulator, Upravljanje EES, Regulacioni blok, Obračunski blok, SCADA/EMS, Softver za upravljanje EES 1. ORGANIZACIJA UCTE REGULACIONOG SMM BLOKA Da bi poboljšali pouzdanost i ekonomičnost svoga rada elektroenergetski sistemi se udružuju u interkonekcije. Najveća interkonekcija u Evropi, koja pokriva prostor od Portugala do Poljske i od Holadije do Bugarske i Grčke, je UCTE (Union pour la Coordination du Transport de l'énergie électrique). Deo interkonekcije koji je dužan da apsorbuje sve promene opterećenja unutar svoje teritorije i istovremeno održava razmenu električne energije sa susedima i učestanost na unapred definisanim vrednostima naziva se regulaciona oblast. Unutar UCTE interkonekcije granice regulacionih oblasti se najčešće poklapaju sa državnim granicama zemalja članica UCTE-a. Da bi lakše izvršavale svoje obaveze prema interkoneciji (sekundarna regulacija, razmena podataka, obračuni) susedne regulacione oblasti se često udružuju u regulacione blokove. Elektroenergetski sistem Srbije je, kao deo elektroenergetskog sistema SFRJ, postao član UCTE interkonekcije početkom sedamdesetih godina prošlog veka. Ratna razaranja u Jugoslaviji su godine dovela do privremenog razdvajanja UCTE intrekonekcije na dve sinhrone zone. Drugu sinhronu zonu činili su elektroenergetski sistemi Srbije, Makedonije, Crne Gore, Republike Srpske, * Goran Jakupović, Institut Mihajlo Pupin, Volgina 15, Beograd goran.jakupovic@automatika.imp.bg.ac.yu

2 Rumunije, Bugarske, Grčke i Albanije. Nakon razdvajanja, elektoenergetski sistemi Srbije, Crne Gore, Makedonije i Republike Srpske formirali su JIEL regulacioni blok. Funkciju koordinacije rada bloka obavljao je EKC (Elektroenergetski Koordinacioni Centar). Ova kompanija je nastala iz dispečerskog centra JUGEL-a, koji je koordinirao rad elektroenergetskih sistema republika SFRJ. Slika 1. Položaj SMM bloka unutar UCTE interkonekcije Nakon završetka rata, u jesen godine dve UCTE sinhrone zone su se povezale u jedinstvenu interkonekciju. JIEL blok je nastavio da funkcioniše uz činjenicu da je elektroenergetski sistem Republike Srpske uključen u regulacionu oblast Bosne i Hercegovine. Na zahtev sekretarijata UCTE-a tokom godine pokrenuto je pitanje koordinatora JIEL bloka. Naime, propisi UCTE-a ne dozvoljavaju kompaniji koja nije operator prenosnog sistema (TSO) da obavlja funkciju koordinacije rada bloka. Početkom članice bloka su odlučile da funkciju koordinatora bloka preuzme JP Elektromreža Srbije, a da blok promeni ime u SMM (Serbia, Macedonia, Montenegro) regulacioni i obračunski blok. 2. FUNKCIONALNI OPIS BLOK REGULATORA Programski paket blok regulator ima zadatak da omogući istovremeni proračun regulacionih grešaka svake članice SMM bloka (Srbija, Makedonija i Crna Gora) kao i regulacione greške bloka. Ovako izračunate regulacione greške paket, posredstvom SCADA sistema, prosleđuje u dispečerske centre članica bloka. Programski paket omogućava proračun regulacione greške bloka po hijerarhijskom i pluralističkom modu rada sekundarne regulacije. Programski paket za svaku regulacionu oblast izračunava regulacionu grešku ACE, po formuli: ACE k = (P k P k0 ) + B fk (F-F 0 ) (1) odnosno ACE SMM = (P SMM P SMM0 ) + B fsmm (F-F 0 ) (2)

3 gde je: ACE k regulaciona greška k-te regulacione oblasti kompanije ; ACE SMM regulaciona greška SMM bloka P k trenutna razmena aktivne snage sa susedima k-te kompanije; P SMM trenutna razmena aktivne snage sa susedima SMM bloka; P k0 plan razmene aktivne snage sa susedima k-te kompanije; P SMM0 plan razmene aktivne snage sa susedima SMM bloka; B fk regulaciona konstanta oblasti; B fsmm regulaciona konstanta SMM bloka; F trenutna vrednost učestanosti; plan učestanosti. F 0 Za svaku regulacionu oblast i blok regulaciona greška se može računati na osnovu tri moda rada: na osnovu učestanosti i snage razmene: ACE = (P P 0 ) + B f (F-F 0 ) na osnovu učestanosti: ACE = B f (F-F 0 ) na osnovu snage razmene: ACE = (P P 0 ) Uvek važi da je B fsmm = B fk. Ako su u svim oblastima i za ceo SMM blok izabrani isti modovi rada takođe važi da je ACE SMM = ACE k. Programski paket omogućava pluralistički i hijerarhijski način organizacije rada sekundarne regulacije u bloku. U hijerarhijskom modu regulaciona greška oblasti kompanije sadrži i komponentu koja se dobija množenjem regulacione greške celog SMM bloka koeficijentom učešća odnosno: ACE k = (P k P k0 ) + B fk (F-F 0 ) + h k ACE SMM (3) gde je h k koeficijent učešća k-te kompanije u hijerarhijskoj regulaciji i h k =1 3. SOFTVERSKA IMPLEMENTACIJA BLOK REGULATORA Blok regulator je realizovan kao klijent-server programski paket koji čine sledeće komponente: Regulaciona komponenta odnosno set aplikacija koje vrše proračun regulacione greške bloka i pojedinačnih kompanija, i poseduju direktan interfejs ka IMP VIEW6000 SCADA sistemu itd. Ove aplikacije su realizovane kao Linux aplikacije u jeziku C++. Ove aplikacije se izvršavaju na istim Linux Red Hat 4.2 računarima (srv1 i srv2) na kojima se izvršavaju i serverske komponente VIEW6000 SCADA sistema. Standardno se pokreću i zaustavljaju zajedno sa VIEW6000 SCADA sistemom. Kako je VIEW6000 SCADA sistem realizovan u dualnoj hot-standby konfiguraciji isto važi i za regulacionu komponentu blok regulatora. Podaci potrebni za rad se dobijaju od strane VIEW6000 SCADA sistema. Ovi podaci do SCADA sistema stizu delom sa RTU-ova u sistemu EMS/EPS, a delom se preuzimaju iz dispečerskih centara drugih kompanija posredstvom ICCP TASE2 protokola. Deo podataka koji se dobijaju iz regionalnih dispečeskih centara (RDC) EMS-a se takođe preuzima preko ICCP TASE2. Izračunate regulacione greške i ostali podaci koji se prosleđuju članicama bloka se prosleđuju korišćenjem ICCP TASE2 protokola. Podaci koje programski paket preuzima iz SCADA sistema su: Merenja aktivne snage sa svih dalekovoda koji povezuju članice bloka sa susedima. Merenje učestanosti u interkonekciji. Od aplikacije za elektreneregetske obračune (EAS), opisane dalje u tekstu, programski paket u obliku CSV (Comma Separated Values) tekstualnih datoteka preuzima: planove razmene regulacionih oblasti koje rade u okviru bloka kompenzacione programe regulacionih oblasti koje rade u okviru bloka. satni plan učestanosti F 0 planove regulacionih konstanti

4 Programski paket SCADA sistemu prosleđuje: Regulacionu grešku bloka Regulacione greške članica bloka Blok regulator ne izdaje direktno komande regulacionim elektranama već je to zadatak lokalnih AGC regulatora kompanija članica SMM bloka. U EMS-u regulaciju na bazi greške izračunate od strane blok regulatora može vršiti AGC (RTGEN aplikacija) u sklopu Areva SCADA/EMS sistema (ovo je podrazumevani režim) ili AGC 5.0 instaliran na VIEW6000 SCADA serverima. Do Areva SCADA/EMS se izračunata regulaciona greška i ostali podaci prenose preko ICCP TASE2, dok AGC 5.0 ove podatke preuzima direktno od VIEW6000 SCADA sistema. Programski paket u odgovarajući direkorijum dnevno zapisuje CSV datoteke sa sledećim podacima: Regulaciona greške bloka i članica bloka Planovi razmene i stvarne razmene bloka i članica bloka. Sva telemerenja koja koristi blok regulator sa statusom kvaliteta. Merenja koja su zaista upotrebljena za proračun greške su posebno markirana. Ovi podaci se pomoću automatizovanog ftp skripta preuzimaju od EAS aplikacije. Slika 2. Organizacija blok regulatora

5 Baza podataka blok regulatora. Baza podataka blok regulatora je realizovana korišćenjem RDBMS MySQL U bazi se nalaze konfiguracioni podaci blok regulatora, opis sistema (spisak kompanija i dalekovoda itd), parametri regulacije. U privremenim memorijskim tabelama ove baze se smeštaju i dinamički podaci iz sistema preuzeti od VIEW6000 SCADA sistema. Baza blok regulatora je takođe realizovana u dualnoj konfiguraciji. Na svakom od SCADA servera (srv1 i srv2) je instalirana po jedna instanca MySQL RDBMS i baze blok regulatora. Kod unosa izmena statičkih podataka od strane dispečera podaci se automatiski sinhronizuju u obe instance baze. Korisnički interfejs (klijentske aplikacije) blok regulatora. Korisnički interfejs čine dve aplikacije: Editor konfiguracione baze i Dispečeski prikaz blok regulator panel. Ove aplikacije su realizovane kao Microsoft Windows aplikacije zasnovane Microsoft.Net Framework 1.1 platformi. Komunikacija sa bazom blok regulatora odnosno posredno sa regulacionom komponentom se ostvaruje preko ODBC interfejsa. Editor konfiguracione baze se koristi za unos, modifikovanje i pregled konfiguracionih podataka regulatora bloka. U te podatke spada, pored ostalog, sledeći podaci: Spisak kompanija (unutar i izvan SMM bloka) Regulacioni parametri SMM bloka i kompanija unutar SMM bloka: Regulaciona konstanta bloka i kompanija u bloku Nacin i mod proračuna ACE Trajanje regulacionog ciklusa ( 2 s) VIEW6000 SCADA šifre za odgovarajuće izračunate veličine koje se prosleđuju preko ICCP TASE2 protokola članicama bloka VIEW6000 SCADA šifre merenja frekvencije i njihov prioritet Spisak interkonektivnih dalekovoda i njihova povezanost (podatak o tome koje kompanije povezuju) Spisak merenja snage razmene svakog dalekovoda i odgovarajuće VIEW6000 SCADA šifre. Planovi razmene, planovi frekvencije, planovi kompenzacije i tarfifni planovi. Blok regulator panel predstavlja osnovni dispečerski korisnički interejs prema blok regulatoru. Blok regulator panel se koristi za prikaz bitnih veličina vezanih za rad blok regulatora. Na slici 3. su prikazan korisnički interfejs editora konfiguracione baze, a na slici 4. je prikazan izgled delova korisničkog interfejsa blok regulator panela.

6 Slika 3. Editor konfiguracione baze blok regulatora - prikaz pregleda planova razmene Slika 4. Elementi korisničkog interfejsa blok regulator dispečerskog panela 4. SOFTVERSKI PAKET ZA ELEKTROENERGETSKE OBRAČUNE EMS kao koordinator regulacionog i obračunskog bloka SMM vrši elektroenergetske obračune u paralelnom radu, za regulacioni blok u celini kao i za TSO-ove članice bloka. Za ove potrebe u EMSu je razvijen softverski paket EAS čiji je funkcionalni dijagram dat na slici 5.

7 IMP LFC, AREVA ESS, AREVA SCADA/HIS Eksterne tabele Visual Display Interfejsi prema drugim Unit sistemima Prikupljanje i Data razmena Acquisition podataka Korisnicki Visual interfejs Display (WUnit EB) Arhiviranje podataka Data Storing and HISLong Term Archiving EAS Real time podaci Obracunski podaci Algoritm Energy i za elektroenergetske Accounting Algorithms obracune ad ad Queries hoc hoc upiti Rep and i izveštaji orts - Elektroenergetski Daily, Weekly obracuni and - Dnevni, nedeljni Monthly Reports i m esecni izveštaji - Kontrola Daily, Weekly kvaliteta and radamonthly sekundarne regulacije Reports - Kontrola kvaliteta telem erenja Datoteke Files: CSV,XML, PDF,XML, XLS,TXT XLS,TXT Štampani Printed izveštaji Reports Slika 5. Funkcionalni dijagram EAS-a Softverski paket EAS realizovan je u troslojnoj arhitekturi koju čine sledeće komponente: Sistem za upravljanje relacionom bazom podataka - Oracle 10g Aplikacioni server - Oracle Application Server 10g Tanki klijent Osnovni funkcionalni moduli EAS softverskog paketa su prikupljanje i razmena podataka, arhiviranje podataka, elektroenergetski obračuni i kontrola kvaliteta rada sekundarne regulacije. U daljem tekstu dat je kratak prikaz ovih funkcionalnih modula. Prikupljanje i razmena podataka - Prikupljanje i razmena podataka sa ostalim sistemima u NDC (IMP LFC, AREVA HIS, AREVA ESS) prikazano je na slici 6. Za potrebe rada LFC blok regulatora, EAS od AREVA ESS (ETSO Scheduling System) sistema prikuplja planove razmena svake regulacione oblasti ponaosob kao i za SMM blok u celini (automatski pre početka punog sata kao i na zahtev, tj. posle svake korekcije u programima razmene). Na osnovu preuzetih podataka EAS svakog sata formira regulacione programe koje zajedno sa kompenzacionim programima i regulacionim konstantama, automatski, putem FTP servisa, šalje Blok regulatoru (LFC) na izvršenje. Od Blok regulatora i AREVA HIS sistema EAS prikuplja telemerenja u realnom vremenu (sa vremenskom rezolucijom odbiraka od 2 sekunde). Ova telemerenja se trajno arhiviraju u EAS HIS podsistemu. Najveći deo podataka potrebnih za funkcionisanje EAS paketa prikuplja se automatski u komunikaciji sa sistemima u okruženju. Deo podataka koji se unosi ručno odnosi se uglavnom na različite parametre, pogonske događaje koji utiču na obračun penala i bonifikacija, planove učestanosti i sl. Za potrebe ručnog unosa kao i pregleda podataka razvijen je web baziran korisnički interfejs. Arhiviranje Obračunski, kao i podaci iz realnog vremena, arhiviraju se trajno u okviru HIS i obračunskog podsistema. Arhivirani podaci su organizovani u formi relacione baze, tako da je obezbeđen lak pristup podacima od strane autorizovanih korisnika koji mogu potraživati željene podatke uz pomoć korisničkog interfejsa, standardnog upitnog jezika SQL kao i uz korišćenje popularnih alata (MS Excel, Access, VB i sl.).

8 Slika 6. Veza EAS-a sa sistemima u okruženju Elektroenergetski obračuni - Elektroenergetski obračuni u okviru regulacionog bloka prvenstveno služe da se na pogodan način izvrši kompenzacija neželjenih odstupanja između planiranih i realizovanih razmena energije u interkonekciji. Organizacija elektroenergetskih obračuna u SMM regulacionom bloku usklađena je sa specifikacijama objavljenim u Pravilu o organizaciji i koordinaciji elektroenergetskih obračuna [2]. Na osnovu prikupljenih podataka kao i primenom odgovarajućih algoritama, EAS obavlja sledeće elektroenergetske obračune: Obračun neželjenih odstupanja za ceo blok, njihovo poređenje i usaglašavanje sa podacima dobijenim od nadređenog UCTE centra te proračun neželjenih odstupanja za svakog člana regulacionog bloka Obračun kompenzacionog programa regulacionog bloka SMM, njegovo poređenje sa kompenzacijama dobijenim od nadređenog UCTE centra i raspodela kompenzacionog programa na članove SMM regulacionog bloka Obračun penala i bonifikacija na osnovu kriterijuma dogovorenih između partnera u regulacionom bloku Obračun kumulativa greške sinhronog vremena u cilju kontrole vrednosti koje nadređeni UCTE centar dostavlja na izvršenje (program učestanosti za sekundarnu regulaciju učestanosti i snage razmene, kumulativ greške sinhronog vremena) Obračun pokazatelja kvaliteta rada sekundarne regulacije za potrebe fakturisanja Za svaku obračunatu veličinu EAS registruje kumulative i to razvrstane po sezonama posebno za svaki UCTE tarifni period. Praćenje kvaliteta rada sekundarne regulacije i telemerenja - Pored obračunskih podataka u okviru EAS sistema arhiviraju se i podaci iz realnog vremena (HIS podsistem). Na osnovu ovih podataka vrše se analize kvaliteta rada sekundarne regulacije i kvaliteta telemerenja. 5. ZAKLJUČAK U radu je detaljno prikazana funkcionalnost i organizacija LFC blok regulatora UCTE SMM bloka, kao i informatičke tehnologije korišćene u njegovoj realizaciji. Do sada dobijena iskustva kako u pogledu funkcionalnosti, tako i u pogledu performansi, u potpunosti zadovoljavaju inicijalne projektne zahteve.

9 6. BIBLIOGRAFIJA [1] UCTE Operational Handbook - Policy 2: Scheduling and Accounting [2] UCTE Operational Handbook - Policy 1: Load-Frequency Control [3] ETSO Scheduling System (ESS) Implementation Guide [4] Goran Jakupović, Ninel Čukalevski, Nada Damjanović, Nikola Obradović, "NOVI ALGORITAM REALIZACIJE I DOGRADNJA POSTOJEĆEG AGC SISTEMA U DISPEČERSKOM CENTRU EPS", Zbornik radova 49. Konferencije za ETRAN, Budva, juna 2005, tom I [5] Jeffrey Richter, Microsoft.NET Framework - Primenjeno programiranje, Microsoft Press 2002 CET Beograd, 2003 DEVELOPMENT, IMPLEMENTATION AND USE EXPERIENCE OF CONTROL BLOCK OPERATOR FUNCTION FOR A SMM CONTROL BLOK Goran Jakupović, Ninel Čukalevski Mihajlo Pupin Institute, Volgina 15, Belgrade, Serbia Nikola Obradović, Ismar Sinanović EMS- Elektromreža Srbije - Serbian Transmission System and Market Operator, V. Stepe 412, Belgrade, Serbia Abstract: In this paper authors describe a new hierarchical frequency and tie-line interchange secondary control solution for a UCTE SMM Control block. The members of this control block are Serbia, Macedonia and Montenegro, that is their respective TSO's EMS, MEPSO and EPCG. Block members coordinate their joint secondary control effort thorough means of hierarchical control system which is topic of this paper. In this paper first we introduce control block organization and its operation regarding power system joint secondary control. Control modes and control algorithms are then briefly introduced. Then authors describe the software and hardware solution applied for hierarchical secondary controller implementation. This description, among other, include software solution concepts description (Linux based server and controller, Microsoft Windows.NET based client - user interface), description of database solution etc. Also energy accounting system (EAS) is described. Key words: LFC, Coordinated secondary control, Power system operation, Control block, Utility IT applications