Programski paket Gredos 10.0 Tomaž Mohar inštitut Milan Vidmar Hajdrihova 2, Ljubljana E-mail: tomaz.mohar@eimv.si Golob Jože inštitut Milan Vidmar Hajdrihova 2, Ljubljana E-mail: joze.golob@eimv.si Leon Andrejaš TERRAGIS d.o.o. Tržaška c. 261, Ljubljana E-mail: leon.andrejas@terragis.si Povzetek Zadnja verzija programa Gredos 10.0 omogoča analizo velikih interkonekcijskih sistemov kot je omrežje UCTE. Implementirana je bila tudi funkcija izvoza topoloških podatkov omrežja v sistem SCALAR. Program Gredos 10.0 predstavlja enotno načrtovalsko analitično orodje, ki združuje analize omrežja vseh napetostnih nivojev z uporabo enotnega GIS programskega vmesnika in različnih računskih modulov. Gredos 10.0 software package Abstract The latest version of Gredos 10.0 software package has a new feature: bulk transmission system analysis. The export of network topology data to SCALAR system was also implemented. Gredos 10.0 software package is network planning software for analysis different network voltage levels by using the same GIS user interface and different calculation modules. I. UVOD Razvoj programske opreme za analizo SN, VN in NN omrežij na inštitutu Milan Vidmar traja že tri desetletja [1]. Glavno načrtovalsko orodje projekta Razvoja elektro-distribucijskega omrežja Slovenije (REDOS), ki teče od l. 1992, je računalniški program z istim imenom, ki je z vpeljavo računalniške grafike dobil predpono G - GREDOS. Programski paket GREDOS v sedanji obliki je nastal predvsem kot orodje za načrtovanje SN omrežja v GIS okolju. Program je bil v l. 1998 prenesen iz DOS okolja v Windows s pomočjo GIS orodja ArcView [6], v letu 2000 pa je bila narejena samostojna GIS/CAD aplikacija [7]. Uspešno zasnovan uporabniški vmesnik programa z možnostjo uporabe geokodiranih rastrskih in vektorskih podlog je omogočil hiter vnos realnega SN omrežja, zato se je program hitro uveljavil v slovenski distribuciji. Kvalitetni topološko preverjeni podatki so dvignili raven razvojnih študij, uporabljeni pa so bili tudi kot vir podatkov za druge projekte: sistem SCALAR [2] in nove SCADA sisteme v distribuciskih centrih vodenja. Program se je nenehno izboljševal in nadgrajeval z novimi funkcijami [4]. Končni cilj razvijalcev razvoja programa pa je bil vseskozi poenotenje programske opreme za načrtovanje omrežja vseh napetostnih nivojev od nizke do visoke napetosti. Tako je bila v letu 2004 dodana funkcionalnost programa RAZNNOW [3], ki se je na ElMV in v distribuciji uporabljal pri razvoju omrežja nizke napetosti. V zadnji verziji programa Gredos 10.0 (2006) pa je bil v program prenesen večji del funkcionalnosti programa EKOTRA [9], ki se na EIMV že 15 let uporablja kot glavno načrtovalsko orodje VN prenosnega sistema in za analize tranzitov v evropski makrointerkonkciji UCTE. Sl. 1. Program Gredos 10.0 Z vključitvijo analiz VN omrežja in predhodno implementacijo modela Raznnow za nizko napetost, je postal program Gredos 10.0 orodje, ki omogoča analize razvoja distribucijskega in prenosnega sistema z enakim programskim vmesnikom in strukturo podatkov ter možnostjo uporabe različnih računskih modelov (Sl. 1). S tem je razvoj programa v smeri poenotenja postopkov načrtovanja omrežja zaokrožen, čeprav je možnosti za nadaljnje izboljšave programa in vpeljavo novih računskih optimizacijskih modelov še veliko.
II. NOVOSTI V GREDOS 10.0 Gredos 10.0 (2006) je zadnja verzija programa, ki je se je razvijala v l. 2005/2006. Programu sta bili dodani dve novi funkcionalnosti in dve izboljšavi: 1. izračun velikih VN interkonekcijskih sistemov (UCTE) 2. povezava ter izvoz podatkov v sistem SCALAR (Korelator). 3. Uskladitev simbologije in slojev 4. Optimizacija funkcij Status omrežja in Izračun zanesljivosti uporaba rekurzivnih funkcij za hitro sprehajanje po drevesnih strukturah omrežja Po konverziji podatkov v format EIMV/DAT (Sl. 3) lahko podatke uvozimo v nov Gredos projekt s pomočjo funkcije (menu»tools/import DAT«), ki importira podatke zapisane v ASCII datotekah DOS verzije programa Gredos oziroma Ekotra. A. Izračun velikih interkonekcisjkih sistemov V Gredos 10.0 so bile implementirani moduli izračunov na EIMV razvitega programskega paket EKOTRA [9], ki se je uporabljal za analize tranzitov v UCTE omrežju ter v razvojnih študijah VN omrežja. Sl. 2 prikazuje primer izračuna testnega modela slovenskega VN omrežja v interkonekciji UCTE. Sl. 3. Magnetizacija kot funkcija polja. C. Definicija območij (Držav) Za izračun pretokov moči med območij je potrebno najprej definirati območja (»Regions«), ki je nova tabela v podatkovni bazi (MDB datoteka) projekta Gredos. Za območje mora biti definiran tudi planiran Saldo in eno ali več bilancirnih vozlišč, ki regulirajo saldo območja. Vsako vozlišče pa mora imeti podatek o številki območja v katerem se nahaja (Sl. 4). Sl. 2. Testni izračun UCTE omrežja. B. Konverzija podatkov UCTE omrežja Na EIMV se že od l. 1992 v analizah prenosnega sistema upošteva celotno elektroenergetsko omrežje evropskega makrointerkonekcijskega sistema UCPTE (sedaj UCTE). Zaradi nenehne izgradnje in sprememb VN omrežja je bila na nivoju UCTE oblikovana posebna skupina za pripravo podatkov za potrebe izračuna pretokov moči v UCTE omrežju. Podatki se dvakrat na leto revidirajo in izdajo v elektronski obliki ASCII formata datoteke (format UCT). Za branje teh podatkov je bil v p.p. Ekotra narejen podprogram za konverzijo podatkov v lasten format EIMV/DAT. Podprogram je sedaj vključen tudi v program Gredos 10.0 (menu»test/ UCT Data -> Conversion). Sl. 4. Definicija območij
Po izračunu omrežja program na osnovi topologije omrežja sam najde interkonekcijske vode (kriterij: začetno in končno vozlišče sta v drugem območju) in zgradi matriko povezav -»Regions Exchange«(Sl. 5) med območji (državami) s sumarnimi pretoki med območji. E. Primerjava dveh stanj Za ugotovitev razporeditve pretokov moči pri tranzitu najprej izračunamo osnovno stanje (Sl. 7) in rezultate shranimo v XML datoteko. Potem izračunamo stanje z dodanim tranzitom (Sl. 8), tako da znižamo planirani saldo npr. Italije in zvišamo saldo Švice ter poženemo izračun. Primerjavo dveh stanj omogoča nova nastavitev v menuju»option Results«, kjer si izberemo stanje za primerjavo in opcijo»compare«. Rezultat primerjave pretokov moči med državami prikazuje Sl. 9. Primerjava je možna tudi na vseh vejskih in vozliščnih rezultatih.. 33 France +5273 Belgique -100 1111 2723 Nietherland 133 1333 1473-1200 Schweiz +538 1353 509 214 Deutschland -1578 930 CZ Osterreich +1367 23 PL SK HU -4300 Italia 23 Slovenija +316 316-316 Hrvatska ES Sl. 7. Osnovno stanje brez tranzita BiH 36 France +5275 Belgique -100 1106 2749 Nietherland 136 1336 1455-1200 Schweiz +638 1420 542 219 Deutschland -1578 917 CZ Osterreich +1367 28 PL SK HU Sl. 5. Pretoki med območji D. Shranjevanje rezultatov v XML ES -4401 Italia 28 Slovenija +316 Sl. 8. Stanje s tranzitom 316-316 Hrvatska BiH V p.p. Gredos je v verziji 10.0 dodana možnost shranjevanja rezultatov v datoteko XML (Sl. 6), ki jih lahko kasneje brez izračunov prikažemo na sliki ali jih uporabimo kot vir za primerjavo izračunov. Belgique 3 France 4 +1 26 3 18 Nietherland 3 Schweiz +100 67 34 5 Deutschland CZ 13 Osterreich 5 PL SK HU -101 Italia 5 Slovenija 0 Hrvatska ES BiH Sl. 9. Primerjava stanj s tranzitom in brez F. Povezava na sistem SCALAR Sl. 6. Shranjevanje rezultatov v XML datoteko Gredos projekti ( Maribor) so že v l. 2003 služili kot izvor podatkov za sistem SCALAR oziroma za Korelator strel, ki je namenjen korelaciji udara strele in izpada voda v omrežju v realnem času.
V okviru naloge:»nadgradnja p.p. Gredos MO za neposredno podporo Korelatorju sistema SCALAR«[2] pa je bil razvit protokol avtomatskega prenosa podatkov iz programa Gredos v SCALAR. Programu Gredos sta dodani dve novi funkciji: 1. Izvoz podatkov XML datoteko (Sl. 10) 2. Povezava in prenos podatkov v sistem SCALAR (Sl. 11) Spremenjeno je delo z nastavitvami slojev. V prejšnjih verzijah Gredos-a je bila nastavitev barve vezana na tip simbola, kar se je zapisalo tudi v projektno datoteko (gmo). Po novem so nastavitve simbolov vezane na sloj na katerem se nahaja simbol (Sl. 13), barva sloja pa se zapisuje v sliko projekta (dwg). S to uskladitvijo je doseženo, da so barve na sliki v programu AutoCad enake kot v Gredosu. Sl. 10. Izvoz podatkov v XML datoteko Sl. 11. Prenos podatkov v sistem SCALAR Pred prenosom podatkov je potrebno preveriti kvaliteto podatkov, kar omogočata funkciji: Calculate Network Status (topološka konsistentnost) in nova funkcija»project Statistics«, ki omogoča preverjanje grafične konsistence, oziroma ali so elementi iz baze grafično predstavljeni na sliki (Sl. 12). Sl. 12. Statistika Gredos projekta G. Uskladitev simbologije in slojev V Gredos 10.0 je bil posodobljen tudi dialog za nastavitve simbologije»symbol Manager«. Sl. 13. Nastavitev slojev III. UPORABA PROGRAMA A. Uporaba programa Gredos na EIMV Program Gredos se na inštitutu Milan Vidmar uporablja na projektu REDOS (Razvoj Distribucijskega Omrežja Slovenije) ter na projektu SCALAR Korelator strel. Prvi model omrežja je bil s p.p. Gredos 4.0 v l. 1996 narejen za SN omrežje Grosuplje-Kočevje, kjer je bila preizkušena tudi funkcija optimalnega razklopa omrežja. V GIS okolju je bilo s programom Gredos/AV (ArcView) l. 1998 prvo modelirano omrežje Dravske Doline. V verziji programa Gredos 8.0 - Gredos MO (Map Objects) je bilo v l. 2000 prva narejena študija Goriško Ajdovsko in Zg. Kras. V l. 2001 je bila narejena prva študija, ki je vsebovala zanesljivostne analize SN omrežja - za Zgornje Posočje in Idrijsko Cerkljansko regijo. V l. 2001-2002 so se s programskim paketom Gredos izdelale analize razvoja SN omrežja za»distribution Master Plan«za mednarodni projekt ESTAP na Kosovem.
Študijske analize omrežja so se za projekt REDOS vse do l. 2002 izvajale na conskih modelih omrežja. Z razširitvijo uporabe programa v distribucijskih podjetjih pa se je kvaliteta podatkov zaradi izdelave realnih modelov SN omrežja zelo dvignila.tako je bila v l. 2002 za območje Ljubljana mesto narejena prva študija mestnega omrežja z realnim omrežjem in obremenitvami po TP. V l. 2004 je bilo omrežje posamezne distribucije prvič združeno v en celovit projekt ( Maribor). Na modelu omrežja Maribor mesto je bila prvič uporabljena tudi funkcija (»Line outage Serial N-1+Options«) za hitro preverjanje možnosti rezervnega napajanja ob izpadu izvoda z enim korektivnim preklopom. Študije REDOS 2030 za Maribor v l. 2004-2005 in za Gorenjsko v l. 2005 so bile vse narejene na realnem omrežju in prognozo obremenitev po TP. Izračuni zanesljivosti avtomatiziranega omrežja z daljinsko vodenimi stikali so bili prvič narejeni za študijo REDOS 2030 za Spodnjo Gorenjsko, na delu omrežja SN zanka Podlonk - Podrošt iz RTP Železniki. V l. 2003 so se podatki Maribor iz programa Gredos uporabili kot vir podatkov za prvi Korelator strel na sistemu SCALAR. V l. 2004 je bil Korelator strel apliciran na modelu omrežja Primorske in v l. 2005 na modelu omrežja Elektra Gorenjske. S pomočjo grafičnega editorja p.p. Gredos je bilo vnesena tudi topologija VN 400, 220 in 110 kv omrežja za potrebe sistema SCALAR-Korelator za SOPO (ELES). V l. 2006 pa je bil dokončana izdelava novega programskega vmesnika za avtomatski prenos topoloških in geografskih podatkov iz Gredosa v sistem SCALAR. Kot testno omrežje so bili uporabljeni podatki Primorske B. Uporaba programa Gredos v slovenski distribuciji Program GREDOS pri načrtovanju razvoja omrežja uporabljajo vsa slovenska distribucijska podjetja (Tabela I, Sl. 14). V l. 2001-2 leti po izdaji programa v okolju Windows z GIS, je bilo vneseno cca 50% vsega SN omrežja ( Ljubljana, Primorska, Celja mesto), v l. 2002 70% ( Maribor, Celje-Rogaška), v l. 2004 nad 90% ( Gorenjska, Celje-Krško). V l. 2005-2006 se dopolnjevali podatki na območju Primorske, na Celje pa je bil vnos podatkov zaključen do konca l. 2006. Distribucija TABELA I Vnos podatkov Uporabniki Ljubljana 1999-2001 4 Primorska 2000-2002 2 Celje 2001-2006 3 Maribor 2002 2 Gorenjska 2004 1 Skupaj 12 IV. NADALJNJI RAZVOJ PROGRAMA Možnosti za razvoj programa je še veliko, tako na dodajanju novih funkcionalnosti, kot na izboljšanju grafičnega vmesnika: 1. Optimizacija izračuna modula: zanesljivosti: Hitrejši izračun funkcij zanesljivosti (le 1x za celotno zaščitno cono, 1x za sektor) 2. Dodajanje novih izračunov: izračun dinamičnih stanj: možnost implementacije modela DINSIS, ki je bil razvit na EIMV 3. Posodobitev uporabniškega priročnika: Pomoč za program Gredos obstaja v obliki HTML Help v samem programu. Zaradi mnogih novosti v programu bi bilo potrebno pomoč obnoviti in dopolniti s primeri. 4. Možnost urejanja topologije omrežja BTP: Izdelava aplikacije za vnos in spreminjanje topologije omrežja. Podatki modelirani v p.p. Gredos imajo topološko strukturo, kar bi lahko bila osnova topologije omrežnih podatkov v BTP, v p.p. Gredos je že narejen grafični editor in funkcije za kontrolo topologije (povezanost omrežja, barvanje con napajanja RTP, izvoda itd.) 5. Podpora za format AutoCad 2004/2007 6. Izboljšano delo z rastri 7. Delo s tabelami 8. Vpeljava XML datoteke za projektno datoteko 9. Delitev na module 10. Tematska predstavitev rezultatov 11. Enopolni izris RTP logičnih vozlišč 12. Pregledno okno (overview window) Izkušnje pri pripravi podatkov za sistem SCALAR Korelator bi bile zelo dobrodošle pri pripravi topološke baze podatkov BTP, kar bi omogočalo: centraliziran zapis trenutnega stanja omrežja v enovito bazo podatkov, ki bi služila kot izvor podatkov različnim aplikacijam (SCALAR korelator, omrežne analize in ostale aplikacije: npr. kontrola merilnih podatkov. Možnost spremljanja sprememb vnosa in zgodovine omrežnih podatkov (vsak vpis je označen s časovno značko).
Maribor Gorenjska Ljubljana Celje Primorska Sl. 14. Gredos projekti v slovenski distribuciji REFERENCE [1] T. Mohar, Razvoj programa Gredos, Pregled novosti in uporabe programa do verzije Gredos 10.0, Študija št.: 1811, inštitut Milan Vidmar, Ljubljana, 2006. [2] J. Kosmač, L. Andrejaš, V. Djurica, G. Lakota, T. Mohar, G. Milev, Nadgradnja programa GREDOS MO za neposredno podporo korelatorju sistema SCALAR, Ref. št. 1792, Ljubljana, inštitut Milan Vidmar, 2006, 54 str, 29 slik, 13 tab. [3] T. Mohar, J. Golob, L. Andrejaš, Novi računski moduli v programskem paketu GREDOS, V: Sedma konferenca slovenskih elektroenergetikov, Velenje, 30. maja-3. junija 2005. Zbornik CIRED, Ljubljana: Društvo CIGRE - CIRED, 2005 [4] T. Mohar, J. Golob, Novosti v programskem paketu GREDOS, V: Šesta konferenca slovenskih elektroenergetikov, Portorož, 26.-29. maja 2003. Zbornik referatov. Ljubljana: Društvo CIGRE - CIRED, 2003 [5] T. Mohar, J. Golob, L. Andrejaš, Razvoj in uporaba programskega paketa GREDOS, CIRED-20. V: Peta konferenca slovenskih elektroenergetikov, Bled, 28. - 30. maja 2001. Zbornik referatov. Ljubljana: Društvo SLOKO CIGRE, 2001 [6] T. Mohar, L. Andrejaš, Programski paket GREDOS za analizo SN omrežij v GIS okolju, Ref. 31-17. V: Sloko Cigre, 4. konferenca slovenskih elektroenergetikov, Rogaška Slatina, 24. - 26. maj 1999. / Sloko Cigre, Ljubljana, 1999.- str. 31/121-31/125 [7] J. Golob, T. Mohar, Možnosti interaktivnega načrtovanja SN omrežij s pomočjo programskega paketa GREDOS, V : CIGRE, Sloko CIGRE, 3. konferenca slovenskih elektroenergetikov. Zbornik. 1. del. Nova Gorica 1997. ŠK 31-13. / Sloko Cigre, Ljubljana, 1997.- str. 31/91-31/98 [8] J. Golob, Nova verzija programskega paketa za načrtovanje srednjenapetostnih omrežij REDOS, 311. V: Druga konferenca Slovenskega komiteja CIGRÉ, Maribor 7.-9. junija 1995. Zbornik. Ljubljana: Slovenski komite Mednarodne konference za velike elektroenergetske sisteme, 1995, str. 257-262. [9] T. Mohar, EKOTRA Program za analizo in izračun stroškov tranzita v povezanih EES. Navodila za uporabo. Ref. št. 1293/1 / inštitut Milan Vidmar, Ljubljana, 1996.- 75 str., 8 slik.