Нештатная ситуация • Анализ • Решения

Диспетчерскому и дежурному персоналу для эффективного и надежного управления электросетями требуются современные средства, позволяющие в случае нештатных ситуаций на энергообъектах получить необходимые данные для правильной оценки и ликвидации нарушений.
С внедрением на подстанциях цифровой техники появилась возможность создания интеллектуальной системы диспетчерского экспресс-анализа для автоматического обобщенного описания ситуации и идентификации технологических нарушений. О проекте такой системы рассказывает Антон Геннадьевич Мирошкин.

Антон Мирошкин, м.н.с., ОАО «Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы», г. Москва

НЕШТАТНЫЕ СИТУАЦИИ НА ЭНЕРГООБЪЕКТАХ
Интеллектуальная система диспетчерского экспресс-анализа

Создание активно-адаптивных электрических сетей [1] предполагает интеллектуализацию функций информационной поддержки деятельности оперативного персонала, осуществляющего управление электросетями и в первую очередь работами по предотвращению развития и ликвидации технологических нарушений на объектах [2].

Используя информацию о переключениях выключателей и срабатываниях устройств РЗА на подстанциях, интеллектуальная система может производить анализ ситуаций, выделяя важные для оперативного управления нештатные ситуации, связанные с технологическими нарушениями.

При этом система должна распознавать именно нештатные ситуации, отделяя их от штатных, таких, к примеру, как отключения элементов оборудования для вывода в ремонт по заявкам.
При анализе нештатных ситуаций система должна определять:

• источник технологических нарушений (например, короткое замыкание на одном из элементов оборудования);
• работу АПВ (успешная или неуспешная);
• отказы в срабатывании выключателей;
• затягивание переключений выключателей;
• отказы в срабатывании РЗА;
• излишнюю или неселективную работу РЗА;
• отключения элементов оборудования (линий, трансформаторов, шин).

Эти данные минимально необходимы диспетчерскому и оперативному персоналу, чтобы оценить ситуацию в электрической сети и начать планирование мероприятий по предотвращению развития и ликвидации технологических нарушений.

АНАЛИЗ НЕШТАТНОЙ СИТУАЦИИ НА ПС «ЧАГИНО»

В ситуации, приведенной на рис. 1, при изначально выключенных выключателях СВ 2-4 секции В 1102 и В 1152 произошло короткое замыкание на кабельно-воздушной линии (КВЛ) 110 кВ «Чагино-Новоспасская». После отказа В 1172 действием УРОВ от секции 4 выключателями В 1122 и В 1132 отключились КВЛ 110 кВ «Чагино-Юбилейная» и КВЛ 110 кВ «Чагино-Болятино» (с отпайкой).

Рис. 1. Фрагмент схемы подстанции «Чагино» в программном комплексе «КАСКАД» при КЗ на КВЛ «Чагино-Новоспасская»

В базах данных отечественных оперативно-измерительных комплексов (ОИК) непосредственно не содержится информация, позволяющая фиксировать события такого вида (короткие замыкания, отказы, отключения элементов оборудования).

Однако эти события могут быть установлены из имеющейся в ОИК информации с помощью логических выводов. Для этого необходимо использовать технологию интеллектуальных систем.

РАБОТА СИСТЕМЫ

Исходная информация для анализа

Рассмотрим отдельно оперативную и нормативную информацию, необходимую для анализа.

Оперативная информация включает:
а) положения выключателей (эта информация имеется в ОИК);
б) архив событий (АС) – последовательность срабатываний РЗА и переключений выключателей. АС формируется в ОИК подстанций, оснащенных цифровыми защитами.

Нормативная информация включает:
а) семантическую модель электрической сети (подстанции) – СМС [3];
б) семантическую модель РЗА – СМР [4].

Общий алгоритм

Этапами работы системы являются:
1. Задание интервала анализа АС (например, за 1 час от текущего времени).
2. Определение положения выключателей на текущее время (из базы данных ОИК).
3. Импорт архива событий за заданный интервал.
4. Определение начального положения выключателей (обратным сканированием переключений выключателей из АС).
5. Анализ топологии – определение отключенных элементов некоммутационного оборудования.
6. Анализ ситуаций на основе АС по логическим правилам.
7. Формирование описания ситуации.

Рассмотрим пример со следующем содержанием АС в хронологическом порядке, соответствующем ситуации на рис. 1:

• Срабатывание «Чагино» 110 кВ КВЛ «Новоспасская».
  Защита 1 комплект.
• Срабатывание «Чагино» УРОВ В 1172.
• Отключение «Чагино» В 1122.
• Отключение «Чагино» В 1132.

В результате работы системы получается обобщенное описание нештатной ситуации.

С помощью логических процедур алгоритм идентифицирует и описывает такие виды ситуаций, как:

• короткие замыкания на шинах в ячейке линейного выключателя за измерительным трансформатором тока (срабатывание защиты шин и защиты линии);
• короткое замыкание на линии с работой АПВ (различается и фиксируется в описании успешная и неуспешная работа АПВ);
• сочетание нескольких технологических повреждений (замыкания на нескольких элементах оборудования);
• штатные отключения элементов оборудования (без срабатывания РЗ);
• сочетание нештатных и штатных ситуаций и др.

СОВЕТЧИК ДИСПЕТЧЕРА

Логическим продолжением анализа ситуации является определение действий для ликвидации нарушения и восстановления нормальной схемы снабжения потребителей. Для этих целей необходимо использовать советчик диспетчера.

Советчик диспетчера, на основе полученного анализа нештатной ситуации, а также текущего состояния объекта управления, согласно инструкциям по ликвидации технологических нарушений, выдает советы для персонала по устранению нештатного отключения шин, линий, трансформаторов. Работа советчика диспетчера автоматизирует работу дежурного персонала и повышает качество принимаемых решений.

Ниже приведен пример фрагмент описания ситуации с советами советчика диспетчера, в котором приведены события по отключению оборудования, срабатыванию защит, работе коммутационных аппаратов, показаны необходимые действия для дежурного персонала, даны советы по восстановлению схемы после описанной выше нештатной ситуации.

КВЛ 110 «Чагино-Юбилейная»

• Нет срабатывания защиты линии.
• Отключение выключателей линии от «Чагино» УРОВ В 1172.
• Отключены шины 2 сек. 110.
  

Совет:
Включить линию после восстановления напряжения на шинах.

КВЛ 110 «Чагино-Болятино» с отп.

• Нет срабатывания защиты линии.
• Отключение выключателей линии от «Чагино» УРОВ В 1172.
• Отключены шины «Чагино» 2 сек. 110.

Совет:
Включить линию после восстановления напряжения на шинах.

КВЛ 110 «Чагино-Новоспасская»

• Работа защита линии «Чагино» РЛЗ КВЛ «Чагино–Новоспасская».
• Не было АПВ.
• Нет отключений выключателей линии.
• Работа УРОВ при отказе в отключении выключателя «Чагино» УРОВ В 1172.

Совет:
• Об отключении ЛЭП сообщить диспетчерам СО и ЦУС, лицам руководящего административно-технического персонала ПС, ПМЭС или МЭС;
• Осмотреть присоединение отключившейся линии с целью обнаружения возможных повреждений оборудования или возгорания;
• Проанализировать работу РЗА, записать показания ФИП и приборов ОМП, оценить сложившуюся обстановку и доложить ее диспетчеру СО и ЦУС;
• Согласовать с диспетчерами СО и ЦУС (в соответствии с зоной оперативной ответственности) опробование отключившейся линии напряжением вручную.

Нештатное отключение шин

• Отключение шин: «Чагино» 2 сек. 110.
• Нет срабатывания защиты шин.
• Работа защиты:
  «Чагино» РЛЗ КВЛ 110 «Чагино-Новоспасская».
  «Чагино» УРОВ В 1172.
• При отказе или затягивании выключателей: «Чагино» В 1172.

Совет:
• Шины обесточены действием УРОВ.
• Попытаться отключить отказавшие или затянувшие в отключении выключатели.
• Если не удается отключить отказавший выключатель, отключить его линейные и шинные разъединители с нарушением блокировки безопасности.
• Подать напряжение на отключенные шины от одной из секций шин:
– «Чагино» 1 сек. 110;
– «Чагино» 3 сек. 110;
– «Чагино» 4 сек. 110.
Рекомендуемый вариант: от «Чагино» 4 сек. 110 кВ с включением СВ 2–4 сек.
• Восстановление схемы включением выключателей:
– «Чагино­» В 1122;
– «Чагино­» В 1132.

ВНЕДРЕНИЕ

В настоящее время в «НТЦ ФСК ЕЭС» разработана интеллектуальная система диспетчерского экспресс-анализа нештатных ситуаций, а также прототип системы советчика диспетчера после технологических повреждений на базе подстанции «Чагино» 500 кВ.

Источником архива событий для систем является SCADA Siemens, связанная с цифровыми релейными защитами. Функ­ции диалога и отображения возлагаются на программный комплекс «КАСКАД­» [5], функции логического вывода по правилам и формирования описания ситуации – на инструментальную экспертную систему «МИМИР­» [6].

В ближайшее время планируется дальнейшее развитие интеллектуальных систем на других подстанциях ЕНЭС, оснащенных цифровыми релейными защитами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дорофеев В.В., Макаров А.А. Активно-адаптивная сеть – новое качество ЕЭС России // Энергоэксперт. 2009. № 4.
2. Инструкция по предотвращению и ликвидации аварий в электрической части энергосистем. М.: Изд-во ЭНАС, 2004.
3. Гикинская А.Е., Любарский Ю.Я. Автоматический анализ топологии схем электрических сетей в АСДУ энергообъединениями // Электрические станции, 2003. № 11.
4. Гикинская А.Е., Любарский Ю.Я. Принципы построения интеллектуальной системы для диагностики нештатных ситуаций в электрической сети: Сборник «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики», вып. 57. Киев: Знания Украины, 2007.
5. Рабинович М.А. Отображение оперативной информации. Комплекс КАСКАД-НТ.2.0. М.: Изд-во ЭНАС, 2004.
6. Любарский Ю.Я. Интеллектуальные информационные системы. М.: «Наука», 1990.