Structuri de conducere

ierarhizată a sistemelor

electroenergetice

Sl.dr.ing. Iulia STAMATESCU

CURS 3

O abordare sistemica a unui SEE pune in evident o serie de caracteristici importante din punct de vedere al conducerii unui astfel de sistem: �  Elementele constituiente unui SEE – generatoare, transformatoare, linia

de transport, elemente de distributie, formeaza o structura complexa si eterogena amplasata pe o suprafata geografica intinsa.

�  Elementele componente “interioare” unui SEE sunt puternic inerconectate intre ele.

�  Elementele constituiente unui SEE sunt definite prin procese rapide si lente ce trebuie sa colaboreze cat mai bine pentru scopul pentru care au fost realizate astfel de sisteme.

�  Un SEE isi propune de a genera energie electrica si de a asigura alimentarea neintrerupta a consumatorilor cu aceasta energie la parametrii de calitate solicitati (tensiune si frecventa).

2

Ce stim?SEE sistem mare

�  Majoritatea proceselor dintr-un SEE sunt procese cu autoreglare (autoechilibrare) dar avand grade de statism natural inadmisibili de mari, deci erori stationare importante, ceea ce implica utilizarea obligatorie a dispozitivelor de automatizare pentru ca energia electrica livrata consumatorilor sa se incadreze indicilor de calitate doriti.

�  Amploarea utilizarii surselor de generare regenerabile a determinat aparitia unor aspecte ne intalnite pana acum in SEE clasice:

�  generarea a capatat un aspect distribuit, apropiat de consummator, de unde o schimbare a paradigmei conducerii unui SEE;

�  lipsa de controlabilitate in generarea energiei, in special prin surse eoliene si fotovoltaice, marea imprecizie a acestor surse, intr-un context susceptibil de posibile schimbari climatic, chiar importante in bilantul dintre generare si consum.

�  Neexistand inca modalitati semnificative de stocare a energiei electrice trebuie sa se urmareasca pastrarea egalitatii intre generare si consum.

3

Ce stim?SEE sistem mare

„Sistemele Ciber-Fizice” (CPS) au apărut ca o nouă paradigmă destinată să elimine decalajul dintre mediul digital și lumea reală. Dificultatea în proiectarea unor astfel de sisteme robuste derivă din necesitatea unei viziuni integrate asupra stadiului de planificare precum și o înțelegere profundă a proceselor ce urmeaza a fi controlate. Sistemele ciber-fizice integrează perfect calculul cu procesele fizice, permițând abstractizări, modelare, implementare şi tehnici de analiză ale întregului sistem.

4

Ce stim?SEE din perspectiva CPS

5

Ce stim?SEE din perspectiva CPS

In principiu problemele ce pot fi rezolvate prin conceptul CPS sunt urmatoarele: � Control cooperativ in timp real a operatorului de protectie. � Controlul circulatiei de puteri. � Reglarea calitativa si cantitativa a stabilitatii. � Eficienta generarii si utilizarii energiei electrice si termo

termice. � Controlul sigurantei in functionare. � Model si modelare.

Exemplificare: sistemul de reglare automata a frecventei si puterii active (SRAf-P) �  (PS) se pune problema de determinare a modelului analitic, fapt ce a fost rezolvat

printr-o procedura de identificare experimentala cu semnal de proba treapta. �  Pentru subsistemul (C) s-a adoptat un sistem de transmisie a datelor folosind un

cod detector de erori, de exemplu un control de paritate. �  In ceea ce priveste subsistemul (CS), legea de reglare a fost implementata

software, cu posibilitati adaptive dupa factorul de amplificare.

6

Ce stim?SRAP-f prin perspectiva CPS

7

Structura conducerii sistemului electro-energetic național

Cuprins curs 3

8

� Conducerea prin dispecer a centralelor electrice

� Magistrale de comunicatie folosite in conducerea proceselor.

Cuprins curs 3

9

Caracterizarea sistemelor electro-energetice

Integrarea piramidelor de conducere ale SEN si ale centralelor electrice pot interfera asa cum se arata in figura alaturata.

10

Conducerea operativa în cadrul centralelor electrice poate fi condusa ierahizat pe patru nivele: 1. nivelul de conducere local (comanda actionarilor si preluarea informatilor din proces) ; 2. nivelul de conducere de la tablourile locale (supraveghere grupa functionala). ; 3. nivelul camerelor de comanda (supraveghere subgrupa functionala) ; 4. nivelul tehnic superior al dispecerului sef de tura (supraveghere bloc). In timp, conceptia de conducere a centralelor cu echipamente numerice s-a nuantat si in prezent se pot distinge doua tipuri principale de aplicatii ale aparaturii numerice: - aplicatii cu echipamente numerice individuale de tipul calculatoarelor de proces si automatelor programabile; - aplicatii cu sisteme distribite de conducere.

Conducerea prin dispecer a centralelor electrice

Conducerea ierarhizata a centralelor electrice: a) descompunerea functionala; ���b) sistemul ierarhizat de conducere.

Conducerea prin dispecer a centralelor electrice

11

� Organizarea actuala a conducerii operative in centrale – descentralizare functionala (grupe functionale)

� Sistemul consta in descompunerea ansamblului bloc cazan-turbina-generator, inclusiv a instalatiilor lor anexe in grupe de instalatii ce pot constitui un sub proces, cvasi de sine statator formind o grupa functionala.

� GF - programe de pornire, oprire, reglare, protectie, blocaje tehnologice si afisarea starii interne

� SGF – in cadrul carora sunt rezolvate toate problemele legate de comanda directa a mecanismelor �  legaturi directe intre ele, coordonarea activitatii lor facindu-se prin grupa

functionala

12

Conducerea prin dispecer a centralelor electrice

� Conducerea folosind grupe functionale vs calculator. Avantaje: �  o defectiune in instalatie afecteaza un volum foarte limitat de comenzi

automate si permite o depanare rapida, precum si etapizarea punerilor in functiune.

�  exista o repetabilitate in functiuni, fiecare element trebuie sa fie automatizat independent, insa sunt necesare legaturi intre elementele individuale.

�  echipamentele sunt distribuite si fiecare functie este realizata din punct de vedere hard si soft cu elemente care pot functiona independent sau nu.

� Calculatorul, instalat pe cel mai inalt nivel de ierarhie a comenzii, va avea rolul de supraveghere a procesului si modificare a consemnelor la regulatoare dupa strategii de conducere sofisticate (conducere optimala, estimare, adaptare).

13

Conducerea prin dispecer a centralelor electrice

�  Instalatia de automatizare deserveste un bloc energetic si asigura functionalitatea acestuia in toate regimurile de functionare (pornire, oprire, regim normal, avarie).

� Avantajul major al sistemelor de conducere distributie, atat din punct de vedere hard cat si soft trebuie sa permita realizarea unei structuri de conducere ierarhizate cuprinzand functii de conducere complexe cum ar fi:

14

Conducerea prin dispecer a centralelor electrice

Functii operative Functii semioperative

Functii neoperative

reglare configurare protocoale comanda diagnoza arhivare protectie mentenanta documentare supraveghere proiectare

Termen scurt Termen lun si mediu

Magistrale de comunicatie folosite in conducerea proceselor � Standardul Profinet � Standardul Profibus � Standardul AS-I

15