Sisteme scada supervisory control and data acquisition

SISTEME SCADA SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION

In cazul concret al implementarilor de sisteme SCADA, care deservesc ins­talatii, retele sau sisteme electroenergetice, intalnim mai multe functii de baza.

Dintre acestea cele mai importante sunt:

-Supravegherea si controlul de la distanta al instalatiilor si retelelor elec­tro­energetice;

-Alarmarea;

-Analiza post avarie;

-Urmarirea incarcarii retelelor

-Planificarea si urmarirea reviziilor si reparatiilor

1. Functiile de baza ale sistemului SCADA

Fuctia fundamentala a unui sistem SCADA o reprezinta supravegherea si controlul de la distanta al instalatiilor si retelelor electroenergetice in scopul asigu­rarii mentenantei si fiabilitatii acestuia.

1.1. Supravegherea si controlul de la distanta

In acest scop, se realizeaza: culegerea de informatii asupra starii sistemului energetic, prin intermediul interfetelor de achizitie corespunzatoare; transferul infor­matiilor catre punctele de comanda si control; comanda de la distanta a pro­ceselor electroenergetice; inregistrarea modificarilor semnificative ale proce­sului controlat.

Operatiunile de comutare (conectare/deconectare) ale echipamentelor primare pot fi comandate de la distanta de la un centru de control (dispecer ener­getic). Starile intreruptoarelor si separatoarelor, valorile masurilor de tensiuni, cu­renti etc. sunt permanent cunoscute la centrul de control, fiind la indemana dispe­ce­rului energetic. Acest lucru face sa creasca eficienta operationala la postul de dispecer, prin cresterea numarului de informatii disponibile si prin reducerea tim­pilor de actualizare a acestor informatii.

Informatiile provenite de la instalatiile electroenergetice pot fi grupate si dirijate catre postul de comanda sub autoritatea caruia se gasesc aceste instalatii si de asemenea, ele pot fi utilizate pentru analizele globale ale retelelor electrice

1.2. Alarmarea

Sistemul recunoaste starile de functionare necorespunzatoare ale echipa­men­telor si retelelor electrice (suprasarcini, nivele de tensiune in afara limitelor, actio­na­rea sistemelor de protectie, modificarea nedorita a starii intreruptoarelor si sepa­ratoarelor, etc.) si avertizeaza optic/acustic dispecerul asupra celor intamplate reali­zand astfel functia de alarmare.

1.3.Analiza post avarie

Sistemul intretine un istoric al modificarii starilor echipamentelor si retelelor electrice, punand la dispozitia dispecerului informatiile necesare unei analize perti­nente a evenimentelor petrecute.

Toate evenimentele sunt memorate alaturi de localizarea lor in timp si spa­tiu, fiind prezentate dispecerului, in general, in ordine cronologica, grupate pe cate­gorii de instalatii. Totodata, aceste informatii pot constitui 'materia prima' pentru sisteme expert de analiza post avarie asistata de calculator, precum si pentru siste­me expert de restaurare a sistemelor electrice dupa caderi (care pot asista dispece­rul sau pot intra in functiune in mod automat).

Informarea de ansamblu a dispecerului asupra topologiei si starii sistemului energetic condus, prin intermediul interfetelor om-masina (MMI: Man-Machine Interface). Functia de interfatare cu operatorul uman este de o importanta deosebita in asigurarea unei activitati eficiente a dispecerului.

Sunt urmarite cu deosebire: claritatea si conciziunea prezentarii informatiilor despre procesul tehnologic condus (evitarea confuziilor), comoditatea in obtinerea informatiilor dorite, comoditatea si inconfundabilitatea comenzii catre proces etc. Toate aceste deziderate sunt bazate pe utilizarea unei interfete grafice puternice la postul de lucru dispecer.

1.4.Urmarirea incarcarii retelelor

In scopul optimizarii functionarii retelelor electrice, este memorata evolutia circulatiilor de puteri. Aceste informatii pot fi folosite la o mai buna planificare a resurselor, precum si a schemelor retelei si a reglajelor tensiunii ransformatoarelor din sistemul energetic.

1.5.Planificarea si urmarirea reviziilor si reparatiilor in scopul evitarii caderilor

Monitorizarea evolutiei functionarii diferitelor echipamente ofera informatii care, analizate corespunzator pot duce la necesitatea reviziilor/ reparatiilor acestor echipamente sau instalatii. Aceasta analiza poate fi asistata de sisteme expert.

2. Functii EMS

Energy Management System

Constituie extinderi ale functiunilor SCADA si au utilitate mai ales la nivelul dispeceratului national si contine la randul sau functii specifice.

2.1.Controlul productiei de energie si functiuni de planificare

In acest tip de functiuni sunt incluse:

- reglajul frecventa-putere;

- dispecer economic;

- monitorizarea costurilor de productie;

- monitorizarea rezervelor;

- planificarea tranzactiilor pe liniile de interconexiuni;

- evaluarea schimburilor de energie pe termen scurt.

2.2.Aplicatii legate de transportul energiei

Acestea sunt gandite pentru a asista operatorul si personalul de planificare in asigurarea unei functionari sigure si economice ale sistemului energetic. In aceasta categorie sunt incluse urmatoarele functiuni:

- analiza retelei in timp real, care cuprinde:

-prelucrarea topologiei,

-estimatorul de stare;

- adaptarea parametrilor retelei;

- analiza senzitivitatii retelei;

- evaluarea consecintelor unor evenimente;

- dispecer economic cu constrangeri de siguranta;

- repartitia tensiunilor;

- analiza scurtcircuitelor.

2.3. Studii de analiza a retelei

Aceasta functie cuprinde:

-calculul circulatiilor de puteri;

-circulatii de puteri optimale;

-analiza consecintelor unor manevre planificate;

-planificarea reparatiilor;

-analiza scurtcircuitelor.

2.4. Simulatorul de instruire pentru dispeceri

Aceste simulatoare se realizeaza pentru formarea si antrenarea personalului cu functii de dispecderat. Un simulator consta din patru subsisteme si anume:

- modelul sistemului energetic care simuleaza matematic comportarea siste­mului, inclusiv echipamentele de control si protectie;

- modelul centrului de comanda si control;

- subsistemul educational care consta in instrumente software care stau la dispozitia instructorului pentru a crea situatiile care ii folosesc in cursul procesului de instruire;

- subsistemul de comunicatie care modeleaza comportarea sistemului de cu­le­­gere a datelor.

3. Functii DMS

Distribution Management System

In cadrul unui sistem de distributie a energiei electrice, repartitia geografica a instalatiilor joaca un rol foarte important. Din acest motiv, tendinta in acest domeniu este de a utiliza o structura a bazei de date care sa permita adaugarea sau inlaturarea unor componente in mod interactiv, sa aiba o structura bazata pe repartitia geografica si sa afiteze conectivitatea pe hartile zonei respective.

Functiunile unui sistem de teleconducere a distributiei nu sunt standardizate,

dar totusi, trebuie sa existe componente importante, cum ar fi:

- Analiza conectivitatii.

In mod obisnuit, se folosesc scheme color pe care se reprezinta aceste informatii. Se reprezinta toate echipamentele de distributie conectate la o plecare, toate plecarile conectate la un intreruptor intr-o statie, precum si schema statiei. Trebuie sa fie posibila identificarea plecarilor adiacente.

- Culegerea datelor.

- Controlul automat al tensiunii si puterii pe fiecare plecare.

Aceasta functie se utilizeaza pentru a pastra tensiunile intre anumite limite, prin controlul direct asupra ploturilor transformatoarelor si prin conectarea/ deconectarea bateriilor de condensatoare.

- Analiza conectarilor / deconectarilor

Prin aceasta functie se verifica daca actiunea planificata a conectarilor/deconectarilor nu va avea drept consecinta o suprasarcina. Aceasta func­tie nu se executa in timp real.

- Calculul circulatiei de puteri.

Acesta permite dispecerului sa studieze circulatiile de puteri pentru anumite zone selectate. Functia se executa in timp real, putandu-se stabili si circulatiile linie cu linie. Rezultatele calculelor sunt supuse verificarii limitelor si alarmarii, similar cu valorile telemasurate.

- Program de analiza scurtcircuitelor.

- Reducerea pierderilor

Urmareste minimizarea acestora prin controlul tensiunii si prin calcularea unei topologii optime.

Menirea sistemului energetic este de a produce, transporta si distribui ener­gia electrica la consumatori. Pentru a realiza aceste deziderate se impune o fiabi­li­ta­te crescuta atat a echipamentelor primare, cat si a echipamentelor secundare de pro­tectie/automatizare, tinandu-se cont si de factorul economic.

Continua modernizare, precum si cresterea performantelor echipamentelor de protectie sunt de reala actualitate si importanta pentru toti cei implicati in pro­ductia, transportul, distributia si consumul de energie electrica.

Plecand de la cunostintele acumulate de-a lungul timpului in activitatea de exploatare/furnizare a energiei, s-au dezvoltat echipamente diverse care pot acoperi majoritatea regimurilor de functionare a retelelor. In acest mod, au fost realizate di­ferite tipuri de relee de protectie numerice, in functie de marimile electrice necesar a fi supravegheate.

Constatandu-se ca majoritatea informatiilor necesare protectiilor au surse comu­ne de informatii dinspre echipamentele primare, a rezultat o integrare tot mai stransa a supravegherii si controlului, a protectiei si a automatizarii.

Dezvoltarea sistemelor SCADA (Supervizory Control And Data Aquisition) este strans legata de evolutia integrata reciproca intre tehnologiile primare si secun­dare din statiile de transformare; ea poate fi impartita in trei etape majore: conventionala, moderna si inteligenta.

Evolutia protectiilor multifunctionale a fost conditionata de dezvoltarea teh­nologiilor de fabricatie a echipamentelor - atat a celor primare, cat si a celor secun­dare. Progresul realizat in domeniul electronicii digitale a facut posibila realizarea unitatilor multifunctionale utilizate atat pentru control, cat si pentru protectie.

O tendinta care se accentueaza din ce in ce mai mult este aceea de a integra echipamentul secundar al unei celule intr-un singur dispozitiv.

Etapa conventionala era caracterizata prin existenta unui numar mare de echi­pamente interconectate intre ele prin fire conductoare - acest lucru facand ca legaturile sa fie realizate dintr-un numar mare de conexiuni.

In ultima vreme se constata o integrare a comunicatiei intre nivelul celulei si cel al statiei, acest lucru realizandu-se cu ajutorul transmisiei seriale, inlocuindu-se astfel conexiunile individuale traditionale pentru fiecare semnal.

In viitor, introducerea conexiunii prin fibra optica intre echipamentul de protectie si cel de inalta tensiune va duce la mutarea delimitarii traditionale intre secundar si primar. Functiile de conversie analog-digitala, precum si unele functii de procesare vor fi descentralizate si amplasate cat mai aproape de proces si vor fi integrate fizic in echipamentul primar.