Elektroenergetika · automatizácia rozvodní (IEC 61850)
Skompilovaná rozvodňa
Náš súbor IEC 61850-6 pre reprezentatívnu rozvodňu 110/20 kV sa mení na jej topológiu, blokovanie, toky výkonov a 3D areál.
Prehľad
SCL súbor sme napísali pre vlastnú reprezentatívnu rozvodňu. Má dvojitý systém prípojníc 110 kV s dvoma vedeniami, spojkou prípojníc a dvoma transformátormi 40 MVA, k tomu kovovo krytý rozvádzač 20 kV, a prechádza validáciou voči oficiálnej schéme IEC 61850-6. Náš parser načíta súbor do grafu typu node-breaker. Z tohto grafu kompilátor odvodí blokovanie pre každý spínací prístroj: booleovské rovnice výhradne nad polohami spínacích prístrojov, nikdy nad prúdom. Odpojovač sa smie pohnúť, len keď je jedna jeho strana bez napätia alebo keď existuje zopnutá paralelná cesta. Uzemňovač sa smie zopnúť len na úseku oddelenom rozopnutými odpojovačmi. Spojka prípojníc sa nesmie rozopnúť, kým je niektoré pole pripojené na obe prípojnice. Medzipoloha alebo poloha so zlou kvalitou sa nepovažuje ani za rozopnutú, ani za zopnutú, takže môže len blokovať. Ide o všeobecné pravidlá, ktoré sme napísali sami, nie o schému konkrétnej energetickej spoločnosti. Kompilátor zapíše rovnice späť do súboru spolu s GOOSE odbermi každej riadiacej jednotky poľa. Každá jednotka odoberá presne tie polohy, ktoré čítajú jej rovnice.
Náš SCL súbor neobsahuje impedancie, preto ich dodáva samostatný súbor. Pre vedenia, transformátory a káble používa štandardné typy z pandapower. Dĺžky a zaťaženia sme zvolili sami a sieť 110 kV za oboma vedeniami je jednoduchý ekvivalent. Každá kombinácia 36 vypínačov a odpojovačov, pri ktorej je každé vedenie buď napájané, alebo uzemnené, zodpovedá jednej z 2 965 rôznych elektrických topológií a každá topológia bola vopred vyriešená ako AC výpočet chodu siete. Preto rozvodňa reaguje okamžite. Symbolický overovač potom pokryl všetky dosiahnuteľné spínacie stavy, všetkých 1,17 × 10¹³, a potvrdil štyri veci:
- žiadna povolená manipulácia s odpojovačom nespája ani neoddeľuje živé časti; odpojovač len komutuje prúd pri prepínaní prípojníc alebo sa pohybuje na úseku bez napätia;
- uzemnený úsek zostáva oddelený od zvyšku rozvodne;
- obe prípojnice nie sú nikdy spojené len odpojovačmi;
- z každého stavu sa dá vrátiť do východiskového stavu.
Vzdialený koniec vedenia leží mimo súboru, preto sa vedenie uzemňuje až potom, ako bol jeho vzdialený koniec podľa manipulačného postupu rozopnutý. Náš model potom toto vedenie považuje za vedenie bez napätia.
Areál rozvodne je vygenerovaný z vlastnej štruktúry súboru, v poradí, v akom ho súbor uvádza. Jediným svetlom je prúd a jeho šírka je úmerná prúdu v ampéroch. Vo filme je pokus rozopnúť prípojnicový odpojovač vedenia 2 odmietnutý a na obrazovke sa zobrazí odvodená podmienka. Potom sa vedenie pod záťažou presunie na prípojnicu 2 v poradí, ktoré blokovanie dovoľuje: najprv spojka, potom Q2 a potom Q1. Vypínač vedenia sa ani raz nepohne. V našom modeli zostáva každá svorka počas celého prechodu na tom istom elektrickom uzle, preto je vypočítaný prúd vedenia v každom kroku rovnaký: 233 A.
Čo sme vytvorili
- SSD a SCD podľa IEC 61850-6 (SCL 2007B4) pre našu vlastnú reprezentatívnu rozvodňu 110/20 kV s 56 spínacími prístrojmi a 14 riadiacimi jednotkami polí.
- SCL parser a kompilátor, ktorý z topológie odvodí blokovanie založené výhradne na polohách (jeden CILO na spínací prístroj). Rovnice spolu s GOOSE odbermi, ktoré potrebujú, zapíše do SCD.
- Vyčerpávajúca kontrola blokovania vo všetkých dosiahnuteľných spínacích stavoch. Podopiera ju 3,4 milióna náhodných krížových kontrol a sedem manipulačných sekvencií, ktoré sme napísali a ktoré sa všetky správajú podľa očakávania.
- Vopred vypočítaná sada AC tokov výkonov, jeden výpočet pre každú elektrickú topológiu, ktorú môžu spínacie prístroje vytvoriť, a topologický procesor v prehliadači, ktorý ľubovoľný stav spínacích prístrojov prevedie na prúdy.
- Nočný 3D areál rozvodne vygenerovaný zo súboru a osvetlený len vypočítaným prúdom, k tomu interaktívne zobrazenie, v ktorom sa dá ovládať ktorýkoľvek spínací prístroj.
Technológie
IEC 61850-6 SCL (schéma 2007B4), Python, lxml a xmlschema, pandapower (AC, Newtonova–Raphsonova metóda), binárne rozhodovacie diagramy (dd), three.js s vlastným shaderom svetelných čiar, Playwright na deterministické snímanie.
Čísla
| Číslo | Ako sme ho zmerali |
|---|---|
| 3 076 prvkov SCL | v našom SCD. SSD aj SCD prechádzajú validáciou voči oficiálnej schéme IEC 61850-6 2007B4 s 0 chybami, a to v dvoch nezávislých validátoroch. |
| 112 blokovacích rovníc | (EnaOpn a EnaCls pre 56 spínacích prístrojov), odvodených z topológie. Netriviálnych je 85; zvyšných 27 sú povolenia vypínačov, ktoré sú vždy splnené. Každý CILO číta svoje polohy aj s ich kvalitou: 478 vstupov, z toho 256 cez GOOSE z iných polí. |
| 1,17 × 10¹³ dosiahnuteľných spínacích stavov | , vyčerpávajúco overených binárnymi rozhodovacími diagramami voči štyrom vlastnostiam uvedeným vyššie. Zámerne pokazená sada pravidiel rovnakou kontrolou neprejde. |
| 3 392 988 krížových kontrol | dodaných rovníc voči nezávislému vyhodnoteniu pravidiel, s 0 nezhodami. |
| 2 965 elektrických topológií | pokrýva všetky kombinácie vypínačov a odpojovačov vrátane uzemnených vedení. Všetkých 2 965 výpočtov chodu siete konvergovalo v pandapower, celkovo za 33,9 s. |
| 233 A | na vedení 2 v každom kroku prepnutia prípojníc pod záťažou. Hodnota pochádza z výpočtu chodu siete s nami predpokladaným ekvivalentom siete, dĺžkami vedení a zaťaženiami, s odbočkami transformátorov v strednej polohe. |
Zábery
Vyskúšajte naživo
Interaktívne zobrazenie, ktoré beží vo vašom prehliadači. Kým ho neotvoríte, nič sa nenačíta.
