СОДЕРЖАНИЕ

Ключевыми особенностями системы являются:

  • Открытая архитектура на базе технологии Java

  • Отсутствие проприетарных западных продуктов в составе решения

  • Поддержка широкого спектра операционных систем (включая Linux и другие open-source ОС)

  • Веб-технологии для визуализации

  • Использование больших распределенных массивов данных для хранения СВИ (Big Data)

  • Система распределенных вычислений.

APDC - Advanced Phasor Data Concentrator

APDC (Advanced Phasor Data Concentrator) – это мощная, гибкая и широко масштабируемая платформа для создания как относительно простых систем уровня энергообъекта, так и сложных многоуровневых распределённых WAMS уровня ОЭС/ЕЭС.

 

ПО «APDC» предназначено для создания как относительно простых систем уровня энергообъекта, так и сложных многоуровневых распределённых WAMS/WACS/WAPS (Wide Area Monitoring/Control/Protection System) уровня энергосистемы.

На основе данных решений создана и функционирует в промышленной эксплуатации Автоматическая система сбора информации с регистраторов СМПР (АС СИ СМПР) в ОАО «СО ЕЭС». АС СИ СМПР обеспечивает сбор данных с более чем 400 регистраторов СМПР, установленных на более чем

70 энергообъектах ЕЭС.

ПО «APDC» установлено и работает на крупных электростанциях РФ (Сургутская ГРЭС-2, Рефтинская ГРЭС, Нижневартовская ГРЭС, Беловская ГРЭС, Южноуральская ГРЭС-2, Томь-Усинская ГРЭС, Уренгойская ГРЭС, Березовская ГРЭС и другие).   

Alteropower APDC разработан как веб-приложение

с использованием высокопроизводительных распределенных вычислений. Это предоставляет возможности для внедрения Alteropower APDC

в современную ИТ-инфраструктуру.

Alteropower APDC поддерживает мобильные платформы, хранилища виртуальных данных

и облачные решения.

Архитектура

Собственная разработка на основе HTML 5 и JavaScript

Не требует установки какого-либо ПО на компьютер пользователя

(упрощается эксплуатация и техническая поддержка). 

Доступно на любом устройстве, имеющем браузер  (компьютер, ноутбук, планшет, телефон).

Позволяет работать даже как в локальной сети, так и с использованием медленных интернет-соединений

Графический пользовательский интерфейс

 

Хранилище оперативной и исторической информации

Собственная разработка

Совмещение в одной системе RTDB и Historian

Высокая производительность

(до сотен тысяч записей в секунду, быстрый поиск

по историческим данным)

Отказоустойчивость

(возможность работы в отказоустойчивом кластере от 2 до 65535 серверов)

Масштабируемость

(возможность распределения данных по любому количеству серверов в кластере) 

 

Решения по сбору и передаче измерений

В системе реализованы адаптеры

к источникам данных:

  • Клиент C37.118-2011/2008 (для сбора с регистраторов СМПР)

  • Клиент МЭК 60870-5-104

  • Прием в формате C37.111-1991 (COMTRADE)

  • Прием в формате CSV (файлы)

  • Клиент OPC

  • Modbus RTU Master

  • MQTT

  • RTdbcon

Собственные протоколы распределённого взаимодействия между узлами системы

(PDC-to-PDC):

  • Сервер C37.118-2011

  • Решение на основе протокола UDP (unicast, multicast) — обмен оперативными данным

  • с низкими задержками

  • Веб-сервисы для передачи архивов по запросу

  • REST API / JSON

  • Thrift API

Данные решения используются для создания распределённых многоуровневых WAMS, охватывающих сеть PMU и диспетчерских центров.

Такая система обладает следующими возможностями:

  • Данные хранятся распределённо

  • Исторические данные автоматически доставляются с нужного сервера при обращении к ним пользователя

  • Online-данные доставляются по подписке с нужного источника (например PMU)

БД модели энергосистемы​

В системе реализованы адаптеры к источникам данных:

Хранилище модели электропроводящего оборудования (коммутационные схемы)

Модель сети может использоваться для расчетов

(хранит информацию о топологии, связности системы, параметрах оборудования) и для визуализации

Модель измерений обеспечивает привязку тегов Historian Database

к элементам сети

Модель соответствует стандарту CIM (поддерживается импорт CIM/XML)

Мнемосхемы хранятся в модели на основе стандарта IEC 61970-453 (CIM Based Graphics Exchange)

 

Мониторинг возникновения низкочастотных колебаний (НЧК)

Низкочастотные колебания мощности являются одной из основных проблем надежности и функционирования энергосистем во всем мире. Это связано

с тем, что наличие таких колебаний может значительно снизить допустимые перетоки мощности в системе. Колебания естественны для каждой энергосистемы и возникают вследствие малых изменений нагрузки в системе

и возмущений, таких как отключения генераторов или линий. Для обеспечения затухания НЧК и, как следствие, повышения надёжности работы энергосистемы необходим постоянное выявление и мониторинг опасных для системы колебаний.

Alteropower APDC обеспечивает:

  • Онлайн-мониторинг колебаний активной мощности.

  • Определение параметров колебаний - величина, частота, демпфирование.

  • Обнаружение незатухающих колебаний.

  • Проведение спектрального анализа

Спектральный анализ

Спектрограмма — это специальный инструмент, который позволяет представлять спектр сигнала в исторической перспективе. Указыв на интересующее время и частоту, можно увидеть спектр для всех частот на всем временном интервале вместе с амплитудами (разности амплитуд отображаются с помощью цветового градиента).

Спектральный анализ позволяет пользователю визуально оценить спектр и найти потенциальные моды.

На рисунке справа видны потенциальные моды

0,6 Гц и 1,2 Гц.

 
 

Анализ исторических колебаний

В качестве дальнейшего развития системы обнаружения колебаний, APDC предоставляет инструмент для анализа исторических колебаний. Этот инструмент позволяет исследовать нелинейный и нестационарный характер колебаний. Параметры для нелинейных колебаний (частота, амплитуда, фаза, коэффициент демпфирования) рассчитываются на протяжении всего процесса.

Этот инструмент также рассчитывает фазы мод и группирует их в синфазные и антифазные группы.

Моды автоматически коррелируются и классифицируются по масштабу (межмашинные, локальные или межрегиональные для систем СМПР) и по уровням опасности, которые могут быть определены пользователем заранее через настройки.

 

Перманентные моды

Анализатор перманентных мод - это инструмент

для обнаружения низкоамплитудных мод, которые постоянно присутствуют в энергосистеме.

Этот инструмент позволяет обрабатывать большие объемы данных — часы, дни, недели, месяцы.

Это необходимо, поскольку эти режимы неразличимы

на небольших временных интервалах, когда они подавляются шумом сигнала.

Например, одна и та же мода всегда появляется, когда электростанция начинает работать утром, и исчезает вечером, когда ее двигатели выключаются.

 

Синхронные колебания контроля

активной мощности

В качестве дальнейшего развития системы обнаружения качаний (особенно высокоамплитудных), APDC предоставляет инструменты для мониторинга перетоков мощности в контролируемых сечениях

в режиме реального времени. Этот инструмент содержит несколько оконных форм с комплексным представлением контролируемых сечений

и контролируемых параметров.

Эти формы включают в себя:

  • контролируемое сечение в виде однолинейной электрической схемы

  • 2D графики

  • колонка измерений перетока мощности

  • кнопки навигации

В качестве главного окна — навигационная схема.

Она содержит список контролируемых сечений (выполненных в виде навигационных кнопок), колонки измерений перетоков мощности мощности с заданными пределами, столбец амплитуды качаний и столбец уровня опасности качаний (выполнен в виде изменяющего цвет круга от зеленого до красного для различных уровней опасности). В нижней части окна представлены   двухмерные графики амплитуды и частоты качаний в каждом контролируемом сечении.

Когда происходит событие и в определенном контролируемом сечение происходят качания определенного уровня опасности, пользователь может перейти к подробной форме сечения. Подробная форма содержит однолинейную электрическую схему, амплитуды перетока мощности в каждой линии контролируемого сечения, а также показатель общего перетока мощности с заданными пределами.
В случае необходимости пользователь также может просмотреть детальную форму с двухмерными графиками частоты, напряжения, активной мощности и амплитуды качаний.

 

Визуализация разделения энергосистемы

Слой географической карты может визуализировать разделение энергосистемы в случае возникновения такой ситуации. Например, есть изображения, представляющие систему, разделяющуюся на две асинхронные области.
Нарушается слабая связь между южным и северным субрегионами,

и образуются две группы электростанций, у которых векторы напряжения вращаются независимо друг от друга. Это видно по векторам на карте

и по векторам на радарной диаграмме.

 

Мониторинг напряжения

Одним из основных применений WAMS-систем является мониторинг напряжения. APDC предоставляет гибкую платформу для объединения различных визуальных элементов управления в одной оконной форме.

Слой географической карты обычно используется как самый нижний уровень.

Пользователь может добавить градиентную заливку территории по уровню напряжения («островки» красного и синего градиента для областей высокого и низкого напряжения соответственно).

Другой уровень — это слой датчиков и гистограмм. Вывод значений напряжения и векторов напряжения можно поместить в виде узлов на карте, а гистограмму уровней напряжения в нижней части изображения можно нормализовать, чтобы увидеть падение напряжения в процентах

от номинального значения. Для длительного наблюдения тренды напряжения могут быть добавлены на карту в качестве другого слоя,

чтобы помочь пользователю увидеть изменение напряжения за определенный период времени. Пользователь определяет ширину временного интервала, который лучше соответствует его задачам.

Другими визуальными средствами контроля являются измерители перетока мощности основных электростанций. Когда напряжение падает, это обычно приводит к отключению генератора и соответствующему падению активной мощности, что также полезно для мониторинга.

Контроль перетоков активной мощности

Когда дело доходит до управления перетоками мощности, APDC может предоставить лучшие решения для создания

и мониторинга критических контролируемых сечений.

Пользователь может определять электростанции на карте

и «строить» связи между ними, как в реальной жизни. Эти соединения могут представлять фактический переток мощности в контролируемых сечениях, а заданные пределы могут предоставлять пользователю информацию о предстоящем превышении МДП (максимальный допустимый переток мощности) и АДП (аварийно-допустимый переток мощности) задолго до критической ситуации.

Это может помочь диспетчеру своевременно действовать и избежать чрезвычайных ситуаций, которые могут привести

к отключению потребителей и повреждению оборудования.


Пользователь также может добавить на карту другие визуальные элементы управления, такие как радарная диаграмма относительных углов или другие различные диаграммы.

Пользователь, конечно, может определить градиентное заполнение для перетока мощности, векторы напряжения

в узлах электростанций и направление перетока мощности.


Наконец, APDC может автоматически сигнализировать пользователю, когда переток мощности достигает опасного уровня. Эти уведомления не только отображаются в интерфейсе, но также могут быть отправлены на почтовый ящик пользователя.

 

Мониторинг и анализ оборудования

Синхронные генераторы предназначены для работы

в условиях сбалансированной нагрузки, когда фазные токи равны или близки друг к другу. Однако есть несколько причин, которые могут разрушить эту стабильность:
• несбалансированное потребление (например, железные дороги или металлургические печи);
• несбалансированная работа (может быть вызвана условиями разомкнутой фазы линий электропередачи или внутри подстанций, в случае отказа однофазных выключателей и т. д.);
• внутренние причины дисбаланса (например, ухудшение изоляции, неравномерность воздушного зазора статора и ротора или неисправность магнитной цепи).
 
Несбалансированная работа может привести

к нежелательным последствиям:
• повышенные потери мощности;
• нагрев демпфирующей обмотки или ротора        (приводит к истиранию и износу изоляции);
• значительные механические колебания, вызванные крутящим моментом, возникающим в результате воздействия магнитного поля обратной последовательности (приводит к деформации

и/или смещению обмоток);
• асимметрия напряжения и тока;
• искажение гармоник тока.

APDC предоставляет различный онлайн-мониторинг
и статистический анализ:
• Напряжение статора как функция частоты U (f)
• Активная и реактивная мощность (на диаграмме P-Q)
• Асимметричный режим

Для диаграммы P-Q пользователь может определить границы номинального режима для активной и реактивной мощности генератора и границы зоны предупреждения. В режиме реального времени APDC сигнализирует пользователю, когда параметры выходят за пределы номинального режима

и (или) зоны предупреждения.

Кроме того, можно рассчитать статистику для генератора, работающего в разных режимах за определенный период времени. Статистика представлена в виде отчета, включая 2D графики, таблицы и p-q диаграммы.

 
 

Мониторинг корректности работы систем возбуждения генераторов.

В связи с особенностями технологий производства и передачи электроэнергии большое внимание уделяется вопросам автоматического регулирования напряжения и реактивной мощности.

Это не только техническая, но и экономическая необходимость.

Применение автоматических регуляторов возбуждения (АРВ) решает проблемы стабилизации электрических параметров энергосистемы,

что очень важно для качественного электроснабжения потребителей.

Хотя АРВ широко используется в чрезвычайных ситуациях в энергетической системе для обеспечения статической и динамической стабильности генераторов, сам АРВ может иметь технические сбои, которые необходимо контролировать:

отсутствие блокировки каналов стабилизации при возникновении дефицита или избытка мощности;
• отсутствие или несвоевременный ввод релейной форсировки возбуждения;
• преждевременное снятие форсировки возбуждения;
• некорректность работы ограничителя минимального возбуждения;
• некорректность работы ограничителя двукратного тока возбуждения.

Alteropower APDC предоставляет пользователю инструмент автоматического контроля возбуждения  – система мониторинга системных регуляторов (СМСР), который позволяет вычислять параметры контролируя системы возбуждения в реальном времени. Это, в свою очередь, помогает выявить неисправности АРВ на ранней стадии

и выделить их для обслуживания или ремонта.

 

Сотрудничество с Prosoft Systems LLC

С 2012 АльтероПауэр сотрудничает с Prosoft Systems LLC.
Prosoft Systems производит

IEDs как PMU, DFR и другие.

Современные IEDs TPA-02 and RES-3 имеют уникальные особенности:

• синхронизированные мгновенные измеренные значения (I и U)
• измеренные значения параметров режима ускоренной мощности

(6 и 12 измерений за период частоты VS 1 в соответствии с протоколом C.37).
• измерения тока и напряжения возбуждения генератора.
• измерения угловой скорости ротора и углового положения ротора.