Az áramszolgáltatói telemechanika rendszer kialakulása és ...elkborzo/Telemechanika-2.pdf · telefon vonalon, a 3kHz-re szűkített beszédsáv felett történjen a jelátvitel

Villamos energia ellátás III. !!!munkaközi anyag!!! Hálózatok irányítása, üzemeltetése

Tisztelt olvasó!Ez munkaközi anyag, nem lektorált. Amennyiben hibát, elírást talál benne, vagy szerkesztési javaslata van, akkorkérem jelezze a részemre! ([email protected])Egyenlőre minimális magyarázattal, vázlatos formában adom közre, segítségként a felkészüléshez.A további részek folyamatosan készülnek, a meglévők módosulnak....Borsody Zoltán adjunktusMiskolci Egyetem

Az áramszolgáltatóitelemechanika rendszerkialakulása és fejlődése

Tartalomjegyzék1. A hálózatirányítás (üzemirányítás) szervezeti felépítése....................................................22. Az ÉMÁSZ üzemirányító rendszer megalakulása..............................................................33. Az alállomások automatizálása..........................................................................................34. A telemechanika rendszer kialakulása (~1981)..................................................................45. A centralizált alállomási telemechanika időszaka (~1981)................................................46. AKIR koncepció.................................................................................................................27. ÜRIK program (~1991)......................................................................................................38.Mezőorientált alállomási telemechanikai rendszer (~1993)................................................49. A telemechanika rendszer hierarchikus felépítése..............................................................510. A jelenlegi SCADA rendszer feladatai.............................................................................911.Az üzemirányítási rendszer fejlesztése (~2008)................................................................112. Az új SCADA rendszerrel szemben támasztott általános követelmények.......................313. Hardware követelmények.................................................................................................414. SCADA funkciók.............................................................................................................415.Magasabb szintű management- és szakértői funkciók......................................................616.DMS (Distribution Management System) elosztóhálózati irányítási funkciók.................717. SPM (Switching Procedure Management) kapcsolási sorrend funkciók.........................718. DTS (Dispacher Training Simulator) üzemirányítói oktató szimulátor...........................7

Borsody Zoltán 2014-04-26 Telemechanika-2.odt 1


1. A hálózatirányítás (üzemirányítás) szervezeti felépítése

A villamos energiarendszer erőműveinek és hálózatának felügyeletét, szabályozását,üzemirányítását és ellenőrzését a hierarchikusan felépített üzemirányítási rendszer végzi. Azüzemirányítóknak mindenkor kellő áttekintése kell, hogy legyen az energiarendszer egészéről.Az üzemirányítók munkájához elengedhetetlen a villamos energiarendszer információjánakaktualitása és folyamatossága. Az információt az üzemirányító központok különféletávbeszélő, távmérő és távjelző összeköttetéseken keresztül kapják. A kapott adatokinformációt adnak az erőművek és a fontosabb csomópont jellegű állomások pillanatnyitermelési, terhelési helyzetéről, a csomópontok feszültségéről, a rendszer frekvenciájáról, azerőművek és alállomások villamos kapcsolásairól. Nagy kiterjedésű energiarendszerbenegyetlen teherelosztó nem képes az energiarendszer egészét felügyelni és összefogni. Ezérttöbbszintes teherelosztó, illetve üzemirányító rendszer alakult ki.

A magyar villamosenergia rendszerben a hálózatirányítás három szinten működik. A MagyarVillamosenergiaipari Rendszerirányító Rt. (MAVIR RT.) korábban Országos VillamosTeherelosztó (OVT) hatásköre a nemzetközi kooperáció, a nagy erőművek és az alaphálózatirányítása és a körzeti teherelosztók szakmai felügyelete. A körzeti teherelosztók (KDSZ –Körzeti Diszpécser Szolgálat) a főelosztó hálózat és az elosztóhálózat valamely elhatároltkörzetének, és az erre a hálózatra dolgozó kisebb erőművek üzemirányítását végzik. Aközépfeszültségű elosztóhálózatokat üzemirányító központokból (ÜIK) irányítják. A magyarvillamosenergia-rendszer operatív üzemirányításának kapcsolati rendszerét a következő ábramutatja be.

A magyar villamosenergia-rendszer operatív üzemirányításának kapcsolati rendszere:



Az üzemirányítók feladatai három fő területre oszthatók: üzem-előkészítés, közvetlen operatívüzemirányítás és üzemellenőrzés.

2. Az ÉMÁSZ üzemirányító rendszer megalakulása

Az ÉMÁSZ területén kezdetben a diósgyőri alállomás személyzete látta el az adatgyűjtésselkapcsolatos feladatokat, a helyi erőművek menetrendjének megtervezését és a regionálisüzemzavar elhárítás vezénylését. Az észak-magyarországi KDSZ hivatalosan 1954. április 1.-én alakult meg az alállomás épületében. Ennek az irányítása alá rendelték a kazincbarcikai,kesznyéteni, felsődobszai és gibárti kiserőműveket. 1964-től a terület 120 kV-os fogyasztóialállomásai és sugaras vezetékei is a KDSZ hatáskörébe kerültek. Kezdetben a Postától bérelt telefonvonalon, később iparági telefonközponton keresztül történta vezénylés. A középfeszültségű hálózatok bővülésével szükségszerűvé vált az üzemirányításiszervezet további bővítése, az üzemirányító központok kialakítása. Az üzemirányítóközpontok megalakulása 1968-ban kezdődött.

3. Az alállomások automatizálása

Az üzemirányítás kezdeti szakaszában indult el az alállomások automatizálása. Az üzemiviteliés üzemzavari automatizálással bizonyos kezelői funkciókat váltottak ki. Korábban mindenalállomáson kezelőszemélyzet dolgozott. Egy esetlegesen előforduló üzemzavar esetén,



telefonon érték el a körzeti diszpécsert, a diszpécser meghozta a szükséges döntést, és az őutasítására történt meg a beavatkozás. Ez a folyamat ment végbe visszakapcsolás esetén is.

A hibák jelentős része múló jellegű (pl. faág ért a vezetékhez), amit egy próba kapcsolássallehetett kiszűrni. Ez a folyamat a modern korhoz lassúnak bizonyult. A visszakapcsolást ezértautomatizálták, és kialakították a kétlépcsős visszakapcsolási modellt. Zárlat esetén a védelemműködésbe lép és lekapcsol, ezután a visszakapcsoló automatika lép működésbe. Először egyGVA műveletet végez, ami gyors visszakapcsolást jelent, ennek ideje 0,4”-0,6”. Amennyibena gyors visszakapcsolás nem vezet eredményre az LVA lép életbe, ami lassú visszakapcsolástjelent, ennek ideje 60”. A hibák 40%-a GVA, 70%-a LVA működés után megszűnik. Azautomatikák kiépítése és üzembe helyezése után létszámleépítésre volt lehetőség.

Ebben az időben alállomásonként 12 fős kapcsoló személyzet dolgozott folyamatos váltóműszakban, ez az ÉMÁSZ esetében 300-400 embert jelentett összesen. Ennek a létszámnak aleépítésével jelentősen gazdaságosabbá és hatékonyabbá lehetett tenni az üzemirányítást.

4. A telemechanika rendszer kialakulása (~1981)

1981-ben megkezdődött az üzemirányítási rendszer korszerűsítésének tervezése. Akárcsak azországos hálózatban, az üzemirányító rendszer adatgyűjtésében is háromszintű hierarchikusrendszer alakult ki: alközpont (alállomás), középközpont (ÜIK), és főközpont (KDSZ). Az1982-es évet tekintjük a telemechanika indulási évének. A telemechanika elnevezés a távolról történő beavatkozásra utal.SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition System): hálózat-felügyeleti ésadatgyűjtő rendszer.

Az alállomásokban egy számítógép (az alközpont) végzett minden információ gyűjtési, ésparancs végrehajtási feladatot. Ez a rendszer nagyjából 10 évig szolgálta megbízhatóan azüzemirányítást. Az ÜIK középközpont összegyűjti a hatáskörébe tartozó alállomások adatait, éstávműködtetést végez. Az üzemirányítók munkáját mechanikusan változtatható „vakséma” ésképernyős megjelenítő felület segíti. A rendszerszintű feladatok végrehajtása a KDSZ-bentörténik, ahol ezt világító aktív mozaik séma és képernyős megjelenítő segíti. Az ÜIK-ktelemechanikájának indulása 1984-ben történt meg.

Az ÉMÁSZ számítógépes üzemirányítási rendszerének megvalósítása során helyeztéküzembe 1986-ban az első magyarországi diszpécser tréningszimulátort. Ez nagybanhozzájárult a KDSZ személyzetének szakmai ismeretfejlesztéséhez, helyismeretéhez és aváratlan helyzetekre való felkészüléséhez.

5. A centralizált alállomási telemechanika időszaka (~1981)

Az áramszolgáltatók telemechanikája – az üzemirányítási rendszer struktúrájávalmegegyezően - három szintű:

KDSZ : telemechanika főközpont



ÜIK : telemechanika középközpontAlállomás : telemechanika alközpont

Az ÉMÁSZ-nál első ütemben 22 alközpont, 4 üzemirányító középközpont és a KDSZfőközpont épült ki. Ezzel egyidőben 5 OVT irányú alaphálózati telemechanikai alközpontotkapcsoltak be a KDSZ-be. Az alállomásokban egy(!) központi számítógép, a „telemechanika alközpont” (RTU: RemoteTerminal Unit) látta el az összes távfelügyeleti faladatot.

x.ábra üzemirányítási hierarchia

A fejlesztés e szakaszában csak hazai fejlesztésű eszközökkel lehetett dolgozni, így az MMG,a KFKI és a VEIKI vállalatok berendezései, számítógépei kerültek betervezésre. Amérnököknek a lehető legolcsóbb megoldásokat kellett alkalmazniuk, bizonyítva az újrendszer gazdaságosságát. Ennek megfelelően kétféle típusú alközpont létezett ebben azidőben az MMG és a VEIKI fejlesztésében. Az ÉMÁSZ vállalatnál az MMG által gyártottSAM 85-ös berendezések lettek beépítve. Ennek az alközpontnak fizikai korlátai voltak, 8bites processzor működött benne, a szoftver 4 kbyte-os volt. A viszonylag szerény hardverelemek ellenére a rendszer jól kiépített volt, funkcionalitásában, pedig a korkövetelményeinek (~2008) is megfelel! A centralizált alállomási telemechanika időszakában SAM 85 típusú alközpont látta el azalállomás teljes felügyeletét, mint központi számítógép(!). Az erősáramú technológiától



érkező összes bemenőjelet fogadta, és technológia felé az összes kimenő jelet kezelte. Az interfész felülete csak az elektronika által feldolgozható jelszinteket tudta fogadni. Emiatt– sokszor külön helyiséget megtöltő, - illesztő készülékeket kellett alkalmazni. Külsőtávadóktól fogadta a méréseket, a kétállapotú jeleket optikai leválasztóktól kapta, a működtetőparancsokat relék továbbították a kapcsolóberendezésekhez. A SAM 85 típusú alközpontnál amérés- és jelzéskártyák száma is kötött (és korlátozott-) volt. A szoftvere és az összesparamétere EPROM-ban volt tárolva, így bármilyen változtatás csak az EPROM cseréjévelvolt megvalósítható. Az eltárolt események időbeli felbontása 40ms volt.

Távadó: a mérőváltóktól kapott áramot, feszültséget alakította át (pl: hatásos teljesítménnyé),és az általa kiadott analóg áramjel arányos a mért mennyiséggel.(hasonlóképpen ahőmérésékletet, feszültséget, stb.)

Optocsatoló: a kontaktusokról (220Vdc) kapott hibajelzések, kapcsolókészülék állásjelzésekgalvanikus leválasztását biztosította, és jelszint átalakítást végzett. Esetenként több kontaktusközötti logikai összevonást is végzett, hogy a SAM 85-be kevesebb jelet kelljen bevinni.

Relés vezérlés elosztó: a SAM 85 által kiadott logikai jelek (működtető parancsok) galvanikusleválasztását a 220Vdc szinttől relék végezték. A biztonságos működtetés érdekében elsőlépcsőben a primer készülék kiválasztása történt, a második lépcsőben (visszaellenőrzés után)a parancs tényleges kiadása valósult meg.

A folyamatos fejlesztés következtében újabb alközpontok és két újabb üzemirányító központlétesítése történt meg. Ezekkel együtt a rendszerben már 44db SAM típusú, 5 alaphálózatiSiemens SAS típusú és 5 Siemens SINAUT típusú alközpont üzemelt.

Kommunikáció az egyes szintek közöttAz ÜIK és az alállomás között a kommunikáció egy sajátos, „SAM protokol”-lal történt, 200Baud sebességgel. Ebben a fontosságuk szerinti sorrendben, és gyakorisággal mozogtak azadatok. Emiatt rugalmatlan, de nagyon hatékony protokoll, így a nagyon alacsony sebességellenére hosszú időn keresztül megfelelt. Ez azt is lehetővé tette, hogy a 4kHz sávszélességűtelefon vonalon, a 3kHz-re szűkített beszédsáv felett történjen a jelátvitel.

A KDSZ és az ÜIK-k között 1200-9600 Baud sebességű az átvitel. Ezt telefonvonalakonüzemelő modemek biztosították

Az eltelt 8-10 év üzemidő után megfogalmazódott a SAM 85 -ök korszerűsítésének igénye. Arugalmasabb programozhatóság miatt Siemens SINAUT PLC-k is üzembe kerültek. Eztindokolta az is, hogy a nagyobb alállomásokban nehézséget okozott a nagyszámú kapcsolat atechnológia felé.

A fejlődés következő lépcsője (~1993) az alállomási mezőorientált rendszer megvalósításavolt. Ennek során az alközpontok PROLAN mezőgépekre lettek lecserélve. Ez teljesen újalállomási struktúrát eredményezett.

6. AKIR koncepció

1989-ben született meg az Alállomási Komplex Irányítási rendszer koncepciója.



A védelem-automatika készülékek eddig is egy-egy leágazáshoz kapcsolódtak, ott voltakelhelyezve a technológia közelében. Emberi beavatkozás nélkül, autonom módon látták el afeladatukat.

Az AKIR koncepció, érzékelve a technikai fejlődést a védelem, az automatika, és atelemechanika területeken, megfogalmazta a célt: integrálni kell (egy-egy mező szintjén) azelőbbi három funkciót. Ennek nyilvánvaló előnye, hogy technológia felé kevesebb csatlakozás és jelszint illesztésszükséges, az egyes készülékek között eddig alkalmazott erősáramú csatlakozásokmegszűnnek. Csökken a felesleges párhuzamos feldolgozások mennyisége, ugyanazon a belső(optikai-) hálózaton keresztül valósulhat meg a kommunikáció bármelyik funkciót illetően. Azegységes hardver alacsonyabb költséget jelent, nagyobb üzembiztonságot, egyszerűbbüzemeltetést eredményezhet.

7. ÜRIK program (~1991)

A magyar villamos energia üzemirányításának irányítástechnikai korszerűsítése az 1991. évidöntés után következett be, amikor is kimondták, hogy az OVT rendszerét, valamint azáramszolgáltató vállalatok szervezetében működő, de a kisebb feladatkör mellett is hasonlótevékenységet ellátó KDSZ-ek rendszerét meg kell újítani. Ennek a programnak a neve azÜRIK. Az ÉMÁSZ-nál ekkor már működött az akkori színvonalnak megfelelő korszerűüzemirányítási rendszer, így az ÉMÁSZ a projekt keretén belül korszerű fénykábeles ésdigitális mikrohullámú összeköttetéseket létesített (főként nagyfeszültségű távvezetékekenelhelyezett optikai kábelekkel) az alállomásai és üzemirányító központjai között. E projektkeretein belül épült ki az ÉMÁSZ Rt. -nél az OVT számítógépével a kapcsolat. Az ÜRIKprojekt 2001-ben fejeződött be.



8.Mezőorientált alállomási telemechanikai rendszer (~1993)

1993-tól az alállomási (centralizált-) alközpont szerepét folyamatosan átvette az AKIRkoncepcióba illeszkedő mezőorientált számítógépes rendszer. Ennek megfelelően a leágazásokba lettek elhelyezve a „mezőgép”-ek. Ennek előnye, hogyegy ilyen mezőgépnek kevesebb a ki- és bemenete, így egyszerűbb a huzalozása,meghibásodás esetén csak az adott leágazást nem látja az üzemirányító. A mezőgépek kettősoptikai gyűrűn keresztül kommunikálnak. Látható, hogy ekkor még nem valósult meg azintegráció a védelem-automatika készülékekkel, de a mezőgépek a védelem-automatikakészülékek mellé kerültek.

Mezőgép: Az alállomásokban minden leágazásba („mezőbe”) intelligens eszköz került, ami atechnológiához közvetlenül csatlakozik. Így az adott leágazás primer készülékeihez, avédelem-automatika készülékeihez és a vezénylő készülékeihez. A mezőgépek a környezetük,a technológia felé 5A~, 100V~, 220V= jelszinten csatlakoznak. A galvanikus leválasztást, és ajelszint illesztést a mezőgépben található IO kártyák végzik. Ezek a „mezőgépek” azalállomáson belüli, optikai kábellel kialakított gyűrűn keresztül kommunikálnak a fejgéppel.



Fejgép: Az irányítás magasabb szintje felé (ÜIK, helyi megjelenítő, védelmes felügyeletimunkahely, ...) biztosítja a kapcsolatot, és rajta keresztül érhető el az alállomás egésze. Azáltala „kezelt” optikai gyűrűkön keresztül kommunikál az összes mezőgéppel. A mezőgépekcsatlakoznak (egy-egy mezőben) az erősáramú berendezésekhez.

Az alállomási telemechanika korszerűsítése során magyar, PROLAN fejlesztésű és gyártású,PROFIELD mezőorientált eszközök váltották fel a SAM 85 és SINAUT eszközöket azÉMÁSZ-nál. A többi áramszolgáltatónál is voltak kezdeményei a telemechanikának, de ateljes körű kiépítésük – immár mezőorientált eszközökkel – az ÜRIK program keretébenindult el. Meg kell említeni, hogy az ELMŰ alállomásaiba hasonlóképpen magyarINFOWARE mezőorientált eszközök kerültek üzembe.

Ugyanekkor elindult a távműködtethető oszlopkapcsolók (TMOK) létesítése a 20kV-oshálózaton. Ezzel az alállomási fejgépen keresztül, rádiós modemek felhasználásával lehetővévált az oszlopkapcsolók működtetése az ÜIK-ból. Ennek legfontosabb eredménye azüzemzavar elhárítási idők jelentős csökkenése. A távműködtetésen túl az „intelligenciával”felruházott TMOK információt szolgáltat a rajta átfolyó zárlati áramokról, a feszültségről,holtidő alatt automatikusan le tudja választani a zárlatos vezetéket az oszlopkapcsolókikapcsolásával, valamint fogyasztásmérési adatokat is szolgáltathat. A TMOK-k alkalmazásabeleillik a később meghirdetett „Smart Grid” (intelligens hálózat) rendszerbe.

x.ábra TMOK

9. A telemechanika rendszer hierarchikus felépítése

A magyar villamosenergia rendszer adatgyűjtési, üzemirányítási rendszere többszintű. Azalállomási szint felett üzemirányító központok (ÜIK) találhatók, melynek feladata aközépfeszültségű hálózat (10, 20 és 35 kV) irányítása. Az tevékenységek átszervezése soránezek száma folyamatosan csökkent. (Kezdetben 6 ÜIK volt az ÉMÁSZ-nál: Miskolc,Kazincbarcika, Sárospatak, Eger, Gyöngyös és Salgótarján.) Az ÜIK-k felett a KörzetiDiszpécser Szolgálat (Miskolci KDSZ) található, feladatai közé tartozik a 120 kV-os főelosztóhálózatának felügyelete, irányítása.

A telemechanika rendszer ugyanezt a struktúrát követi. Ez szorosan összefügg az irányításiszintek kapcsolatával, a adatforgalommal, illetve távközlési adottságokkal.

Az ÜIK középközpontja kommunikál az irányítása alá tartozó alállomásokkal. A számáraszükséges adatokat kezeli, felhasználja, megjeleníti. A többi, a KDSZ számára szükségesadatokat továbbítja a KDSZ TM főközpontja felé. A KDSZ-ben kiadott parancsok is az IIK-nkeresztül jutnak el az alállomásokba.

x.ábra ÉMÁSZ TM struktúra



Telemechanika alközpontok

Az alállomási telemechanikai rendszer mezőgépekből áll, melyek esetenként több, függetlenoptikai gyűrűből álló helyi (optikai-) adatátviteli hálózatra csatlakoznak, és ezen keresztülcsatlakoznak a fejgéphez. A fejgép rádiós modemen keresztül tartja a kapcsolatot az alállomáskörzetébe tartozó TMOK-kal.Az alközpontok feladata a mérési adatok összegyűjtése, az állásjelzések, védelmi ésautomatika jelzések figyelése, eseménytörténetezés, illetve a távműködtetési parancsokfogadása, végrehajtása.

x.ábra alállomási TM struktúra

A rajzon látható a különbség az önálló mezőgépes telemechanika és a Védelem-automatikakészülékekkel integrált rendszer között.

A 120kV-os komplex védelem-automatika készülékek (pl: DTVA) mellett láthatók amezőgépek (x MG jelöléssel). Ezek a PROFIELD mezőgépek optikai gyűrűn keresztülkommunikálnak a fejgéppel (PROFIELD_H).

A középfeszültségű leágazásokban a komplex védelem-automatika készülékek (DTIVA-IRT)látják el a telemechanika funkciót is. Erre utal az -IRT kiegészítés a készülékmegnevezésében. Így a védelem telemechanika kártyája kommunikál a fejgéppel, optikaigyűrűn keresztül. Az ábrán az is megfigyelhető, hogy a fejgép rádiós modemmel tartja a kapcsolatot a TMOK-hoz felszerelt „oszlopgéppekkel” (Profield-5) A felsőbb irányítási szintekkel is a fejgép tartja a kapcsolatot.

További érdekesség, ami az átmeneti állapotban alkalmazott megoldást mutatja: a korábbiSAM 85 készülékek – a teljes átállás megtörténtéig – a PROFIELD-H alá csatlakoznak. Ezteszi lehetővé az üzem közbeni zökkenőmentes átállást a mezőorientált rendszerre. (TMSAM: a korábbi telemechanika alközpont, a HM-SAM: helyi megjelenítő) A DCF 77 hosszúhullámú rádión vett időalappal végzik a telemechanika órájánakszinkronizálását.





ÜIK telemechanika középközpont

Az ÜIK feladata az áramszolgáltató egy-egy régiójában a középfeszültségű hálózat irányítása.A hozzá tartozó hálózat, illetve alállomások távoli felügyeletét az ÜIK TM középközpontbiztosítja.Az ÜIK-ban üzemelő számítógépek feladata a kapcsolattartás az alközpontokkal, ahangfrekvenciás központi konzollal, a beérkező adatok feldolgozása és megjelenítése, illetveaz adatok egy részének továbbítása a KDSZ felé.

ÉMÁSZ ÜIK TM középközpont konfigurációs rajza (~2008):

KDSZ telemechanika főközpont

A KDSZ feladata az áramszolgáltató teljes területén a főelosztóhálózat irányítása. A hozzátartozó hálózat, illetve alállomások távoli felügyeletét a KDSZ TM főközpont biztosítja.A KDSZ-ben üzemelő számítógépek feladata a kapcsolattartás a középközpontokkal, és azalaphálózat irányítását végző MAVIR TM rendszerével. Egyes alaphálózati alállomásokbólközvetlenül is kap információt a KDSZ TM rendszere.A KDSZ rendszerirányítási feladatai 3 csoportba sorolhatóak (a MAVIR rendszerirányítóinak



feladatihoz hasonlóan): üzem-előkészítési, operatív üzemirányítási és üzemértékelési feladatokat

A KDSZ telemechanika főközpont konfigurációs rajza (~2008):

10. A jelenlegi SCADA rendszer feladatai

Az előbbeikben ismertetett, működő telemechanikai rendszerben az üzemirányításszámítógépes támogatása két szinten valósult meg. Az első szint az operatív üzemirányítástbiztosítja, a második szint az üzemelőkészítést, üzemértékelést.

Az első szinten a felügyeleti rendszer, SCADA rendszer közvetlen kapcsolatban áll a villamoshálózattal. A SCADA úgynevezett real-time, valósidejű módon üzemel, a beérkezett adatokra,változásokra azonnal reagál. A SCADA rendszer az adatokat az RTU-któl VPN hálózatonkeresztül kapja. Az érzékelőktől nagy adatmennyiség fut be a SCADA-ba, amelyek azonbanviszonylag kis számításigényűek. Így a SCADA rövid válaszidővel, gyorsan tud reagálni.

A felügyeleti SCADA rendszer feladatai közé tartozik az adatgyűjtés, a működtetés, amegjelenítés. A hihetőség vizsgálat szintén e rendszer feladata, itt a rendszer azt vizsgálja,hogy helyesen jönnek e be az állásjelzések az érzékelőkről. További feladatai a határérték



figyelés, a védelmi működések értékelése és egy valószínű hiba ok megjelenítése, naplózás. Aszámítógép minden egyes eseményt, eseménysorrendet és parancsot tárol. A topológiaanalízisnél a rendszer a hálózat egyvonalas sémáját ellenőrzi le. Látja például, melyhálózatrészek vannak feszültség alatt és melyek nem.

A második szinten a döntés-előkészítő rendszer (üzemelőkészítés, üzemértékelés) működikEz a rendszer offline üzemmódban működik, nincs közvetlen kapcsolatban a villamosrendszerrel. Nagy adatállománnyal rendelkezik és nagy számításigényű feladatokat végez. Adöntés-előkészítő rendszer feladatai közé tartozik a hálózat állapotértékelése, minőségi,biztonsági és gazdasági szempontból, a teljesítmény áramlás számítás, az állapot becslés, amikiszűri a hibás méréseket. Az üzembiztonsági analízis során a rendszer megvizsgálja, hogybiztonságos e a hálózat, vannak e tartalékai, és azok jó helyen vannak e. A stabilitásszámításnál a generátorok állapotát vizsgálja.

A jelenlegi rendszer irányítástechnikai berendezései vegyes képet mutatnak. Az ELMŰvállalatnál Siemens Spectrum rendszerek, az ÉMÁSZ vállalatnál magyar szállítók, KFKI,MMG és VEIKI irányítástechnikai berendezések működnek. Az ELMŰ SCADA rendszereIEC 101 protokollal kommunikál RTU irányba is, és a központok egymással is ezen aprotokollon keresztül cserélnek adatot. Az ÉMÁSZ rendszer RTU irányba IEC 101 és SAMprotokollokkal, központi szinten BSC protokollal kommunikál. A rendszerekben a következőkülső kapcsolatok vannak: MAVIR Elcom kapcsolat, Office hálózati kapcsolat, HFKVkapcsolat.

11.Az IDCS üzemirányítási rendszer fejlesztése (~2008)

2008-ban lényeges struktúrális átalakítás kezdődött el az ÉMÁSZ telemechanika rendszerfőközponti (KDSZ) és alközponti (ÜIK) szintjein.

A korábbiakban ismertetett üzemirányító rendszer és az azt támogató számítógépes rendszer(telemechanika) hierarchikus felépítésű. Ennek oka, hogy a villamos energia rendszerbenbekövetkező váratlan esemény, üzemzavar igen súlyos következményekkel járhat. Ennekmegfelelően az egyes irányítási szintekhez tartozó hatáskörök, a felelősség nagyon szigorúanszabályozottak.

Ahogy az áramszolgáltatók tulajdonosai a hozzájuk tartozó cégek belső átalakítását – atulajdonosi érdekeknek megfelelően - folyamatosan végzik, úgy a hálózat irányításában isigyekeznek kihasználni a technikai fejlődés kínálta lehetőségeket.

A mai alállomási struktúra korszerű: a mezőorientált eszközök használatával, és az alállomásihelyi megjelenítéssel, szabványos kommunikációs protokollok alkalmazásával, távoliparaméterezési lehetőségekkel. Mára megvalósult az integrált védelem + automatika +telemechanika mezőorientált felépítés.

A KDSZ és ÜIK feladatok támogatására ma sokkal több szolgáltatást nyújtó telemechanikai(SCADA) rendszerek elérhetők, mint amikre a telemechanika bevezetésekor lehetőség volt.Időközben a megjelentek az igények a magasabb szintű szolgáltatások iránt.



A mai eszközök már valós időben lehetővé tesznek nagyon sok számítást, megjelenítést,amiket korábban a szakértői, illetve „döntéselőkészítő” rendszerek is csak hosszú idő (órák,esetleg napok) alatt tudtak elvégezni. A számítástechnika fejlődése ma sokkal rugalmasabbstruktúrák kialakítását is biztosítja. Ezek indokolják a telemechanika főközpont (KDSZ) és aközépközpontok (ÜIK) korszerűsítését.

IDCS (Integrated Dispatcher Center System): Integrált Üzemirányítói rendszer, (PROLAN)

A közelmúltban (~2008) elindított korszerűsítés a középső és a felső üzemirányítási szinteketérinti. Az elv, hogy az alállomási SCADA rendszerek (fejgépek) egy adatátviteli „felhőn”keresztül szerverekkel kommunikálnak. Az ÜIK és KDSZ üzemirányítói a számítógépükkel(megjelenítő rendszerrel) a szerverről kapják az információt, és a távműködtetést is ezen azúton végzik el. Természetesen a szerverek tartalékoltak, és megfelelő biztonsági rendszerekkelvannak ellátva. Ugyanez jellemzi az adatátviteli hálózatot is.

A szervereken minden információ megtalálható, amik a hálózat állapotát jellemzik. (Mérések,jelzések, adatbázisok az alállomási berendezésekről, GIS, fényképek, GPS koordináták, stb.) A valós időben választ adó szakértői rendszerek, adatbázisok miatt egyre kevésbé fontos – akorábban létfontosságú – helyismeret.

A diszpécserek a számítógépükkel tetszőleges helyről elérhetik a szervert, így a munkahelyükföldrajzilag bárhol lehet. Az, hogy a szerverről milyen információt érhetnek el, és melyikberendezést működtethetik (milyen távműködtetési parancsot adhatnak ki), a személyesjogosultságuktól, és a belépés módjától függ. Így – megfelelő ismeretek birtokában – ugyanaza személy másik ÜIK üzemzavarának elhárításába, vagy akár KDSZ üzemirányításifeladatokba is bekapcsolódhat.

Földrajzilag tetszőleges helyen lehetnek a szerverek is, de a biztonság miatt meg kellvalósítani az adatok folyamatos szinkronizálását és a „meleg” tartalékra az azonnali,automatikus áttérés lehetőségét. Ez a rugalmasság további átalakításokra (például szerverközpontok áthelyezésére), illetve a tulajdonosi érdeknek megfelelő összevonásokra adlehetőséget.

Ezek a lehetőségek nagyfokú rugalmasságot eredményeznek, ugyanakkor a diszpécserekre isnagyobb nyomás hárul. A megváltozott felelősségi körök mellett egzisztenciális kérdések isfelmerülnek, például ÜIK-k megszüntetése, összevonása kapcsán.

A alábbi ábra az ÜIK és KDSZ struktúra átalakításának elvi lehetőséget mutatjaVPN = Virtual Privat Network --> Zárt, magáncélú (hírközlő) hálózat




jjjMAVIR

Miskolc-i szerver központ

Miskolc-i szerver központ

Üzemirányítás, összevont, tartalékolt irányítási struktúrával (2013)

ÉMÁSZ RTU rendszerek

Gyöngyös-i szerver központ

Gyöngyös-i szerver központ

Call Center

üzemirányítási VPN hálózat

vállalati intranet

adatcsere, FKA

ügyfélkapcsolat

SCADAüzemeltető

i munkahely

ek

Miskolc régióSárospatak

régió

Salgótarján régió

Korlátozott funkciójú

munkaállomások üzemelőkészítés,

KFMU,munkairányítás

Térkép alapú

rendszer (GIS)

Archívum és jelentés

kezelés Archívum és jelentés

kezelés

HKV + RKV

ÉMÁSz irányítóközpont

Miskolc

Munkahelyek tetszőleges kiépítésben, számban, helyen és

területi/tevékenységi jogosultsággal

Régió és tartalék irányítóközpont

Gyöngyös

Munkahelyek tetszőleges kiépítésben, számban, helyen és

területi/tevékenységi jogosultsággal

ELCOM

IEC60870/5-104

Eger régió

Gyöngyös régió

Korlátozott funkciójú

munkaállomások üzemelőkészítés,

KFMU,munkairányítás


Az új rendszerrel szemben támasztott felépítésbeli követelmények:Az RTU-k az irányítástechnikai rendszerrel IEC 104 protokollal IP hálózatonkommunikáljanak, az átviteli sebesség 1200 Baud legyen.Minden a SCADA rendszer részét képező eszköznek VPN (Virtual Privat Network) hálózatonkell kapcsolódnia egymáshoz.Minden fontosabb adatkapcsolati útnak, adatbázisnak és eszköznek legalább duplikáltnak kelllennie.A felhasználói kapcsolatokat helyszíntől függetlenül, központi szerverre kapcsolódóterminálokkal kell megoldani. A jogosultsági és környezeti beállítások központiparaméterezéssel legyenek megoldva. Ez nagy hangsúlyt kap a projekt előrehaladásávalfellépő időszakonkénti üzemirányítási struktúra átalakításai esetén.A rendszer külső kapcsolódási pontjait tűzfalakkal kell védeni, az esetleges támadásokkalszemben.Legyen lehetőség külső csatlakozó rendszerek kapcsolódására, jól definiálva a kapcsolódásipontokat hálózati, hálózatbiztonsági és alkalmazási szinteken.Az új rendszer biztosítsa a helyismeretet személytől függetlenül az üzemirányító személyzetszámára.Az új rendszer támogassa a MEH mutatók javítását automatikus rendszer helyreállítással, ahibahely gyorsabb felismerésével, intelligens védelmi feldolgozással.Az új rendszer a hálózatirányítás mellett integrálja a hálózat felügyeleti funkciókat is.Az új rendszer biztosítsa az üzemzavarok reprodukálhatóságát egy későbbi ellenőrzésifázisban is.

13. Hardware követelmények

A munkaállomások az adattárházzal, a feldolgozó szerverrel 100 Mbit/sec átviteli sebességgelkommunikálnak az irodai hálózaton.Mérnöki munkahelyeket kell biztosítani az üzemelőkészítéshez, üzemértékeléshez, valamintüzemeltetési feladatokra. Az adatbázis és az archívumok tárolása a szerverek feladata. Az adatokat kettős hozzáférésű,központi, duplikált, nagy megbízhatóságú (Raid-) tárolóegységek tartalmazzák.

A SCADA rendszer időalapját az üzemi szerver biztosítsa a rendszer minden egységeszámára. Minden üzemi és tartalék szerverhez külön GPS készülék szolgáltassa a pontos időt.Az üzemi szerver képes legyen automatikusan az RTU-k irányába időszinkronizálást végezni. A meglévő RTU-k és a szállított SCADA készülékek a kialakított VPN hálózatracsatlakoznak, akárcsak a távoli munkaállomások és a szerverek.

14. SCADA funkciók

AdatgyűjtésA számítógép-rendszer meglévő telemechanikai alközpont (RTU) rendszerekkel kommunikál.Az RTU-k által gyűjtött adatok feldolgozása a SCADA rendszerben történik.Az RTU által gyűjtött adatok:



• analóg adatok (mérések)• kétállapotú jelzések (kapcsoló állapotok)• egyállapotú statikus, dinamikus jelzések (védelmi és automatika jelzések)• számlálóállások• transzformátor fokozatkapcsoló állás

TávműködtetésBármely kapcsolókészüléket, transzformátor fokozatállás-kapcsolót és egyéb távműködtethetőkészüléket lehessen távműködtetni a telemechanikai alközponton keresztül az üzemirányítóimunkaállomásokról.Távműködtetendő elemek:

• Megszakítók, motoros szakaszolók, TMOK-k (KI – BE)• ATSz (Automatikus Transzformátor Szabályozó) készülékek alapjel átállítása., ATSZ-

ek (FEL – LE).• Lehetőség legyen még FTK bénításra, HKV vészparancsok kiadására kontaktus

kapcsolaton keresztül, transzformátor- illetve Ívoltótekercs fokozat FEL/LE állításra,védelem nyugtázásra, védelem paraméter csomag váltásra, földzárlattartástiltás/engedélyezésre, FÁVA tiltás/engedélyezésre, automatika ciklustiltás/engedélyezésre, illetve ezen kívül minden, az RTU-ban definiált távműködtetőelemre.

FKA korlátozásAz FKA (Frekvenciafüggetlen Korlátozó Automatika) végrehajtása lényegében a csoportostávműködtetés egy speciális esete. Működtetése esetén középfeszültségű vonali megszakítókatkell kapcsolni, több csoportban. A kapcsolási utasítás mind helyi szintről, mind a MAVIRirányából történhet. A MAVIR a korlátozást KDSZ-ekre lebontva, 4 fokozatban (A, B, C, D)rendelheti el.

Információ tárolás és visszakeresésA SCADA rendszerben keletkező minden információt le kell tudni tárolni. Információ alattminden RTU-ból érkező mérés, jelzés, számlálóállás, valamint az üzemirányító által beírtadatok (mérés, jelzés, működtetés, napló-bejegyzések), valamint a SCADA-ban keletkezőeseményüzenetek értendők. A tárolás során adatvesztés nem megengedett.Minden információnak ezred másodperc pontosságú időcímkével kell rendelkezni, azinformációt a hozzá tartozó időcímkével együtt kell tárolni.Az adatokat kétféle módon kell tudni tárolni:

• rövid idejű tárolás (az utolsó 400 nap adatait tartalmazza)• hosszú idejű tárolás ( külső adattárolón)

Riasztáskezelés• mért vagy számított érték határértékének túllépései és visszaállás a normál értékre,• jelzések változásai,• RTU, egyéb adatforrások és a SCADA közötti kommunikációs hibák,• a számítógép-rendszer és egyéb technikai eszközök (segédüzem, klíma, telefon)

hibajelzései, egyes alkalmazói programok alarmjai.

Eseménynaplózás és visszakeresés



Az eseménynaplónak kell tartalmaznia minden, a technológiából érkező és az üzemirányítóáltal bevitt változást, mért érték határérték-túllépését, jelzések állapotváltozásait,működtetéseket, egyéb üzeneteket. Minden utólagos elemzés, vizsgálat alapját ez azeseménynapló képezi.

• távközlési, adatátviteli hibák,• események,• alarmok,• eltérések a normál állapottól,• tiltott állapotú technológiai jelek,• mérések határértéke,• a SCADA rendszer üzemeltetésével összefüggő események,• védelmi kiértékelés eredménye,• egyéb adatok megjelenítése (üzemirányítói bejelentkezések)

Korlátozási jelentésekKizárólag bekövetkezett korlátozás (FTK, FKA, RKR) esetén képződik.

15.Magasabb szintű management- és szakértői funkciók

EMS (Energy Management System) funkciók

Az EMS funkciók a rendszerirányítás magasabb szintű végrehajtását teszik lehetővé. Enneksegítségével ellenőrizheti a diszpécser előzetesen egy kapcsolás következményeit, ahálózatok terhelés eloszlását, feszültség paramétereit, adnak információt a rendszer várhatóterheléséről, stb. Terhelésbecslés (Load Forecast)A terhelés előrejelzés funkció segíti a üzemirányítót a terhelés óránkénti előrejelzésével.

HálózatszámításA valós idejű hálózatszámítás alatt futtatható elsősorban üzembiztonsági funkciók:

• Topológia feldolgozás, model update• Állapotbecslés• Fogyasztói adatbázis• Kontingencia analízis (kiesések szűrése)• Zárlatszámítás (3F/3FN, 1FN, 2F, 2FN)

Hálózatszámítás off-line, szimulációs üzemmódbanAz off-line számítások célja új hálózati elemek hatásának ellenőrzése.

• Load Flow (üzemirányítói teljesítmény eloszlás számítása)• Kontingencia analízis• Zárlatszámítás



16.DMS (Distribution Management System) elosztóhálózati irányítási funkciók

A helyismeret pótlásához szükséges ismeretek. A funkcióktól elvárás, hogy gyors áttekintéstbiztosítsanak a rendszer állapotáról, segítsék a diszpécsert a helyzetfelismerésben és arendszer helyreállításban.

HálózatszínezésA hálózatszínezés célja, hogy az üzemirányító könnyen, gyorsan át tudja tekinteni azirányított hálózaton kialakult kapcsolási állapotokat. Az alkalmazott színezésnek meg kell különböztetnie a bekapcsolt (feszültség alatt álló), akikapcsolt és a földelt állapotot is. Ellátás alapú színezés során a különböző betáplálásikörzeteket eltérő színezéssel kell jelölni.

Automatikus egyvonalas ábragenerálás a térképi ábrázolásbólA SCADA rendszer naponta vegyen át egy aktuális adatbázist a GIS rendszerből. A GISrendszer térkép alapú adatai alapján a SCADA rendszernek automatikusan kell generálniegyvonalas elosztóhálózati ívképeket.

Automatikus rendszer helyreállítási funkcióA kikapcsolódott vezetékek, berendezések visszakapcsolásokra két módszer lehetséges:

• automatikus rendszermentés,• a szükséges kapcsolási sorrend generálása és a kapcsolások felajánlása, illetve

diszpécser általi jóváhagyása.Ez a funkció az új SCADA rendszerben elengedhetetlen követelmény.

17. SPM (Switching Procedure Management) kapcsolási sorrend funkciók

Kézzel, illetve automatikusan generált kapcsolási sorrendA SCADA rendszernek képesnek kell lennie arra, hogy előre definiált kapcsolásiszekvenciákat végre tudjon hajtatni. A kapcsolási szekvenciák lehetnek tipikus szekvenciák(például távvezeték feszültségmentesítése, azaz mindkét vég kikapcsolása, kiszakaszolása,földelése), vagy nem tipikus, az üzemirányító által összeállított szekvenciák (példáulgyűjtősín átrendezése).

Smart Grid, intelligens hálózatokA jövő szempontjából meghatározó szerepet kapnak az 50 kVA-től kisebb kiserőművek. Ezekismerete, elhelyezkedése a diszpécser számára fontos információ egyes beavatkozásainakmegtervezése előtt.

18. DTS (Dispacher Training Simulator) üzemirányítói oktató szimulátor

A személyzet cserélődése miatt, illetve a hálózatok üzembiztonságának növekedése miatt adiszpécserek egyre ritkábban kerülnek éles üzemi helyzetbe. Ezért az oktatás, gyakoroltatás



szerepe felértékelődik. Az oktató rendszer segítségével oktatott eseteket és várhatóeseményeket lehet előállítani.Az Üzemirányítói oktató szimulátor pontos mása az éles (on-line) üzemirányító rendszernekmind SCADA, mind EMS – hálózatszámítás területén. Képes jelzéseket (pl. védelmijelzéseket) tárolni.

A fejlődés útja a magyar villamosenergia rendszer teljes egészére érvényes. Ez nem véletlen,hiszen az irányítási struktúra, a követelmények szigorúan szabályozottak. Eltérés azalkalmazott hardver és szoftver eszközökben lehet, de funkcionálisan lényeges különbségnincs.


Documents

Az áramszolgáltatói telemechanika rendszer kialakulása és ...elkborzo/Telemechanika-2.pdf · telefon vonalon, a 3kHz-re szűkített beszédsáv felett történjen a jelátvitel