CZ2022313A3 - Adaptivní monitorovací systém pro rozsáhlé mřížové sítě elektrické distribuční soustavy a způsob jeho nastavení a provozování - Google Patents
Adaptivní monitorovací systém pro rozsáhlé mřížové sítě elektrické distribuční soustavy a způsob jeho nastavení a provozování Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2022313A3 CZ2022313A3 CZ2022-313A CZ2022313A CZ2022313A3 CZ 2022313 A3 CZ2022313 A3 CZ 2022313A3 CZ 2022313 A CZ2022313 A CZ 2022313A CZ 2022313 A3 CZ2022313 A3 CZ 2022313A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- dmu
- superior
- measuring
- central control
- control unit
- Prior art date
Links
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 42
- 102000016550 Complement Factor H Human genes 0.000 claims abstract description 20
- 108010053085 Complement Factor H Proteins 0.000 claims abstract description 20
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims description 20
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 19
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 claims description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 6
- 230000000306 recurrent effect Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 3
- 101100500493 Mus musculus Eapp gene Proteins 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000013523 data management Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
- H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
Adaptivní monitorovací systém pro rozsáhlou mřížovou síť elektrické distribuční soustavy, která má centrální řídicí jednotku (CCU) napojenou na dispečink (PDS) provozovatele distribuční soustavy a v uzlech na komunikačních cestách je osazena distribuovanými měřicími jednotkami (DMU), které jsou určeny k měření hodnot alespoň U, I, které jsou uzpůsobeny k dálkovému nastavení parametrů a mají hierarchizovanou strukturu tvořenou nadřazenými měřicími jednotkami (DMU-M), jimž jsou podřízeny podružné měřicí jednotky (DMU-S), přičemž centrální řídicí jednotka (CCU), je vybavena výpočetní technikou se softwarem pro výpočet hodnoticího faktoru H z naměřených hodnotanalytickou metodou QDC kvantitativní dynamické charakteristiky.
Description
Adaptivní monitorovací systém pro rozsáhlé mřížové sítě elektrické distribuční soustavy a způsob jeho nastavení a provozování
Oblast techniky
Vynález se týká systému správy rozsáhlé elektrické distribuční soustavy.
Dosavadní stav techniky
Elektrická distribuční soustava představuje vzájemně propojený soubor vedení a zařízení o jmenovitém napětí do HOkV, s výjimkou vybraných vedení a zařízení HOkV, která jsou součástí přenosové soustavy. Součástí distribuční soustavy jsou systémy měřicí, ochranné, řídicí, zabezpečovací, informační a telekomunikační techniky sloužící k zajištění distribuce elektřiny na vymezeném území. Distribuční soustava zajišťuje rozvod elektrické energie z přenosové soustavy jednotlivým koncovým odběratelům. Současně slouží pro připojování výroben elektřiny o malých výkonech - řádově od výkonu jednotek kW do desítek MW. V rámci distribuční soustavy je možný i provoz vysoce zauzlených sítí, jako jsou sítě mřížové či zjednodušené mřížové sítě, jejichž nevýhodou je vysoká nepřehlednost, obtížná diagnostika poruchových stavů a lokalizace poruch. Komplexní správa takové distribuční soustavy vyžaduje umístění měřicích míst ve vhodných uzlech sítě a jejich propojení s centrální řídicí jednotkou, jakož i připojení dispečinku umožňujícího zásahy provozovatele distribuční sítě. Pro optimální fungování distribuční sítě je podstatné, aby se její správa opírala o sofistikovanou kooperaci měřicích míst v síti s centrální řídicí jednotkou a spolupráci měřicích míst navzájem.
Jsou známy systémy řízení elektrické distribuční sítě vycházející z této premisy. US 2009281673 AI popisuje systém správy dat pro síť distribuční soustavy, zahrnující centrum pro řízení sítě, která je strukturována do sekcí, a různá zařízení zapojená v síti. Přitom je systém tvořen datovou pamětí přiřazenou k zařízením umístěným v sekcích sítě, přičemž tato zařízení snímají elektrické parametry v dané sekci sítě. Datová paměť je tak tvořena množstvím lokálních pamětí k ukládání snímaných elektrických parametrů. Dále je systém tvořen entrální datovou pamětí propojenou s centrem pro řízení sítě, přičemž centrální datová paměť je opatřena komunikačními cestami k lokálním pamětím.
Vynález si klade za úkol navrhnout monitorovací systém pro diagnostiku zauzlované elektrické distribuční soustav, který má přizpůsobovat své parametry a nastavení aktuálnímu stavu a potřebám soustavy a potřebám provozovatele.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol řeší adaptivní monitorovací systém pro rozsáhlé mřížové sítě elektrické distribuční soustavy, které mají centrální řídicí jednotku napojenou na dispečink provozovatele distribuční soustavy a v uzlech na komunikačních cestách jsou osazeny distribuovanými měřicími jednotkami, dále jen „měřicí jednotky“, zejména v místech větvení, křížení a v odběrových a dodávkových místech. Podstata monitorovacího systému spočívá v tom, že distribuované měřicí jednotky, které jsou určeny k měření hodnot alespoň U, I z veličin U, I, P, Q, kde U je efektivní hodnota fázového uzlového napětí, I je efektivní hodnota větvového proudu, P je činný výkon jednotlivých větví a Q je jalový výkon jednotlivých větví, a které mají dálkově nastavitelný alespoň jeden z následujících parametrů: doba agregačního intervalu měřených veličin, rozsah přenášených informací a priorita odesílaných dat, mají hierarchizovanou strukturu tvořenou nadřazenými měřicími jednotkami a podřízenými měřicími jednotkami. Přitom každá nadřazená měřicí jednotka je propojena s centrální řídicí jednotkou prioritní komunikační cestou, využívající širokopásmové technologie, jako je optická síť. Nadřazené měřicí jednotce jsou
- 1 CZ 2022 - 313 A3 přiřazeny podřízené měřicí jednotky propojené s přiřazenou nadřazenou měřicí jednotkou komunikační cestou alespoň na úrovni silového vedení. Centrální řídicí jednotka je vybavena výpočetní technikou se softwarem pro výpočet hodnotícího faktoru H z naměřených hodnot některou analytickou metodou QDC.
Výpočetní technikou se softwarem pro výpočet hodnotícího faktoru H z naměřených hodnot mohou být ve vyspělém provedení vybaveny i nadřazené měřicí jednotky pro výpočet hodnoticího faktoru H jim přiřazených podřízených měřicích jednotek a následný přenos těchto hodnot do centrální řídicí jednotky.
Na centrální řídicí jednotku a na dispečink je s výhodou datově napojen adaptivní numerický model monitorované soustavy simulující topologii sítě v jejím aktuálním provozním zapojení, zahrnující data o prostorovém uspořádání jednotlivých silových prvků, jejich parametrech a stavech, o odběrových a dodávkových místech, o struktuře a charakteru komunikačních cest a následně o umístění a charakteru distribuovaných měřicích jednotek.
Adaptivní monitorovací systém se prostřednictvím adaptivního numerického modelu nastaví tak, že se v adaptivním numerickém modelu na základě alespoň jednoho z následujících kritérií:
- úroveň zkratové impedance do jednotlivých uzlů,
- maximální počet měřicích míst v monitorované soustavě,
- předpokládané rozložení a časový vývoj zatížení v monitorované soustavě,
- stupeň důležitosti uzlů sítě monitorované soustavy,
- charakteristika prvků soustavy - stáří prvků, jejich typ, poruchovost,
- úroveň změny poměrů efektivní hodnoty fázového uzlového napětí U a efektivní hodnoty větvového proudu I vlivem modelované poruchy, určí uzly sítě vhodné pro instalaci distribuovaných měřicích jednotek. Dále se alespoň na základě kritérií:
- dostupnost přenosové kapacity na komunikačních cestách a jejich spolehlivost,
- maximální počet distribuovaných měřicích míst v monitorované soustavě,
- využitelnost již instalovaného měření,
- stupeň důležitosti jednotlivých uzlů, přiřadí distribuovaným měřicím jednotkám status nadřazené měřicí jednotky nebo podřízené měřicí jednotky.
Nakonec se do určených uzlů sítě instaluje hardware nadřazené měřicí jednotky, resp. podřízené měřicí jednotky a nastaví se základní parametry těchto měřicích jednotek.
Adaptivní monitorovací systém se provozuje tak, že hodnoty veličin alespoň I, U měřené v uzlech a příslušných větvích měřicími jednotkami se nadřazenou měřicí jednotkou, resp. jejím prostřednictvím odesílají s identifikací relevantních měřicích jednotek centrální řídicí jednotce.
Nato v centrální řídicí jednotce se z dat měřených podřízenou měřicí jednotkou kontinuálně počítá metodou QDC agregovaný hodnoticí faktor Hs celé této podřízené měřicí jednotky a/nebo hodnoticí faktory HSV jednotlivých větví této podřízené měřicí jednotky a z dat obdržených od nadřazené jednotky se počítá agregovaný hodnoticí faktor HM celé této nadřazené měřicí jednotky a/nebo hodnoticí faktory HMV jednotlivých větví této nadřazené měřicí jednotky a kontroluje se, zda hodnota agregovaného hodnoticího faktoru Hs, Hm nepřekračuje zvolenou limitní hodnotu N nestandardní události.
- 2 CZ 2022 - 313 A3
Pokud agregovaný hodnotící faktor Hs, H\> některé z měřicích jednotek překročí zvolenou limitní hodnotu N nestandardní události, provede se v centrální řídicí jednotce z uložených dat vyhodnocení hodnotících faktorů Η,ν. Hmv větví napojených na tyto jednotky.
Načež u podřízených měřicích jednotek, jejichž hodnotící faktory Hsv větví překračují limitní hodnotu Nv nestandardní události větví, se zkrátí doba agregačního intervalu měřených veličin a/nebo zvýší rozsah přenášených informaci a/nebo zvýší priorita odesílaných dat a zároveň se v centrální řídicí jednotce provede vyhodnocení dostupné přenosové kapacity jejích komunikačních cest.
Pokud po tomto zásahu je přenosová kapacita komunikačních cest, vyhodnocena jako nedostatečná, pak k uvolnění přenosové kapacity se u podřízených měřicích jednotek a/nebo jimi monitorovaných veličin nedotčených překročením limitní hodnoty Nv nestandardní události větví naopak prodlouží doba agregačního intervalu měřených veličin a/nebo sníží rozsah přenášených informaci a/nebo sníží priorita odesílaných dat.
Po těchto změnách u měřicích jednotek s indikací překročení limitní hodnoty N hodnotícího faktoru H zůstává změněné nastavení parametrů do doby, než se větvové a agregované hodnoty hodnotících faktorů H ustálí na původním stavu před indikací nestandardní události, nebo než uplyne přednastavený čas, či do okamžiku zásahu dispečinku, tj. do rekonfigurace sítě či nalezení a odstranění příčiny nestandardní události.
V případě, že výpočetní technikou se softwarem pro výpočet hodnotícího faktoru H z naměřených hodnot jsou vybaveny i nadřazené měřicí jednotky, provozuje se adaptivní monitorovací systém tak, že se v nadřazené měřicí jednotce kontinuálně počítá metodou QDC z dat obdržených od přidružené podřízené měřicí jednotky hodnotící faktor Hsv jednotlivých větví vedoucích k dané podřízené měřicí jednotce a/nebo agregovaný hodnotící faktor Hs těchto podřízených měřicích jednotek. Přitom se tyto hodnotící faktory Hsv s vlastní identifikací dané podřízené měřicí jednotky odesílají centrální řídicí jednotce. Nato z dat obdržených od nadřazené měřicí jednotky se v centrální řídicí jednotce počítá agregovaný hodnotící faktor H< této nadřazené měřicí jednotky a/nebo hodnotící faktory Hmv jednotlivých větví vedoucích k této nadřazené měřicí jednotce.
V centrální řídicí jednotce se mohou monitorovat všechny dostupné komunikační parametry, tj. propustnost, spolehlivost, zpoždění, kolísání zpoždění, rychlost na fyzické vrstvě, odstup signálu od šumu, síla signálu u komunikačních cest k jednotlivým podřízeným měřicím jednotkám od rozhraní nadřazených měřicích jednotek. Tyto komunikační parametry se pak dlouhodobě vyhodnocují a ukládají při stanovení mediánové, minimální a maximální hodnoty pro různé časové úseky, tj. den/noc, pracovní den/víkend, pracovní doba/večer. Přitom v případě pokynu z centrální řídicí jednotky ke zkrácení doby agregačního intervalu odesílaných dat a/nebo zvýšení priority odesílaných dat a/nebo zvýšení rozsahu odesílaných dat podružnou měřicí jednotkou dojde na základě uložených dat k optimalizaci přenosové kapacity dílčí komunikační cesty k podružné měřicí jednotce.
Pro nastavení délky agregačního intervalu je směrodatným kritériem index MI vzájemné informace, který se v centrální řídicí jednotce počítá alespoň z jedné z hodnot efektivní hodnoty větvového proudu I, efektivní hodnoty fázového uzlového napětí U měřené distribuovanou měřicí jednotkou podle vztahu (1), kde X = xi, X2, xs, . ·, xn je časová řada monitorovaného signálu použitého pro výpočet H metodou QDC - například U nebo I - a diff(X) = X2-X1, X3-X2,.... ,xn-xn-i
Mi (ν') = maxW~inm W mean(abs(diff(X)j) (1)
-3 CZ 2022 - 313 A3
Přitom pokud je MI větší než zvolená mezní hodnota indexu MI - pro základní nastavení lze zvolit 10 - není pro zpřesnění výpočtu H nutné zkrácení délky agregačního intervalu monitorovaného signálu dotčené měřicí jednotky, pokud je MI menší než zvolená mezní hodnota indexu MI, není pro výpočet H přípustné prodloužení délky agregačního intervalu monitorovaného signálu dotčené měřicí jednotky.
Objasnění výkresu
Vynález bude dále objasněn pomocí výkresu, na němž je na obr. 1 schéma adaptivního monitorovacího systému pro rozsáhlé mřížové sítě elektrické distribuční soustavy.
Příklady uskutečnění vynálezu
Adaptivní monitorovací systém podle vynálezu je určen pro distribuční síť AMS elektrické soustavy rozdělenou na sektory AI až A12. Distribuční síť má centrální řídicí jednotku CCU napojenou první komunikační linkou K1 na dispečink PDS provozovatele distribuční soustavy a v uzlech na komunikačních cestách je osazena distribuovanými měřicími jednotkami DMU. zejména v místech větvení, křížení a v odběrových a dodávkových místech. Distribuované měřicí jednotky DMU určené k měření hodnot alespoň U, I z veličin U, I, P, Q ve větvích v daném uzlu sítě jsou uzpůsobeny k tomu, aby na nich centrální řídicí jednotka CCU dálkově nastavila alespoň jeden z následujících parametrů: doba agregačního intervalu měřených veličin, rozsah přenášených informací a priorita odesílaných dat.
Distribuované měřicí jednotky DMU mají hierarchizovanou strukturu tvořenou nadřazenými měřicími jednotkami DMU-M a podřízenými měřicími jednotkami DMU-S. Každá nadřazená měřicí jednotka DMU-M je propojena s centrální řídicí jednotkou CCU prioritní komunikační cestou K2, využívající širokopásmové technologie, např. optická síť. Nadřazené měřicí jednotce DMU-M jsou přiřazeny podřízené měřicí jednotky DMU-S propojené s přiřazenou nadřazenou měřicí jednotkou DMU-M komunikační cestou K3 alespoň na úrovni silového vedení. Centrální řídicí jednotka CCU je vybavena výpočetní technikou se softwarem pro výpočet hodnotícího faktoru H z naměřených hodnot některou analytickou metodou QDC.
QDC - kvantifikační metody detekující dynamické vlastnosti systému jsou založeny na jedné z variant, případně jejich kombinací, nástrojů teorie nelineárních deterministických dynamických systémů, například aproximační entropie, vzorkovací entropie a rekurentní analýze. Navržené nástroje detekují míru neuspořádanosti v obecné časové řadě, přičemž je jejich výstupem hodnotící faktor H.
Vstupem do QDC metody je časová řada monitorovaného signálu U, I, P, Q (nebo pomocný signál vypočtený z těchto veličin), kterou lze obecně označit X = Xi, X2, xn a pro kterou se definuje jedna ze zaváděných variant metod QDC:
- Aproximační entropie Εαρρ]& číslo, které se spočítá ze vzorce
EApp(Xm, r) = <řm(r) — t£m+1(r) <řm(r) = (N - m + 1) Σ7”+1 log - m + 1)), (2) kde je počet takových, že d(um(i), um(/)) < r.
-4CZ 2022 - 313 A3
Zde Um^ + 1), ...,x(t + m 1)] prvck ^-dimenzionálního reálného prostoru, d(p, q) = max |p(a) — q(a) | a m, r jsou parametry testu a je maximální metrika. Pro tyto parametry platí: m je délka okna, které je minimálně dvojnásobkem periodicity sledované časové řady (dána charakteristickým chováním odběrných míst připojených do sledované soustavy či sledovaných událostí); r je odstup dvou podobných úseků vstupních dat, kde výchozí nastavení je 0.2násobek standardní odchylky dat v okně.
Vzorkovací entropie EsampJQ číslo, které se spočítá dle vzorce (3)
F.sAAíp(Xm,r) = (3) kde A je počet vzorových vektorových párů splňující (um+i(0<um+i(0) a 5 je počet vzorových vektorových párů splňující (um(').nm(í)) < r- Zde ď je Chebychevova vzdálenost. Parametry m, r mají stejný význam jako v případě Eapp. Snižující se hodnota Esamp indikuje více vzájemné podobností v datovém souboru, respektive méně neuspořádaností (šumu).
- Rekurentní analýza je nástroj k detekci počtu a délky trvání návratnosti v monitorovaném signálu. K takové detekci se zavádějí různé RQA míry, které v rekurentní matici měří délku diagonálních čar, jejichž prodlužování odpovídá regularizaci. Rekurentní matice je dána vztahem (4)
R(í j) = θ(ε - ||um(i) - um(/)||), (4) kde R * (θΊ) a e je předem definovaná vzdálenost. Pak se zavede . , ,M=^=1R(m),
- míra opakovaní ·ν ςΝ IP(1)
DgJ' = ___
- procento rekurentních bodů diagonál Σ^ι'ΡίΟ ’ kde P(l) je frekvenční rozdělení délek diagonál l a /„„„ je předem definovaná minimální délka opakování diagonální čáry,
Σν=ν uP(-p)
LAM = Ί ’
- procento rekurentních bodů vertikál M=iv w kde P(v) je frekvenční rozdělení délek vertikál v s předem danou minimální délkou vmm.
Pro účely výpočtu hodnotícího faktoru jednou z výše uvedených metod QDC lze za hodnotící faktor H považovat jakoukoliv vybranou proměnnou Eapp, Esamp, RR, DET a LAM, přičemž v případě výpočtu hodnotícího faktoru větví Hsv, Hmv lze u metody QDC za časově proměnný signál X volit daný (monitorovaný) větvový proud I, případně jiný signál spočtený z uzlového napětí U a daného větvového proudu I monitorovaný danou distribuovanou měřicí jednotkou DMU-M nebo DMU-S. V případě výpočtu agregovaného hodnotícího faktoru Els, Hm, lze za časově proměnný signál X metody QDC použít kvadratický či aritmetický průměr větvových
-5CZ 2022 - 313 A3 proudů monitorovaných danou distribuovanou měřicí jednotkou DMU-M nebo DMU-S, případně jinou agregovanou hodnotu spočtenou z uzlového napětí U a větvových proudů I měřeného danou distribuovanou měřicí jednotkou DMU-M nebo DMU-S. Agregovaný hodnotící faktor Hs, Hm lze alternativně vypočíst i kvadratickým či aritmetickým průměrem jednotlivých větvových hodnotících faktorů Hsv, Hmv dané distribuované měřicí jednotky DMU-M nebo DMU-S.
Výpočetní technikou se softwarem pro výpočet hodnotícího faktoru H z naměřených hodnot jsou v pokročilém provedení monitorovacího systému vybaveny i nadřazené měřicí jednotky DMUM. Ty v takovém případě počítají agregovaný hodnoticí faktor Hs přiřazených podřízených měřicích jednotek DMU-S a odesílají jej centrální řídicí jednotce CCU. Tím se snižuje objem dat dopravovaných prioritními komunikačními cestami K2.
Součástí adaptivního monitorovacího systému, jehož schéma je na obr. 1, je adaptivní numerický model ANM monitorované soustavy datově napojený pátou komunikační linkou K5 na centrální řídicí jednotku CCU a čtvrtou komunikační linkou K4 na dispečink PDS. Adaptivní numerický model ANM simuluje topologii sítě v jejím aktuálním provozním zapojení. Topologie zahrnuje data o prostorovém uspořádání jednotlivých silových prvků, jejich parametrech a stavech, o odběrových a dodávkových místech, o struktuře a charakteru komunikačních cest K2, K3 a následně o umístění a charakteru distribuovaných měřicích jednotek DMU-M, DMU-S.
Přítomnost adaptivního numerického modelu ANM zefektivňuje nastavení monitorovacího systému, zejména rozmístění měřicích jednotek DMU v síti a navržení jejich hierarchie. Adaptivní numerický model ANM postupuje tak, že na základě alespoň jednoho z následujících kritérií:
- úroveň zkratové impedance do jednotlivých uzlů,
- maximální počet měřicích míst v monitorované soustavě,
- předpokládané rozložení a časový vývoj zatížení v monitorované soustavě,
- stupeň důležitosti uzlů sítě monitorované soustavy,
- charakteristika prvků soustavy - stáří prvků, jejich typ, poruchovost,
- úroveň změny poměrů efektivní hodnoty fázového uzlového napětí U a efektivní hodnoty větvového proudu I vlivem modelované poruchy, určí uzly sítě vhodné pro instalaci distribuovaných měřicích jednotek (DMU).
Dále alespoň na základě kritérií:
- dostupnost přenosové kapacity na komunikačních cestách K3, K2 a jejich spolehlivost, - maximální počet distribuovaných měřicích míst DMU v monitorované soustavě, - využitelnost již instalovaného měření,
- stupeň důležitosti jednotlivých uzlů, přiřadí distribuovaným měřicím jednotkám DMU status nadřazené měřicí jednotky DMU-M nebo podřízené měřicí jednotky DMU-S.
Provozovatel distribuční soustavy pak do určených uzlů sítě instaluje hardware nadřazené měřicí jednotky DMU-M, resp. podřízené měřicí jednotky DMU-S a nastaví základní parametry těchto měřicích jednotek DMU-M, DMU-S.
Popsaný adaptivní monitorovací systém funguje následujícím způsobem:
- hodnoty veličin alespoň efektivní hodnoty větvového proudu I, efektivní hodnoty fázového uzlového napětí U měřené v uzlech a příslušných větvích měřicími jednotkami DMU-M, DMU-S se nadřazenou měřicí jednotkou DMU-M resp. jejím prostřednictvím odesílají s identifikací
- 6 CZ 2022 - 313 A3 relevantních měřicích jednotek DMU-M, DMU-S a do nich ústících větví centrální řídicí jednotce CCU,
- načež v centrální řídicí jednotce CCU se z dat měřených podřízenou měřicí jednotkou DMU-S kontinuálně počítá metodou QDC agregovaný hodnotící faktor Hs celé této měřicí podřízené jednotky DMU-S a/nebo hodnoticí faktory Hsv jednotlivých větví této podřízené měřicí jednotky DMU-S a z dat obdržených od nadřazené měřicí jednotky DMU-M se počítá agregovaný hodnoticí faktor Hm celé této nadřazené měřicí jednotky DMU-M a/nebo hodnoticí faktory Hmv jednotlivých větví této nadřazené měřicí jednotky DMU-M a kontroluje se, zda hodnota agregovaného hodnoticího faktoru Hs, Hm nepřekračuje zvolenou limitní hodnotu N nestandardní události,
- přičemž pokud agregovaný hodnotící faktor Hs, Hm některé z měřicích jednotek DMU-S, DMU-M překročí zvolenou limitní hodnotu N nestandardní události, provede se v centrální řídicí jednotce CCU z uložených dat vyhodnocení hodnoticích faktorů větví Hsv, Hmv napojených na tyto měřicí jednotky DMU-M, DMU-S.
- načež u podružných měřicích jednotek DMU-S, jejichž hodnoticí faktory Hsv větví překračují limitní hodnotu Nv nestandardní události větví, se zkrátí doba agregačního intervalu měřených veličin a/nebo zvýší rozsah přenášených informaci a/nebo zvýší priorita odesílaných dat a zároveň se v centrální řídicí jednotce CCU provede vyhodnocení dostupné přenosové kapacity jejich komunikačních cest K3,
- a pokud po tomto zásahu je přenosová kapacita komunikačních cest K3, vyhodnocena jako nedostatečná, pak u podřízených měřicích jednotek DMU-S a/nebo jimi monitorovaných veličin nedotčených překročením limitní hodnoty Nv nestandardní události větví se naopak k uvolnění přenosové kapacity prodlouží doba agregačního intervalu měřených veličin a/nebo sníží rozsah přenášených informaci a/nebo sníží priorita odesílaných dat,
- načež u měřicích jednotek DMU s indikací překročení limitní hodnoty Nhodnoticího faktoru H zůstává změněné nastavení parametrů do doby, než se větvové a agregované hodnoty hodnotících faktorů H ustálí na původním stavu před indikací nestandardní události, nebo uplyne přednastavený čas, či do okamžiku zásahu dispečinku PDS, tj. do rekonfigurace sítě či nalezení a odstranění příčiny nestandardní události.
Pokud jsou výpočetní technikou se softwarem pro výpočet hodnoticího faktoru H z naměřených hodnot vybaveny i nadřazené měřicí jednotky DMU-M, počítají nadřazené měřicí jednotky DMU-M kontinuálně metodou QDC z dat obdržených od přiřazené podřízené měřicí jednotky DMU-S hodnoticí faktor Hsv jednotlivých větví vedoucích k dané podřízené měřicí jednotce DMU-S a/nebo agregovaný hodnoticí faktor Hs těchto podřízených měřicích jednotek DMU-S přiřazených nadřazené měřicí jednotce DMU-M. Tyto hodnoticí faktory se s vlastní identifikací dané podružné měřicí jednotky DMU-S odesílají centrální řídicí jednotce CCU, načež z dat obdržených od nadřazené měřicí jednotky DMU-M se v centrální řídicí jednotce CCU počítá agregovaný hodnoticí faktor Hm této nadřazené měřicí jednotky DMU-M a/nebo hodnoticí faktory Hmv jednotlivých větví vedoucích k této nadřazené měřicí jednotce DMU-M.
Adaptivní monitorovací systém podle vynálezu dále nabízí možnost optimalizovat přenosovou kapacitu komunikačních cest K3. V centrální řídicí jednotce CCU se provádí monitorování všech dostupných komunikačních parametrů, tj. propustnosti, spolehlivosti, zpoždění, kolísaní zpoždění, rychlosti na fyzické vrstvě, odstupu signálu od šumu, síly signálu u komunikačních cest K3 kjednotlivým podřízeným měřicím jednotkám DMU-S od rozhraní nadřazených měřicích jednotek DMU-M. Tyto komunikační parametry se dlouhodobě vyhodnocují a ukládají při stanovení mediánové, minimální a maximální hodnoty pro různé časové úseky, tj. den/noc, pracovní den/víkend, pracovní doba/večer. Přitom v případě pokynu z centrální řídicí jednotky CCU ke zkrácení doby agregačního intervalu odesílaných dat a/nebo zvýšení priority odesílaných
- 7 CZ 2022 - 313 A3 dat a/nebo zvýšení rozsahu odesílaných dat podřízenou měřicí jednotkou DMU-S dojde na základě uložených komunikačních parametrů k optimalizaci přenosové kapacity dílčí komunikační cesty K3 k podřízené měřicí jednotce DMU-S.
Průchodnost komunikačních cest K2, K3 k měřicím jednotkám DMU-M, DMU-S lze regulovat mimo jiné dálkovým nastavením délky agregačního intervalu v těchto měřicích jednotkách. K tomu může sloužit jako kritérium index vzájemné informace MI, který se počítá v centrální řídicí jednotce CCU alespoň z jedné z hodnot efektivní hodnoty větvového proudu I, efektivní hodnoty fázového uzlového napětí U měřené distribuovanou měřicí jednotkou DMU-M, DMU-S 10 podle výše uvedeného vztahu (1).
Platí, že pokud je MI větší než zvolená mezní hodnota indexu MI (pro základní nastavení lze zvolit 10), není pro výpočet H zkrácení délky agregačního intervalu monitorovaného signálu dotčené měřicí jednotky DMU nutné. Pokud však je MI menší než zvolená mezní hodnota indexu 15 MI, není pro výpočet H prodloužení délky agregačního intervalu monitorovaného signálu dotčené měřicí jednotky DMU přípustné, neboť by to vedlo ke snížení přesnosti výpočtu hodnotícího faktoru H a tedy i ke snížení citlivosti při indikaci nestandardní události.
Claims (8)
1. Adaptivní monitorovací systém pro rozsáhlé mřížové sítě elektrické distribuční soustavy, které mají centrální řídicí jednotku (CCU) napojenou na dispečink (PDS) provozovatele distribuční soustavy a v uzlech na komunikačních cestách jsou osazeny distribuovanými měřicími jednotkami (DMU), zejména v místech větvení, křížení a v odběrových a dodávkových místech, vyznačující se tím, že distribuované měřicí jednotky (DMU) jsou určeny k měření hodnot alespoň U, Iz veličin U, I, P, Q, kde U je efektivní hodnota fázového uzlového napětí, I je efektivní hodnota větvového proudu, P je činný výkon jednotlivých větví a Q je jalový výkon jednotlivých větví, a mají dálkově nastavitelný alespoň jeden z následujících parametrů: doba agregačního intervalu měřených veličin, rozsah přenášených informací a priorita odesílaných dat, přičemž distribuované měřicí jednotky (DMU) mají hierarchizovanou strukturu tvořenou nadřazenými měřicími jednotkami (DMU-M), z nichž každá je propojena s centrální řídicí jednotkou (CCU) prioritní komunikační cestou (K2), využívající širokopásmové technologie, přičemž nadřazené měřicí jednotce (DMU-M) jsou přiřazeny podřízené měřicí jednotky (DMU-S) propojené s přiřazenou nadřazenou měřicí jednotkou (DMU-M) komunikační cestou (K3) alespoň na úrovni silového vedení, přičemž centrální řídicí jednotka (CCU) je vybavena výpočetní technikou se softwarem pro výpočet hodnoticího faktoru H z naměřených hodnot analytickou metodou QDC kvantitativní dynamické charakteristiky.
2. Adaptivní monitorovací systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že výpočetní technikou se softwarem pro výpočet hodnoticího faktoru H jsou vybaveny i nadřazené měřicí jednotky (DMUM) pro výpočet hodnoticího faktoru H jim přiřazených podřízených měřicích jednotek (DMU-S) a pro následný přenos těchto hodnot do centrální řídicí jednotky (CCU).
3. Adaptivní monitorovací systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že na centrální řídicí jednotku (CCU) a na dispečink (PDS) je datově napojen adaptivní numerický model (ANM) monitorované soustavy simulující topologii sítě v jejím aktuálním provozním zapojení, zahrnující data o prostorovém uspořádání jednotlivých silových prvků, jejich parametrech a stavech, o odběrových a dodávkových místech, o struktuře a charakteru komunikačních cest (K2, K3) a následně o umístění a charakteru distribuovaných měřících jednotek (DMU-M, DMU-S).
4. Způsob nastavení adaptivního monitorovacího systému podle nároku 3, vyznačující se tím, že se v adaptivním numerickém modelu (ANM) na základě alespoň jednoho z následujících kritérií: - úroveň zkratové impedance do jednotlivých uzlů,
- maximální počet měřících míst v monitorované soustavě,
- předpokládané rozložení a časový vývoj zatížení v monitorované soustavě,
- stupeň důležitosti uzlů sítě monitorované soustavy,
- charakteristika prvků soustavy, zejména stáří prvků, jejich typ, poruchovost,
- úroveň změny poměrů efektivní hodnoty fázového uzlového napětí U a efektivní hodnoty větvového proudu I vlivem modelované poruchy, se určí uzly sítě vhodné pro instalaci distribuovaných měřicích jednotek (DMU) a alespoň na základě kritérií:
- dostupnost přenosové kapacity na komunikačních cestách (K3,K2) a jejich spolehlivost,
- maximální počet distribuovaných měřících míst (DMU) v monitorované soustavě,
- využitelnost již instalovaného měření,
- stupeň důležitosti jednotlivých uzlů, se přiřadí měřicím jednotkám (DMU) status nadřazené měřicí jednotky (DMU-M) nebo podřízené měřicí jednotky (DMU-S), načež se do určených uzlů sítě instaluje hardware nadřazené měřicí jednotky (DMU-M) nebo podřízené měřicí jednotky (DMU-S) a nastaví se základní parametry těchto měřicích jednotek (DMU-M, DMU-S).
5. Způsob provozování adaptivního monitorovacího systému podle nároku 1, vyznačující se tím, že hodnoty veličin alespoň efektivní hodnoty větvového proudu I, efektivní hodnoty fázového uzlového napětí U měřené v uzlech a příslušných větvích měřicími jednotkami (DMU-M, DMUS) se nadřazenou měřicí jednotkou (DMU-M) nebo jejím prostřednictvím odesílají s identifikací
- 9 CZ 2022 - 313 A3 relevantních měřicích jednotek (DMU-M, DMU-S) a do nich ústících větví centrální řídicí jednotce (CCU),
- načež v centrální řídicí jednotce (CCU) se z dat měřených podřízenou měřicí jednotkou (DMUS) kontinuálně počítá metodou QDC agregovaný hodnotící faktor Hs celé této podřízené měřicí jednotky (DMU-S) a/nebo hodnoticí faktory Hsv jednotlivých větví této podřízené měřicí jednotky (DMU-S) a z dat obdržených od nadřazené jednotky (DMU-M) se počítá agregovaný hodnoticí faktor HM celé této nadřazené měřicí jednotky (DMU-M) a/nebo hodnoticí faktory HMV jednotlivých větví této nadřazené měřicí jednotky (DMU-M) a kontroluje se, zda hodnota agregovaného hodnotícího faktoru Hs, Hm nepřekračuje zvolenou limitní hodnotu N nestandardní události,
- přičemž pokud agregovaný hodnotící faktor Hs, Hm některé z měřicích jednotek (DMU-S, DMU-M) překročí zvolenou limitní hodnotu N nestandardní události, provede se v centrální řídicí jednotce (CCU) z uložených dat vyhodnocení hodnotících faktorů Hsv, Hmv větví napojených na tyto měřicí jednotky (DMU-M, DMU-s),
- načež u podružných měřicích jednotek (DMU-S), jejichž hodnoticí faktory Hsv větví překračují limitní hodnotu Nv nestandardní události větví, se zkrátí doba agregačního intervalu měřených veličin a/nebo zvýší rozsah přenášených informaci a/nebo zvýší priorita odesílaných dat a zároveň se v centrální řídicí jednotce (CCU) provede vyhodnocení dostupné přenosové kapacity jejich komunikačních cest (K3),
- a pokud po tomto zásahu je přenosová kapacita komunikačních cest (K3), vyhodnocena jako nedostatečná, pak u podřízených měřicích jednotek (DMU-s) a/nebo jimi monitorovaných veličin nedotčených překročením limitní hodnoty Nv nestandardní události větví se naopak prodlouží doba agregačního intervalu měřených veličin a/nebo sníží rozsah přenášených informaci a/nebo sníží priorita odesílaných dat,
- načež u měřicích jednotek (DMU) s indikací překročení limitní hodnoty Nhodnoticího faktoru H zůstává změněné nastavení parametrů do doby, než se větvové a agregované hodnoty hodnotících faktorů H ustálí na původním stavu před indikací nestandardní události, nebo uplyne přednastavený čas, či do okamžiku zásahu dispečinku (PDS), tj. do rekonfigurace sítě či nalezení a odstranění příčiny nestandardní události.
6. Způsob provozování adaptivního monitorovacího systému podle nároků 2 a 5, vyznačující se tím, že se v nadřazené měřicí jednotce (DMU-M) kontinuálně počítá metodou QDC z dat obdržených od přiřazené podřízené měřicí jednotky (DMU-S) hodnoticí faktor Hsv jednotlivých větví vedoucích k dané podřízené měřicí jednotce (DMU-S) a/nebo agregovaný hodnoticí faktor Hs podřízených měřicích jednotek (DMU-S) přiřazených nadřazené měřicí jednotce (DMU-M), přičemž se tyto hodnoticí faktory s vlastní identifikací dané přiřazené podřízené měřicí jednotky (DMU-S) odesílají centrální řídicí jednotce (CCU), načež z dat obdržených od nadřazené měřicí jednotky (DMU-M) se v centrální řídicí jednotce (CCU) počítá agregovaný hodnoticí faktor HM této nadřazené měřicí jednotky (DMU-M) a/nebo hodnoticí faktory Hmv jednotlivých větví vedoucích k této nadřazené měřicí jednotce (DMU-M).
7. Způsob provozování adaptivního monitorovacího systému podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že se v centrální řídicí jednotce (CCU) provádí monitorování všech dostupných komunikačních parametrů, tj. propustnosti, spolehlivosti, zpoždění, kolísaní zpoždění, rychlosti na fyzické vrstvě, odstupu signálu od šumu, síly signálu u komunikačních cest (K3) k jednotlivým podřízeným měřicím jednotkám (DMU-S) od rozhraní nadřazených měřicích jednotek (DMU-M), tyto komunikační parametry se dlouhodobě vyhodnocují a ukládají při stanovení mediánové, minimální a maximální hodnoty pro různé časové úseky, tj. den/noc, pracovní den/víkend, pracovní doba/večer, přičemž v případě pokynu z centrální řídicí jednotky (CCU) ke zkrácení doby agregačního intervalu odesílaných dat a/nebo zvýšení priority odesílaných dat a/nebo zvýšení rozsahu odesílaných dat podřízenou měřicí jednotkou (DMU-S) dojde na základě komunikačních parametrů k optimalizaci přenosové kapacity dílčí komunikační cesty (K3) k podřízené měřicí jednotce (DMU-s).
8. Způsob provozování adaptivního monitorovacího systému podle nároku 1, vyznačující se tím, že v centrální řídicí jednotce (CCU) se alespoň z jedné z hodnot efektivní hodnoty větvového proudu I, efektivní hodnoty fázového uzlového napětí U měřené distribuovanou měřicí jednotkou (DMUM, DMU-S) počítá index MI vzájemné informace podle vztahu (1)
- 10 CZ 2022 - 313 A3 inax(X) — min (/)
M7(X) =--—----— mean (a bs (diff (/) )) (I)
5 kde X= xi, X2, xs,xx je časová řada monitorovaného signálu použitého pro výpočet hodnotícího faktoru Hmetodou QDC z hodnot napětí í/nebo proudu 7 a diff(A) = Χ2-Χι, X3-X2,... .,Xn-Xn-i, přičemž pokud je MI větší než zvolená mezní hodnota tohoto indexu, není pro zpřesnění výpočtu H nutné zkrácení délky agregačního intervalu monitorovaného signálu dotčené distribuované měřicí jednotky (DMU), pokud je ale index MI menší než zvolená mezní hodnota tohoto indexu, není pro 10 výpočet faktoru H přípustné prodloužení délky agregačního intervalu monitorovaného signálu dotčené distribuované měřicí jednotky (DMU).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-313A CZ2022313A3 (cs) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | Adaptivní monitorovací systém pro rozsáhlé mřížové sítě elektrické distribuční soustavy a způsob jeho nastavení a provozování |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-313A CZ2022313A3 (cs) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | Adaptivní monitorovací systém pro rozsáhlé mřížové sítě elektrické distribuční soustavy a způsob jeho nastavení a provozování |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ309907B6 CZ309907B6 (cs) | 2024-01-24 |
| CZ2022313A3 true CZ2022313A3 (cs) | 2024-01-24 |
Family
ID=89574887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2022-313A CZ2022313A3 (cs) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | Adaptivní monitorovací systém pro rozsáhlé mřížové sítě elektrické distribuční soustavy a způsob jeho nastavení a provozování |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2022313A3 (cs) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6694270B2 (en) * | 1994-12-30 | 2004-02-17 | Power Measurement Ltd. | Phasor transducer apparatus and system for protection, control, and management of electricity distribution systems |
| GB2452989A (en) * | 2007-09-24 | 2009-03-25 | Hughes Energy Systems Ltd | Multi-circuit electricity metering |
| GB2469361B (en) * | 2010-01-28 | 2011-04-13 | Energy2Trade Ltd | Power flow measurement and management |
| US8838284B2 (en) * | 2011-07-26 | 2014-09-16 | General Electric Company | Devices and methods for decentralized Volt/VAR control |
| US8761954B2 (en) * | 2011-07-26 | 2014-06-24 | General Electric Company | Devices and methods for decentralized coordinated volt/VAR control |
| JP2017163781A (ja) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 株式会社東芝 | 配電監視制御装置 |
| KR101885518B1 (ko) * | 2018-02-28 | 2018-09-06 | 한국전력공사 | 분산전원 전력 계통 연계 관리 시스템 및 그 방법 |
| ES1269529Y (es) * | 2021-05-04 | 2021-09-24 | Pardo Eduardo Alvarez | Sistema de distribucion de electricidad |
-
2022
- 2022-07-15 CZ CZ2022-313A patent/CZ2022313A3/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ309907B6 (cs) | 2024-01-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20140278162A1 (en) | Detecting and locating power outages via low voltage grid mapping | |
| US11914355B2 (en) | System for determining electric parameters of an electric power grid | |
| CN108152675A (zh) | 基于随机矩阵理论的故障时刻确定和故障区域定位方法 | |
| US20240055892A1 (en) | Method and Apparatus for Identifying Topology of Power Line Low-Voltage Transformer Area | |
| CN114280414A (zh) | 一种基于拓扑动态识别的低压配电网故障定位系统及方法 | |
| CN103166812A (zh) | 电力通信系统可靠性测定方法 | |
| CN110299762A (zh) | 基于pmu准实时数据的主动配电网抗差估计方法 | |
| CN105187273A (zh) | 一种用于电力通信专网业务监测的探针部署方法和装置 | |
| CN109474023A (zh) | 智能配电网区段实时更新方法、系统、存储介质及终端 | |
| CN103344881A (zh) | 基于组合型交叉熵算法的电网故障诊断方法 | |
| CN117057579A (zh) | 一种分布式配电网的运行维护方法及系统 | |
| CN110231542A (zh) | 一种输电线路分布式故障监测终端的配置方法及系统 | |
| CZ2022313A3 (cs) | Adaptivní monitorovací systém pro rozsáhlé mřížové sítě elektrické distribuční soustavy a způsob jeho nastavení a provozování | |
| Dekhandji et al. | PMU optimal placement for fault detection in wide area monitoring systems based on the drone squadron optimization | |
| Cui et al. | Low-voltage distribution network topology identification based on constrained least square and graph theory | |
| CN117310369A (zh) | 基于主馈线节点电压差值矩阵的故障区段识别方法及系统 | |
| CN111680375A (zh) | 一种分布式fa仿真系统负荷预测方法及系统 | |
| GB2576605A (en) | System for determining electric parameters of an electric power grid | |
| Fulco et al. | Automatic station for monitoring a microgrid | |
| CN112147409B (zh) | 低压配电线路在线阻抗检测方法及装置 | |
| CN114167344A (zh) | 一种中高压及台区总表计量点误差分析系统 | |
| Palepu et al. | Optimal PMU Placement for Power System State Estimation Using Improved Binary Flower Pollination Algorithm | |
| Liu et al. | Research on self-healing technology for faults of intelligent distribution network communication system | |
| KR20150071818A (ko) | 계통 해석 데이터의 처리를 위한 장치 및 방법 | |
| Vistnes et al. | A monte carlo method for adequacy assessment of cyber-physical distribution systems |