DE2717930C2 - Ersatzschaltung zur Nachbildung von Anlagenaufbau und Zustand von Energieversorgungsanlagen oder -netzen - Google Patents

Description

a) in der realen Anlage nicht vorhandene Teile in der Ersatzschaltung unwirksam geschaltet werden durch Festlegung der zugehörigen Schaltstellen als konstant offen und

b) in der realen Anlage vorhandene Teile in der Ersatzschaltung wirksam geschaltet werden durch Festlegung der entsprechenden Schaltstellen als konstant geschlossen sowie

c) in der realen Anlage vorhandene Schaltfunktionen (z. B. Schalter, Trenner) in der Ersatzschaltung durch variable (schaltbare) Schaltstellen nachgebildet werden.

2. Ersatzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung der Schaltstellen in verschiedenen Speichern eines speicherprogrammierten Systems derart abgelegt ist, daß die variablen Funktionen, in einem RAM-Speicher und die als konstant festgelegten Schaltstellen in einem ROM- oder PROM-Speicher gespeichert sind.

3. Ersatzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Modulteile in verschiedenen Modultypen einheitlich sind.

4. Ersatzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduln so gestaltet sind, daß sich mit einem Modul unterschiedliche Typen von Anlagen- oder Netzteilen nachbilden lassen.

5. Ersatzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduln eine Prüfeinrichtung zur Selbstüberwachutig enthalten.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ersatzschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Mit solchen Nachbildungen lassen sich z. B. gefahrlos beabsichtigte Schalthandlungen simulieren, ehe sie in der realen Anlage ausgeführt werden.

Systeme für die Erzeugung und Verteilung von Energie sowie für den Transport und die Verteilung von Stoffen wie Gas, Wasser und öl stellen einen Prozeß dar, der durch große räumliche Ausdehnungen und häufig netzförmigen Aufbau charakterisiert ist. Die Führung solcher Versorgungsnetze erfolgt durch Netzleiisysteme, die Prozeßrechner enthalten. Die Prozeßrechner sind in der Regel in einer zentralen Netzleitstelle installiert, können aber auch in Unterstationen dezentralisierte Steuerungs-, Überwachungsund Schutzfunktionen übernehmen.

Derartige Netzleiisysteme haben vielfältige Aufgaben, wie z. B. den aktuellen Zustand von Schaltstellen zu erfassen und Änderungen iu registrieren, Verriege- !ungsabhängigkeiten herzustellen und Schaltfolgen auszugeben und außerdem Regelaufgaben, Überwachungsfunktionen und sonstige Informationsverarbeitungsfunktionen zu übernehmen. Zur Durchführung dieser Aufgaben muß in den Leitstellen sowohl der Anlagenaufbau als auch der aktuelle Anlagenzustand

ίο bekannt sein, d. h. ein Abbild des wahren Prozesses geschaffen werden.

Aus Brown, Boveri Mitteilungen 9-76, Seiten 560 bis 566, ist bekannt, für die Netzstabilität oder die Sicherheit kritische Schaltmaßnahmen vor ihrer Durchführung in der realen Anlagen mit Rechnerunterstützung zu simulieren und damit die zu erwartenden Wirkungen zu überprüfen.

Weiterhin ist ji der DE-OS 26 07 622 ein VerfahrenT BHB bei dem eine Schaltanlage durch ein Modell nachgebildet wird und bei dem beabsichtigte Schalthandlungen zum Schutz gegen Schaltfehler zuerst im Modell ausgeführt und überprüft werden. Dabei ist es jedoch e; forderlich, für jede Schaltanlage ein vollständig neues Modell zu erstellen. Schaltanlagen unterscheiden sich nämlich untereinander wesentlich durch ihren Aufbau z. B. durch die Zahl der Sammelschienen, Vorhandensein von Querkupplungen, Längstrennern, Hilfsschienen, Umgehungen usw. Dies bedeutet einen erheblichen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine normierte Ersatzschaltung anzugeben, die für unterschiedliche Energieversorgungsanlagen oder -netze anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Ersatzschaltung mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße universelle Ersatzschaltung ist aus normierten Modulen aufgebaut. Die Modultechnik, und zwar sowohl für Hardware- als auch Software-Komponenten in datentechnischen Einrichtungen ist aus Brown, Boveri Mitteilungen 9-76, Seiten 545 bis 549, und Brown, Boveri Mitteilungen 8-74, Seiten 389 bis 392, bekannt. Die normierten Moduln der Ersatzschaltung,

<5 auch Pseudoschaltfelder genannt, bilden typische Anlagenteile nach. Vorteilhaft ist dabei, daß erprobte Lösungen angewendet werden können, in denen z. B. viele Einzelvorschriften für Verriegelungsbedingungen berücksichtigt sind. Durch die Umsetzung des individueilen Falles in eine normierte Lösung wird die Übersichtlichkeit verbessert und auch eine Normierung der Bedienungsabläufe ermöglicht.

Die Pseudoschaltfelder sind schaltungsmäßig so aufgebaut, daß sich damit die entsprechenden individueilen, im Netz echt vorhandenen Schaltfelder mit ihren Schaltern und Trennstellen durch entsprechende Zuordnung bzw. Festlegung der Schaltstellen auf dem betreffenden Modul des Ersatzschaltbildes schaltungs- , mäßig darstellen (nachbilden) lassen. Dabei werden die Schaltstellen auf dem Modul, die echt im abzubildenden Schaltfeld vorhandenen Schaltgeräten bzw. Trennstellen entsprechen, variabel bezüglich ihres Schaltzustandes programmiert. Dagegen werden Schaltstellen auf dem Modul, die im abzubildenden Schaltfeld nicht in Form von Schaltgeräten oder Trennstellen vorhanden sind, bezüglich ihres Schaltzustandes als Konstanten programmiert. Das heißt, sie sind- konstant eingeschaltet, falls sie in einem Leitungszweig des Moduls liegen,

T vorgeschlagen vordtn,

der im abzubildenden Schaltfeld echt vorhanden ist und konstant ausgeschaltet, wenn sie in einem Leitungszweig des Bausteins liegen, der im abzubildenden Schaltfeld nicht vorhanden ist. Es werden also nur die in der Anlage, bzw. im Netz echt vorhandenen Schaltsiellen in dem aus Modulen (Pseudosdialtfeldern) aufgebauten Ersatzschaltbild als Variablen geführt, die nicht vorhandenen dagegen als Konstanten individuell festgeschrieben. Sie können jedoch nachträglich wieder in Variable geändert werden und Variable in Konstanten bei Änderungen im Anlagenaufbau.

Das beispielsweise in Form einer Matrix aufgebaute Ersatzschaltbild kann zum Beispiel aus bistabilen Schaltkreisen aufgebaut werden oder in einem Speicher eines Rechnersystems abgelegt werden. Dazu sind alle "5 Schaltstellen im Pseudoabzweig. ob in einem bestimmten Fall im abzubildenden Schaltfeld vorhanden oder nicht, gleichbleibend durchnumeriert. Die optimale Anzahl der unterschiedlichen Module (Pseudoschaltfelder) kann für jedes Netz verschieden sein und stellt einen Kompromiß bezüglich des Verhältnisses der in der Summe der Schaltfelder insgesamt echt vorhandenen Schaltstellen zu der Anzahl der redundanten Schaltstellen auf der Summe der vorzusehenden Module dar. Andererseits wird die Zahl der redundanten Schaltstellen von der anzustrebenden möglichst weitgehenden Normierung bestimmt.

Im Extremfall kann auch ein Modul eingesetzt werden, mit dem es ermöglicht wird, alle in einem Netz vorhandenen Schaltfelder nachzubilden. Die weitgehen- 3" de Normierung der Pseudoschaltfelder für das Ersatzschaltbild (Prozeßnachbildung) gestattet es, für Schaltfolgen und Verriegelungen allgemeine Verfahrensvorschriften herzuleiten und damit rechneradäquat zu machen. Der Rechner arbeitet also mit einem speziellen ³^ Modell des Prozesses anstatt mit dem Prozeß selbst. Er gibt jedoch das erarbeitete Ergebnis nach entsprechender Rückumw?.ndlung wieder an den Prozeß in Form von Wirkungseingriffen zurück bzw. gibt diese frei.

Als Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße *° Schaltung werden nachstehend vier unterschiedliche Module (Pseudoschaltfelder), die in einer Zentrale (Netzleitstelle) angeordnet sind, für das Ersatzschaltbild eines Netzes vorgestellt.

Die Bausteine (Module) A bis D beinhalten dabei folgende Kombinationen:

Modul A « Querkupplung, Umgehung und Längstrennung;

Modul B — Leistungsabzweig und Trafoschaltfeld;

Modul C - Eigenbedarf und Löschspule an Nullpunktbildner;

Modul D - Sammelschienenmessung, Sammelschienenerdung und Umgehungsschierienerv dung.

Das Modul A besteht aus den Sammelschienen SSI und SSII, die durch den Längstrenner 14 and 15 jeweils in die Abschnitte a und b unterteilt sind und weiter aus einer Umgehungsschiene US, die durch die Trenner 9 *° und 10 ebenfalls in zwei Abschnitte unterteilt ist. Weiter enthält das Modul Verbindungsleitungen, zu denen Trenner und Leistungsschalter so angeordnet sind, daß mittels dieser Schaltgeräte die Sammelschienen-Abschnitte unter Beachtung einer bestimmten Schaltfolge miteinander gekuppelt bzw. mit einem Abschnitt der Umgehungsschiene verbunden werden können, wobei am Ende der Schaltfolge immer ein Leistungsschalter die Verbindung schließt bzw. immer am Anfang der Schaltfolge die Verbindung öffnet, wenn eine Verbindung der Schienen untereinander aufgehoben werden soll. Weiter sind in dem Modul Erdungsschaltgerä'e vorhanden, damit das Pseudoschaltfeld (Modul) nach Freischalten von den Schienen vor und hinter dem Leistungsschalter 7 geerdet werden kann. Es besteht eine Verbindung von SS1 über einen Trenner 1, einen Leistungsschalter 3 und Erdungsschalter 5 nach Erdpotential. Von der Schiene SSII führt eine Verbindung über Trenner 2 und Leistungsschalter 4 zu dem Erdungsschalter 5. Zwischen Erdungsschalter 5 und Leistungsschalter 4 ist eine Verbindung über weitere Trenner 6 und 13 auf die Sammelschiene SSI! gelegt Ebenfalls ist noch eine Verbindung über einen Trenner 12 auf die Sammelschiene SSI gelegt. Nach dem Schalter 4 und 5 führt eine Verbindung über einen Trenner 7 einmal über Leistungsschalter 9 bzw. 10 auf die Umgehungsschiene US und einmal über den Trenner 11 auf die Sammelschiene SSIl. Zwischen Leistungsschalter 7 und Trenner 11 besteht noch eine Verbindung über einen Erdungsschalter 8 nach Erdpotential. In die Sammelschienen SSI und SSII sind die beiden Trenner 14 und 15 gelegt.

Mit dieser gezeigten Konfiguration von Modulelementen sind unterschiedlich aufgebaute Kupplungen, Umgehungen und Längstrennungen abbildbar. Weitere Pseudoschaltbilder (Module) zur Abbildung anderer Aufgaben sind in einer Netzleitstelle (Zentrale) angeordnet.

Diese Moduln A. B. C, D, die die oben angeführten Tätigkeiten ausführen können, sind nur beispielhaft angegeben. Alle Moduln sind auf Sammelschienenebene und Umgehungsschienenebene miteinander verbunden. Für einfache Aufgaben brauchen selbstverständlich nur Teile eines Moduls eingesetzt zu werden. Es können auch mehrere gleiche Moduln eingesetzt werden. Auf der Gesamtheit der eingesetzten und miteinander verknüpften Module wird dann der Prozeß abgebildet

In einem nicht dargestellten Rechnerspeicher, oder mittels Relaisspeicher oder Flipflops sind beispielsweise die Bauelemente 1 bis 15 in Form von Speicherzellen verifiziert, d. h., die zweiwertigen Zustände L bzw. 0 der Schalter und Trenner sind darin abgespeichert.

So wird beispielsweise für die Abbildung einer einfachen Querkupplung nur die Verbindung von SSI über den Trenner 1, den Leistungsschalter 3 und den Trenner 2 auf SS Il gebraucht. Im Speicher wären dann nur die im Modul enthaltenen Bauelemente 1, 2, 3 bezüglich ihres Zustandes variabel, die übrigen Bauelemente 4 bis 14 dagegen konstant im Zustand 0 bzw. L.

Bestimmte Schaltbedingungen, beispielsweise daß ein Schalter bei bestimmten Anlage-Zuständen nicht betätigt werden darf oder daß ein Trennschalter nicht unter Last geschaltet werden darf, sind in dem Rechnersystem oder programmierbarem Steuersystem fest eingegeben. Die vorgesehenen Schaltfolgen bauen darauf auf. Unzulässige Schaltanweisungen erfüllen nicht die normierten Verriegelnngsbedingungen für die normierten Module und werden verworfen. Die verschiedenen Schaltstellen (Trenner, Leistungsschalter, Erdungsschalter u.dgl.) sind in dem Rechnersystem eingegeben. Dabei können die variablen Schaltstellen auch in einem RAM-Speicher und die konstanten oder festgeschriebenen Schaltstellen in einem ROM*- oder PROM "-Speicher abgelegt werden. Die variablen bzw.

• Definition in DT-Zeitschrift »Funkschau«, 1976, Heft 23, Seiten 999,1000.

konstanten Schaltstellen sind dann in geschützte und ungeschützte Speicherbereiche eingeteilt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung können anstelle vieler Moduln auch nur ein einziger Modul eingesetzt werden. Dieser alleinige Modul kann dann sämtliche mögliche Schalthandlungen ausführen. Die Module können auch so ausgebildet werden, daß mit ein und demselben Modul unterschiedliche Schaltaufgaben ausführbar sind. Die Moduln sind vorteilhaft mit einer Prüflogik ausgestattet, mit deren Hilfe der Modul selbst gesteuert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Ersatzschaltung zur Nachbildung von Anlagenaufbau und Zustand von Energieversorgungsanlagen oder -netzen, dadurch gekennzeichnet, daß es eine universelle, für beliebige Energieversorgungsanlagen bzw. -netze geeignete Ersatzschaltung ist, die aus normierten Moduln aufgebaut ist, die typische reale Anlagen- oder Netzteile nachbilden, wobei sowohl die Moduln untereinander, als auch einzelne nachgebildete Anlagenteile innerhalb der Moduln über Schaltstellen beliebig zusammengeschaltet werden können, so daß eine bestimmte Anlage bzw. ein bestimmtes Netz nachgebildet werden kann, indem