close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Язык функционально-структурной разметки электрических схем подстанций

код для вставкиСкачать
Средством функционально-структурного описания электрических схем подстанций служит язык их разметки, описываемый в статье. Его семантика отражает иерархию типов структурных компонентов схем подстанций и их взаимосвязи. Дана классификация структурных
ЯЗЫК ФУНУКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНОЙ РАЗМЕТКИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ПОДСТАНЦИЙ
И.А. Головинский, НТЦ ФСК ЕЭС, Москва 1
©2011 г.
Введение
Одним из стратегических направлений развития отечественной
электроэнергетики
является
ее
интеллектуализация.
Задачи
интеллектуального управления электрическими сетями предъявляют
повышенные требования к полноте и точности описания и моделирования
электросетей.
Необходимой
частью
информационной
поддержки
интеллектуальных решений является характеризация функциональнотопологической структуры каждой подстанции в ЕНЭС России.
Электрические схемы подстанций являются сложными техническими
объектами. Первоначально они формируются на этапах проектирования и
сооружения подстанций. В процессе эксплуатации многие подстанции
претерпевали реконструкции, вносившие в их схемы отклонения от типовых
проектных решений. В результате оказалось, что схемы реально
действующих подстанций в России и СНГ настолько разнообразны, что их
топологию невозможно полностью охарактеризовать путем отнесения
подстанции к одному из типов в рамках какой-либо практически приемлемой
классификации.
Однако если не для подстанций в целом, то для определенных типов их
структурных составляющих такого рода классификация, исчерпывающим
образом описывающая эти составляющие, оказывается возможной. Основой
этой классификации служит анализ и типологизация схем присоединений
ЛЭП, трансформаторов и других устройств к шинам. Соответственно
оказывается, что средством функционально-структурного описания
электрических схем подстанций должен быть язык, семантика которого,
система смысловых значений, будет отражать иерархию типов структурных
компонентов этих схем и их взаимосвязи.
Основным содержанием работы является разработка семантики и
грамматики
такого
языка
функционально-структурного
описания
электрических схем подстанций. Грамматика языка допускает варианты,
связанные с предпочтениями его разработчиков. В то же время семантика
В обсуждении статьи принимали участие М.И. Лондер, Л.С. Штейнбок и Т.С. Яковлева
(НТЦ ФСК ЕЭС, Москва). Схемы распределительных устройств предоставлены
Л.С.Штейнбоком.
1
1
этого языка должна опираться на соотношения объективного характера,
подлежащие выявлению посредством функционального и топологического
анализа структуры электрических схем.
Стандартизированная система идентификации элементов и типовых
фрагментов электрических схем подстанций необходима для построения
больших интегрированных систем управления электрическими сетями и
энергосистемами. В настоящее время разрабатываются интерфейсы для
интеграции комплексов АСДУ на основе идеологии CIM [1]. Их реализацию
облегчит функционально-структурная идентификация элементов и
фрагментов подстанций. Особенно такая, которая будет допускать
автоматическое формирование идентификаторов.
Опыт оперативно-диспетчерского управления электрическими сетями и
разработок по автоматизации управления подстанциями привел к
накоплению ряда терминов и практических приемов, относящихся к области
функционально-структурного анализа и идентификации составляющих
электрических схем подстанций. Этот опыт нуждался в формализации и
обобщении.
В
работе
исследованы
логические
основания
оптимизации
функционально-структурной идентификации элементов и типовых
фрагментов электрических схем подстанций. Методы идентификации
систематизированы с учетом практики оперативно-диспетчерского
управления электрическими сетями и опыта его автоматизации. Основная
трудность заключалась в нахождении такой системы правил, которая
порождала бы достаточно естественные для человека имена-идентификаторы
элементов электрических схем подстанций и была бы вместе с тем логически
полной, обеспечивая возможность автоматического формирования
идентификаторов.
В работе даются определения как вошедших в практику терминов, так и
некоторых новых. Предлагаемые типизация и терминология структурных
составляющих схем подстанций могут быть использованы при разработке
стандартов и технических регламентов.
Слово «идентификация» имеет в информатике два значения:
«распознавание» и «именование». В данной работе используются оба
значения. Выражения «идентификация элементов электрической схемы
подстанции» и «функционально-структурная разметка электрической схемы
подстанции» используются как синонимы.
1. Структурные компоненты электрических схем подстанций
Согласно известному в лингвистике тезису Сепира - Уорфа, всякий язык
неявно определяет модель того «мира», который он описывает [2; 3]. Иначе
говоря – язык подразумевает модель своей предметной области. Эта модель
образует семантический уровень языка [4; 5].
2
Описание семантики языка функционально-структурной разметки
электрических схем подстанций требует прежде всего характеризации типов
(классов) структурных компонентов схем. Выражения «тип (структурного)
компонента» и «класс (структурного) компонента» являются здесь
синонимами. Первое употребляется при логическом анализе типов
структурных компонентов схем подстанций, второе – при описании классов
(т.е. типов) этих компонентов в терминологии объектно-ориентированного
подхода. Для иллюстрации определяемых понятий даются ссылки на
помещенные в работе изображения фрагментов электрических схем
подстанций. Элементы схем в них помечены идентификаторами,
составленными согласно правилам, которые изложены в разделе 4.
1. Узлы и цепи. Для корректности описания присоединений и для других
задач анализа структуры схем подстанций необходимо определить понятия
узла соединения и узла разветвления. Узлом соединения или соединительным
узлом в схеме подстанции будем называть точку соединения двух или более
смежных устройств, изображенных на схеме. Это могут быть силовые
устройства, коммутационные аппараты, устройства вторичной коммутации.
Узлом разветвления будем называть такой узел соединения, с которым
непосредственно связаны не менее трех изображенных на схеме устройств,
не считая заземлителей. Если устройство, принадлежащее некоторому
фрагменту схемы, соединено непосредственно с устройством, не
принадлежащим данному фрагменту, то узел соединения этих двух устройств
будем называть граничным узлом данного фрагмента схемы.
Определим понятия разветвленной и неразветвленной цепей
коммутационных аппаратов. Цепь (связный подграф схемы подстанции),
состоящую из коммутационных аппаратов (выключателей, разъединителей,
заземлителей, выкатных тележек и т.п.) называем разветвленной, если она
содержит узел разветвления (хотя бы один) и не менее трех непосредственно
связанных с ним устройств, не считая заземлителей. В противном случае
цепь коммутационных аппаратов будем называть неразветвленной. В
частности, если для цели анализа на схеме выделена цепь, которая содержит
узлы разветвления, но выделенной цепи у каждого из этих узлов
принадлежат не более двух непосредственно связанных с ним устройств, то
такая цепь считается неразветвленной.
2. Участки напряжения. Участком напряжения на подстанции
называется такая связная часть схемы подстанции, внутри которой нет
силовых (авто)трансформаторов и которая соединяется с другими частями
электросети только через узлы соединения с ЛЭП и силовыми
(авто)трансформаторами.
Участок
напряжения
на
подстанции
идентифицируется его классом напряжения, а также порядковым номером,
если на подстанции имеется несколько участков напряжения одного класса.
Практически не встречаются схемы подстанций, имеющие более одного
участка напряжения классов от 110 кВ и выше.
3
Секции шин, содержащиеся внутри одного участка напряжения на
подстанции, вместе с соединяющими их выключателями и разъединителями,
а также непосредственно присоединенными к ним заземлителями, образуют
распределительное устройство (распредустройство). Каждый участок
напряжения на подстанции содержит единственное распредустройство, а
каждое распредустройство принадлежит единственному участку напряжения.
Поэтому распредустройства идентифицируются так же, как содержащие их
участки напряжения.
Выключатели, принадлежащие распредустройству, обеспечивают
соединения секций шин между собой. Распредустройство, которое состоит из
двух систем шин, соединяемых цепочками, содержащими по три
выключателя
на
пару
присоединений
ЛЭП
и
силовых
(авто)трансформаторов, принято называть полуторной схемой. Схему при
четырех выключателях на три присоединения ЛЭП и силовых
(авто)трансформаторов в каждой из цепочек, соединяющих две системы шин,
называют трехчетвертной.
Т-500/220/10
V-220
V-500
Т-220/10
V-10
ТСН
Рис. 1. Графа участков напряжения электрической схемы подстанции
Вешкайма (без собственных нужд).
В пределах подстанции распредустройства соединяются между собой
силовыми
(авто)трансформаторами.
Верхний
уровень
структуры
электрической схемы подстанции становится наглядным, если изобразить его
неориентированным графом – графом участков напряжения (Рис. 1).
Вершины этого графа представляют: 1) участки напряжения; 2) силовые
(авто)трансформаторы и входы ЛЭП на подстанцию. Ребра графа
представляют
связи
участков
напряжения
с
силовыми
(авто)трансформаторами и входами ЛЭП. Вершины распредустройств
изображены маленькими квадратами, вершины трансформаторов – двумя
4
либо
тремя
маленькими
окружностями,
по
числу
полюсов
(авто)трансформатора. Трехполюсный автотрансформатор, имеющий две
обмотки, изображается тремя окружностями. Трансформаторы собственных
нужд (ТСН) изображаются окружностями меньшего размера. Входы ЛЭП
обозначены стрелками, направленными вне подстанции. На Рис. 1 приведен
пример графа участков напряжения электрической схемы подстанции
Вешкайма.
Большинство двухтрансформаторных подстанций имеют такой граф
участков напряжения, как показанный на Рис. 2. Эти подстанции имеют два
участка напряжения и два трансформатора. Участки напряжения на Рис. 2
помечены классами 110 кВ и 35 кВ, но возможны и другие классы.
Существуют примеры двухтрансформаторных подстанций с тремя входами
ЛЭП со стороны высшего напряжения (Рис. 10).
V-110
Т1-110/35
Т2-110/35
V-35
Рис. 2. Граф участков напряжения типовой двухтрансформаторной
подстанции.
3. Полные присоединения устройств и их собственные части. В
диспетчерском управлении и в работах по его автоматизации употребляется
термин «присоединение». Имеются в виду прежде всего присоединения ЛЭП
и силовых (авто)трансформаторов к шинам подстанций. В схемах первичных
цепей в качестве устройств, присоединяемых к шинам, присутствуют также
реакторы и трансформаторы напряжения (ТН). Их присоединения обычно
устроены проще, чем присоединения ЛЭП и силовых трансформаторов,
поскольку не содержат резервирующих цепей. Однако они тоже состоят из
коммутационных аппаратов и в главном своем назначении – связывать
присоединяемое устройство с с другими устройствами - топологически
сходны с присоединениями ЛЭП и силовых (авто)трансформаторов. При
анализе топологии схем подстанций возникает также необходимость
рассматривать присоединения одних секций шин к другим. Устройства всех
5
перечисленных типов, кроме секций шин, присоединяемые к секциям шин,
будем называть присоединяемыми устройствами.
Термин «присоединение» до сих пор не имел четкого определения, что
приводило к путанице. В разных случаях его применяют к разным объектам.
Следует различать два вида цепей коммутационных аппаратов, обычно
понимаемых как присоединения: 1) неразветвленную цепь от
присоединяемого устройства до узла разветвления, ближайшего к данному
присоединяемому устройству; 2) цепь (разветвленную или неразветвленную),
соединяющую присоединяемое устройство со всеми ближайшими к нему
секциями шин. Под «ближайшими» к присоединяемому устройству секциями
шин понимаются те, с которыми это устройство соединяется только через
коммутационные аппараты.
Сами присоединяемые устройства, как и секции шин, в состав своих
присоединений, полных или собственных, не входят. Если в случае 1)
неразветвленная цепь соединяет присоединяемое устройство не с секцией
шин, а с узлом разветвления, то этот узел в состав данной цепи тоже не
входит. Для случая 1) будем использовать термин собственная часть
присоединения (присоединяемого устройства) или короче – собственное
присоединение, для случая 2) – термин полное присоединение (к шинам).
Несколько далее будет определен еще один тип присоединений – групповые
присоединения.
При анализе и определении присоединений необходимо учитывать
неодинаковую весомость функциональных ролей присоединяемых устройств,
отношения функциональной подчиненности между ними. Для корректного
определения
собственных
присоединений
ЛЭП
и
силовых
(авто)трансформаторов
временно
удалим
из
схемы
реакторы,
трансформаторы напряжения, ограничители перенапряжения (ОПН) и прочие
вспомогательные устройства, имеющие собственные присоединения. Удалим
эти
вспомогательные
устройства
вместе
с
их
собственными
присоединениями. На схеме без реакторов, трансформаторов напряжения,
ОПН и тому подобных устройств и обсуживающих только их
коммутационных аппаратов определим структуру присоединений ЛЭП,
силовых (авто)трансформаторов и секций шин. В частности, определим
собственные присоединения ЛЭП и силовых (авто)трансформаторов. После
этого возвратим обратно на схему все, что временно удалили, и определим
присоединения временно удалявшихся вспомогательных устройств –
реакторов, ТН, ОПН и др.
Таким образом, коммутационную схему подстанции по существу
интерпретируем как двухуровневую. Верхний ее уровень образует менее
подробная схема, в которой представлены соединения только силовых
устройств. Нижний уровень составляет вся схема со вспомогательными
устройствами и их присоединениями. Кроме элементов схемы верхнего
уровня, в нижний уровень входят, во-первых, устройства, имеющие
собственные присоединения: реакторы, трансформаторы напряжения,
ограничители перенапряжения. Во-вторых, устройства, не имеющие
6
собственных присоединений, а включаемые последовательно в цепи
присоединений других устройств: компенсаторы, трансформаторы тока,
измерительные приборы и т.п.
Описанная процедура определения собственных присоединений дает,
например, для собственной части присоединения ЛЭП V500-L1 на Рис. 8
неразветвленную цепь от входа этой ЛЭП на подстанцию до узла N2. Полное
присоединение данной ЛЭП образовано соединением собственной части ее
присоединения с неразветвленной цепью (междушинной перемычкой),
которая соединяет шины V500-Bus1 и V500-Bus2, проходя через
выключатели X11-B, X13-B и X12-B. Собственная часть присоединения
трансформатора напряжения L1-VT определяется как вся та часть схемы на
Рис. 8, которая присоединена слева к узлу N1.
Собственная часть присоединения устройства всегда является частью
полного присоединения того же устройства, и в некоторых случаях совпадает
с ним. На Рис. 9 собственная часть присоединения трансформатора
напряжения Bus11-VT (к секции шин V220-Bus11) совпадает с полным
присоединением данного ТН.
Для всех классов присоединяемых устройств (ЛЭП, трансформаторов,
реакторов), кроме секций шин, их собственное присоединение однозначно
идентифицируются по присоединяемому устройству.
4. Групповые присоединения (bay). Важной структурной составляющей
участков напряжения подстанции являются компоненты схемы, именуемые в
международной терминологии английским словом bay.1 Этот термин в
стандартах МЭК 61970 и 61850 определяется расплывчато и допускает
различные толкования. Чаще всего им называют такой связный фрагмент
схемы, образованный соединениями коммутационных аппаратов, все
граничные узлы которого являются узлами соединения с присоединяемыми
устройствами (ЛЭП, трансформаторами, реакторами) и секциями шин. При
таком понимании термина bay силовые устройства, реакторы и ТН в его
состав не входят.
На русском языке в терминологии оперативно-диспетчерского
управления отсутствует точный эквивалент термина bay. Однако он
необходим. Употребление непосредственно английского слова bay в русском
языке неудобно из-за фонетических особенностей этого слова. В качестве
эквивалента термина bay в данной работе используется словосочетание
групповое присоединение [6].
Топологический граф, представляющий групповое присоединение,
может содержать циклы и разветвления в различных комбинациях. Графы
групповых присоединений подразделяются на два типа по признаку
В английском языке слово «bay» имеет ряд значений, в том числе несинонимичных.
Среди переводов этого слова, приводимых в англо-русских словарях, наиболее близкими
к смыслу его употребления в описаниях коммутационных схем являются «отсек»,
«пролет»; «бухта», «залив».
1
7
наличия/отсутствия в
них циклов. Групповые присоединения, графы
которых содержат циклы, – это многоугольные схемы. На подстанциях СНГ
многоугольные схемы в чистом виде встречаются редко. Цикл образует
также пара перемычек со стороны высшего напряжения на
двухтрансформаторной подстанции. Графы групповых присоединений без
циклов – деревья.
Собственные присоединения двух разных устройств не имеют общих
частей. В то же время различные полные присоединения могут иметь общие
части – в полуторных, трехчетвертных и кольцевых схемах. Объединение
всех полных присоединений, имеющих попарно непустые пересечения,
образует групповое присоединение.
Полное присоединение любого присоединяемого устройства является
частью некоторого группового присоединения. Во многих случаях полное
присоединение совпадает с групповым присоединением, в котором оно
содержится. Пусть, например, в распредустройстве с двумя рабочими и
одной обходной (ОСШ) системами шин полное присоединение ЛЭП или
силового трансформатора содержит один выключатель, развилку
разъединителей на две рабочие системы шин и соединение через
разъединитель с ОСШ (Рис. 9). Это полное присоединение образует
групповое присоединение. Оно со всех сторон непосредственно соединено с
силовыми устройствами. Другой пример – полное присоединение ЛЭП или
силового (авто)трансформатора к двум рабочим системам шин с двумя
выключателями. Это полное присоединение также совпадает с групповым
присоединением.
В полуторных, трехчетвертных и кольцевых схемах полное
присоединение ЛЭП или силового (авто)трансформатора есть часть
группового присоединения, не совпадающая со всем групповым
присоединением. В составе того же группового присоединения имеются
коммутационные аппараты, не принадлежащие данному полному
присоединению. Они принадлежат собственным частям других полных
присоединений, входящих в состав данного группового присоединения.
5. Междушинные присоединения. Специальный вид групповых
присоединений образуют междушинные присоединения. Это такие
групповые присоединения, которые соединяют между собой только секции
шин. Для каждой из секций шин, соединяемых междушинным
присоединеним, это групповое присоединение является полным
присоединением данной секции шин ко всем остальным секциям шин,
которые соединены данным междушинным присоединением.
Необходимо различать следующие виды междушинных присоединений:
- межсекционное присоединение: среди соединяемых им секций шин
имеются две секции одной системы шин;
- шиносоединительное присоединение: среди соединяемых им секций
шин имеются секции разных рабочих систем шин;
- обходное присоединение: одна из соединяемых секций шин – обходная;
8
- межсекционно-обходное присоединение: соединяет две секции одной
рабочей системы шин и секцию ОСШ;
- шиносоединительно-обходное присоединение: соединяет секции разных
рабочих систем шин и секцию ОСШ.
Из этих определений следует, что:
1) межсекционно-обходное присоединение является частным случаем
как межсекционного, так и обходного типов присоединений;
2) шиносоединительно-обходное присоединение является частным
случаем как шиносоединительного, так и обходного типов присоединений.
Для междушинных присоединений характерно, что любое из них
содержит не более одного выключателя. Междушинное присоединение без
выключателей – это перемычка на разъединителях. Выключатель в каждом
из перечисленных пяти типов междушинных присоединений получает
название и аббревиатуру в соответствии с типом своего присоединения:
- секционный выключатель (СВ) – выключатель межсекционного
присоединения;
- шиносоединительный выключатель (ШСВ) – выключатель
шиносоединительного присоединения;
- обходной выключатель (ОВ) – выключатель обходного присоединения;
- совмещенный секционный и обходной выключатель (СОВ) –
выключатель межсекционно-обходного присоединения;
- совмещенный шиносоединительный и обходной выключатель (ШОВ) –
выключатель шиносоединительно-обходного присоединения.
Топологические определения секций и систем шин, рабочих и обходных,
приводятся в следующем пункте.
6. Системы шин. Секции шин, входящие в распредустройство, образуют
одну или несколько систем шин. Формально-топологически секции шин
можно объединить в одну систему шин на основании следующего принципа:
если одно полное присоединение ЛЭП или (авто)трансформатора соединено
непосредственно с двумя секциями шин, то эти секции принадлежат двум
разным системам шин. Отсюда следует, что никакое полное присоединение
ЛЭП и трансформатора не может иметь с одной системой шин два узла
соединения, принадлежащих двум разным секциям этой системы шин. Если
несколько секций шин соединены коммутационными аппаратами так, что для
их совокупности выполняется указанный принцип, то они принадлежат
одной системе шин.
Крайне редко встречается случай, когда одно полное присоединение
ЛЭП или трансформатора имеет два узла соединения с одной и той же
секцией шин. Такой пример приведен на Рис. 3: полное присоединение ЛЭП
V220-L1 имеет два узла соединения с секцией шин V220-Bus1.
Таким образом, топологически систему шин можно определить как
максимальную (возможно – закольцованную) цепь из таких секций шин, что
каждое полное присоединение ЛЭП или силового трансформатора,
принадлежащее данному участку напряжения, непосредственно соединено не
9
более чем с одной секцией. С одной секцией, крайне редко, оно может иметь
более одного узла соединения.
V220-L1
N1
L14-G1
L15-G1
L15-D
L14-D
L15-G2
L14-G2
L14-B
L111-G
L15-B
L12-G
N2
L111-D
L13-G
L112-G
N3
L112-D
L12-D
L13-D
V220-Bus1
V220-Bus3
V220-Bus2
Рис. 3. Изображение двух несекционированных систем шин (V220-Bus2
и V220-Bus3) как одной секционированной системы шин (фрагмент схемы
ПС Бугры, МосРДУ).
На чертежах секции одной системы шин обычно располагают
горизонтально в один ряд, а разные системы шин – в вертикальном порядке,
одну под другой. Когда этот привычный порядок графического размещения
нарушается, могут возникать затруднения при группировке секций шин в
системы шин. Например, на Рис. 3 секции шин V220-Bus2 и V220-Bus3
расположены горизонтально в один ряд. Это создает впечатление, что они
являются секциями одной системы шин. Однако из вышеприведенного
принципа следует, что это две разные системы шин, так как обе они
непосредственно связаны с одним полным присоединением ЛЭП V220-L1.
Топологическое определение секции обходной системы шин следующее:
это такая секция шин в распредустройстве, которая с каждой ЛЭП или
силовым (авто)трансформатором, связанным с данным распредустройством
собственным присоединением, соединяется неразветвленной цепью без
выключателей (только из разъединителей). С секциями рабочих систем шин
ОСШ соединяется цепью, содержащей выключатель - обходной, или
совмещенный шиносоединительный с обходным (ШОВ), или совмещенный
секционный с обходным (СОВ). В случае ШОВ и СОВ секция ОСШ
соединяется также с одной из секций рабочей системы шин перемычкой из
разъединителей без выключателя. Примеры показаны на Рис. 4 и Рис. 5.
Полные присоединения секции ОСШ к рабочим системам шин через ШОВ и
10
СОВ являются, как
присоединениями.
и
через
ОВ,
междушинными
групповыми
V220-TrBus
TieTr-G0
TieTr-D
TieTr-G1
TieTr-G2
N1
TieTr-B
TieTr-G3
TieTr11-D
TieTr12-D
TieTr-G4
TieTr2-D
V220_Bus1
V220_Bus2
Рис. 4. Шиносоединительно-обходное
МосРДУ.
присоединение
на
ТЭЦ-26
Заметим, что схемы присоединения ШОВ и СОВ к двум рабочим и
одной обходной секциям шин могут быть изоморфны как графы. Разница
между ними лишь в том, что в первом случае разъединители в развилке
связаны с двумя разными системами шин, а во втором – с двумя секциями
одной системы шин. Обе схемы могут быть реализованы и как на Рис. 4, и
как на Рис. 5. Без перемычки на разъединителе TieTr12-D, соединяющей узел
N1 с шиной V220-Bus1 на Рис. 4, выключатель TieTr-B не будет секционным
или шиносоединительным, а будет только обходным. Ту же роль играет
перемычка на двух разъединителях, соединяющей шины V220-TrBus и V220Bus2 на Рис. 5.
7. Многоугольные распредустройства. Из определений понятий
распредустройства
и
собственного
присоединения
следует,
что
коммутационные аппараты, входящие в состав собственного присоединения
какого-либо устройства, не являющегося секцией шин, не принадлежат
распределительному устройству. В состав распредустройства входят только
те цепи коммутационных аппаратов, которые осуществляют соединения
между шинами. С другой стороны, любой коммутационный аппарат, не
принадлежащий распределительному устройству, принадлежит собственной
части некоторого присоединения (не являющегося присоединением секции
шин). Таким образом, каждый участок напряжения на подстанции состоит из
11
распредустройства и связанных с ним собственных присоединений
устройств, не являющихся секциями шин. Из этого следует, что каждый узел
разветвления
в
схеме
подстанции
принадлежит
какому-то
распредустройству.
V220-L1
N1
V220-TrBus
N3
N2
SectTr-G0
L1-D0
SectTr-D
L1-G1
L1-G2
SectTr-G1
TrX-D1
L1-D1
L1-G3
TrX-G1
SectTr-B
L1-B
SectTr2-G
SectTr1-G
L1-G4
TrX-G2
L1-D2
N4
SectTr1-D
V220-Bus1
TrX-D2
SectTr2-D
N6
N5
V220-Bus2
N7
Рис. 5. Межсекционно-обходное присоединение на подстанции Пески
МосРДУ.
Сказанное относится к таким подстанциям, в которых каждый участок
напряжения содержит секции шин. Однако участок напряжения на
подстанции может не содержать секций шин, будучи образован
многоугольной
схемой
присоединений
или
схемой
связанных
многоугольников (Рис. 10). Функцию распределения потоков электроэнергии
в нем вместо шин исполняют узлы разветвления. Поэтому при отсутствии
секций шин в схеме участка напряжения совокупность узлов разветвления в
нем, вместе с соединяющими их цепями коммутационных аппаратов, следует
рассматривать как распредустройство. Такие распредустройства будем
называть многоугольными. Для них остается в силе определение собственной
части присоединения ЛЭП, трансформатора или реактора. Полным
присоединением к многоугольному распредустройству является объединение
собственной части присоединения со всей схемой такого распредустройства.
Такого вида участок напряжения состоит из группового присоединения
(содержащего многоугольное распредустройство) и присоединяемых
устройств.
12
Возможны также участки напряжения подстанций, содержащие как
шины, так и многоугольные групповые присоединения. В этом случае
распредустройством является соединение шин и всех узлов разветвления
между собой.
8. Звенья. Неразветвленную цепь коммутационных аппаратов, не
содержащую узлов разветвления, концы которой непосредственно связаны с
узлами разветвления, секциями шин или присоединяемыми устройствами,
будем называть звеном коммутационной схемы. Присоединяемое устройство,
секция шин и узел разветвления в состав звена не входят. Звено может
представлять собой цепочку «разъединитель – выключатель –
разъединитель», с одним или двумя заземлителями между разъединителями и
выключателем. Звено может содержать выкатную тележку. Оно может не
содержать выключателя, состоя в этом случае из одного или двух
разъединителей (возможно, с заземлителями).
Собственная часть любого присоединения есть звено верхнего уровня
электрической схемы подстанции. Верхний уровень, напомним, получается
удалением из схемы подстанции присоединений реакторов, ТН, ОПН и
других вспомогательных устройств. Полное присоединение любого
присоединяемого устройства образуется соединением звеньев посредством
узлов разветвления. Так же образуется любое групповое присоединение.
Системы шин образуются соединением звеньев через секции шин.
Распредустройства образуются соединением звеньев через секции шин и
узлы разветвления.
Звено верхнего уровня схемы подстанции, непосредственно соединенное
с секцией шин, по аналогии с собственными присоединениями ЛЭП и
(авто)трансформаторов,
рассматривается
как
собственная
часть
присоединения (собственное присоединение) данной секции шин – к другим
секциям шин. Такое звено будет называться собственным присоединением
секции шин. Секция шин, в отличие от присоединяемых устройств типа ЛЭП,
силового (авто)трансформатора, реактора или ТН, имеет всегда более одного
собственного присоединения.
Групповое присоединение состоит из звеньев, соединенных между собой
посредством узлов разветвления. Это звенья трех видов: 1) звенья
собственных
присоединений
присоединяемых
устройств
(ЛЭП,
(авто)трансформаторов, реакторов, ТН, ОПН); 2) звенья собственных
присоединений секций шин; 3) прочие звенья, которые назовем
промежуточными.
Если групповое присоединение является объединением двух или более
полных присоединений, то оно содержит такое же число собственных
присоединений устройств, не являющихся секциями шин, а также некоторое
число собственных присоединений секций шин. Кроме того, оно содержит
звенья, не входящие в состав собственных присоединений, - промежуточные
звенья.
13
2. Топологическая иерархия классов структурных компонентов
схем подстанций
Содержание этого раздела не является необходимым для определения
языка
функционально-структурной
разметки
электрических
схем
подстанций. Оно может оказаться полезным для связи этого языка с другими
средствами
автоматизации
оперативно-диспетчерского
управления
электросетями.
На Рис. 6 представлена иерархия охарактеризованных выше классов
структурных компонентов - составных частей схем подстанций. Она названа
топологической, поскольку вытекает из топологии схем подстанций. Каждая
стрелка на Рис. 6 направлена от подчиненного класса к непосредственно
вышестоящему классу. В иерархии присутствуют пять видов иерархических
отношений между классами и между их экземплярами - структурными
компонентами схем подстанций:
1) Класс есть частный случай (подтип, производный класс)
вышестоящего класса. Экземпляр этого класса является одновременно
экземпляром вышестоящего более широкого класса. Например, тип
компонента «Междушинное групповое присоединение» есть частный случай
типов «Групповое присоединение» и «Полное присоединение». Каждое
междушинное групповое присоединение является просто групповым
присоединением и одновременно полным присоединением (любой из
соединяемых ею секций шин). Нижестоящий класс можно определить
добавлением атрибутов (свойств) к вышестоящему классу, т.е. как
производный класс от вышестоящего класса. Иерархические отношения
этого вида показаны на Рис. 6 сплошными жирными стрелками.
2) В экземпляр вышестоящего класса входит ровно один экземпляр
подчиненного класса как часть, меньшая целого экземпляра вышестоящего
класса. Например, компонент типа «Распредустройство» всегда является
частью компонента типа «Участок напряжения», причем последний
содержит всегда единственное распредустройство и не совпадает со своим
распредустройством. Вышестоящий класс можно определить добавлением
членов класса к нижестоящему классу, т.е. как производный класс от
нижестоящего класса. Здесь соотношение между базовым и производным
классами обратно тому, которое отмечено в п. 1). Иерархические отношения
этого вида показаны на Рис. 6 сплошными тонкими стрелками.
3) Не менее одного экземпляра класса обязательно входит в экземпляр
вышестоящего класса. Например, экземпляр класса «Участок напряжения»
всегда содержит непустое множество различных непересекающихся
компонентов типа «Групповое присоединение (bay)». Вышестоящий класс
есть класс-контейнер для подчиненного класса. Отношения этого вида
показаны на Рис. 6 двойными непрерывными стрелками.
14
Подстанция
Участок
напряжения
Распредустройство
Силовой
(авто)трансформатор
Групповое
присоединение
(bay)
Система
шин
Присоединяемое
устройство (кроме силовых
(авто)трансформаторов)
Полное
присоединение
Вход
ЛЭП
Реактор
ТН,
ОПН
Собственная
часть
присоединения
Секция
шин
Междушинное
присоединение
Тележка с
выключателем
(ячейка КРУ)
Выключатель
Звено
Коммутационный
аппарат
Разъединитель
Заземлитель
Рис. 6. Топологическая иерархия классов структурных компонентов
схем подстанций.
15
4) Не менее одного экземпляра класса обязательно содержится в
экземпляре вышестоящего класса, но при этом экземпляры подчиненного
класса не являются независимыми, непересекающимися. В этом случае
вышестоящий класс нельзя определить как класс-контейнер для
подчиненного класса. Примером служат вхождения компонентов типа
«Полное присоединение» в экземпляр класса «Групповое присоединение
(bay)». Два разных полных присоединения, принадлежащие одному
групповому присоединению, всегда имеют непустое пересечение.
Отношение этого вида встречается в схеме на Рис. 6 один раз. Оно показано
двойной штриховой стрелкой.
5) В экземпляре вышестоящего класса содержится, как часть, хотя бы
один экземпляр подчиненного класса. Однако не всякий экземпляр
подчиненного класса входит в экземпляр вышестоящего. Например,
собственная часть присоединения состоит из коммутационных аппаратов, но
не всякий коммутационный аппарат на подстанции принадлежит какой-то из
собственных частей присоединений. Такие иерархические отношения
показаны на Рис. 6 одинарными штриховыми стрелками.
Иерархическое отношение вида 5) является результатом соединения
отношения вида 1) или 2) с отношением вида 3). Поясним это обстоятельство
на примере фрагмента иерархии классов, приведенного на Рис. 7. Всякое
междушинное групповое присоединение является полным присоединением
(каждой из соединяемых ею секций шин). Всякое звено является частью
какого-то полного присоединения, причем полное присоединение может
содержать несколько непересекающихся звеньев. Отсюда следует, что всякое
междушинное групповое присоединение содержит хотя бы одно звено. При
этом не всякое звено на подстанции принадлежит междушинному
групповому присоединению, поскольку не всякое полное присоединение
является междушинным групповым присоединением.
Полное
присоединение
1
Междушинное
групповое
присоединение
3
5
Звено
Рис. 7. Отношение вида 5) в топологической иерархии как результат
соединения отношений вида 1) и вида 3).
16
3. Принципы системы идентификации элементов и компонентов
электрических схем подстанций
В практике оперативно-диспетчерского управления ЕНЭС сложились
определенные
традиционные
приемы
присвоения
диспетчерских
наименований элементам электрической сети. Они образуют по сути некую
систему правил - не на всяком энергопредприятии утвержденных, иногда
вообще неписаных. Существует тенденция к упорядочиванию и унификации
этих правил, к приданию им статуса стандарта. Стимулируют ее два
взаимосвязанных фактора: 1) стремление руководства энергопредприятия
усовершенствовать организацию работы персонала; 2) потребности
автоматизации оперативно-диспетчерского управления. Первую мотивацию
следует рассматривать в одном ряду с углублением требований к качеству
электрических схем при их отображении на мониторах и видеостенах.
Упорядочение графики схем, улучшение их эстетики призвано облегчить
работу с ними проектировщиков и монтажников энергообъектов,
оперативно-диспетчерского и ремонтного персонала энергопредприятий.
Этой же цели служит систематизация и эргономическая оптимизация
надписей на схемах энергообъектов - диспетчерских наименований
устройств.
Программа интеллектуализации электрических сетей и энергосистем,
принятая на вооружение Федеральной сетевой компанией, требует
организации широкомасштабного обмена информацией между уровнями и
подсистемами
автоматизированного
оперативного
управления
электросетями. Для привязки к управляемым объектам данных,
используемых различными агентами оперативного управления, необходима
единая система кодов оборудования. Ее пользователями будут как
электронные агенты, так и персонал. Человеку также придется иметь дело с
универсальными кодами при разработке, настройке и отладке оборудования
интеллектуальных сетей, при анализе технологических нарушений в них и
т.д. Поэтому язык универсальных кодов оборудования, удовлетворяя
обязательным для него формальным требованиям, должен быть
приспособлен и к возможностям человеческого восприятия.
Основными требованиями, которым должны удовлетворять как система
диспетчерских наименований, так и язык универсальных кодов элементов
схем энергообъектов, являются: 1) однозначность (уникальность); 2)
неизбыточность
(лаконичность);
3)
воспринимаемость
(простота
восприятия человеком, возможность распознавания компьютерной
программой). Однозначность или уникальность наименований означает, что
два разных элемента электросети не могут иметь одинаковые диспетчерские
наименования или одинаковые компьютерные наименования. Лаконичность
и неизбыточность наименования означают невозможность сделать данное
наименование более коротким без ущерба для его однозначности и
воспринимаемости.
17
Упорядоченный язык диспетчерских наименований и
язык
универсальных кодов элементов электросетей – оба должны соответствовать
вышеназванным
требованиям
однозначности,
неизбыточности
и
воспринимаемости. По существу они должны представлять собой два
диалекта семантически единого языка, различающиеся своим «внешним
видом» - алфавитом и грамматикой.
Не отступая далеко от сложившейся практики присвоения
диспетчерских наименований, можно сформулировать систему правил
идентификации, которая будет удовлетворять трем перечисленным
требованиям. Одновременно эта система позволит упорядочить и язык
диспетчерских
наименований.
Переход
оперативно-диспетчерского
персонала предприятий ЕНЭС на единую систему диспетчерских
наименований облегчит ориентировку диспетчеров в новых или
малознакомых им схемах.
Функционально-структурные компоненты (схем подстанций), типы
которых определены в разделе 1, будем далее для краткости называть просто
компонентами. Имена типов элементов и компонентов будем называть также
символами уровня (типа, класса). Таблица 1 определяет используемые в
данной работе символы типов элементов и структурных компонентов схем
подстанций. Эта таблица, вообще говоря, неполна (например, в ней нет
символа выкатной тележки, так как тележки в приводимых схемах не
встречаются).
Таблица 1. Символы типов (классов) элементов и структурных компонентов
электрических схем подстанций.
Категория
Символ типа
элемента/компонента элемента/компонента
схемы подстанции
схемы подстанции
Структурный компонент
V
Участок напряжения
Bus
Система шин
X
Групповое присоединение
SectX
Межсекционное
присоединение
Шиносоединительное
присоединение
Обходное присоединение
TieX
TrX
L
Межсекционно-обходное
присоединение
Шиносоединительнообходное присоединение
ЛЭП
T
Силовой трансформатор
SectTr
TieTr
Присоединяемое
устройство
Наименование типа
элемента/компонента
схемы подстанции
18
Коммутационный аппарат
Устройство, не имеющее
собственного
присоединения
AT
Автотрансформатор
R
Реактор
Bus
Секция шин
VT
Трансформатор напряжения
OS
B
Ограничитель
перенапряжений
Выключатель
D
Разъединитель
G
Заземлитель
CT
Трансформатор тока
CC
…
LT
…
P
Датчик активной мощности
Q
Датчик реактивной мощности
U
Датчик напряжения
Имена типов элементов и компонентов, а также порядковые номера
однотипных
элементов/компонентов
в
пределах
объемлющего
(контейнерного) компонента будем называть семантическими атомами.
Локальное имя элемента/компонента будем формировать из одного или двух
семантических атомов: символа типа и, если нужно, приписанному к нему
справа порядковому номеру.
Универсальные идентификаторы элементов и компонентов схем
подстанций – это их глобальные имена. Универсальный идентификатор
элемента/компонента будем строить как цепочку локальных имен
нисходящей последовательности компонентов. В этой цепочке каждый
компонент, кроме первого, содержится в предыдущем, а последний
элемент/компонент есть тот, которому присваивается образуемый
универсальный идентификатор.
Отметим некоторые характерные приемы, используемые в практике
образования диспетчерских наименований элементов электрических схем
подстанций.
1. Обычно локальные имена последовательно вложенных элементов или
структурных компонентов перечисляются в диспетчерском наименовании
элемента/компонента слева направо в восходящем порядке их вложенности.
Например, в диспетчерском наименовании разъединителя на подстанции
Владимирская «ШР1 220 АТ-4» сначала (слева направо) идет локальное имя
разъединителя «ШР1», после чего локальное имя участка напряжения «220»
и локальное имя автотрансформатора «АТ4».
19
2. Однотипным элементам или компонентам присваиваются порядковые
номера в пределах объемлющего компонента. Порядок нумерации на
практике определяется разными соображениями.
3. В реальных диспетчерских наименованиях для сокращения опускают
те семантические атомы, какие можно опустить без ущерба для восприятия.
Часто диспетчерское наименование элемента составляется всего из двух
семантических атомов – локального имени идентифицируемого элемента и
локального имени ближайшего вышестоящего элемента или компонента.
При этом может нарушаться принцип однозначности (уникальности)
идентификации. Повторение одинаковых диспетчерских наименований в
похожих схемах присоединений служит одной из причин ошибок в
действиях оперативно-диспетчерского персонала.
4. Если выключатель принадлежит групповому присоединению,
состоящему из двух или более полных присоединений, то его наименование
обычно состоит из символа типа («В»; или «ВВ» - для воздушных
выключателей) и двух цифр, одна из которых означает порядковый номер
группового присоединения в пределах данного участка напряжения, а другая
– порядковый номер звена в пределах этого группового присоединения.
Например: «В 32». Если же выключатель принадлежит групповому
присоединению, состоящему из одного полного присоединения, то в
наименование выключателя входит локальное имя присоединяемого
устройства (ЛЭП или реактора) или секции шин, обслуживаемого этим
выключателем. Например: «В2 Пенза», где «Пенза» - наименование ЛЭП со
стороны подстанции Вешкайма.
5. В наименование разъединителя или заземлителя, примыкающего к
присоединяемому устройству или секции шин, включается ссылка (в какойлибо форме) на это присоединяемое устройство или секцию шин. Ссылкой
является локальное имя присоединяемого устройства, а для секции шин – ее
локальное имя или только порядковый номер в пределах системы шин.
6. Силовые (авто)трансформаторы и реакторы обычно получают
сквозную нумерацию в пределах подстанции. Свою отдельную сквозную
нумерацию в пределах подстанции получают трансформаторы собственных
нужд (ТСН).
7. К трансформаторам напряжения применяют один из двух вариантов
идентификации: сквозную нумерацию в пределах подстанции либо
идентификацию по обслуживаемому устройству – секции шин, ЛЭП,
групповому присоединению.
4. Правила идентификации элементов и компонентов
электрических схем подстанций
Систематизация применяемых на практике способов формирования
диспетчерских наименований элементов и компонентов электрических схем
20
подстанций приводит к следующей системе правил построения
универсальных идентификаторов элементов электрических схем подстанций.
1. Участки напряжения и основные устройства.
1.1. Идентификатор участка напряжения образуется из символа V и
значения номинального напряжения: V500, V220, V110 и т.п. Если
подстанция содержит более одного связного участка напряжения одного
класса (обычно это участки схемы собственных нужд), то им присваиваем
порядковые номера в пределах подстанции. Например: V10-1, V10-2 и V10-3.
1.2. Идентификатор силового трансформатора образуется из символа T и
порядкового номера в пределах подстанции: T1, T2, … Аналогично
идентифицируются автотрансформаторы, со своей нумерацией: AT1, AT2, …
1.3. Локальное имя рабочей системы шин в пределах участка
напряжения образуется из символа Bus, обозначающего тип «система шин»,
и порядкового номера системы шин в распредустройстве. Например: Bus2.
Полное имя этой системы шин в пространстве имен подстанции будет V220Bus2, где V220 есть участок напряжения, которому данная система шин
принадлежит.
1.4. Локальное имя обходной системы шин совпадает с символом TrBus,
обозначающим тип «ОСШ». Полное имя ОСШ в пространстве имен
подстанции будет, например, таким: V220-TrBus.
1.5. Идентификатор секции шин получаем добавлением ее порядкового
номера в пределах одной системы шин (рабочей или обходной). Например,
V220-Bus21 в переводе на язык диспетчерских наименований означает «1
секция СШ2 220 кВ».
1.6. Однотипные присоединяемые устройства нумеруем в пределах
пространства имен участка напряжения. Например, если к распредустройству
участка напряжения V220 присоединены три ЛЭП, то они получают в
пространстве имен подстанции имена V220-L1, V220-L2 и V220-L3. Так же
строятся идентификаторы реакторов. Например: реактор V220-R2. Здесь R –
символьное обозначение типа «реактор».
2. Групповые присоединения.
2.1. Локальный идентификатор группового присоединения в
пространстве имен участка напряжения получаем из символа X,
обозначающего тип «групповое присоединение», добавлением к нему (если
нужно) порядкового номера в пределах участка напряжения. Например: X5.
Символ X графически напоминает о разветвлениях цепей в групповом
присоединении.
2.2. Междушинное присоединение может быть: шиносоединительным,
обходным, межсекционным, шиносоединительно-обходным, межсекционнообходным. Локальное имя межсекционного присоединения образуем из
символа SectX, обозначающего тип «межсекционное присоединение». К
21
этому символу приписываем справа, если нужно, номер системы шин. Если
система шин содержит более двух секций, добавляем порядковый номер
межсекционного присоединения (межсекционной перемычки) в пределах
этой системы шин. Например, идентификатор V220-SectX2 обозначает
состоящую из коммутационных аппаратов перемычку между секциями
двухсекционной системы шин V220-Bus2 (см. Рис. 9). Идентификатор V110SectX12 обозначает межсекционную пермычку между 2 и 3 секциями
системы шин V110-Bus1.
2.3. Междушинные присоединения остальных четырех типов
идентифицируем символами:
TieX – шиносоединительное присоединение,
TrX – обходное присоединение,
SectTr –межсекционно-обходное присоединение,
TieTr –шиносоединительно-обходное присоединение.
Если нужно, добавляем порядковый номер в пределах распредустройства,
т.е. участка напряжения. Например, V500-TieX обозначает единственное
шиносоединительное присоединение в распредустройстве V500. Код V220TrX2 обозначает второе из двух обходных присоединений в
распредустройстве V220 (см. Рис. 9).
3. Звенья полных
присоединениями.
присоединений,
являющихся
групповыми
3.1. Пусть групповое присоединение совпадает с полным
присоединением, не будучи междушинным присоединением. Это характерно
для присоединений с одним выключателем и развилкой разъединителей на
две рабочие СШ (Рис. 9). Такое групповое присоединение содержит
собственное
присоединение
присоединяемого
устройства
(ЛЭП,
трансформатора, реактора) и собственные присоединения секций шин обычно двух рабочих и, возможно, одной обходной. Кроме того, оно может
содержать одно промежуточное звено. На Рис. 9 полное присоединение ЛЭП
V22-L1 содержит промежуточное звено от узла N1 до узла N2.
В редких случаях полное присоединение, совпадающее с групповым
присоединением, содержит более одного промежуточного звена. Такой
пример показывает Рис. 3. В нем полное присоединение ЛЭП V22-L1 имеет
два промежуточных звена: звено между узлами N1 и N2 и звено между
узлами N1 и N3.
3.2. Идентификатор звена, являющегося собственной частью любого
присоединения, кроме присоединений силовых (авто)трансформаторов и
секций
шин,
принимается
совпадающим
с
идентификатором
присоединяемого устройства. Например, идентификатор собственной части
присоединения ЛЭП V500-L1 есть V500-L1.
3.3. Идентификатор собственной части присоединения силового
(авто)трансформатора к распредустройству участка напряжения Vnnn
образуется добавлением к идентификатору этого (авто)трансформатора
22
локального имени Vnnn распредустройства. Например, идентификатор
собственной
части
присоединения
автотрансформатора
AT1
к
распредустройству V500 есть AT1-500.
3.4. Пусть собственное присоединение секции шин входит в состав
такого
группового
присоединения,
которое
является
полным
присоединением одного присоединяемого устройства (ЛЭП, трансформатора,
реактора). Тогда идентификатор этого собственного присоединения образуем
из идентификатора присоединяемого устройства добавлением порядкового
номера (в пределах полного присоединения) рабочей системы шин, с
которым это собственное присоединение непосредственно связано. Если оно
связано с обходной системой шин, то добавляем порядковый номер 0,
указывающий на тип «ОСШ». Получаем, например, V220-L11 или V220-L10
(см. Рис. 9 и Таблица 3).
3.5. Если полное присоединение является одновременно групповым
присоединением и содержит ровно одно промежуточное звено, то это
промежуточное звено рассматриваем как «продолжение» собственной части
присоединения. Все элементы, принадлежащие собственной части
присоединения и данному единственному промежуточному звену,
идентифицируем так, как если бы все они принадлежали собственной части
присоединения. Тогда, например, для заземлителей присоединения ЛЭП
V220-L1 на Рис. 9, принадлежащих собственной части этого присоединения
и его единственного промежуточному звену, получаем идентификаторы L1G1, L1-G2 и L1-G3.
3.6. Если полное присоединение является одновременно групповым
присоединением и содержит больше одного промежуточного звена, то этим
промежуточным звеньям присваиваем порядковые номера, следующие за
номерами обходной (0) и рабочих (1,2, …) систем шин. Так, например, для
двух промежуточных звеньев присоединения ЛЭП V220-L1 на Рис. 3
получаем локальные имена L14 и L15.
4. Звенья групповых присоединений, состоящих из двух и более полных
присоединений.
4.1. Если звено группового присоединения является собственной частью
присоединения ЛЭП, трансформатора или реактора, но не секции шин, то его
идентификатор совпадает с идентификатором присоединяемого устройства.
Например, на Рис. 8 V500-L1 – для собственной части присоединения ЛЭП
V500-L1.
4.2. Если звено является собственной частью присоединения секции
шин, то его идентификатор образуем из идентификатора группового
присоединения, содержащего это звено, добавлением к нему порядкового
номера (в пределах участка напряжения) системы шин, к которой примыкает
данное звено. Например, если групповое присоединение V500-X5 связано с
секцией системы шин V500-Bus2, то присоединение этой секции шин,
23
принадлежащее
данному
групповому
присоединению,
получает
идентификатор V500-X52.
4.3. Пусть звено не является собственным присоединением, т.е. является
промежуточным звеном. Исходим из того, что в идентификатор звена
собственного присоединения секции шин входит номер системы шин.
Обычно распредустройство содержит не более двух рабочих систем шин, и
они имеют номера 1 и 2. Эти номера получают звенья группового
присоединения, примыкающие к шинам – собственные присоединения
секций шин. Следующие номера 3, 4, … используем для нумерации
остальных звеньев этого группового присоединения. Если число рабочих
систем шин больше двух, то нумерацию звеньев группового присоединения,
не примыкающих к шинам, начинаем с первого свободного номера. Таким
образом, получаем, например, для среднего звена группового присоединения
в полуторной схеме идентификатор, скажем, V500-X53. При этом
собственные присоединения секций шин, принадлежащие групповому
присоединению V500-X5, получают идентификаторы V500-X51 и V500-X52.
В трехчетвертной схеме два средние звена группового присоединения
получают идентификаторы, например, V500-X23 и V500-X24.
4.4. В кольцевых распредустройствах все звенья, принадлежащие
каждому кольцу, являются промежуточными, не являются собственными
присоединениями. Все они принадлежат единственному групповому
присоединению, содержащемуся в объемлющем участке напряжения.
Поэтому в их идентификаторы излишне включать символ X группового
присоединения. Нумеруем эти звенья в любом разумном порядке. Например
– слева направо и сверху вниз по расположению на чертеже (см. Рис. 10).
Программа автоматической разметки должна использовать координаты
элементов звеньев на чертеже.
5. Коммутационные аппараты и устройства вторичной коммутации.
5.1. Идентификатор коммутационного аппарата образуется из
идентификатора звена, которому этот коммутационный аппарат
принадлежит, добавлением символа типа коммутационного аппарата (B выключатель, D - разъединитель, G - заземлитель). Например, на Рис. 9
промежуточное звено полного присоединения ЛЭП V220-L1 (между узлами
N1 и N2) получает, согласно п. 3.5., идентификатор V220-L1. Это звено
вместе с собственным присоединением данной ЛЭП (т.е. звеном от входа
этой ЛЭП до узла N1) считается одним звеном. Это «удлиненное» звено
имеет идентификатор тоже V220-L1. Единственный содержащийся в нем
выключатель идентифицируется как V220-L1-B.
5.2. Если одному звену принадлежат два или более коммутационных
аппаратов одного типа, то добавляется также порядковый номер
коммутационного аппарата этого типа в пределах звена. Например, если два
разъединителя принадлежат промежуточному звену V500-X53 группового
24
присоединения V500-X5, то они получают идентификаторы V500-X53-D1 и
V500-X53-D2.
Но если звено является собственным присоединением секции шин, то
ближайший к ней разъединитель или заземлитель получает номер 0 (для
распознавания шинных разъединителей и заземлителей по их
идентификаторам). Например: V500-X12-D0 (Рис. 8). Это шинный
разъединитель
2-й
системы
шин,
принадлежащий
групповому
присоединению 1 в распредустройстве 500 кВ.
5.3. Трансформатор напряжения может быть присоединен либо к секции
шин (пример: Bus1-VT на Рис. 8), либо к собственному присоединению ЛЭП
или силового (авто)трансформатора (пример: L1-VT на Рис. 8), либо к узлу
группового присоединения, не принадлежащему какому-либо из
собственных присоединений (пример: X1-VT на Рис. 8). Идентификатор ТН
получаем добавлением символа его типа VT, возможно – с порядковым
номером, к идентификатору соответственно либо секции шин, либо ЛЭП или
(авто)трансформатора, либо группового присоединения. В последнем случае
– когда ТН не присоединен ни к секции шин, ни к какому-либо собственному
присоединению. Если участок напряжения содержит единственное групповое
присоединение, к которому присоединены один или несколько ТН, то
локальное имя этого группового присоединения не вводится в состав
идентификатора ТН. Получаются такие, например, идентификаторы: V110VT1, V110-VT2, ... (Рис. 10).
5.4. По аналогичным правилам идентифицируются ограничители
перенапряжений, а также трансформаторы тока, датчики телеизмерений и все
другие измерительные и регулирующие устройства, не имеющие
собственных присоединений.
Другой язык универсальной идентификации элементов схем подстанций
разработан институтом «Энергосетьпроект». Он ориентирован на
применение в программных комплексах. Универсальный код элемента
электрической
схемы подстанции в
этом
языке имеет вид
LLnnLnnLLnn, где L,L,L,L,L - заглавные латинские буквы,
n,n,n,n,n,n - цифры. Буквосочетания кодируют в различных аспектах
классы электрических элементов подстанции. Сочетания цифр либо тоже
кодируют классы, либо выражают порядковые номера элементов.
Представляется целесообразным, в соответствии со спецификой
различных приложений, использовать эту систему кодирования как
альтернативную описанной в настоящей работе. Для этого необходимо
разработать программы перекодировки (трансляторы) с одного языка на
другой. Возможность автоматической трансляции с описанного здесь языка
разметки схем на язык «Энергосетьпроекта» обеспечивается полнотой
формального определения первого языка системой правил, приведенной
выше. Для автоматизации обратного перевода аналогичное требование
должно быть выполнено для языка «Энергосетьпроекта». В настоящее время
язык
идентификации
оборудования,
разработанный
институтом
25
«Энергосетьпроект», обладая формальной грамматикой, не имеет, повидимому, полностью формализованной семантики.
5. Об идентификации элементов электрических схем подстанций по
принципу функциональной подчиненности
Каждое устройство на подстанции выполняет строго предписанную ему
функцию. ЛЭП обеспечивает передачу электроэнергии между подстанциями,
выключатель – разрыв или возобновление потока электроэнергии по
проходящей через него цепи и т.п. У некоторых устройств их функция
складывается из нескольких функциональных ролей, подфункций. Например,
выключатель присоединения ЛЭП служит для коммутаций как этой ЛЭП, так
и секции шин, с которой ЛЭП соединена через данный выключатель. Этот
выключатель «обслуживает» и ЛЭП, и секцию шин.
Будем говорить, что коммутационный аппарат Y или иное устройство
(например, ТН) функционально подчинено устройству X или обслуживает
устройство X, если изменение оперативного состояния устройства Y в
плановом режиме может изменить оперативное состояние устройства X.
Например, отключение выключателя ЛЭП может перевести ее из
оперативного состояния «под нагрузкой» в оперативное состояния «на
холостом ходу». В неплановых режимах оперативное состояние устройства X
может изменяться при изменениях оперативного состояния вспомогательных
устройств, удаленных от устройства X и не предназначенных для его
обслуживания в плановых режимах.
Отношение функциональной подчиненности (обслуживания) между
устройствами определяет их функциональную иерархию в схеме подстанции.
Выключатель присоединения обслуживает присоединяемое устройство
(ЛЭП, трансформатор, реактор) и секцию шин. Секционный выключатель
обслуживает систему шин. ШСВ и ОВ обслуживают распредустройство в
целом. Разъединитель может обслуживать присоединяемое устройство,
секцию шин или выключатель. Один разъединитель может предназначаться
для выполнения двух таких функций. Это же относится и к заземлителям.
Определенные
функции
выполняются
также
структурными
компонентами подстанции, содержащими более одного элемента: участками
напряжения, распредустройствами, системами шин, присоединениями.
Например, от оперативного состояния полного присоединения ЛЭП зависит
оперативное состояние самой ЛЭП. Характеристиками оперативного
состояния полного присоединения устройства являются: наличие
электрической связи между присоединяемым устройством и секциями шин
(всеми, к которыми оно присоединено, или некоторыми определенными из
них); наличие видимого разрыва между присоединяемым устройством и
секциями шин; наличие заземления. Понятно, что от этих характеристик
зависят характеристики оперативного состояния присоединяемого
устройства.
26
Другой пример: оперативное состояние распредустройства, содержащего
две несекционированные рабочие системы шин, характеризуется, в
частности, наличием электрической связи между этими системами шин. От
этого зависит характеристика электрического режима подстанции в целом:
имеет ли она на уровне напряжения данного распредустройства один узел
режимной схемы или же два узла, связь между которыми обладает
существенным сопротивлением.
В ряде внедренных программных комплексов получила применение
подробная классификация коммутационных состояний присоединений и
распредустройств, разработанная Л.С.Штейнбоком для динамического
отображения оперативного состояния схем электросетей и подстанций [7; 8;
9; 10].
Таким образом, отношения функциональной подчиненности существуют
не только между элементами электрических схем подстанций, между
отдельными устройствами на подстанции, но также между ними и
структурными компонентами подстанций. Эти отношения определяются как
электрическими соединениями элементов, так и технологией оперативного
управления электрическими сетями. Последнее означает, что отношения
функциональной подчиненности определяются динамически.
По предложению института «Энергосетьпроект» каждое устройство X
на подстанции вместе со всеми обслуживающими его коммутационными
аппаратами называется функциональной группой устройства X. Устройство
X будем называть ведущим в его функциональной группе и по отношению к
каждому отличному от него элемента этой функциональной группы. Состав
функциональной группы определяется схемой электрических соединений и
технологией операций, изменяющих оперативное состояние ее ведущего
устройства.
Из определения собственной части присоединения устройства следует,
что она целиком принадлежит функциональной группе этого устройства. В
общем случае функциональная группа устройства не совпадает ни с полным
присоединением этого устройства к шинам, ни с собственной частью
присоединения. Совпадения нет уже потому, что функциональная группа
содержит свое ведущее устройство, тогда как присоединение, полное или
собственное, не содержит присоединяемого им устройства. Но за вычетом
ведущего устройства функциональная группа может совпадать с полным или
собственным присоединением. Например, функциональная группа
трансформатора напряжения Bus11 -VT на Рис. 9 отличается от его полного и
собственного присоединений только добавлением самого ТН.
Для ЛЭП V500-L1 на Рис. 8 наблюдается более сложное, чем в случае с
упомянутым ТН, соотношение между функциональной группой устройства и
его полным и собственным присоединениями. Полное присоединение этой
ЛЭП и собственная его часть описаны выше в разделе 1. Функциональная
группа данной ЛЭП содержит, кроме собственной части ее присоединения,
также трансформатор напряжения X1-VT, выключатели X11-B и X13-B. В
нее же входят заземлитель X13-G1, включение которого устраняет (?)
27
наведенное напряжение при отключенном положении ЛЭП, и разъединители
X11-D1 и X13-D1, отключение которых необходимо для создания видимого
разрыва вокруг заземленного участка. Так что в этом случае функциональная
группа ЛЭП содержит устройства (кроме самой ЛЭП), не принадлежащие
собственному присоединению этой ЛЭП, а полное присоединение содержит
устройства, не принадлежащие функциональной группе.
Функциональная группа, за вычетом ее ведущего устройства, обычно
является частью группового присоединения. В редких случаях она
распространяется более чем на одно групповое присоединение. Таким
примером служит функциональная группа совмещенного секционного и
обходного выключателя (СОВ) на Рис. 5. Она состоит из двух групповых
присоединений: одного - ограниченного соединительными узлами N2, N5 и
N6, и второго - ограниченного узлами N3 и N7.
Один коммутационный аппарат может принадлежать функциональным
группам двух устройств. Например, шинный разъединитель X11-D0 на Рис. 8
принадлежит одновременно функциональным группам шины V500-Bus1 и
выключателя X11-B. От положения этого разъединителя зависит наличие
видимого разрыва и у шины, и у выключателя. Наличие же видимого разрыва
служит одной из характеристик оперативного состояния устройства. При
этом сам выключатель X11-B принадлежит функциональной группе той же
шины, а также функциональной группе ЛЭП V500-L1. В то же время
упомянутый шинный разъединитель X11-D0 функциональной группе данной
ЛЭП не принадлежит. Видимый разрыв для этой ЛЭП со стороны данной
подстанции обеспечивается отключением разъединителя L1-D, а изоляция
заземленного участка с наведенным напряжением – отключением
разъединителей X11-D1 и X13-D1. Этим примером иллюстрируется
нетранзитивность отношения функциональной подчиненности. Если
коммутационный аппарат X функционально подчинен коммутационному
аппарату Y, а последний - устройству Z, то отсюда еще не следует, что X
функционально подчинен устройству Z: «сеньор моего сеньора – не мой
сеньор».
Из-за нетранзитивности отношения функциональной подчиненности
элементов схем строгое следование этому отношению при идентификации
приводит к противоречиям. Например, выключатель, обозначенный на Рис. 8
как X11-B, функционально подчинен как ЛЭП V500-L1, так и секции шин
V500-Bus1. Если строго следовать принципу идентификации по
функциональной подчиненности, то в идентификатор этого выключателя
должны входить локальные имена и ЛЭП, и секции шин. Идентификатор
выключателя получится, допустим, такой: V500-L1-Bus1-B. Следуя далее
принципу идентификации по функциональной подчиненности, построим
идентификаторы разъединителей, обозначенных на Рис. 8 как X11-D0 и X11D1. Поскольку оба они функционально подчинены выключателю X11-B, то
они должны получить идентификаторы V500-L1-Bus1-B-D1 и V500-L1-Bus1B-D2. Однако в нормальном режиме первый разъединитель не обслуживает
секцию шин V500-Bus1, а второй не обслуживает ЛЭП V500-L1. Это
28
означает, что полученные идентификаторы разъединителей противоречат
принципу идентификации по функциональной подчиненности.
Даже если из идентификатора V500-L1-Bus1-B выключателя удалим
либо L1, либо Bus1, противоречия описанного характера все равно останутся.
Все это говорит о том, что идентификация по принципу функциональной
подчиненности неизбежно должна быть дополнена структурнотопологическими правилами.
Понятие функциональной группы, будучи полезным при анализе
электрических схем подстанций, тем не менее не вошло в приведенные выше
формулировках правил идентификации элементов схем. Причины этого
следующие.
1. Состав функциональной группы можно строго определить только
через топологию электрической схемы, хотя сделать это непросто. Тем
самым определения функциональных групп в конечном итоге сводятся к
структурно-топологическому анализу. При отсутствии строгого определения
функциональных групп их невозможно использовать при автоматической
идентификации.
2. Многие элементы подстанций входят более чем в одну
функциональную группу. В этом случае для идентификации либо
необходимы правила выбора «главной» из этих функциональных групп, либо
в идентификаторе элемента должны отражаться все функциональные группы,
в которые входит идентифицируемый элемент. Оба варианта представляются
несколько искусственными.
3. Нетранзитивность отношения функциональной подчиненности делает
невозможным строгое применение принципа идентификации по
функциональной подчиненности без дополнительных правил структурнотопологического характера.
4. В практике присвоения диспетчерских наименований функциональная
подчиненность одних элементов другим влияет на определение
диспетчерских наименований обычно в соответствии с топологией связей
между ними. С тем, какие соединения человек видит на чертеже.
6. Язык диспетчерских наименований и его соответствие языку
универсальных кодов
Параллельно описанному языку универсальной идентификации
элементов и компонентов электрических схем подстанций необходимо
определить язык диспетчерских наименований этих элементов и
компонентов. Эти два языка должны быть семантически тождественны,
различаясь лишь своей внешней формой, человеко-машинным интерфейсом.
Алфавитом первого является латинский, дополненный цифрами и дефисом;
алфавит второго – кириллический с теми же добавлениями. Грамматика
первого определяется принципом следования локальных имен компонентов
слева направо по убыванию в иерархии функционально-структурной
подчиненности, грамматика второго – обратным порядком их следования.
29
Строгий упорядоченный язык диспетчерских наименований должен по
возможности соответствовать диспетчерской практике использования
наименований устройств. Его элементы должны легко восприниматься
диспетчером. Этот язык следует определить правилами перевода на него с
языка универсальных кодов. Правила перевода почти очевидны: их легко
понять из таблиц соответствия 0, Таблица 3 и Таблица 4. Поэтому перечень
правил перевода здесь не приводим. Программист, разрабатывающий
транслятор с одного языка на другой, легко поймет эти правила по образцам
из таблиц.
Отметим одно «правило умолчания» в языке диспетчерских
наименований. Если в электрической схеме подстанции присутствуют
групповые присоединения, состоящие из двух или более полных
присоединений (как в полуторных, трехчетвертных и кольцевых схемах), то
обычно все такие групповые присоединения принадлежат одному участку
напряжения. Как правило, это участок напряжения наивысшего класса в
данной подстанции. В связи с этим обстоятельством в диспетчерских
наименованиях коммутационных аппаратов, принадлежащих этим
групповым присоединениям, указание класса напряжения опускают. В
приводимых ниже примерах такие групповые присоединения имеются в
схемах на Рис. 8 и Рис. 10. Соответствующие диспетчерские наименования
представлены в таблицах 0 и Таблица 4.
Строгое формализованное определение языка универсальных кодов и
правил их перевода на язык диспетчерских наименований дает возможность
автоматизировать перевод с одного языка на другой. Автоматическое
взаимно-однозначное соответствие между этими языками позволяет
разработчикам предоставить пользователю возможность при работе с
универсальными
идентификаторами
элементов
схем
оперировать
диспетчерскими наименованиями, эквивалентными универсальным кодам.
7. Примеры идентификации элементов электрических схем
подстанций
Выше на Рис. 3, Рис. 4 и Рис. 5 приведены три небольшие фрагмента
схем подстанций с идентификацией их элементов, выполненной в
соответствии с изложенной системой правил. Топологические конфигурации,
иллюстрируемые этими фрагментами, встречаются на практике относительно
редко. Покажем теперь функционально-структурную разметку на более
типичных примерах присоединений: Рис. 8, Рис. 9 и Рис. 10. На их схемах,
как и в предыдущих примерах, префикс вида Vnnn-, обозначающий участок
напряжения, указан для наглядности только в идентификаторах ЛЭП и
секций шин. У всех остальных устройств он опущен, поскольку в пределах
каждого чертежа он одинаков у всех устройств (кроме силовых
трансформаторов, в идентификаторы которых этот префикс вообще не
входит). Например, на Рис. 3 дано обозначение выключателя L14-B, которое
надо понимать как V220-L14-B. Для каждой из нижеследующих схем (Рис. 8,
30
Рис. 9 и Рис. 10) дается таблица перевода универсальных кодов ее элементов
в диспетчерские наименования.
1. Полуторная схема
V500-L2
V500-L1
L1-VT
L2-VT
L1-СC1
N1
L1-СC2
L1-U1
L1-LT
Bus1-VT
Bus1-OS
L1-OS
V500-Bus1
Bus1-U
X11-G0
L1-IC
AT1-V500-D
X11-D0
X21-D0
L1-G
X11-B
X21-B
X11-CT
X21-CT
X11-G2
L1-D
AT1-V500-G
X21-G1
X11-G1
L1-CT
L2-OS
AT1-V500-OS
АТ1
X21-G2
X11-D1
L2-CT
АТ1-V500-TW
АТ1-V220-TW
АТ1-V20-TW
X21-D2
X1-VT
L1-P
L1-Q
L1-U2
AT2-V500-D
N2
X23-G1
X13-G1
X13-D1
X13-CT
АТ4-V220-TW
X23-D2
L2-P
L2-Q
L2-U2
X22-D1
X22-G2
X22-CT
X12-G2
X12-CT
X12-B
АТ4-V20-TW
X23-G4
X2-VT
X12-D1
АТ4
АТ2
X23-G3
X13-D2
АТ4-V500-TW
L2-D
X23-CT
X13-G3
AT4-V500-G
AT2-V500-OS
X23-B
X13-B
AT4-V500-D
L2-G
X23-G2
X13-G2
X13-G4
AT2-V500-G
X23-D1
АТ3
АТ3-V500-TW
X22-B
X12-G1
X22-G1
AT3-V500-G
X22-D0
X12-D0
АТ3-V20-TW
АТ3-V220-TW
AT3-V500-D
X22-G0
Bus2-VT
V500-Bus2
Bus2-OS
Рис. 8. Идентификация элементов участка напряжения 500 кВ на
подстанции Бескудниково (МосРДУ).
31
Таблица 2. Соответствия между универсальными кодами и диспетчерскими
наименованиями устройств в полуторной схеме присоединений
(Рис. 8).
Тип элемента
схемы
подстанции
Силовой
трансформатор
Секция шин
ЛЭП
Выключатель
Разъединитель
Универсальный код
элемента схемы
подстанции
Диспетчерское
наименование элемента
схемы подстанции
AT1
AT1
AT2
AT2
AT3
AT3
AT4
AT4
V500-Bus1
СШ1-500
V500-Bus2
СШ2-500
V500-L1
ВЛ1-500
V500-L2
ВЛ2-500
V500-X11-B
В11
V500-X12-B
В12
V500-X13-B
В13
V500-X21-B
В21
V500-X22-B
В22
V500-X23-B
В23
V500-L1-D
ЛР-ВЛ1-500
V500-L2-D
ЛР-ВЛ2-500
AT1-V500-D
ТР-500-АТ1
AT2-V500-D
ТР-500-АТ2
AT3-V500-D
ТР-500-АТ3
AT4-V500-D
ТР-500-АТ4
V500-X11-D0
ШР1-СШ1-500
V500-X11-D1
Р-В11
V500-X12-D0
ШР1 СШ2-500
V500-X12-D1
Р-В12
V500-X13-D1
Р1-В13
V500-X13-D2
Р2-В13
V500-X21-D0
ШР2-СШ1-500
32
Заземлитель
V500-X21-D1
Р-В21
V500-X22-D0
ШР2-СШ2-500
V500-X22-D1
Р-В22
V500-X23-D1
Р1-В23
V500-X23-D2
Р2-В23
V500-L1-G
ЗН-ВЛ1-500
V500-L2-G
ЗН-ВЛ2-500
AT1-V500-G
ЗН-500-АТ1
AT2-V500-G
ЗН-500-АТ2
AT3-V500-G
ЗН-500-АТ3
AT4-V500-G
ЗН-500-АТ4
V500-X11-G0
ЗН-СШ1
V500-X11-G1
ЗН1-В11
V500-X11-G2
ЗН2-В11
V500-X12-G1
ЗН1-В12
V500-X12-G2
ЗН2-В12
V500-X13-G1
ЗН1-В13
V500-X13-G2
ЗН2-В13
V500-X13-G3
ЗН3-В13
V500-X13-G4
ЗН4-В13
V500-X21-G1
ЗН1-В21
…
Трансформатор
напряжения
Ограничитель
перенапряжений
V500-L1-VT
ТН-ВЛ1-500
V500-Bus1-VT
ТН-СШ1-500
V500-X1-VT
ТН1-500
V500-L2-VT
ТН-ВЛ2-500
V500-Bus2-VT
ТН-СШ2-500
V500-X2-VT
ТН2-500
V500-L1-OS
ОПН-ВЛ1-500
V500-Bus1-OS
ОПН-СШ1-500
V500-L2-OS
ОПН-ВЛ2-500
V500-Bus2-OS
ОПН-СШ2-500
AT1-V500-OS
ОПН-500-АТ1
AT2-V500-OS
ОПН-500-АТ2
33
Трансформатор тока
V500-L1-CT
ТТ-ВЛ1-500
V500-X11-CT
ТТ11-500
V500-X12-CT
ТТ12-500
V500-X13-CT
ТТ13-500
V500-L1-CT
ТТ-ВЛ2-500
V500-X21-CT
ТТ21-500
V500-X22-CT
ТТ22-500
V500-X23-CT
ТТ23-500
…
2. Распредустройство с двумя секционированными рабочими системами
шин и секционированной ОСШ
Таблица 3. Соответствия между универсальными кодами и диспетчерскими
наименованиями устройств в схеме на Рис. 9.
Тип элемента
схемы
подстанции
Секция шин
Универсальный код
элемента схемы
подстанции
Диспетчерское
наименование элемента
схемы подстанции
V220-Bus11
1 сек. СШ1-220
V220-Bus12
2 сек. СШ1-220
V220-Bus21
1 сек. СШ2-220
V220-Bus22
2 сек. СШ2-220
V220-TrBus1
1 сек. ОСШ-220
V220-TrBus2
2 сек. ОСШ-220
ЛЭП
V220-L1
ВЛ1-220
Трансформатор
напряжения
Выключатель
V220-Bus11-VT
ТН 1 сек. СШ1-220
V220-L1-B
В ВЛ1-220
V220-SectX1-B
СВ1-220
V220-SectX2-B
СВ2-220
V220-TieX1-B
ШСВ1-220
V220-TieX2-B
ШСВ2-220
V220-TrX1-B
ОВ1-220
34
Разъединитель
Заземлитель
V220-TrX2-B
ОВ2-220
V220-L1-D
Р ВЛ1-220
V220-L10-D
ОР ВЛ1-220
V220-L11-D
ШР1 ВЛ1-220
V220-L12-D
ШР2 ВЛ1-220
V220-Bus11-VT-D
Р ТН 1 сек. СШ1-220
V220-SectX1-D1
СР1 СШ1-220
V220-SectX1-D2
СР2 СШ1-220
V220-SectX2-D1
СР1 СШ2-220
V220-SectX2-D2
СР2 СШ2-220
V220-TieX1-D1
ШСР1 СШ1-220
V220-TieX1-D2
ШСР1 СШ2-220
V220-TieX2-D1
ШСР2 СШ1-220
V220-TieX2-D2
ШСР2 СШ2-220
V220-TrX1-D
ОР 1 сек. ОСШ-220
V220-TrX11-D
ОР 1 сек. СШ1-220
V220-TrX12-D
ОР 1 сек. СШ2-220
V220-TrX2-D
ОР 2 сек. ОСШ-220
V220-TrX21-D
ОР 2 сек. СШ1-220
V220-TrX22-D
ОР 2 сек. СШ2-220
V220-L1-G1
ЗН1 ВЛ1-220
V220-L1-G2
ЗН2 ВЛ1-220
V220-L1-G3
ЗН3 ВЛ1-220
V220-Bus11-VT-G1
ЗН1 ТН 1 сек. СШ1-220
V220-Bus11-VT-G2
ЗН2 ТН 1 сек. СШ1-220
V220-SectX1-G1
ЗН1 СВ1-220
V220-SectX1-G2
ЗН2 СВ1-220
V220-SectX2-G1
ЗН1 СВ2-220
V220-SectX2-G2
ЗН2 СВ2-220
V220-TieX1-D1
ЗН1 ШСВ1-220
V220-TieX1-D2
ЗН2 ШСВ1-220
V220-TieX2-D1
ЗН1 ШСВ2-220
V220-TieX2-D2
ЗН2 ШСВ2-220
V220-TrX1-G1
ЗН1 ОВ1-220
35
Трансформатор тока
V220-TrX1-G2
ЗН2 ОВ1-220
V220-TrX2-G1
ЗН1 ОВ2-220
V220-TrX2-G2
ЗН2 ОВ2-220
V220-L1-CT
ТТ ВЛ1-220
V220-L1
L1-LT
V220-TrBus2
V220-TrBus1
L10-D
N1
Bus11-VT
Bus11-VT-G1
_G2
Bus11-VT-D
Bus11-VT-G2
TrX11-D
V220-Bus11
V220-Bus21
TrX1-G1
L1-G2
TrX2-G1
L1-CT
TrX1-B
TrX1-G2
TrX2-B
L1-B
L1-G3
TrX2-G2
SectX1-B
N2
TrX12-D
TrX21-D
TrX22-D
L11-D
L12-D
V220-Bus12
V220-Bus22
SectX2 -D2
SectX2 -D1
TieX2-D2
TieX1-D1
SectX2 -G2
SectX2 -G1
TieX1-G1
L1-D
TrX2-D
TrX1-D
L1-G1
TieX2-G2
SectX2-B
TieX2-B
TieX1-B
TieX2-G1
TieX1-G2
TieX2-D1
TieX1-D2
Рис. 9. Идентификация элементов фрагмента участка напряжения 220
кВ на ТЭЦ-27 (МосРДУ).
36
3. Кольцевая схема
V110-L1
V110-L2
V110-L3
L1-G
L3-G
L2-G
L1-D
L3-D
L2-D
X1-D
X2-D
X1-CT
X3-G1
X1-G
X4-G1
X2-G
X3-D1
X4-D1
X3-G2
X4-G2
X3-B
X4-B
X4-G3
X3-G3
X4-D2
X3-D2
V110-VT1
VT1-D
X5-D1
X5-D2
VT2-D
V110-VT2
X5-B
VT1-G1
VT2-G2
G1
X5-G1
VT2-G2 VT2-G1
X5-G2
T1-AD
T2-AD
T1-G
T2-G
T1-A
T2-A
Т2
Т1
Рис. 10. Идентификация элементов кольцевой схемы участка 110 кВ
подстанции Экран (МосРДУ).
Таблица 4. Соответствия между универсальными кодами и диспетчерскими
наименованиями устройств в схеме на Рис. 10.
Тип элемента
схемы
подстанции
Универсальный код
элемента схемы
подстанции
Диспетчерское
наименование элемента
схемы подстанции
Силовой
трансформатор
T1
T1
T2
T2
ЛЭП
V110-L1
ВЛ1-110
37
V110-L2
ВЛ2-110
V110-L3
ВЛ3-110
Трансформатор
напряжения
V110-VT1
ТН1-110
V110-VT2
ТН2-110
Выключатель
V110-X3-B
В3
V110-X4-B
В4
V110-X5-B
В5
V110-T1-AD
...
V110-T2-AD
...
V110-L1-D
Р ВЛ1-110
V110-L2-D
Р ВЛ2-110
V110-L3-D
Р ВЛ3-110
V110-VT1-D
Р ТН1-110
V110-VT2-D
Р ТН2-110
V110-X1-D
Р1
V110-X2-D
Р2
V110-X3-D1
Р31
V110-X3-D2
Р32
V110-X4-D1
Р41
V110-X4-D2
Р42
V110-X5-D1
Р51
V110-X5-D2
Р52
V110-T1-G
ЗН-110 Т1
V110-T2-G
ЗН-110 Т2
V110-L1-G
ЗН ВЛ1-110
V110-L2-G
ЗН ВЛ2-110
V110-L3-G
ЗН ВЛ3-110
V110-VT1-G1
ЗН1 ТН1-110
V110-VT1-G2
ЗН2 ТН1-110
V110-VT2-G1
ЗН1 ТН2-110
V110-VT2-G2
ЗН2 ТН2-110
V110-X1-G
ЗН1
V110-X2-G
ЗН2
V110-X3-G1
ЗН31
...
Разъединитель
Заземлитель
38
Трансформатор тока
V110-X3-G2
ЗН32
V110-X3-G3
ЗН33
V110-X4-G1
ЗН41
V110-X4-G2
ЗН42
V110-X4-G3
ЗН43
V110-X5-G1
ЗН51
V110-X5-G2
ЗН52
V110-X1-CT
ТТ1
8. Об автоматизации функционально-структурной разметки схем
подстанций
Для автоматического присвоения универсальных кодов нужно уметь
автоматически распознавать те структурные компоненты схем, из локальных
идентификаторов которых составляются глобальные идентификаторы
элементов и компонентов схем. Этими определяющими структурными
компонентами являются: участки напряжения, системы шин, групповые и
полные (в том числе междушинные) присоединения, собственные части
присоединений, звенья. Топологические методы распознавания различных
типов фрагментов схем подстанций изложены в [11; 12; 13]. При наличии
Универсального топологического процессора функционально-структурная
разметка схем подстанций является одним из важных его приложений.
Но насколько эта автоматизация необходима? Ведь для привязки
информации, которой должны обмениваться агенты системы управления
электрической сетью, достаточно обеспечить лишь уникальность
идентификаторов устройств и электроустановок. С формальной точки зрения
эти идентификаторы могут быть какими угодно, и почему бы не задавать их
вручную?
При ручной идентификации невозможно без большого числа ошибок
осуществить идентификацию, основанную на какой-либо системе правил.
Без системы правил невозможно структурировать идентификаторы, сделать
их семантическими, осмысленными. При разработке и эксплуатации самой
умной системы неизбежны ситуации, требующие вмешательства человека. С
неструктурированными,
несемантическими
идентификаторами,
с
бессмысленными последовательностями букв и цифр человеку работать
значительно тяжелее, чем с понятным ему языком семантических
идентификаторов. Язык идентификаторов должен быть похожим на
естественный. При семантичности языка универсальной идентификации
возможен автоматический перевод с него на язык диспетчерских
наименований, и в этом случае возможен также обратный автоматический
39
перевод. Если идентификаторы несемантичны, то для перевода туда и
обратно нужны таблицы соответствий между универсальными кодами и
диспетчерскими наименованиями. Эти таблицы можно составить только
вручную. Их необходимо передавать всем пользователям, которые будут
иметь дело с именуемыми электроустановками. Ошибки, возникающие при
употреблении несемантических кодов, значительно труднее обнаружить,
локализовать и исправить, чем при пользовании семантически
структурированными кодами.
Короче
говоря,
интеллектуальная
электроэнергетика
требует
семантически структурированных языков, похожих на естественный язык.
Выводы
1. Предложенная универсальная система идентификации элементов и
типовых функционально-структурных компонентов электрических схем
подстанций является результатом упорядочения и формализации
сложившегося на практике языка диспетчерских наименований.
2. Универсальная
функционально-структурная
идентификация
элементов электрических схем подстанций основана на строгой системе
правил построения кодов элементов электрических схем.
3. Сложность любой возможной системы правил универсальной
идентификации элементов схем подстанций будет такова, что использование
ее вручную будет порождать множество ошибок в наименованиях. Поэтому
построение универсальных кодов и их перевод на язык диспетчерских
наименований должны осуществляться автоматически.
4. Упорядочение и стандартизация языка диспетчерских наименований
элементов электрических схем подстанций служит снижению вероятности
ошибок оперативно-диспетчерского персонала, связанных с неправильным
восприятием наименований.
5. Интеллектуальная электроэнергетика нуждается в семантически
структурированных языках описания и моделирования объектов управления,
естественных для человека. К их числу принадлежат предложенные в данной
работе язык универсальных кодов элементов электрических схем подстанций
и параллельный ему упорядоченный язык диспетчерских наименований.
6. Полнота
формализации
семантики
предложенного
языка
функционально-структурной разметки электрических схем подстанций
позволяет реализовать автоматически перевод кодов устройств с этого языка
на язык идентификации оборудования подстанций, разработанный
институтом «Энергосетьпроект». Для автоматизации обратного перевода
необходима формализация семантики языка «Энергосетьпроекта».
7. Разработанный
язык
функционально-структурной
разметки
электрических схем подстанций может служить универсальным интерфейсом
между различными языками идентификации оборудования подстанций:
40
упорядоченным естественным языком диспетчерских наименований, языком
идентификации «Энергосетьпроекта», языком CIM и другими.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вишняков Л.Н., Костенко В.В., Лондер М.И. Создание обобщенной
информационной модели и системы идентификации электросетевых
объектов. // Электрические станции, 2007, № 5, с. 55-60.
2. Гипотеза Сепира - Уорфа. Википедия.
3. Брутян Г.А. Гипотеза Сепира - Уорфа. Ереван, 1968.
4. Апресян Ю.Д. Лексическая семантика. // Избранные труды, т.1. М.:
Школа «Языки русской культуры», Издательская фирма «Восточная
литература» РАН, 1995. – 472 с.
5. Кобозева И.М. Лингвистическая семантика. М.: Эдиториал УРСС,
2000. – 352 с.
6. Перевод стандарта МЭК, 2005 г. ?
7. Штейнбок Л.С., Любарский Ю.Я., Моржин Ю.И. и др. Технология
ситуационного отображения данных текущего режима и ее реализация на
диспетчерском щите ОДУ Средней Волги. // Электрические станции, 2004, №
8, с. 33-41.
8. Нестеренко В.Л., Штейнбок Л.С., Крюков И.Н., Савчук В.А. и др.
Новая технология отображения оперативно-диспетчерской информации на
пунктах управления в электроэнергетике. // Энергоэксперт, 2007, № 2.
9. Штейнбок Л.С., Нестеренко В.Л., Крюков И.Н. Новая
информационная технология отображения оперативно-диспетчерской
информации – проблемы внедрения и дальнейшего развития. // – где
напечатано?
10.Штейнбок Л.С., Стерликов С.А. К вопросу об эффективности
информационных технологий отображения в системах управления сложными
процессами // – где напечатано?
11.Головинский И.А. Объектно-ориентированный подход к разработке
программ анализа коммутационных схем электрических сетей. // Известия
РАН. Энергетика, 2001, № 2. С. 46-56.
12.Головинский И.А. Методы анализа топологии коммутационных схем
электрических сетей. // Электричество, 2005, № 3, с. 10-18.
13.Головинский И.А. Вычисление семантических параметров моделей
электросетей: принцип семантической границы. // Известия РАН.
Энергетика, 2005, № 2, с. 27-42.
41
Автор
igolovinskij
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа