Hintergrundsystem für den Netzbetrieb - eine Intranet-Lösung 1 DUtrain Independent Training & Service Centre for Power System Control Hintergrundsystem

Hintergrundsystem für den Netzbetrieb - eine Intranet-Lösung 1

DUtrainIndependent Training & Service Centre for Power System Control

Hintergrundsystem für den Netzbetrieb -

eine Intranet-Lösung

Michael Kreutz

www.dutrain.de

[email protected]

6. Arbeitskreis-Symposium Netzleittechnik Hamburg, 13.-14. Juni 2002



Was versteht man unter einem Hintergrundsystem?

Primäranalyse Sekundäranalyse

Echt-Zeit Offline (prozessfern ) Online (prozessnah )

SCADA EMS/HEO Hintergrundsysteme

Prozessführung Entscheidungshilfen

Überwachen Netz Zuverlässigkeit Abschaltleistung Übergabeleistung

Steuern Fernschalten Fernstufen Schaltanweisen Regeln Sollwertvorgaben

Netzanalyse Topologiebestimmung State Estimation Ausfallrechnung Kurzschlussrechnung Grenzwertbetrachtung Schaltüberprüfung Lastflussrechnung Momentan-Optimierung Spannungsprofil Netzverluste Energieeinsatz

Betriebsrealistische Simulation Analysen Präventivmaßnahmen Korrektivmaßnahmen Freigabeprüfungen Optimierung

Energieeinsatz Energieaustausch Prognosen

Validierung Netzausbau Netzumbau

Führungsfunktionen & Systeme



Warum benötigt man ein Hintergrundsystem?

Unterstützung für den Operator durch die Sekundäranalyse als Entscheidungshilfe ist heute wichtiger denn je:

• höhere Operatorauslastung

• höhere Betriebsmittelauslastung

• Entscheidungen müssen immer schneller getroffen werden

• sich schnell ändernde Situationen



Beispiel-Szenarien

Spontane Anfrage um 8:00, ob um 12:00 eine Leitungsfreischaltung erfolgen kann oder ob für morgen günstig eingekaufte 100MW Probleme bereiten:

• Funktioniert das für die morgigen Kraftwerks-/Lastprognosen ohne Grenzwertverletzungen?

• Geht das auch bei Kraftwerksausfall?

• Wie stellt sich die Situation bei geändertem Lastverlauf dar?

• ...?



Anforderungen des Netzbetriebs an ein HGS

• kontinuierliche Verläufe müssen simulierbar sein (schneller als in Echtzeit)

• eine betriebsrealistische Darstellung ist notwendig

• die Handhabung des Systems muss ebenfalls betriebsrealistisch sein

Diese Anforderungen erfüllt von Hause aus ein Operator-Training-Simulator.



Ausgangspunkt für ein Hintergrundsystem• Einsatz eines bestehenden Simulators auf veralteten Workstation

für das Operator-Training

• Betriebsführer nutzten den Simulator während des Trainings schon als Hintergrundsystem

• Simulation war an ihre Grenzen gestoßen

• Einsatz als Hintergrundsystem im EVU war undenkbar

Entschluss zur Portierung des Systems unter Beibehaltung der bestehenden Funktionalität plus neuer Funktionen zum PowerSystemHandler (PSH)



Anforderungen an den Operator-Training-Simulator

• Modelle für Lasten, Kraftwerke, Schutz, PSG, Traforegler, ...

• effektive und flexible Aufdatung des Systems (GDL)

• flexibler Hard- und Softwareaufbau

• eine eindeutige Schnittstelle für Datenein-/ausgabe



Hard- und Software-Charakteristika

• PC

• LINUX

• TCP/IP über 100Mbit Ethernet

• Client-Server-Aufbau

• eine einheitliche Interprozess-Kommunikation



Schnittstelle für Datenein-/ausgabe auf ASCII-Basis

Szenarien

Prozess Daten Modell Zeitgesteuerter

Ereigniseintrag

Base Case 1

Zustand Netz

Zustand Lasten

Zustand Einspeisungen

Netz

Situationen

Schaltungen

Schaltbriefe 1, 2 ... , N

Base Case N

Zustand Netz

Zustand Lasten

Zustand Einspeisungen

Einspeisungen

Situationen

Verläufe

Fahrpläne 1, 2 ..., N

Lasten

Situationen

Verläufe

Prognosen 1, 2 ... , N

Snapshot

offline

online

Office-Welt



Schnittstelle für Datenein-/ausgabe auf ASCII-Basis

Netz

'''ANF ''380 'ENG_W [LS = AUS QIT / 08:00:00]

'''ANF ''TRAF'403 [STUF = 11STL / 08:13:42]

Kraftwerke

'''ZB ''A 'BETRIEB [P.SOLL = 98.400MW / 08:30:00]

'''ZB ''A 'BETRIEB [U.SOLL = 103.500PZ / 08:30:00]

Lasten

'''BZL ''10 'A_PNOM [SLAST*HOEHE = 25.000PZ / 08:35:00]



Beispiel einer Simulatorkonfiguration

Ethernet

Arbeitsplatz 1

Arbeitsplatz 2

System Operator

Arbeitsplatz 1

Arbeitsplatz 2

Regional Operator

Arbeitsplatz 1

Arbeitsplatz 2

Regional Operator

Arbeitsplatz 1

Arbeitsplatz 2

Regional Operator

Trainerplatz 1

Arbeitsplatz Windows

Arbeitsplatz 1

Arbeitsplatz 2

Trainerplatz 2

Arbeitsplatz 3

Steuerung und Überwachung des Trainings Drucker



Beispiel eines Trainingskurses in Duisburg



Idealfall einer Intranet-Lösung

PlanungArbeitsvor-

bereitungNetzbetrieb Handel

Öffentlich-keit

Abteilungsübergreifendes Arbeiten wird gefördert

Systemkosten werden auf mehrere Stellen verteilt

Es existiert nur eine Datenbasis aus der alle ihre spezifischen Info‘s beziehen

Zentrales Informationssystem mit einheitlicher Datenbasis



Von der Einzelsystem-Lösung zur Intranet-Lösung

PlanungArbeitsvor-

bereitungNetzbetrieb Handel

Öffentlich-keit

PSHDB1

DB2DB3

SCADA PSH-Archive



Beispielhafte Abteilungskonfiguration

Netzbetrieb

DB1

SCADA Archiv1

DB2 DB3

Archiv2 Archiv3

Abteilungs-Ebene

Benutzer-Ebene

Datenbank-Ebene

Szenario-Ebene



Stand der Umsetzung

Anforderungen an eine Intranet-Lösung Umsetzung beim PSH

Verwaltung mehrerer Datenbanken im Training angewendet

Verwaltung mehrerer Archive im Training angewendet

flexibler Hardwareaufbau im Training angewendet

Schnittstellen zum Datenaustausch umgesetzt auf einheitlicher ASCII-Basis

Kommunikation im Intranet einheitliche Interprozess-Kommunikation

Kopplung an das SCADA-System machbar über Konverter (einheitliche Schnittstelle)

Kopplung mit neuen Programmen machbar über Konverter (einheitliche Schnittstelle)



Anforderungen für die Integration in das EVU-Intranet

• Netzwerkanbindung mit entsprechender Bandbreite

• evtl. vorhandene Firewall den Bedürfnissen anpassen

• Benutzerverwaltung

• Datenbankverwaltung (Netz, Szenarien)

• X-Server für Rechner anderer Betriebssysteme (Windows)

• HTML-Server



Einsatz bei einem städtischen EVU

momentane Verwendung:

• vorausschauende betriebliche Betrachtungen

• Training des Verhaltens neuer Betriebsmittel vor der Inbetriebnahme

• Betriebsstudien zukünftiger Netzstrukturen



Einsatz bei einem städtischen EVU

Konverter

PSHDB1

DB2DB3

SCADA

PSH-Archive

heute

morgen

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