Sisteme informatice în energetică
Ș.l.dr.ing. Nicoleta Arghira
Prof.dr.ing. Sergiu Stelian Iliescu
http://shiva.pub.ro/cursuri/sisteme-informatice-in-energetica/
2
Printer Server 1
Fibre optic station bus (LON) in star configuration
4 x Star CouplerRER111 including
redundant
power supply
GPS
Master
Operator's W orkstation 2Operator's Workstation 1 Global Position
System
Front-End Station
Computer 1
Front-End Station
Computer 2
Redundant Station LAN TCP-IP
Printer Server 2
LAN-Interface
to LV SCMS
Engineering Workstation Disturbance Recorder
Evalution Station
to
Central Station
ManualSwitch
EF and OCSPAJ110C
500RIO11 , 16DI
Analog alarm unitSACO16A3
Station Alarm Unit Station Alarm Unit
SPAJ110C
SPAJ110C
Earth faultovercurrentProt.
TertiaryEarth faultProt.
Repeater
Control ProtectionAnalog alarm unitSACO16A3
132kV analog
Input
132kV FOXEquipment
11kV analog
Input
PTUSK Scope
11kV Modem
NSK
SACO64D4 Auxiliary alarm unit
Main 2
o/e
o/e
SACO64D4 Auxiliary alarm unit
Ether
net
Verbindung zu E4
FO
RS232
Pilot wire diff. prot.SOLKOR R/Rf.
B69Überstrom
Main 1
Siemens 7SD610 fürE19 Verbindung
Sisteme informatice în energetică
Bibliografie
3
ILIESCU S.St., Ioana FĂGĂRĂŞAN – Automatizarea centralelor
electrice, Ed. Printech, 2005, Bucuresti.
ILIESCU S.St., Teoria reglării automate, Ed. PROXIMA, Bucureşti
2006, ISBN 973-7636-15-5
MIHOC D., ILIESCU S.St., FĂGĂRĂŞAN Ioana, ŢĂRANU Gh.,
Conducerea şi automatizarea instalaţiilor energetice, 110 pagini,
Editura Printech, Bucureşti, ISBN (10) 973-718-497-1, ISBN (13) 978-
973-718-497-9 , 110 pg., 2006
MIHOC D., ILIESCU S.St., FĂGĂRĂŞAN Ioana, ŢĂRANU Gh., MATEI
G., Automatizări electro- şi termoenergetice, Ed. PRINTECH,
Bucureşti, ISBN: 978-973-718-936-3, 180 pg., 2008;
Sisteme informatice în energetică
Cuprins:
4
Cap.1. Consideratii generale privind aplicatiile informatice.
Terminologie. Tipuri de scheme tehnologice
Cap.2. Sistemul energetic. Producția, transportul, distribuția și
consumul energiei electrice
Cap.3. Sisteme de comandă și reglare în sistemul energetic,
integrate în sistemul informatic
Cap.4. Principii generale de realizare a sistemelor informatice
4.1 Etapele de realizare a sistemelor (aplicatiilor) informatice
4.2 Etapele de realizare a produselor program
4.3 Aspecte privind evolutia unui sistem informational.
Sisteme informatice în energetică
Cuprins:
5
Cap.5. Tehnologia de realizare a unui produs informatic.
5.1 Consideratii generale
5.2 Strategii de concepere a unui sistem informatic
5.3 Strategii de abordare a procesului de realizare a unei
aplicatii informatice sau produs-program
5.4 Metode de realizare a unui produs informatic
5.4.1. Top – down
5.4.2. Outside – in
5.4.3. Inside – out
5.4.4. Bottom – up
5.5 Tehnici de realizare a unui produs informatic
5.5.1. Interviuri
5.5.2. Chestionarul
5.5.3. Studiul documentar
5.5.4. Analiza diagnostic
5.5.5. Tabele de decizie
Sisteme informatice în energetică
Cuprins:
6
Cap.6. Cadrul tehnologic de realizare a unui sistem informatic
6.1 Elaborarea temei de realizare
6.2 Proiectarea de ansamblu
6.3 Integrare si testare
6.4 Aspecte privind sistemul de management (IMS) al
informatiei
Cap.7. Funcții și caracteristici ale sistemelor informatice
utilizate în domeniul energetic
Cap.8. Exemple de sisteme informatice în energetica (DCS)
Sisteme informatice în energetică
• Proces industrial: ansamblu de fenomene de natura complexa, conceput, de regula, de om, cu o destinatie functionala precisa ce expliciteazatransformarile masice si/sau de energie.
7Sisteme informatice în energetică
x
v
EeEi
yu
Model: reprezentare matematica a dependentei dintre mai multemarimi. Daca dependenta corespunde unui proces fizic realizabil sespune ca avem un model sistemic.
La un model sistemic exista o relatie de cauzalitate intre marimi.Aceasta relatie imparte marimile ce caracterizeaza un model in douaclase: marimi de intrare (cauza) si marimi de iesire (efect).
Terminologie
Terminologie
• Produs informatic: denumire generica prin care se refera sistemulinformatic, o aplicatie informatica sau produsul program.
• Aplicatie informatica: utilizarea calculatorului in rezolvarea unui grupomogen de probleme ale unui utilizator individual printre care distingem:
- aplicatii de gestiune;
- aplicatii stiintifice;
- aplicatii de birotica etc.
• Produs program: sistem complet si documentat de programe, livrabil unuigrup de utilizatori care reprezinta:
- implementarea uneia sau mai multor aplicatii informatice la utilizatoriidin grup;
- suportul de realizare si exploatare a produselor program aplicative de uzgeneral sau dedicat.
8Sisteme informatice în energetică
Terminologie
• Produs informatic: denumire generica prin care se refera sistemulinformatic, o aplicatie informatica sau produsul program.
• Sistem informatic: ansamblu constituit din urmatoarele tipuri deelemente:
- echipamente, care pot fi: unul sau mai multe calculatoare, memorii,periferice;
- software compus din: soft de baza, soft de gestionare a bazelor de date,soft de aplicatie;
- personal de exploatare, utilizatori de specialitate pentru intretinere;
- organizarea activitatilor de pregatire a mediului de achizitiea datelor, desupraveghere a exploatarii si intretinerii sistemului.
9Sisteme informatice în energetică
Terminologie
• Produs informatic: denumire generica prin care se refera sistemulinformatic, o aplicatie informatica sau produsul program.
• Ciclul de viata al unui produs informatic: perioada de timp intremomentul aparitiei cererii prin care se solicita realizarea unui produsinformatic si momentul scoaterii lui din exploatare.
• Ciclul de realizare al unui produs informatic: partea din ciclul de viata alunui produs informatic in cadrul careia se realizeaza respectivul produs.
In ceea ce priveste criteriile, sistemele informatice se pot clasifica dupa:
- nivelul sistemului obiect pe care se grefeaza sistemul informatic: sistemedestinate proceselor industriale, unitatilor socio-economice, de productie sau de servicii;
- domeniul de utilizare;
- stadiul atins in evolutia sa de sistemul informatic.
10Sisteme informatice în energetică
Terminologie
• Calculator de proces: echipament numeric de calcul care poate realizaconducerea unui proces in timp real si care pe langa interfetele clasicedispune de o interfata industriala prin care se realizeaza o legaturabilaterala cu procesul condus, precum si de o consola a operatorului deproces ce permite dialogul operator-calculator.
• Timp real: mod de organizare a prelucrarilor prin care calculatorul trebuiesa furnizeze, pe baza datelor primite de la un proces, informatii necesarede comanda si control intr-un timp compatibil cu regimul tranzitoriu dinproces.
11Sisteme informatice în energetică
Terminologie
• Hardware (echipament): echipament fizic folosit pentru prelucrareadatelor, spre deosebire de programe, proceduri, reguli si documentatiaasociata acestora.
• Software: produs intelectual constand din programe, reguli sidocumentatia asociata pentru functionarea unui sistem de prelucrare adatelor (notiunea de software nu include si suportii fizici utilizati pentru a-lmanipula).
12Sisteme informatice în energetică
Terminologie
• Software critic: componenta software a unui produs informatic a caruifunctionare eronata produce efecte negative foarte mari in mediulutilizator.
• Software de operare (sistem de operare): software care controleazaexecutia programelor si poate sa asigure functiuni ca: alocarea resurselor,planificarea resurselor, controlul intrarilor, al iesirilor si gestiunea datelor.
• Software suport: software care constituie suport pentru realizarea siexploatarea produsului informatic si care va fi incorporat in componentelesoftware ale produsului final; cuprinde: software-ul de baza, software-ulde gestionare a colectiilor de date, software-ul de comunicatie.
13Sisteme informatice în energetică
Tipuri de scheme tehnologice
Scheme tehnologice cu automatizări (P&ID)
14
Process/Piping and Instrumentation Diagram (P&ID): în care sunt
reprezentate atât elementele instalaţiei automatizate, legăturile lor
funcţionale, cât şi elementele şi circuitele instalaţiei de automatizare.
Exemplu P&ID
Sisteme informatice în energetică
Tipuri de scheme tehnologice
Scheme tehnologice cu automatizări (P&ID)
15
Simbol Semnificaţie Simbol Semnificaţie Simbol Semnificaţie
comandă de la
distanţă
(închis,
deschis, stop)
comandă de
la distanţă
(pornit/oprit,
creşte/scade)
element de comutare automat-manual
(pentru reglarea referinţei în bucla de
reglare: A-referinţa culeasă din proces;
M-referinţă modificată manual)
aparat local traductor,
detector
aparat montat pe panou sau pupitru în
CCT – camera de comandă tehnică
(contur operativ)
aparat montat
în panou local
aparat montat
în dulap
neoperativ
semnal analogic (binar) transmis la
calculatorul de proces
3H
an
2H
an
A-M
an
XXXX
an
XX
an
XX
an
XX
an
A(B)
XX
a n
prima literă (primele litere) reprezintă simbolul parametrului măsurat
a doua literă (ultimele litere începând cu a doua) reprezintă simbolul funcţiei aparatului
cifră reprezentând numărul aparatului în buclă
litere având următoarea semnificaţie : b = buton; g = aparat indicator; f = traductor; u = aparat calcul
Sursa: ISA – www.isa.org
Sisteme informatice în energetică
Tipuri de scheme tehnologice
Scheme tehnologice cu automatizări (P&ID)
16
Cele mai utilizate simboluri ale parametrilor şi funcţiilor sunt :
simboluri parametri simboluri funcţii
A calitate (pH, S) I indicare
F debit R înregistrare
L nivel Q contorizare
P presiune A semnalizare
T temperatură S protecţie
Y turaţie Y calcul
Z poziţie T transmitere la distanţă
V vibraţii E element sensibil (detector)
U deplasare C reglare
X dilatare relativă W priză pentru măsurători de probă
K referinţă
Sisteme informatice în energetică
Tipuri de scheme tehnologice
Scheme desfăşurate
17
Scheme desfăşurate: reprezintă legăturile dintre aparate sau dintre
elementele componente ale acestora, care permit înţelegerea şi
urmărirea funcţionării efective a circuitelor electrice;
Partea de forță Partea de comandă
M
3~
L1
L2
L3
Q
K
K
R
S
Sp K
S0
Sisteme informatice în energetică
Tipuri de scheme tehnologice
•Semne conventionale IEC folosite pentru schemele instalațiilor electrice
18
Buton normal deschis actionat prin impingere cu revenire
Buton normal deschis actionat prin rotire cu mentinerea
pozitiei
Buton normal inchis actionat prin impingere (apasare) cu
revenire
1k
Contact de releu sau contactor normal deschis
Contact de releu sau contactor normal inchis
Bobina de contactor principal sau releu intermediar
Contactor
Contactor asociat cu relee de suprasarcina
Sisteme informatice în energetică
Tipuri de scheme tehnologice
•Scheme de montaj
19
Scheme sau tabele de conexiuni interioare: pe baza cărora
se execută legăturile dintre aparate, precum şi legăturile
dintre aparate şi şirurile de cleme din interiorul tablourilor sau
pupitrelor de comandă.
Schemele sau tabelele de conexiuni exterioare: pe baza
cărora se execută legăturile dintre echipamente şi aparatele
locale (traductoare, butoane de comandă, acţionări, etc.)
Sisteme informatice în energetică
Funcţii ale sistemelor informatice utilizate în energetică
20
SUPRAVEGHERE
REGLARE
COMANDA
PROTECTIE
Bloc
amplificare şi
execuţie
Bloc culegere şi prelucrare
primară a informaţiilor din
proces
PROCES
Sisteme informatice în energetică
Funcţii ale sistemelor informatice utilizate în energetică
21
Prin supraveghere se intelege
achizitia datelor provenite din
proces (masuratori), prelucrarea si
afisarea informatiilor, arhivare si
semnalizare.
In cazul sistemelor complexe
supravegherea se poate face pe
mai multe nivele, ingloband in acet
caz si functiile de reglare,
comanda si protectie.
Functiile sistemului de conducere a
proceselor pe domenii de functionare a
instalatiilor
Functionare periculoasa
PROTECTIE
Functionare anormala
COMANDA
Functionare normala
REGLARE
SU
PR
AV
EG
HE
RE
A
Sisteme informatice în energetică
Funcţii ale sistemelor informatice utilizate în energetică
22
Semnalizarea consta in
indicarea optica si acustica:
a schimbarii modului de
functionare a unei instalatii
(semnalizare de pozitie sau
functionare),
a aparitiei unei functionari
necorespunzatoare care poate
conduce la avarii (semnalizare
preventiva)
sau la aparitia propriu-zisa a
avariei (semnalizare de
avarie).
Functiile sistemului de conducere a
proceselor pe domenii de functionare a
instalatiilor
Functionare periculoasa
PROTECTIE
Functionare anormala
COMANDA
Functionare normala
REGLARE
SU
PR
AV
EG
HE
RE
A
Sisteme informatice în energetică
Sistemul energetic
Acesta este constituit din elementegeneratoare de energie electrică, retea detransport, de distribuţie a energiei electricesi consumatori. Aceste elemente suntgrupate zonal constituind subsistemele unuiSE.
23Sisteme informatice în energetică
Sistemul energetic
Rețeaua de transportNivele de tensiune: 400kV, 220kV, 110 kVOperatorul de Transport si Sistem din Romania:
24
https://www.transelectrica.ro/widget/web/tel/sen-harta/-/harta_WAR_SENOperareHartaportlet
https://www.transelectrica.ro/web/tel/proceduriVerificarea și acceptarea în funcționare a centralelor eoliene din punct de vedere al respectării cerințelor Codului Tehnic RET
Sisteme informatice în energetică
25
Sistemul energetic
Rețeaua de distribuţie
Nivele de tensiune: 110kV, 20 kV, 10 kV, 6 kV
Operatori de distribuție din Romania:
Sisteme informatice în energetică
Reteaua electrica de transport
Centrale electricePosturi de
transformare
SS
Centrul de comandaLocal
PP
Statii
SS
SS
PP
SS
PPSY
SYPP
Număr foarte mare de "puncte" (centrale electrice, transformatoare, întreruptoare, stații)situată la 2000 de km 2 km distanță.Toate operațiunile critice de timp executate la nivel local în stațiile și unități de producere a energiei.
Centru de conducere International
Centru de conducere National
SS
Centrul de comandaLocal
Statii electrice
26Sisteme informatice în energetică
Stații electrice
protectie (Linii, transformatoare, generatoare) cu viteză de răspuns f mare
control (la distanță sau local) pentru a asigura circulația de puteri, operarea în condiții de
siguranță (interblocări)
Măsurare (local and la distanță), factura de energie electrică, circulația de puteri în rețea
Sisteme informatice în energetică 27
Centru de conducere - dispecerizare
Sisteme informatice în energetică 28
Dispecerul energetic national• Starea Sistemului Energetic National in timp real:http://www.transelectrica.ro/widget/web/tel/sen-harta/-/harta_WAR_SENOperareHartaportlet
Sisteme informatice în energetică 29
Conducerea unei statii electrice
Reglare
Comanda
Monitorizare
Alarmare etc
unit controllers
Sisteme informatice în energetică 30
Linkuri
• - Eurel Young Engineers Seminar:• http://www.eurel.org/home/Events/YES/Pages/Y
ES.aspx• - IEEE Power and Energy Society, Control
Systems Society• http://www.ieee-pes.org/• http://www.ieeecss.org/• - ENTSOE: European Network of Transmission
System Operators for Electricity: https://www.entsoe.eu/
Sisteme informatice în energetică 31