Список использованных источников
XXIII межрегиональная конференция-фестиваль научного творчества учащейся молодежи «Юность Большой Волги»
Направление: «Технические науки»
Секция: 05.11.00 Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
| Шифр |
Геоинформационная система (ГИС) для выявления потерь в энергосетях
Чебоксары 2021г.
Тема: Геоинформационные системы (ГИС) для выявления потерь в энергосетях
Оглавление
Введение.. 3
1 Геоинформационные системы.. 5
2 Функциональные возможности. 5
3 Структура системы.. 7
4 Реализация проекта. 9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 11
Список использованных источников.. 12
Введение
Актуальность данного проекта заключается в следующем, энергетическая отрасль в настоящее время создает благоприятные условия для широкомасштабного использования уникальных возможностей различных видов информационных систем. Востребованность в геоинформационных системах с каждым годом повышается, так как увеличивается количество объектов инфраструктуры инженерных энергосетей.
В ближайшие годы сетевым компаниям предстоит большая работа по выполнению уже намеченных целевых показателей и по поддержанию в дальнейшем фактических потерь электроэнергии на технико-экономически обоснованном уровне, соответствующем передовым мировым достижениям. В этом, в том числе помогают геоинформационные системы.
|
|
|
Сверхнормативные потери электроэнергии в электрических сетях – это прямые финансовые убытки электросетевых компаний. Экономию от снижения потерь можно было бы направить на:
− техническое переоснащение сетей;
− увеличение зарплаты персонала;
− совершенствование организации передачи и распределения электроэнергии;
− повышение надежности и качества электроснабжения потребителей;
− уменьшение тарифов на электроэнергию.
Цель проекта – это разработка геоинформационной системы на основе электронных карт, выполняющее мониторинг технического состояния оборудования и отслеживание периода обслуживания его составных частей, а также выполнение анализа электропотребления и выявление потерь электроэнергии в сетях.
В рамках выполнения исследовательской работы необходимо выполнить следующие задачи:
− выполнить анализ требуемых возможностей системы и сформировать основные технические и функциональные особенности;
− определить конечного пользователя системы;
− разработать структуру взаимодействия функциональных блоков и пользователя;
− разработать план реализации проекта;
|
|
|
− разработать геоинформационную систему для выявления очагов потерь электроэнергии.
Объектом исследования является энергетическая сфера РФ.
Предметом исследования является геоинформационная система.
В процессе выполнения научной деятельности были использованы методы теоретического исследования. Изучены научные источники и определены ключевые функциональные особенности СКАДА систем и структур автоматизации прикладных процессов.
В рамках эмпирических исследований были определены аналитические параметры проекта, осуществлено сравнение с аналогичными разработками.
Исследованиями в данной области занимаются ведущие энергетические компании России и мира. Разработки в данной сфере только набирают популярность и все чаще встречаются в технологических сферах.
Научная работа имеет следующую структуру:
− В первой главе освещены теоретические сведения и исторические сводки.
− Во второй главе изучаются функциональные особенности, описывается проектируемая система и ее отличия от конкурентных систем.
− В третьей главе функциональная структура построения системы.
− В четвертой главе описаны методы реализации продукта и план выхода на рынок, определены экономические показатели.
|
|
|
В работе рассматриваются теоретические основы энергетических сетей и принципы интеграции АСКУЭ систем. Представлен концепт ГИС системы и определены ключевые функциональные характеристики, отличающие проект от аналогов. Построена блок-схема системы, в которой отражены сетевые взаимодействия объектов сети. На основе параметрических данных сформирована экономическая модель реализации.
Геоинформационные системы
Геоинформационные системы (далее ГИС) – это автоматизированные системы, функциями которых являются сбор, хранение, интеграция, анализ и графическая интерпретация пространственно-временных данных, а также связанной с ними атрибутивной информации о представленных в ГИС объектах.
ГИС появились в 1960 гг. при появлении технологий обработки информации в СУБД и визуализации графических данных в САПР, автоматизированного производства карт, управления сетями.
ГИС является мощным инструментом для поддержки управления всеми типами объектов и общей распределенной в пространстве инфраструктурой компаний энергетической отрасли. Вся информация хранится в базах данных и отображается в пространственных представлениях и во временной динамике, выполняется анализ балансов электроэнергии [3].
|
|
|
Назначение ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), такими как инвентаризация ресурсов, управление и планирование, поддержка принятия решений.
ГИС используют для решения научных и прикладных задач инфраструктурного проектирования, городского и регионального планирования, рационального использования природных ресурсов, мониторинга различных сфер, принятия оперативных мер в условиях ЧС и тд.
ГИС-технология объединяет разрозненные данные в единый вид, что упрощает принятие управленческих решений информационного обеспечения на различных уровнях планирования и получать, анализировать и принимать решения в науке, управлении хозяйствовании.
Функциональные возможности
Для реализации основных функциональных возможностей системы, необходимо выполнить следующие задачи: Определение основных параметров и функциональной структуры подстанций, на которых ведется мониторинг; Разработка алгоритма связи базы данных предприятия и ГИС, выполнение последующего анализа полученных данных; Разработка системы для отслеживания электрических показателей; Разработка системы мониторинга технического обслуживания подстанции, на основе технической документации. Итоговым результатом является программа для анализа электропотребления и выявления очагов потерь электроэнергии и визуализация полученных данных на основе картографического сервиса.
При выполнении анализа аналогичных разработок были выявлены следующие преимущества проектируемой системы:
1. Вывод информации об энергопотреблении, текущих свойств и технического состояния подстанции через электронный картографический сервис.
2. Анализ графиков нагрузки потребителей и выявление текущих отклонений от средних значений.
3. Оповещение системы при превышении заданных параметров за указанный промежуток времени.
4. Отслеживание технического состояния и периода обслуживания оборудования согласно технической документации.
Данная система предназначена для диспетчеров информационных комплексов в энергетической сфере и может быть использована на энергосбытовых и распределительных сетевых комплексах, а также предприятиях.
ГИС удобно отображает данные для пользователя. Картографирование полученных данных наиболее удобно для восприятия, что упрощает построение запросов и их последующий анализ.
ГИС позволяют объединить данные из различных подразделений. Коллективное использование накопленных данных и их интеграция в единый информационный массив обеспечивает конкурентные преимущества и эффективность эксплуатации информационных систем.
Автоматизация процесса анализа энергетических данных помогает повысить своевременность и эффективность процедуры принятия решений.
Анализ графиков нагрузки, оповещения системы при возникновении отклонений от планируемых значений и отслеживания технического состояния помогают компаниям быстро принимать соответствующие решения, реагировать на перебои и обеспечивать своевременное оповещение клиентов. ГИС отображает местоположение утечки, помогает выявить причину и направить на место происшествия специалистов, отслеживать статус проводимых работ.
ГИС представляет собой систему объединения информационных данных фактических потерь электроэнергии и систему контроля технических параметров и обслуживания подстанций [1].
Система мониторинга обеспечивает выполнение комплекса функций по верификации, сбору, синхронизации по временным признакам, обработке и анализу баланса электроэнергии, отображению полученных данных.
Система анализирует данные электропотребления в точках технического учет электроэнергии в сети, основываясь, на полученной информации в темпе процесса с установленных на подстанциях средств измерений и обеспечивает графическое отображение данных на карте с которыми, впоследствии, работает диспетчер. Обеспечивает повышение точности технических и нетехнических потерь электроэнергии, а также расчетов структурных составляющих балансов электроэнергии в сетях. Выявляет места потерь мощности и отображает их на карте, выполняет анализ возможных причин в соответствии с техническим состоянием и способствует принятию оперативных мер по их снижению. Способствует переходу от контроля уровня потерь в сети, к определению объекта с очагом потерь.
Полученные данные формируют карту потерь электроэнергии на основе формирования балансов электроэнергии и выполнением расчета технических потерь.
Система способствует выработке перспективных мероприятий по повышению качества электроэнергии в сети и объективное взаимодействие с потребителями по вопросам качества электроэнергии.
Структура системы
База данных ГИС по объектам электрических сетей должна состоять из следующих основных таблиц:
− организационные и территориальные данные;
− аварийные отключения;
− паспорта электросетевых объектов (ВЛ, ПС);
− нормативно-справочная информация (типы, виды, марки, классы оборудования, опор, местности);
− характеристики оборудования;
− информационно-графические связи (отношение ВЛ к МЭС, ВЛ к ТЭС, опоры к ВЛ, оборудования к ПС, опор к переходам) и т.д.
Архитектура системы зависит от среды и компании, в которой она будет применяться, в обобщенном виде имеет следующую структуру: консолидация данных происходит на едином корпоративном сервере, с возможностью организации рабочих мест для администрирования, редактирования и просмотра атрибутивных и пространственных данных через WEB-интерфейс (см. рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 – Структура системы
Первоначально планируется реализовать следующие функции:
− Просмотр паспорта объекта – при выборе данной функции имеется возможность отображения сокращенной и развернутой формы «Паспорт объекта». Паспорт содержит ряд подразделов, отвечающих за основные и технические характеристики объекта. В их состав входит перечень атрибутивной и графической информации в виде карт, схем: схемы линии электропередач, схемы расположения проводов и грозозащитных тросов и расстояния между ними на опоре, схемы фазировки.
− «Отобразить на карте» – при выборе данного инструмента автоматически осуществляется приближение карты к выбранному из каталога объекту и его «подсвечивание» с отображением информации по объекту
− «Каталог отключений» – функция предназначена для формирования и просмотра отчетных форм: «Перечень аварий на линиях электропередач 1150-110 кВ, находящихся в балансовой принадлежности АО KEGOC», «Классификация и количество отключений», «Сводный отчёт по аварийным отключениям на линиях электропередач 1150-110 кВ», «Справка об аварийных отключениях»
− «Фильтр данных» – функция выполняет формирование отчетных форм в разрезе балансовой принадлежности и габаритов объектов электрических сетей.
− Функция «Диаграммы» – позволяет формировать различные диаграммы по количественным и качественным характеристикам объектов.
− Раздел «Карта» предусмотрен для визуализации пространственных объектов на карте.
− Раздел «Легенда» предназначен для управления слоями цифровой карты.
Реализация проекта
Реализация проект делиться на следующие этапы.
Первый этап – подготовительный. На данном этапе вырабатывается основная концепция будущей системы, происходит оценка реализуемости проекта по заданным параметрам, формируется документация.
После того, как определена концепция реализации, проект выходит на этап разработки требований. Организуется формирование скрытых потребностей, целостного технического решения и его последующий анализ.
Требования позволяют свести к минимуму изменения системы после начала непосредственной разработки. Такие требования должны быть обязательно официальными, т.е. документально оформлены. Так как это гарантирует то, что функциональность системы определяется заказчиком, а не программистом.
Этап разработки архитектуры будущей системы. Формирование логической и физической архитектуры, организация связи базы данных СКАДА системы предприятия и ГИС, для установления алгоритма передачи данных. Оценка предварительного технического решения.
Архитектура системы включает:
− общее описание системы;
− основные компоненты;
− формат и способ хранения данных;
− специфические бизнес-правила;
− способ организации пользовательского интерфейса;
− подход к безопасности системы;
− оценки производительности;
− возможности масштабирования;
− свойства, связанные с интернациональностью, т.е. будет ли система интернациональной.
Следующий этап – кодирование и отладка. Этап включает в себя написание программного кода, объединение графической части проекта и логически-функциональной. На этом этапе проводится проектирование программы на низком уровне, проектируются классы и методы, рассматриваются, оцениваются и сравниваются различные варианты и причины выбора окончательных подходов и способов реализации.
Далее происходит тестирование компонентов и интеграция их в единый программный комплекс.
Тестирование системы. Происходит проверка объединенной системы с учетом интеграции всех функциональных компонентов [5]. После того, как код написан, и проведена отладка, необходимо провести тестирование реализованного функционала. Если программа состоит из нескольких компонентов, сначала тестируются каждый компонент в отдельности, так как крупные программы включают огромный функционал, который часто разделяют на отдельные компоненты, разработка которых осуществляется по отдельности.
Запуск. После запуска ГИС в эксплуатацию осуществляется сопровождение ПО. Вносятся изменения на основе выявленных особенностей в процессе пользования, а также оптимизация.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящее время, учитывая реальный объем оснащения цифровыми приборами учета и средствами передачи данных в режиме online в распределительных сетях, разработанная система мониторинга позволяет реализовать первый этап мониторинга потерь электроэнергии.
По мере развития информационной обеспеченности разработанный и уже реализованный механизм позволит без доработок реализовать все остальные этапы мониторинга потерь электроэнергии.
Комплексное управление распределенной инфраструктурой на основе паспортизации и учета всех активов, в том числе и оборудования, с помощью ГИС помогает энергетическим компаниям и службам повысить надежность и экономическую эффективность их деятельности и степень удовлетворенности клиентов. Предоставляемые ГИС инструменты и решения стали фундаментальной частью общей системной архитектуры управления информацией для нужд энергетических компаний.
В процессе выполнения исследовательской работы были достигнуты следующие задачи:
− сформированы технические и функциональные особенности;
− определена структура системы;
− составлен план реализации;
− выявлены преимущества перед аналогами.
Список использованных источников
1. Бутырин, П.А. Электротехника: Учебник / П.А. Бутырин. - М.: Academia, 2018. - 384 c.
2. Быстрицкий, Г.Ф. Теплотехника и энергосиловое оборудование промышленных предприятий. Учебник для академического бакалавриата / Г.Ф. Быстрицкий. - Москва: Машиностроение, 2016. - 306 c.
3. Иньков, Ю.М. Электротехника и электроника / Ю.М. Иньков. - М.: Academia, 2019. - 126 c.
4. Комиссаров, Ю.А. Общая электротехника и электроника: Учебник / Ю.А. Комиссаров, Г.И. Бабокин, П.Д. Саркисова. - М.: Инфра-М, 2017. - 192 c.
5. Конюхова, Е. А. Электроснабжение объектов / Е.А. Конюхова. - М.: Академия, 2016. - 320 c.
6. Кривоногов, Н.А. Общая электротехника: учебное пособие / Н.А. Кривоногов. - РнД: Феникс, 2016. - 222 c.
7. Прошин, В.М. Электротехника: Учебник / В.М. Прошин. - М.: Academia, 2018. - 448 c.
8. Электротехника: Учебник / Под ред. Бутырина П.А.. - М.: Academia, 2018. - 187 c.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 104; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!