Procesna informatika i komunikacije u prijenosnom sustavu

Str. 43 2-09HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆAZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ10. simpozij o sustavu vođenja EES-aOpatija, 11. – 14. studenoga 2012.Nela Bilčar Aldis Černicki MijićHEP Operator prijenosnog sustava d.o.o. Končar–Inženjering za energetiku i transport [email protected] [email protected] GolubKončar–Inženjering za energetiku i transport [email protected] INFORMACIJSKI SUSTAV ZA UPRAVLJANJE POMOĆNIM USLUGAMA SAŽETAK Članak daje pregled informacijskog sustava za upravljanje pomoćnim uslugama sustava zapotrebe Operatora prijenosnog sustava. Implementacija navedenog sustava obuhvaća dvije funkcijskecjeline. Prva se odnosi na implementaciju funkcija potrebnih za podržavanje procesa nabave pomoćnihusluga, a druga na implementaciju funkcija koje podržavaju proces aktivacije prethodno nabavljenihpomoćnih usluga u trenutku kada se ukaže potreba. Sustav čini samo dio cjeline sustava za upravljanjetržišnim funkcijama operatora sustava (eng. Market Management System – MMS) te će u članku bitiopisan: • poslovni proces upravljanja pomoćnim uslugama, • dizajn arhitekture informacijskog sustava za upravljanje pomoćnim uslugama, • način komunikacije između pojedinih modula s posebnim naglaskom na podatkovni model,a sve u skladu s Enterprise Reserve Resource Planning implementacijskim priručnikom ENTSO-Eudruženja.Članak obrađuje implementaciju programske podrške za općeniti poslovni proces koji pokriva različitemodele nabave rezervi, aktivaciju pomoćnih usluga te upravljanje ugovorima, no naglasak će biti nasekundarnoj i tercijarnoj regulacijskoj rezervi. Arhitektura programskog sustava za upravljanje pomoćnim uslugama opisana je kroz sve slojeve,počevši od podatkovnog sloja, zatim sloja pristupa podacima putem preslikavanja između objektnog irelacijskog modela (Hibernate tehnologija) te poslovnih usluga implementiranih korištenjem JEE (eng.Java Enterprise Edition) tehnologija. Ključne riječi: pomoćne usluge sustava, regulacijske rezerve, Enterprise Reserve Resource Planning, troslojni model IT arhitekture IT SYSTEM FOR ANCILLARY SERVICES MANAGEMENT SUMMARY This paper gives an overview of an information system for Ancillary Services Management usedby the Transmission System Operator. The implementation of the system encompasses two functionalunits. The first unit deals with implementation of functions needed for supporting the process of acquiringAncillary Services, and the second unit is concerned with implementation of functions supporting theactivation of previously acquired Ancillary Services when such a need arises. The system is just one partof a larger Market Management System, and the following will be described in this paper: 1

Str. 44 • Ancillary Services Management business process, • Architectural design of the information system for Reserve Resource Management, • Manner of communication between various modules with an emphasis on the data model. The above points will be using the ENTSO-E Enterprise Reserve Resource Planningimplementation guide as a reference design. The paper elaborates on the implementation of the softwaresupport for the general business process, covering various models of Reserve Resources acquisition,with an emphasis on Secondary and Tertiary Regulation Reserve. The architecture is described in layers, starting from the data layer. The next layer is the dataaccess layer which maps data between the object and relational model using Hibernate technology.Finally, the business services layer is described. The business services layer is implemented with JEE(Java Enterprise Edition) technologies. Key words: ancillary services, regulating reserve, Enterprise Reserve Resource Planning, IT three-tier architecture1. UVOD Pomoćne usluge su dobavljive pojedinačne usluge, koje daje korisnik mreže (npr. proizvođač) ilioperator distribucijskog sustava na zahtjev operatora prijenosnog sustava i za čiju dobavu (tehničkorješenje, pogonski troškovi) operator prijenosnog sustava računa s primjerenom naknadom troškova, kojukao nepridjeljivu uslugu naplaćuje svim korisnicima mreže. Pomoćne usluge sustava odnose na: regulaciju frekvencije (potrebna za održavanje stabilnefrekvencije), proizvodne rezerve (potreba za uravnoteženje sustava u slučaju gubitka ili smanjenjaproizvodnje ili neadekvatne procjene opterećenja), regulaciju napona i jalove snage (s ciljem održanjanapona u propisanim granicama i smanjenja tokova jalove energije u mreži), samostalno pokretanjeelektrana - crni start (potreban kod ponovne uspostave sustava u slučaju cjelokupnog ili djelomičnoggašenja), otočni rad (potreban za uspostavu izoliranog rada dijela energetskog sustava u slučajuporemećaja ili većih radova rekonstrukcija i održavanja) te rasterećenje – podfrekvencijska zaštita(potrebno za sprečavanje smanjenja frekvencije i raspada sustava u slučaju manjka snage u sustavu).1.1. Održavanje frekvencije Pomoćna usluga održavanja frekvencije u sustavu provodi se primarnom, sekundarnom itercijarnom regulacijom proizvodnih jedinica. Primarna regulacija služi isključivo za regulaciju frekvencije,dok se sekundarna i tercijarna regulacija koriste za regulaciju frekvencije i snage razmjene.1.2. Upravljanje naponom i proizvodnjom jalove energije Svrha ove pomoćne usluge je održati napone u propisanim granicama i što više smanjiti tokovejalove energije u mreži. Održavanje napona i tokova jalove energije u mreži obavlja se regulacijomprijenosnih odnosa transformatora, kompenzacijskim uređajima i proizvodnjom jalove energije uelektranama.1.3. Samostalno pokretanje elektrana Ova pomoćna usluga predstavlja sposobnost proizvodnog postrojenja da samostalno pokreneagregate bez vanjskog napajanja električnom energijom. Ovu pomoćnu uslugu HEP-OPS plaćaelektranama koje imaju sposobnost za samostalno pokretanje.1.4. Otočni rad Otočni rad je pomoćna usluga kojom se osigurava uspostava otočnog rada pojedinih dijelovaEES-a u slučaju poremećaja ili provođenje većih poslova održavanja i rekonstrukcija. Svrha te pomoćneusluge je što više smanjiti vrijeme prekida opskrbe kupaca električnom energijom u izvanrednimokolnostima.2

Str. 452. POSLOVNI PROCES POMOĆNE USLUGE ODRŽAVANJA FREKVENCIJE IT sustav za upravljanje pomoćnim uslugama opisan u članku osigurava podršku poslovnomprocesu održavanja frekvencije u svim njegovim fazama od planiranja nabave (definiranje proizvoda zanabavu), nabave regulacijskih rezervi tržišnim mehanizmima, izrade plana rezerve, aktiviranjaregulacijske rezerve do obračuna troškova. Sustav za upravljanje ostalim pomoćnim uslugama nijeprikazan u ovom članku, no opisan poslovni proces primjenjiv je općenito za pomoćne usluge krozkorake: planiranje nabave, nabava putem dražbenog postupka, evaluacija ponuda primjenjivimalgoritmom, aktivacija te obračun. Poslovni proces pomoćne usluge održavanja frekvencije, subjekti natržištu električne energije koji u njemu sudjeluju te razmjena poruka između tih subjekata definirani sudokumentom ENTSO-E RESERVE RESOURCE PROCESS (ERRP) IMPLEMENTATION GUIDE 4.0.Dokumenti koji su navedeni za pojedini korak poslovnog procesa održavanja frekvencije definirani suistim Implementation Guide-om i imaju značenje sadržaja i formata poruka koji se razmjenjuju izmeđutržišnih sudionika. Prateći procesi koji su nužni za definirani poslovni proces također su navedeni u ovompoglavlju.Shematski prikaz poslovnog procesa s naznačenim tijekom podataka dan je na slici 1. (str.6.)2.1. Prateći procesi Prateći procesi obuhvaćaju registraciju tržišnih subjekata i resursnih objekata te praćenjeugovora. Za tržišne sudionike sustav definira uloge koje su za konkretni poslovni proces sljedeće: • Resource Provider (RP) - tržišni sudionik koji može isporučiti rezerve i prijavljivati ugovorne rasporede za proizvodnju i potrošnju, • Reserve Allocator (RA) - subjekt koji obavještava tržište o potrebama za rezervama, prima ponude i procjenjuje koje ponude zadovoljavaju standarde, • System Operator (SO) – određuje potrebnu rezervu, potvrđuje plan rezerve, aktivira rezervu, • Merit Order List Responsible (MOL-Responsible) - subjekt koji upravlja raspoloživim ugovorima i definira redosljed po kojem se isti mogu aktivirati. Jedinstvena oznaka sudionika je EIC (engl. Energy Identification Coding scheme) koja označavapravnog subjekta koji se bavi energetskom djelatnošću. Sustav omogućava obradu zahtjeva zaizdavanjem EIC oznake tržišnom sudioniku, aktiviranje i deaktiviranje EIC koda. Resursni objekti (proizvodne jedinice) uz opće podatke (naziv, EIC oznaka, tip, vlasništvo)definiraju sposobnost objekta za pružanje odgovarajuće pomoćne usluge. Praćenje ugovora obuhvaća zaprimanje rezultata nabave te ažuriranje stanja ugovora u svakomkoraku poslovnog procesa (npr. redukcija dijela ugovorene usluge, broj provedenih aktivacija itd.).2.2. Planiranje nabave regulacijske rezerve Planiranje primarne rezerve temelji se na zahtjevu ENSTO-e-a koji propisuje iznos obavezneprimarne rezerve na godišnjoj razini za regulacijsko područje prema formuli: Pi = ci ∗ Pu = Ei ∗ Pu [MW] Eugdje su: Ei Æ ukupna proizvodnja na pragu elektrane svih proizvodnih jedinica i-tog regulacijskog područja (prosječna u godini dana), Eu Æ ukupna proizvodnja na pragu svih proizvodnih jedinica u interkonekciji (prosječna u godini dana).Iznos tercijarne rezerve u svakom satu mora nadoknaditi najveći očekivani gubitak snage (proizvodnejedinice, ugovorenog uvoza, ili tereta) u regulacijskom području. 3

Str. 46Iznos potrebne primarne i tercijarne rezerve predstavlja podatak koji se ručno upisuje u sustav zaplaniranje nabave, dok se iznos sekundarne rezerve računa prema formuli: R(h) = ROPT (h) + k * RVE (h)gdje su: R (h) Æ zahtijevana rezerva sekundarne regulacije za određeni sat h za dizanje i za spuštanje (R = Rdizanje = -Rspuštanje), ROPT (h) Æ zahtijevana rezerva sekundarne regulacije po ENTSO-E temeljena na planiranom opterećenju za sat h, kÆ koeficijent utjecaja vjetroelektrana, RVE (h) Æ planirana proizvodnja vjetroelektrana. ROPT (h)se računa prema formuli: ROPT (h) = a ⋅ Lmax (h) + b2 − b [MW] gdje je: a = 10 i b = 150 (za EES Hrvatske), Lmax Æ planirana snaga potrošnje regulacijskog područja za razmatrani sat [MW]. Modul za planiranje nabave regulacijske rezerve omogućava definiranje proizvoda koji se moženabavljati za vremenske razine: godišnja, mjesečna, dnevna. Kod određivanja proizvoda za niževremenske razine osim podatka o ukupnoj zahtijevanoj rezervi sustav za planiranje nabave raspolaže ipodacima o već ugovorenim nabavama, kao i podatkom o možebitnoj redukciji ugovorene rezerve(ukoliko pružatelj usluge nije u mogućnosti ispuniti ugovornu obvezu) a proizvod koji se nabavlja jednak jeili manji od razlike između ukupne zahtijevane i već osigurane regulacijske rezerve. Proizvod koji se nabavlja, osim: • tipa proizvoda koji može biti temeljni (npr. tercijarna rezerva), ili krivuljni (sekundarna rezerva), • razdoblja (godišnji, mjesečni, dnevni) i • iznosaima i dodatne atribute kao što su: • vrijeme odziva na zahtjev za aktivacijom, • pravo na određeni broj startanja, • minimalno vrijeme između dva startanja, • maksimalno vrijeme startanja, • minimalna količina ponuđene rezerve.2.3. Nabava regulacijske rezerve Sustav nabave iz aplikacije za planiranje nabave rezervi dohvati planiranu rezervu (za dizanje iza spuštanje) za vremensko razdoblje za koje se želi nabaviti rezerva te objavljuje na portalu zahtijevanerezerve i specifikacije dražbenog postupka.Registirani Pružatelji usluge u ERRP Reserve Bid Document šalju svoje ponude s ili bez specificiranjaresursnih objekata (agregati). Ponude sadrže iznose i cijene: • energije po satu (cijena/MW) za dizanje i za spuštanje po svakoj točki u vremenskom razdoblju za koji se nabavlja rezerva, • raspoloživosti po satu (cijena/h) za dizanje i za spuštanje po svakoj točki u vremenskom razdoblju za koji se nabavlja rezerva. Prema definiranom algoritmu za evaluaciju ponuda sustav odabire ponude i objavljuje rezultatedražbe. Rezultati dražbe dostavljaju se u ERRP Reserve Allocation Result Document Pružateljima uslugate subjektu koji upravlja raspoloživim ugovorima i definira redoslijed po kojem se isti mogu aktivirati(kreira/ažurira MOL listu).4

Str. 472.4. Izrada plana regulacijske rezerve Dan prije provedbe, od Pružatelja usluga se zahtjeva plan realizacije, tj. plan rada prizvodnihjedinica u primarnoj, sekundarnoj i tercijarnoj regulaciji. Plan realizacije dostavlja se u ERRP PlannedResource Schedule Document (PRSD) s dvije vrste vremenskih serija: - planirane rezerve, - neraspoložive rezerve (ugovoreno, ali neraspoloživo); ukoliko je Pružatelj usluge podugovorio isporuku rezerve u zaglavlju vremenske serije navodi se Substitute Resource Provider. Operator sustava provjerava dostavljeni plan u odnosu na plan proizvodnje, količine rezerveugovorene s Pružateljem usluge, tehničke karakteristike resursnog objekata te u slučaju neispravnostidostavljenog plana Pružatelju usluge šalje ERRP Resource Schedule Anomaly Report i očekuje novuinačicu plana. Postupak se ponavlja sve dok se ne odobri predloženi plan rezerve nakon čega Operatorsustava dostavlja Pružatelju usluge ERRP Resource Schedule Confirmation Document. Konačni plan sepohranjuje za potrebe naknadnog obračuna.2.5. Aktivacija regulacijske rezerve Sekundarna regulacija aktivira se uključenjem proizvodne jedinice u algoritam sekundarneregulacije: - u NDC (AGC sustav) – prema prihvaćenom planu rada proizvodne jedinice u sekundarnoj regulaciji i - u elektrani – prema prihvaćenom planu rada proizvodne jedinice u sekundarnoj regulaciji, odnosno prema trenutnim mogućnostima proizvodne jedinice, jer postavke iz plana ne moraju nužno biti izvedive. Prema ERRP-u se u svrhu odgovora na aktivacijski zahtjev koristi poruka ERRP ActivationResponse (full, partial, no longer available or cancelled) kojoj adekvatna zamjena mogu biti podaci izelektrane o statusu uključenja agregata u sekundarnu regulaciju i postavljene vrijednosti za gornju, donjui baznu snagu, a koje će se iz elektrane slati u AGC sustav u NDC-u. Aktiviranje tercijarne rezerve inicira se zadavanjem od strane voditelja sustava razdoblja i iznosapotrebne rezerve koje rezultira listom važećih ugovora s resursnim objektima raspoloživim za tercijarnuregulaciju prema MOL listi. Ukoliko je voditelj sustava prisiljen odabrati ugovor/objekt s liste koji nije prvisljedeći, sustav omogućuje unos obrazloženja. Aktivacija se vrši ručno, a rezultira kreiranjem i slanjemnadležnom subjektu aktivacijskog zahtjeva u ERRP Activation Document. Status rezerve u MOL listimijenja se iz „Available“ u „In Process“. Pružatelj usluge odgovara na zahtjev dostavom ERRP ActivationDocument s mogućim odgovorima (fully accepted, partially accepted, no longer available or canceled)temeljem kojeg sustav status rezerve u MOL listi mijenja iz „In Process“ u „Activated“, „Available“ or„Canceled“. Do potpune implementacije poslovnog pocesa prema ERRP Implementation Guide na razinisvih sudionika sustav osigurava Pružatelju usluge/Voditelju sustava ručni unos odgovora na aktivacijskizahtjev nakon čega se ažurira MOL lista. Podaci o aktivaciji se pohranjuju za potrebe naknadnogobračuna.2.6. Obračun i izvještavanja Modulu za izvještavanje raspoloživi su svi nužni podaci za praćenje troškova operatora sustavaza raspoloživu i aktiviranu rezervu po vrsti proizvoda i Pružatelju usluge (ugovor, plan proizvodnje,prihvaćeni plan rezerve, zahtjev za aktivacijom, odgovor na aktivacijski zahtjev, ostvarena mjerenjaenergije za resursni objekt).Sustavu za obračun omogućava zaprimanje/upis ulaznih računa te praćenje isplata. 5

Str. 48Slika 1. Shematski prikaz poslovnog procesa upravljanja regulacijskim rezervama3. DIZAJN ARHITEKTURE SUSTAVA ZA UPRAVLJANJE POMOĆNIM USLUGAMA Arhitektura se temelji na standardnom troslojnom modelu arhitekture koji je uobičajen zaaplikacije pisane u programskom jeziku Java. Troslojni model arhitekture podrazumijeva klijentsko-serversku arhitekturu u kojoj sloj prikaza podataka, sloj poslovne logike i sloj pohrane podatakapredstavljaju logički odvojene cjeline. Podjela aplikacije u slojeve omogućava promjenu pojedinog slojabez izmjene ostalih čime aplikacija dobiva na fleksibilnosti, robusnosti i iskoristivosti.Prezentacijski sloj Logički sloj Podatkovni sloj Slika 2. Troslojna arhitektura3.1. Sloj prikaza podataka Sloj prikaza podataka je logički najviši sloj aplikacije. U njemu se prikazuju informacije dobivenekomunikacijom sa slojem poslovne logike i temelji se na dvije tehnologije: JSP i ExtJS.6

Str. 49 JSP (eng. Java Server Pages) je standardna tehnologija za izradu web korisničkog sučeljaaplikacija u programskom jeziku Java i predstavlja baznu tehnologiju. ExtJS je biblioteka programskihfunkcija u programskom jeziku JavaScript i omogućuje izradu bogatih web sučelja. ExtJS jeimplementacija tehnologije koja omogućava izradu Web 2.0 aplikacija. ExtJS omogućava korisničko sučelje aplikacije bez prilagođavanja aplikacije za svaki internetpreglednik posebno. Korisničko sučelje bazirano na ExtJS-u koristi komunikacijski protokol REST (eng.Representational State Transfer) za pristup sloju poslovne logike. Protokol REST omogućava izraduaplikacije i uvelike olakšava jedinično ispitivanje tijekom implementacije. Prijenos podataka se bazira nanotaciji JSON (eng. JavaScript Object Notation) koja je standardna kod Web 2.0 aplikacija. JSON jekoncizna notacija koja ne pretpostavlja prijenos velike količine meta-podataka čime se smanjuje količinamrežnog prometa između klijentskog računala i poslužitelja – u konačnici to znači brži rad aplikacije. Sloj prikaza podatka uvijek pristupa podacima isključivo kroz sloj poslovne logike - ne postojiizravan pristup podacima pohranjenima u sloju pohrane podataka niti postoji mehanizam koji bi toomogućavao.3.2. Sloj poslovne logike Sloj poslovne logike kontrolira aplikacijsku funkcionalnost. Ovaj sloj je implementiran korištenjemSOA (eng. Service Oriented Architecture) principa – programski moduli (servisi) koji koristite sloj prikazapodataka. Zbog korištenja SOA principa, ti servisi su izloženi drugim aplikacijama čime je omogućenajednostavna integracija s ostalim modulima i aplikacijama informacijskog sustava. Implementacija ovoga sloja koristi Spring tehnologiju koja omogućava jednostavnu izraduaplikacija korištenjem manjih komponenti. Svaka komponenta je Java klasa u kojoj se nalazi samoodređena poslovna logika. Prilikom definiranja razine usitnjenosti vodi se računa da odabranafunkcionalnost predstavlja logičnu cjelinu koju je moguće iznova koristiti u različitim poslovnimkontekstima. Sve ostale funkcionalnosti poput kontrole transakcija, logiranje, audit, kontrola pristupa i sl.dodaju se aplikaciji kroz Spring konfiguraciju. Izlaganje servisa drugim dijelovima informacijskog sustavaizrađeno je u obliku SOAP web servisa. Za razmjenu podataka putem web servisa koriste se platformskinezavisne XML poruke. Za pristup sloju pohrane podataka koristi se JPA (eng. Java Persistance API).JPA omogućava mapiranje Java objekata na objekte baze podataka (tabele i poglede). JPA je samospecifikacija, a implementacija korištena u aplikaciji je Hibernate. Spring u potpunosti podržava JPA iHibernate te pojednostavnjuje aplikacije koje koriste ove tehnologije. Korištenjem JPA-a moguće je pisatiaplikaciju neovisno o korištenoj bazi podataka. JPA automatski prilagođava aplikaciju i upite u skladu sakorištenom bazom podataka. APLIKACIJSKI POSLUŽITELJ ZA TRŽIŠNE FUNKCIJEO p e ra tiv n a OPERATERSKA baza RADNA STANICA ZA TRŽIŠNE FUNKCIJE podatakaWebSphere Message Broker + CDM B 2 B /B 2 C «Potrošači» Vanjska integracija « D o b a v lja č i» «Vanjski korisnici» neke Poslovni subjekti na istoj od funkcija sustava razini, npr. susjedni operatori sustavaOSTALI SUSTAVI:- Obračunska mjerenja- Network Manager- Upravljanje energijom vjetra Slika 3. Shematski prikaz platforme za razmjenu informacija 7

Str. 503.3. Sloj pohrane podataka Sloj pohrane podataka sastoji se od baze podataka čija je uloga očuvanje neovisnosti podatakaod strane aplikacijskih poslužitelja ili poslovne logike. Izdvajanje ovoga sloja povećava se skalabilnost iperformanse aplikacije. Također, ovako se osigurava integritet i sigurnost podataka. Aplikacija koristi Oracle bazu podataka međutim zbog korištenja Hibernate tehnologije podržanesu sve moderne relacijske baze koje su podržane i od strane Hibernate-a.4. ZAKLJUČAK Osnovni zadatak koji moraju ispuniti informacijski sustavi koji podržavaju poslovne procese uenergetskom sektoru jest dovoljna fleksibilnost da podrže različite načine poslovanja. Često se zbograzličitih bilateralnih ugovora isti poslovni proces neznatno drugačije odvija na različitim granicama. Točesto predstavlja veliki problem za implementaciju pratećeg softvera s obzirom da zahtijeva ugrađivanjevelikog broja parametara sustava te održavanje velike količine nezgrapnog razvojnog koda. Korištenjemrazličitih tehnologija srednjeg sloja (poput npr. alata za upravljanje tijekom poslovnog procesa) ovo semože pojednostaviti. Dodatnu razinu fleksibilnosti donosi korištenje JAVA tehnologija. S jedne straneomogućava korištenje na velikom broju hardverskih i softverskih platformi (većina modernih operativnihsustava podržava izvođenje JAVA koda) u različitim konfiguracija, a s druge podržava i korištenjerazličitih implementacija relacijskih baza podataka. To sve u konačnici omogućava da se krajnjemkorisniku može ponuditi velik izbor u odabiru komponenti s kojima softver radi kao i garanciju da seimplementiran sustav može efikasno održavati odnosni biti u korak s promjenama u regulativi poslovnihprocesa koje mora podržavati.5. LITERATURA[1] ENTSO-E, RESERVE RESOURCE PROCESS IMPLEMENTATION GUIDE ERRP, 2010. godina[2] Globalni dizajn sustava, projektna dokumentacija Končar KET-a, 2012. godina[3] Minter, Linwood, „Beginning Hibernate“, Apress, 2006.[4] Bauer, King, „Hibernate in action“, Manning, 2005.[5] Craig Walls, „Spring in Action“, 2011.8

Str. 51 D2-01HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆAZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ10. savjetovanje HRO CIGRÉCavtat, 6. – 10. studenoga 2011.Stjepan Sučić, mag.ing.el. Ana Kekelj, dipl.ing.el.Končar – KET d.d. HEP – OPS [email protected] [email protected]. Ante Martinić, dipl.ing.rač.Končar – KET [email protected] NOVI PRISTUPI I MOGUĆNOSTI INTEGRACIJE MODERNIH DISTRIBUIRANIH STANIČNIH UPRAVLJAČKIH SUSTAVA I INFORMACIJSKIH SUSTAVA U UPRAVLJAČKIM CENTRIMA SAŽETAK Mogućnosti modernih uređaja relejne zaštite i ostalih uređaja u distribuiranim sustavima lokalnognadzora i upravljanja u transformatorskim stanicama u smislu prikupljanja, arhiviranja i prijenosapodataka znatno su unaprijeđene. Uz uređaje relejne zašite te klasične uređaje za prikupljanje podatakaza potrebe nadzora elektroenergetskog sustava (EES) u upotrebu ulaze i novi tipovi uređaja za snimanjeporemećaja i brzih dinamičkih pojava EES-a s poboljšanom vremenskom rezolucijom i preciznijimmjerenjima. Istovremeno se u upravljačkim centrima razvijaju novi informacijski sustavi za poboljšanjevođenja, planiranja i analize rada EES-a. Sve je više slučajeva preklapanja statičkih i dinamičkihinformacija kroz sustave i uređaje u stanicama i centrima. Problem integracije podataka iz različitihsustava te razmjene informacija među sustavima s vremenom sve više dobiva na važnosti. Isti ulaznipodaci uglavnom se ručno unose u različite sustave ili se razvijaju posebni pretvornici (konverteri)protokola za potrebe razmjene informacija između sustava. Trenutno su razvijena dva osnovna standarda koji opisuju procesne informacije u EES-u.Podatke se na razini centara opisuje CIM (eng. Common Information Model) model koji je određenIEC 61970 standardom, dok se na razini stanica koristi informacijski model opisan IEC 61850standardom. Ova dva modela značajno se razlikuju jer su razvijani neovisno i za različite namjene. Kakoje prepoznat niz slučajeva u kojima bi usklađivanje ovih modela bilo korisno u smislu jednostavnijeintegracije sustava, pokrenute su aktivnosti vezane uz njihovo usklađivanje. U ovom članku prikazana je usporedba načela modeliranja procesnih informacija koji se temeljena IEC 61850 i IEC 61970 standardima. Također, opisane su metodologije koje su nastale kao rezultatprojekata čiji je cilj bio usklađivanje ova dva modela. Na kraju članka predstavljena su načela ostvarivanjajedinstvenog modela procesnih informacija koji je temelj za upravljanje naprednim EES-ovima(eng. Smart Grid). Ključne riječi: IEC 61850, IEC 61970, CIM, jedinstveni model procesnih podatka NOVEL APPROACHES AND INTEGRATION POSSIBILITES BETWEEN MODERN DISTRIBUTED SUBSTATION SYSTEMS AND INFORMATION SYSTEMS IN CONTROL CENTERS SUMMARY Capabilities of modern protection relaying devices and other devices used for distributed localautomation systems have been significantly improved regarding data acquisition, information archivingand data transmission capabilities. Besides modern protective relaying devices and commonly used 1

Str. 52remote terminal units, new device types are used for registering disturbances and dynamic transientstates with high resolution and precise measurements. At the same time, new information systems forenhanced power systems control, analysis and planning at level of control centers are developed. Thereare a large number of cases of overlapping static and dynamic information between substation devicesand control center applications. Problem of integrating heterogeneous data and systems is becomingincreasingly important. Same input data are inserted manually into different systems or by using protocolconverters. Currently, there are two main standards describing power system data model. At control centerlevel data is described according to Common Information Model (CIM) defined in IEC 61970 and atsubstation level data is defined according to IEC 61850. These two models are significantly different.However, there are a number of cases where the usage of harmonized data model would be useful forsystems integration. Therefore, several projects are aiming to define harmonized and unified semanticdata model. This article provides a comparison between modeling principles provided by IEC 61850 andIEC 61970 standards. Also, different methodologies which are result of several models harmonizationprojects are presented. Article ends by presenting principles of creating unique process information modelwhich provides groundwork for Smart Grid control. Key words: IEC 61850, IEC 61970, CIM, unified power systems information model1. MODELIRANJE PROCESNIH INFORMACIJA U ELEKTROENERGETSKOM SUSTAVU1.1. Procesne informacije u elektroenergetskom sustavu Procesne informacije je moguće definirati kao integracijske jedinke koje daju semantičkoznačenje podacima koji služe za kontinuirano ili diskretizirano vođenje nekog industrijskog procesa.Elektroenergetski sustav (EES) trenutno predstavlja najveći integrirani industrijski sustav čije je uspješnovođenje izravno ovisno o procesnim informacijama. Procesna informacija izuzev semantike uključujebarem tri podatkovna atributa: iznos vrijednosti podatka (eng. data value), kvalitetu promatranog podatka(eng. data quality) i vremensku oznaku (eng. timestamp). Procesne informacije u EES-u se prvenstveno koriste za ostvarivanje funkcija nadzora,upravljanja i zaštite procesa. Uglavnom su ostvarene kao dijelovi uobičajenih industrijskih aplikacija uEES-u kao što su SCADA (eng. Supervisory Control and Dana Acquisition), EMS (eng. EnergyManagement System), DMS (eng. Distribution Management System) ili OMS (eng. Outage ManagementSystem) sustavi. Slika 1. prikazuje odnose između različitih industrijskih aplikacija u EES-u. Sustavi kojinadziru ili upravljaju istim dijelovima EES-a mogu dijeliti iste podskupove procesnih informacija. Razina sustava SCADA EMS DMS OMS GISIntegracijska sabirnicaIED RTU PLC SCADA DCS Razina podsustavaSlika 1. Hijerarhijske razine procesnih informacija u EES-u 2

Str. 531.2. Hijerarhijske razine procesnih informacija Ovisno o razini promatranja i važnosti upravljanog postrojenja, procesne informacije je mogućepodijeliti na dvije osnovne hijerarhijske razine, tj. razinu sustava i razinu podsustava. Razina sustavaodnosi se na procesne informacija koje koriste za nadzor i upravljanje iz perspektive upravljačkih centara(npr. nacionalni dispečerski centri) dok se pod razinom podsustava smatraju procesni podaci koji opisujupostrojenja u EES-u koja djeluju kao funkcionalne cjeline (npr. hidroelektrane, vjetroelektrane,trafostanice, itd.). Perspektiva promatranja procesnih informacija uvjetuje njihov broj i količinu dodatnihatributa. Npr., promjena stanja prekidača u trafostanici, koja je u promatranom slučaju podsustav,uvjetovana je nizom procesnih informacija koje koriste zaštitni releji i uređaji lokalne automatike kako bise mogao detaljno pratiti slijed izvođenja logičkih funkcija automatike postrojenja, dok je na razinidispečerskog centra, tj. perspektive sustava, ključne samo procesne informacije o promjeni stanjaprekidača i razlogu promjene stanja kako bi se, npr., napravila nova analiza trenutnog stanja u sustavu ipružila informacija o dozvoljenim operacijama nad sustavom. Podjelu procesnih informacija također je moguće izvoditi s obzirom na tehničko-ekonomskeparametre kao što su podjela EES-a na upravljačke razine distribucije, prijenosa i proizvodnje.2. STANDARDIZACIJA U MODELIRANJU PROCESNIH INFORMACIJA Standardizacija semantike procesnih informacija razvijala se istovremeno sa standardizacijomsustava automatizacije EES-a. Trenutno postoje dva vodeća industrijska standarda koja se koriste zamodeliranje procesnih informacija u EES-u su IEC 61850 [1] i IEC 61970 [2].2.1. IEC 61850 IEC 61850 je nastao kao rezultat standardizacije komunikacijske i aplikacijske arhitekture narazini trafostanica [3]. Ovaj standard je naišao na dobru prihvaćenost od vodećih proizvođača opreme zaautomatizaciju trafostanica i značajnu primjenu u industriji. Za razliku od postojećih komunikacijskihprotokola koji se koriste za automatizaciju postrojenja u EES-u, IEC 61850 se temelji na definiranjuapstraktnog upravljačkog modela koji razdvaja semantiku procesnih informacija i komunikacijske serviseod konkretne implementacijske tehnologije [4]. Ova činjenica je omogućila primjenu IEC 61850 principamodeliranja procesnih informacija na ostale podsustave EES-a kao što su hidroelektrane [5],vjetroelektrane [6], distribuirani izvori energije [7], akumulatorske baterije [8] i električni automobili [9]. IEC 61850 razlikuje dva vida procesnih informacija, podatke u stvarnom vremenu (eng. real-timedata) [4] i podatke za konfiguraciju [10]. Procesni podaci u stvarnom vremenu se razmjenjuju izmeđukrajnjih točaka koje komuniciraju (npr. stanično računalo i zaštitni relej) te su dio implementacijsketehnologije za razmjenu informacija (npr. Manufacturing Message Specification) [11]. Podaci zakonfiguraciju su zapisani u obliku posebno formatiranih XML datoteka koje su opisane pomoću SCL(eng Substation Configuration description Language) opisnog jezika [10].2.1.1. Modeliranje informacija prema IEC 61850 standardu Procesne informacije koje se temelje na IEC 61850 modelu odražavaju dizajn prilagođenuređajima (eng. device-oriented design) i centraliziranim aplikacijama namijenjenim za automatizacijupostrojenja. Semantika procesnog podatka odražava hijerarhiju postrojenja [4]. Slika 2 prikazujeIEC 61850 model procesnih podatka. Na vrhu hijerarhije se nalazi server koji označava fizički uređaj usamom postrojenju. U fizičkom uređaju može se nalaziti jedan ili više virtualnih uređaja (eng. VirtualDevice) koji se koriste za određenu funkciju u postrojenju (npr. zaštitni ili upravljački uređaj). Virtualniuređaji nastaju povezivanjem nekoliko logičkih čvorišta (eng. Logical Node) koji označavaju unaprijedodređenu funkcionalnost opreme u postrojenju. Logičko čvorište se sastoji od dva dijela. Prvo slovo uimenu logičkog čvorišta označava funkcionalnu grupu opreme (npr. D-distribuirani izvori, M-mjerenje) dokostatak naziva označava funkciju opreme (DBAT – baterija, MMXU-trenutni iznos mjerene vrijednosti).Logička čvorišta se sastoje od podatkovnih objekata (eng. Data Objects) koji se nadalje sastoje odpodatkovnih atributa (eng. Data Attributes). Podatkovni atributi su najniža razina u opisu struktureprocesnih podatka. Podatkovni objekti i podatkovni atributi mogu biti rekurzivne strukturalne jedinke kojesluže za opis složenih procesnih informacija u EES-u. 3

Str. 54 Server DERLogical Device (LD) Control deviceLogical Node (LN) Generator ratingData Object (DO) Generator typeData Attribute (DA) StorageSlika 2 UML model IEC 61850 klasa informacijskog modela i primjer instanceIEC 61850 definira informacijske modele za nekoliko podsustava EES-a: trafostanice [12], hidroelektrane [5], distribuirani izvori energije [7], vjetroelektrane [6], automatizacijski sustavi u distribuciji [13], inverteri [14], akumulatorske baterije [8] i električni automobili [9]. Modeliranje procesnih informacija ostvaruje se procesom „virtualizacije“. Taj proces uključujefunkcijsku dekompoziciju podsustava prema postojećim logičkim čvorištima i određivanje komunikacijskihzahtjeva za dohvat podataka. Slika 3. oslikava proces „virtualizacije“ trafostanice prema načelimaIEC 61850 standarda. Virtualizacija Logički uređaji LN LN LN XCBR Pos Mode val Modelirani uređaji q transformatorske t stanicelogičko čvorištepodatkovni objekt procesni podatak podatkovni atributSlika 3. Virtualizacija postrojenja prema IEC 61850 4

Str. 552.2. IEC 61970 IEC 61970 standard je prvenstveno namijenjen određivanju aplikacijskog programskog sučelja(eng. Application Programming Interface - API) za uobičajeno korištene aplikacije u dispečerskimcentrima (eng. Energy Management system - EMS) [15]. IEC 61970 se sastoji od nekoliko dokumenta odkojih je najvažniji IEC 61970-301 koji definira zajednički informacijski model - CIM (eng. CommonInformation Model) [2], tj. semantiku procesnih podataka koji se koriste u različitim aplikacijanamijenjenima za upravljanje EES-om. CIM se temelji na korištenju UML-a (eng. Unified ModelingLanguage) za opisivanje dijelova EES-a (npr. trafostanica, transformator, eklektični vod), njihovih atributa(npr. iznos izmjerene aktivne snage koja se prenosi vodom) i njihovih odnosa (npr. transformator ima dvanamota). CIM klase podataka, atributi i međusobni odnosi su podijeljeni u nekoliko paketa koji definirajulogičke perspektive na funkcionalne dijelove postrojenja. Početne verzije CIM-a su prvenstveno bilenamijenjene prijenosnom sustavu EES-a, ali je razvoj automatizacije distribucijskih sustava i tržištaelektrične energije doveo do razvoja novih CIM proširenja [16]. Slika 4. prikazuje CIM pakete koji suodređeni u IEC 61970-301. dok Slika 5. prikazuje detalje CIM SCADA paketa ostvarenog UML modelom.Generation LoadModel Outage Protection SCADA Wires Meas Topology Core <<Global> > DomainSlika 4. CIM paketi određeni IEC 61970-301 standardom [2]Core::IdentifiedObject Core::PowerSystemResource CommunicationLink +CommunicationLinks 1…* +RemoteUnits 0…* RemotePoint +RemotePoints 0…* RemoteUnit +RemoteUnit 1Meas::Control Meas::MeasurementValue +Control 1 +MeasurementValue 1+RemoteControl 0...1 +RemoteSource 0….1 RemoteControl RemoteSource RemoteUnitType <<enumeration>> Slika 5. CIM SCADA paket [2] 5

Str. 563. JEDINSTVENI MODEL PROCESNIH PODATKA U NAPREDNOM ELEKTROENERGETSKOM SUSTAVU Velik broj istraživačkih institucija [17][18], standardizacijskih tijela [19][20] i industrijskihpredvodnika [21] prepoznao je korištenje IEC 61850 i IEC 61970 kako ključ uspješne automatizacijebudućih naprednih EES-ova (eng. Smart Grids). Upravo značajke naprednog EES-a kao što suliberalizacija tržišta električne energije, značajna integracija distribuiranih izvora električne energije tedvosmjeran tok informacija i energije u sustavu predstavljaju ključan preduvjet u postojanju jedinstvenogmodela procesnih informacija. Jedinstveni i unificirani model procesnih informacija omogućio bi stvaranje ontologija i bazaznanja u naprednim EES-ovima te bi bio temelj za aplikacije koje je moguće primijeniti na svim razinamanaprednog EES-a. Osnovni problem ostvarivanju jedinstvenog modela procesnog modela je usklađivanjedvaju standardiziranih modela definiranih standardima IEC 61850 i IEC 61970.3.1. IEC 61850 i IEC 61970 – problemi usklaĎivanja i metodologije Unatoč tome što IEC 61850 i IEC 61970 opisuju procesne informacije u EES-u te time dijeledomenski vokabular, postoji nekoliko ključnih razlika koje onemogućuju njihovu jednostavnu integraciju.Standardi su nastali s različitim namjenama i to kao rezultat nezavisnog rada različitih radnih skupinaunutar IEC-ovog tehničkog odbora TC57 (eng. Technical Committee). Problemi njihovog usklađivanja suprimijećeni ubrzo nakon izlaska prvih izdanja obaju standarda [22] i od tada je njihovo usklađivanje izazovnekoliko istraživačkih studija i industrijskih projekata. Osnovna razlika se temelji na činjenici da jeIEC 61850 namijenjen modeliranju uređaja i funkcijskom opisu postrojenja. Bez obzira na uvođenje klasai nasljeđivanja konačan IEC 61850 model nije u potpunosti u skladu sa objektno-orijentiranomparadigmom. IEC 61970 je prvenstveno namijenjen razmijeni podataka među različitim aplikacijama iopisu topologije sustava te ga kao takvog nije jednostavno primijeniti za upravljanje uređajima. Prvipokušaj usklađivanja standarda se temelji na modeliranju IEC 61850 pomoću UML modela [22]. Prilikomovog pristupa pokazalo se kako bez izmjene obaju standarda i uvođenju dodatnih atributa u IEC 61970nije moguće ostvariti dvosmjerno preslikavanje modela. Slika 6. prikazuje isječak prilagođenog CIMmodela mjerenja koji je prilagođen IEC 61850 logičkom čvorištu (MMXU). EPRI [23] je vodio niz studijakoje su rezultirale određivanjem izmjena koje je potrebno primijeniti kako bi se mogao ostvariti usklađenimodel. Jedan od novijih pokušaja usklađivanja se temelji na metodologiji ontološkog usklađivanja [24][25]i predstavljanju obaju modela pomoću OWL (eng. Web Ontology Language) [26]. Ovaj pristup omogućujeprimjenu obaju modela bez izmjene standarda.3.2 Ostvarivanja jedinstvenog modela Usklađivanje IEC 61850 i EIC 61970 je potrebno ostvariti na dvije funkcijske razine: konfiguracija sustava, razmjena podataka u stvarnom vremenu. Terminal 0...1 + Measurements 0...n Measurement (from Meas) + dataType: NumericType +LN +TotVA 0...1 MV MMXU (from CDC AnalogueInfo)(from LNGroup) +TotVAr 0...1 + mag: AnalogueValue_MX_dchg +q: Quality_MX_qchg +t: TimeStamp_MX +TotW 0...1Slika 6. Prilagodba CIM modela za IEC 61850 logičko čvorište MMXU 6

Str. 57Upravljački centar (sustav)SCADA EMS DMS Gateway RDF datoteke Semantički adapter 2. Komunikacija u stvarnom1. Konfiguracija vremenu SCL datoteke IEC SCADA IED IED Trafostanica (podsustav) Slika 7. Usklađivanje IEC 61970 i IEC 61850 standarda Konfiguracija IEC 61850 temelji se na razmjeni SCL datoteka [10], dok je CIM topologijazapisana u obliku RDF datoteka [2]. Ovo su ulazne datoteke semantičkog adaptera čije je zadaća iz obijudatoteka stvoriti novi prilagođeni i unificirani model. Za ostvarivanje semantičkog adaptera moguće jeprimijeniti bilo koju od metodologija opisanih u prethodnom poglavlju. Usklađivanje podataka u stvarnom vremenu zahtijeva razvoj posebnog pretvornika protokola čijeje zadaća ponovno mapiranje podatka iz procesa (IEC 61850 uređaji) u podatke centrima (IEC 61970aplikacije). Slika 7 prikazuje potrebne korake koji omogućuje implementaciju jedinstvenog modelaprocesnih podatka (označeno sa 1.i 2.). Za razliku od postojećih rješenja, pomoću standardiziranogrješenja za usklađivanje informacijskih modela moguće su jednostavne daljnje nadogradnje sustava iostvarivanje jedinstvenog semantičkog modela procesnih informacija u EES-u. Ovako ostvarena poveznica dvaju modela omogućuje jedinstvenu identifikaciju statičkih idinamičkih podatka na svim razinama upravljanja te predstavlja okosnicu za razvoj aplikacija u naprednimEES-ovima.4. ZAKLJUČAK U ovom članku dan je pregled IEC 61850 i IEC 61970 principa modeliranja procesnih informacija.Unatoč tome što su razvijani za različite namijene pokazalo se kako je njihovo zajedničko korištenjeključno za budući uspješan razvoj naprednih EES-ova. Postoji nekoliko pristupa i metodologija zausklađivanje dvaju modela. Neovisno o odabiru harmonizacijske tehnologije, dokazano je kako je mogućeostvariti unificirani model procesnih podatka. Jedinstveni i standardizirani model je okosnica budućihaplikacija i uređaja u naprednim EES-ovima koji zahtijevaju jedinstvenu semantiku procesnih informacijana razinama sustava i podsustava.5. LITERATURA[1] “IEC, Communication Networks and Systems in Substations - ALL PARTS, Int. Std. IEC 61850-SER ed1.0, 2010.” .[2] “IEC, Energy management system application program interface (EMS-API) - Part 301: Common information model (CIM) base, Int. Std. 61970-301, ed2.0, 2010.” . 7

Str. 58[3] “IEC, Communication networks and systems for power utility automation - Part 7-4: Basic communication structure - Compatible logical node classes and data object classes, Int. Std. IEC 61850-7-4, ed2.0, 2010.” .[4] “IEC, Communication networks and systems for power utility automation - Part 7-2: Basic information and communication structure - Abstract communication service interface (ACSI), Int. Std. IEC 61850-7-2, ed2.0, 2010.” .[5] “IEC, Communication Networks and Systems for Power Utility Automation - Part 7-410: Hydroelectric Power Plants - Communication for Monitoring and Control, IEC Std. 61850-7-410 ed1.0, 2007.” .[6] “IEC, Wind turbines – Part 25-2: Communications for monitoring and control of wind power plants – Information models, IEC Std. IEC 61400-25-2 ed1.0, 2006.” .[7] “IEC, Communication networks and systems for power utility automation - Part 7-420: Basic communication structure - Distributed energy resources logical nodes, IEC Std. 61850-7-420 ed1.0, 2009.” .[8] “IEC, Communication networks and systems for power utility automation -Part 90-9: Use of IEC 61850 for Batteries, 2011.” .[9] “IEC, Communication networks and systems for power utility automation -Part 90-8: Use of IEC 61850 for Electric Vehicles, 2011.” .[10] “IEC, Communication networks and systems for power utility automation - Part 6: Configuration description language for communication in electrical substations related to IEDs, Int. Std. 61850-6, ed2.0, 2009.” .[11] “IEC, Communication networks and systems in substations – Part 8-1: Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Mappings to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) and to ISO/IEC 8802- 3,IEC Std. IEC 61850-8-1 ed1.0, 2004.” .[12] “IEC, Communication networks and systems for power utility automation - Part 7-4: Basic communication structure - Compatible logical node classes and data object classes, Int. Std. IEC 61850-7-4, ed2.0, 2010.” .[13] “IEC, Communication networks and systems for power utility automation -Part 90-6: Use of IEC 61850 for Distribution Automation Systems, 2011.” .[14] “IEC, Communication networks and systems for power utility automation -Part 90-7: Use of IEC 61850 for Inverters, 2011.” .[15] “IEC, Energy management system application program interface (EMS-API) - Part 1: Guidelines and general requirements, Int. Std. IEC 61970-1 ed1.0, 2005.” .[16] “IEC 61968 - Application integration at electric utilities - System interfaces for distribution management.” 2003.[17] ETP, SmartGrids Strategic Deployment Document for Europe’s Electricity Networks of the Future. 2010.[18] D. Von Dollen, Report to NIST on the smart grid interoperability standards roadmap. EPRI, 2009.[19] SMB Smart Grid Strategic Group (SG3), IEC Smart Grid Standardization Roadmap. 2010.[20] “NIST Special Publication 1108. NIST Framework and Roadmap for Smart Grid Interoperability Standards.” 2010.[21] Microsoft, Smart Energy Reference Architecture (SERA). 2009.[22] T. Kostic, O. Preiss, and C. Frei, “Towards the formal integration of two upcoming standards: IEC 61970 and IEC 61850,” in Power Engineering, 2003 Large Engineering Systems Conference on, 2003, pp. 24-29.[23] T. SaxtonH. Falk and D. Becker, Harmonizing the International Electrotechnical Commission Common Information Model (CIM) and 61850. 2010.[24] - , and M. A. Sanz-Bobi, “Ontology Matching Approach to the Harmonization of CIM and IEC 61850 Standards,” in Smart Grid Communications (SmartGridComm), 2010 First IEEE International Conference on, 2010, pp. 55-60.[25] M. Uslar, “Ontology-based Integration of IEC TC 57 Standards,” in Workshop proceedings of the I- ESA 2008 Conference on Interoperability for Enterprise Systems and Applications, Fraunhofer IPK, Berlin, 2008.[26] W3C, “OWL Web Ontology Language Guide, W3C Recommendation 10 February 2004. Available: http://www.w3.org/TR/owl-guide/.” . 8

Str. 59HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆA 1-03ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ9. simpozij o sustavu vođenja EES-aZadar, 8. – 10. studenoga 2010.Suzana Javornik Vončina Hrvoje KorasićHEP- Operator prijenosnog sustava d.o.o Končar – Inženjering za energetiku i transport [email protected] [email protected] JankovićCS Computer Systems [email protected] MREŽNA INFRASTRUKTURA ZA POTREBE NOVIH UPRAVLJAČKIH CENTARA HEP-OPS-a SAŽETAK U sklopu ugovora „Funkcije vođenja elektroenergetskog sustava“ (FV EES) dizajnira se iimplementira LAN infrastruktura u Nacionalnom dispečerskom centru (NDC), Rezervnom dispečerskomcentru (RDC) i u svim Mrežnim centrima (MC). Također, treba uspostaviti sustav za upravljanjeinformacijskom sigurnošću uključujući projektiranje i implementaciju mjera sigurnosti za cijeli sustav.Prema zahtjevima na sigurnost potrebno je ograničiti logički pristup mreži i mrežnim aktivnostima sustavaza upravljanje procesima što uključuje korištenje mrežne arhitekture s višestrukim demilitariziranimzonama i vatrozidovima kako bi se spriječilo da mrežni promet direktno prolazi između vanjske i procesnemreže. Ključne riječi: LAN, lokalna računalna mreža, sigurnost, upravljanje mrežom LOCAL AREA NETWORK INFRASTRUCTURE FOR CONTROL CENTRES OF HEP-OPS SUMMARY In the scope of contract Power System Operation Functions LAN infrastructure in NationalControl Centre (NCC), Emergency Control Centre (ECC) and all Regional Control Centers (RCC) is beingdesigned and implemented. Security Information System including design and implementation of securitymeasures for whole system has to be established as well. The access to the network and processmanagement system's network activities has to be limited in accordance with the security requests thatincludes usage of network architecture with multiple demilitarized zones and firewalls to prevent directnetwork traffic flow between external and process network. Key words: LAN, Local Area Network, security, network management1. UVOD Mreža za vođenje EES-a raspoređena je na pet lokacija u Hrvatskoj: NDC Zagreb, rezervni NDCŽerjavinec, MC Split, MC Osijek i MC Rijeka. Za međusobno povezivanje lokacija koristi se DWDMsustav koji WAN mrežnim uređajima isporučuje kapacitete 1Gbps na optičkim sučeljima tipa1000baseLX. Lokacije MC Split, MC Rijeka i MC Osijek imaju redundantne veze prema lokaciji NDCZagreb i po jednu vezu prema lokaciji MC/RDC Žerjavinec. Lokacije NDC Zagreb i MC/RDC Žerjavinecspojene su redundantnim vezama. 1

Str. 60 Zahtjeva se da svaki poslužitelj i radna stanica moraju imati direktne dualne veze na lokalnumrežu brzinama 1 Gbit/s, čime bi se postigla neosjetljivost na ispad pojedine mrežne kartice, kabela iliprospojnika. Svaki periferni uređaj mora posjedovati barem jednu direktnu vezu na lokalnu mrežu sbrzinom barem 100 Mbit/s. Mora postojati mogućnost dodavanja ili isključivanja (fizički ili logički) pojedinih uređaja nalokalnoj mreži, a da se pri tome ne utječe na rad drugih uređaja na lokalnoj mreži. Isto tako, mora bitimoguće proširiti lokalnu mrežu bez utjecaja na funkcionalnost uređaja spojenih na nju. Sustav za nadgledanje mreže i sigurnosnih događaja treba omogućavati praćenje statusasoftverskih aplikacija, hardverske opreme i komunikacija, praćenje performansa sustava i komunikacija,detekciju upada i upravljanje konfiguracijom komunikacijske mreže i opreme. Lokalna mreža mora bitineosjetljiva na eventualne fizičke prekide u bilo kojem segmentu, odnosno ne smije doći do gubitkakomunikacije među uređajima povezanim na mrežu.2. DIZAJN MREŽNE I SIGURNOSNE INFRASTRUKTURE2.1. Inicijalni dizajn Početni dizajn mreže za potrebe Funkcija vođenja EES-a je bio usmjeren prema korištenjujednog para redundantnih uređaja po lokaciji i korištenju jednog para vatrozidova uz iskorištavanjefunkcionalnosti logičkog razdvajanja. Primjer tog dizajna nalazi se na Slici 1. Slika 1. Inicijalni prijedlog dizajna S obzirom da se u zahtjevima veliki naglasak stavlja na sigurnost sustava, pokazalo se dakoncept korištenja zajedničke platforme za povezivanje segmenata različitih sigurnosti nije primjeren.Naime iako se logičkim razdvajanjem (VLANovi, VRFovi, sigurnosne zone na vatrozidu) postižezadovoljavajuća razina izolacije prometa, korištenje zajedničke fizičke platforme uvodi opasnost odkompromitiranja cijelog sustava ukoliko se kompromitira samo jedan segment, i to najvjerojatnije onajnajmanje siguran. Potencijalne opasnosti su kako razni napadi izvana tako i problemi sa komunikacijomiznutra. Takvi neželjeni događaji mogu zauzeti resurse cijelog fizičkog uređaja i na taj način onemogućitirad svih segmenata tog uređaja. Mrežni uređaji, uz standardne resurse kao što su centralna procesorska2

Str. 61jedinica i radna memorija, još imaju i CAM tablicu, tablicu usmjeravana i matricu preklapanja. Svi ti resursisu konačni i ukoliko se prepune, uređaj se ponaša nepredvidivo. Tada i redundancija dolazi u pitanje.Naime, ukoliko detaljno promotrimo kako radi redundancija, ona se uvijek oslanja na tzv. keepalivemehanizam, odnosno par redundantnih uređaja moraju biti svjesni jedan drugoga. Ako se jedan od njihpodržava nepredvidljivo, moguće je da i mehanizam redundancije ne konvergira uspješno i tada sedogađa potpuni pad servisa. Ukratko, problemi ovakvog dizajna su sljedeći: • Oprema različitih segmenata i sigurnosnih zona dijeli iste fizičke resurse • Lokalni problemi jednog segmenta mogu imati utjecaj na funkcioniranje cijelog sustava • Napadi ili problemi na samo jednom uređaju mogu uzrokovati preopterećenje nekog od njegovih resursa i posljedično prekid rada svih segmenata povezanih na taj uređaj • Upitno ponašanje mehanizama redundancije u nekim slučajevima može uzrokovati potpuni prekid servisa2.2. Realizirani dizajn Zbog svega gore navedenoga predložen je i realiziran drugačiji koncept mreže koji je opisan unastavku. Dizajn mrežne infrastrukture je takav da fizički dizajn u velikoj mjeri slijedi logički dizajn,odnosno segmente. Segmenti su podijeljeni u tri glavna dijela: procesnu mrežu, podršku poslovnimkorisnicima (back office) i podršku vanjskim korisnicima (front office). Fizički dizajn slijedi ovaj koncept pasu krajnji uređaji glavnih segmenata terminirani na odvojenim fizičkim platformama. Isto tako posebnifizički odvojeni vatrozidovi odvajaju procesnu mrežu od mreže za podršku poslovnih korisnika te mrežuza podršku poslovnih korisnika od mreže za podršku vanjskim korisnicima. Odabir fizičkih platformiobavljen je na temelju dva osnovna kriterija: funkcionalnosti i kapaciteta. Pri tome se pazilo da seodabere najoptimalnija varijanta koja je istovremeno i cjenovno prihvatljiva i odgovara na sve zahtjeve.Iako je se u mreži nalazi više različitih platformi mrežnih uređaja, njihove glavne funkcionalnosti su iste, aradi se o Layer 3 usmjeravanju, OSPF protokolu usmjeravanja i podržanim virtualnim tablicamausmjeravanja – VRFovima. Vatrozidovi su podijeljeni u dvije platforme sa istim funkcionalnostima, arazlikuju se po maksimalnom kapacitetu. Slike u nastavku ilustriraju podjelu fizičkih uređaja unutarlokacije i prikazuje uređaje po njihovim ulogama i koncept komunikacije kojim se osigurava optimalnakomunikacija uz zadovoljavajuću sigurnost. Fizički dizajn mreže prikazan je na Slici 2. Slika 2. Fizički dizajn mreže Ukratko, glavne značajke ponuđenog dizajna su:• Fizički i logički dizajn su vrlo slični i temeljeni na istim pretpostavkama• Sustav je fizički podijeljen u tri osnovne sigurnosne zone• Sustav je dodatno logički podijeljen u više segmenata• Dizajn omogućuje bolju sigurnost uz veću fleksibilnost pri odabiru opreme 3

Str. 62 • Koncept vertikalne i horizontalne komunikacije omogućava optimalan tok prometa • Intenzivno korištenje naprednih funkcionalnosti mrežnih uređaja kao što su dinamičko usmjeravanje, virtualne tablice usmjeravanja, BFD i QoS mehanizmi na WAN sustavu Koncept komunikacije mreže za potrebe Funkcija vođenja EES-a prikazan je na Slici 3. Podvertikalnom komunikacijom podrazumijeva se strogo, preko vatrozidova, kontrolirana komunikacijaizmeđu segmenata, dok se pod horizontalnom komunikacijom podrazumijeva komunikacija unutar jednogsegmenta između dvije ili više lokacija. Slika 3. Koncept komunikacije mreže3. DIZAJN SIGURNOSNIH MEHANIZAMASigurnosni sustav projektiran je u cilju zadovoljavanja četiri osnovna zahtjeva na sigurnost: • tajnost – sprečavanje neautoriziranog pristupa osjetljivim informacijama • cjelovitost – sprečavanje neautorizirane izmjene podataka, sistema i informacija • dostupnost – sprečavanje uskraćivanja usluge i osiguravanje autoriziranog pristupa informacijama • nepriznavanje – sprečavanje poricanja aktivnosti koja se dogodila ili potvrđivanja aktivnosti koja se nije dogodila Implementacijom vatrozida ograničio se logički pristup mreži i mrežnim aktivnostima za upravljanjeprocesima. Dodatno, omogućilo se realiziranje višestrukih demilitariziranih zona kako bi se spriječiodirektan mrežni promet prolazi između vanjskog svijeta i procesne mreže. Implementacijom RADIUSservera i konfiguracijom AAA (Authentication, Authorization, Accounting) servisa omogućio se zasebniautentikacijski mehanizam. Potpunom redundantnošću projektiranog sustava osigurava se zadržavanjefunkcionalnosti za nepovoljnih uvjeta. Pravilno projektirana fizička topologije mreže i mrežne infrastrukture osnova je, i u stvarnostinajbitnija stavka obrane od neovlaštenog upada ostalih tipova mrežnih napada. Sve ostalefunkcionalnosti osiguranja, bazirane na konfiguracijama različitih mrežnih i zaštitnih uređaja,najdjelotvornije su tek u tako pravilno fizički projektiranoj topologiji.4. NADZOR I UPRAVLJANJE4.1. Uvod Nadzor i upravljanje mrežnom infrastrukturom projektirano je po konceptu FCAPS (fault,configuration, accounting, performance i security management). Iako se sastoji od više različitih alatamožemo govoriti da se radi o jednom sustavu s obzirom da je dizajn takav da administratoru kroz jedanalat daje pogled u sve gore navedene segmente nadzora i upravljanja mrežnom infrastrukturom. Takav4

Str. 63način olakšava rad mrežnih administratora i ubrzava vrijeme otkrivanja problema kada se on dogodi. Kaoi za mrežnu infrastrukturu i kod odabira alata za nadzor vodilo se računa o funkcionalnostima kojeomogućavaju i o cijeni sustava. Slika 4 ilustrira realizaciju različitih alata u jedan sustav za upravljanje inadzor nad mrežnom i sigurnosnom infrastrukturom. Slika 4. Model realizacije nadzornog sustava.4.2. Nadzorni sustavi Generalno, lokalna EES mreža sastoji se od vanjskog i unutarnjeg dijela. Povezivanje lokalneEES mreže s vanjskom mrežom (Internet, HEP Poslovna mreža) predviđen je na lokacijama NDC Zagrebi Rezervni NDC Žerjavinec. U svrhu onemogućavanja neautoriziranog pristupa iz vanjske mreže u unutarnju, predviđa seimplementacija vanjskog vatrozida na lokacijama NDC Zagreb i Rezervni NDC Žerjevinec. Vatrozid seimplementira u active/standby redundantnoj konfiguraciji s pripadajućim modulima za prevencijuneautoriziranog upada u mrežu. U području pokrivanja Sustava za upravljanje informacijskom sigurnošću (ISMS), segmentSistemske podrške procesa Vođenja ICT sustava uključuje komponente koje pružaju podršku ICTsustavu i osiguravaju njegovo ispravno funkcioniranje. Među tim komponentama nalaze se i sustavi zanadzor rada ICT opreme. Ovdje su navedeni sustavi za nadgledanje mreže, mrežne opreme i sigurnosnih događaja usklopu Središnjeg sustava za upravljanje mrežom i sigurnosnim mehanizmima . Funkcije takvih sustava su sljedeće: • praćenje statusa opreme te ključnih aplikacija i/ili procesa na njima • praćenje, prikupljanje i spremanje podataka o performansama opreme, sustava i komunikacije • prikupljanje i spremanje događaja (alarma) iz mreže • prezentacija prikupljenih podataka • izvršavanje predefiniranih akcija, bilo planiranih, bilo kao odgovor na neki događaj • praćenje pristupa, prometa i aktivnosti na mreži • otkrivanje i prevencija sigurnosnih propusta Aplikacije nadzornih sustava koje se koriste u mreži za potrebe Funkcija vođenja EES-a su: • IBM Tivoli Netcool/OMNIbus – služi za centralizirani nadzor kompleksnih ICT sustava i okoline • IBM Tivoli Network Manager – služi za fault i performance management nadzor mreže • CiscoWorks – služi za nadzor mrežne infrastrukture i uređaja baziranih na Cisco tehnologiji • MARS – služi za kontrolu i nadzor Cisco sigurnosnih rješenja • Check Point Endpoint Security – Secure Access – služi za nadzor krajnjih točaka u mreži • Cacti – služi za prikupljanje, analizu i prikaz performansi sustava (performance management) Navedene aplikacije osiguravaju tražene funkcionalnosti iz područja upravljanja mrežnimelementima (Element Management), otkrivanja grešaka i kvarova (Fault Management), praćenja 5

Str. 64performansi (Performance Management) i upravljanje sigurnosnim mehanizmima (SecurityManagement).5. ZAKLJUČAK Dokumentacijom za javno nadmetanje za mrežnu infrastrukturu za potrebe Funkcija vođenjaEES-a postavljeni su zahtjevi na dizajn i sigurnost mreže, kao i na sustav za upravljanje i nadzor mreže.Na temelju dizajna mreže i provedenih proračuna proizašla je specifikacija aktivne mrežne opreme iprogramske podrške koja omogućuje 50 % proširenje kapaciteta mrežnih uređaja, zadovoljava svezahtjeve iz DZN-a, omogućuje rad u prijelaznom razdoblju, te je u skladu s aktualnim trendovima.6. LITERATURA[1] Dokumentacija za javno nadmetanje br.E-VV 2/2007, HEP Operator prijenosnog sustava d.o.o., Zagreb 08/2007.g.[2] Telekomunikacijsko povezivanje za potrebe projekta Funkcije vođenja EES-a u 2010. godini za Sustav daljinskog vođenja – aplikacija SCADA, sekundarnu regulaciju radne snage i frekvencije, SM izvan SDV-a i obračunsko mjerenje, Tim za koordinaciju uspostave IP mreže procesnog sustava HEP-OPS, Zagreb, studeni 2009.[3] Dokumentacija br. 100191/11: Funkcije vođenja EES-a Projekt mreže, Izvedbeni projekt, Knjiga: E09, CS COMPUTER SYSTEMS d.o.o., Zagreb, lipanj 2010.6

Str. 65HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆA 1-06ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ9. simpozij o sustavu vođenja EES-aZadar, 8. – 10. studenoga 2010.Zdeslav Čerina Renata Maticazdeslav.č[email protected] [email protected] Šturlićivan.šturlić@hep.hrHEP-Operator prijenosnog sustava d.o.o.Kupska 4, Zagreb UNAPREĐENJE SUSTAVA ZA NADZOR ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVA U REALNOM VREMENU SAŽETAK Napredak tehnologije omogućuje inženjerima da koristeći taj napredak ostvaruju funkcije o kojimasu unatrag nekoliko godina mogli samo sanjati. Nove sustavi i njihove aplikacije postavljaju nove graniceu načinu i pristupu vođenja EES-a. U radu je opisan rad na unapređenju WAM sustava koji je u funkciji u HEP OPS-u već 4 godine.Unapređenje postojećeg WAM sustava je napravljeno kako bi se neovisno o sustavu koji je u produkcijiodnosno na raspolaganju dispečerima u NDC-u moglo raditi na izučavanjima WAMS tehnologija. Opisani redundantni sustav omogućuje neke dodatne funkcije kao i inženjersku neovisnost kakou proširenjima samog sustava tako i funkcionalnostima korištenjem programibilnih funkcija. Ključne riječi: WAMS tehnologija, redundantni poslužitelj - PDC, modalna analiza ENHANCEMENT OF THE WIDE AREA MONITORING SYSTEM New technologies enable engineers to develop functions and algorithms of which they could onlydream of. Today, new boundaries are posed in control of the power system. This paper describes the process of the enhancement of the wide area monitoring system in HEPTSO which is in use for already 4 years. Since the existing system has a production system classificationthe enhancement of the system had to be made with minimum interference on the existing system, i.e.with least service interruption. The system described in the paper enables the development of different user defined functions,as well as software independence in creating and applying new programmable functions for powersystem operation monitoring. Key words: WAM technology, redundant PDC, modal analysis

Str. 661. UVOD U vođenju elektroenergetskog sustava (EES) u HEP OPS-u, te stalno prateći razvoj tehnologije,potrebno je osigurati nove alate kako bi se omogućilo pouzdano i sigurno upravljanje sustavom unormalnom pogonu kao i kada je EES opterećen do krajnjih granica. Sistemski nadzor (WAM – WideArea Monitoring) je sustav novijeg datuma koji uz primjenu sinkrofazorskih metoda nadzora omogućavadispečerima veću osmotrivost, praćenje dinamike te veću iskoristivost pogona EES-a. Kao što je poznato, sistemski nadzor EES-a se temelji na sinkroniziranom mjerenju fazoranapona i struje (amplitude i kuta) te frekvencije u određenim točkama EES-a uzorkovanjem od 10 do 50uzoraka u sekundi. Takva platforma omogućuje dobivanje realne dinamičke slike sustava i veću točnostmjerenja, a zasnovana je na primjeni vremenski sinkroniziranih mjernih jedinica (eng. PhasorMeasurement Unit – PMU) sinkroniziranih pomoću GPS sustava, telekomunikacijske infrastrukture isustava za prikupljanje i obradu podataka.2. WAMS TEHNOLOGIJA U SVIJETU I HRVATSKOJ2.1. WAMS u ENTSO-e – RG CE U sklopu suradnje u radnoj grupi ENTSO – RG CE radna grupa SPD (System Protection andDynamics) razmjenjuju se podaci sa WAMS sustava. O svim značajnijim događajima daje se analiza iizvješće. Pokazala se jednako tako i potreba za izmjenom podataka iz WAMS sustava u realnomvremenu između raznih operatora što se potiče i organizira. Trenutni podaci broja i rasporeda jedinicadani su u Tablici I. Ovaj alat se pokazuje kao nezamjenjiv u izučavanju dinamike u radu cijele interkonekcije kao iprilikom planiranja proširenja interkonekcije (projekt Turska). U posljednjih nekoliko godina značajno sepovećao broj operatora prijenosnog sustava u Europi koji su se uključili u korištenje WAMS tehnologije.Očekuje se da će to uskoro postati standard. Možemo s ponosom istaći kako je HEP-OPS jedan od prvihTSO-ova u UCTE interkonekciji koji je usvojio WAMS tehnologiju.Tablica I. Broj i raspodjela PMU jedinica u ENTSO-e interkonekciji Ukupno Broj uređaja u GPS-sinkronizirani PMU 50Hz_T 120 funkciji 88 72 Amprion 2 0 0 9 107 8 APG 3 2 3 5 CEPS 4 6 4 3 ELES 7 3 7 4 ELIA 1 4 1 7 energinet 4 7 4 0ESO_EAD 1 1 1 HEP 14 4 14 4 HTSO 1 1 1 0 Mavir 4 14 1 PSE_O 4 1 0 14 REE 23 4 0 0 REN 0 4 0 RTE 5 13 5 0 SEPS 3 0 3 Swissgrid 6 5 6 0 TEL 2 3 1 Tennet 0 6 0 0 Terna 22 2 22Transpower 7 0 7 0 22 7 0 0 6 0 0 22 7

Str. 67U sklopu te suradnje od 2007. godine postoji razmjena podataka u realnom vremenu sa Swissgrid-om(Švicarski OPS).Ostvarena je testna razmjena podataka u realnom vremenu prema TERNA (talijanski OPS), jer drugastrana nije mogla slati podatke po protokolu C37.118-2005, već samo po starom protokolu IEEE 1394kojeg redundantni poslužitelj HEP-OPS-a ne podržava. Postoji okvirni dogovor da se takva razmjenapodataka uspostavi sa ELES-om (slovenski OPS).2.2. WAMS u Hrvatskoj od 2007. – 2010. U Hrvatskoj je 2007. godine ugrađeno pet PMU uređaja za nadzor 400 kV okosnice HrvatskogEES-a, te centralni poslužitelj za prikupljanje podataka (PDC - Phasor Data Concentrator) ugrađenog uNacionalni Dispečerski Centar (NDC) uz pripadnu programsku podršku. U veljači 2008. godine, nakonpokusnog rada u Sektoru za ICT HEP-OPS-a – Služba za razvoj i koordinaciju izgradnje, terminal ovogsustava postavljen je u dispečersku salu Nacionalnog dispečerskog centra. Podaci iz baze podatakakorišteni su za analizu većeg broja događaja u Hrvatskoj i UCTE interkonekciji. O tome je napisano višeradova na domaćim i međunarodnim konferencijama [1]. Zbog pozitivnih iskustva s postojećim sustavomza sistemski nadzor te zbog toga, jer je taj sustav bio u produkciji odnosno na stalnom raspolaganjudispečerima, nije bilo više mogućnosti za dodatno istraživanje WAMS tehnologije u sklopu suradnjeNacionalne zaklade za znanost, Fakulteta Elektrotehnike i računarstva i HEP-OPS-a. Kako bi se potakaoi omogućio daljnji razvoj i unapređenje sustava, u 2009. godini ugrađen je novi - redundantni PDCparalelan postojećem. Slika 1. Prikaz WAM sustava HEP OPS-a nakon ugradnje redundantnog PDC-a i novih PMU jedinicaUgradnjom redundantnog sustava omogućeno je da se uz nesmetan rad na sustavu kojeg koristedispečeri u NDC-u, radi i na inženjerskom razvoju i ispitivanju raznih aplikacija, kao i samostalnojrazmjeni podataka u WAMS tehnologiji sa drugim operatorima prijenosnog sustava u Europi. U sklopuprojekta HEP-OPS-a Proširenje WAM sustava tijekom 2010. godine ugrađeno je još 9 PMU jedinica. Nataj način pokriveni su unutar hrvatskog EES-a svi 400 kV dalekovodi s obje strane, te jednako tako i 220kV okosnica Mraclin – Brinje – Konjsko (slika 2). Novo ugrađeni PMU za sad su uvedeni samo uredundantni PDC, jer je taj sustav otvorenog tipa što omogućuje slobodno dodavanje PMU uređaja ikonfiguriranje [2].

Str. 68 Slika 2. Lokacije ugrađenih PMU jedinica u HEP OPS-u3. REDUNDANTNI PDC POSLUŽITELJ3.1. Potreba za redundantnim PDC poslužiteljemPostojeći PDC poslužitelj ugrađen 2007. godine može se pohvaliti vrlo velikom pouzdanošću kojaomogućuje da se prikupljani sinkrofazori obrađuju i arhiviraju bez zastoja ili smetnji. No unatoč vrlopozitivnom iskustvu s postojećim PDC poslužiteljem, neke zahtjeve i potrebe koje su se vremenom javilekod korisnika nije bilo moguće ostvariti. Među nedostacima koji su uočeni u postojećem PDC-u su: • Nemogućnost arhiviranja sinkrofazorskih mjerenja s rezolucijom od 50 uzoraka/sekundi, • Nemogućnost dodavanja novih ekranskih prikaza prema potrebama korisnika, • Nemogućnost dodavanja novih PMU uređaja bez dodatne nabave licenci, • Nemogućnost dodavanja novih virtualnih PMU uređaja (npr. PMU uređaja susjednih operatora sustava) bez dodatne nabave licenci.Posebno ograničavajući faktor postojećeg PDC-a bila je zatvorenost programskog sustava koja jeonemogućavala slobodno dodavanje novih prikaza, proračuna ili promjene u funkcionalnosti bezasistencije proizvođača. Zbog navedenih nedostataka i ograničavajućih faktora postojećeg PDC-a,krenulo se u nabavku redundantnog PDC-a koji bi zadovoljio tražene izmjene u funkcionalnosti.3.2. Odabir redundantnog PDC poslužitelja U sklopu suradnje i zajedničkog projekta Nacionalne Zaklade za Znanost (NZZ), FakultetaElektrotehnike i računarstva (FER) i HEP-OPS nabavljen je redundantni PDC poslužitelj proizvođačaSchweitzer Engineering Laboratories (SEL) naziva Synchrophasor Vector Processor (SVP) tipa SEL3378. Radi se o sklopovlju industrijskog računala bez pokretnih dijelova s operativnim sistemom Linux.Uređaj je namijenjen za ugradnju u elektroenergetske objekte, a služi za procesiranje fazora napona istruja dobivenih iz sinkroniziranih mjernih uređaja (PMU). Na SVP uređaj moguće je priključiti do 20 PMUuređaja uz maksimalnu rezoluciju od 50 uzoraka po sekundi odnosno 20 ms rezolucija, što je maksimalnarezolucija koja se trenutno koristi u svijetu. Također je moguće priključiti 7 raznih klijenata (korisnika).Uređaj SVP u sebi sadrži fleksibilnu programibilnu logiku za moguće razne aplikacije nadzora, zaštite iupravljanja širokog područja EES-a. Uređaj vremenski usklađuje sinkrofazorska mjerenja koje stižu poprotokolu IEEE C37.118-2005 iz raznih dijelova EES-a korištenjem kanala SDH telekomunikacijskemreže. Uz pomoć programibilne logike procesira podatke te ima mogućnost slanja upravljačke komandevanjskim uređajima kako bi se izvršile unaprijed definirane akcije. Uređaj SVP također izračunate iliizvedene podatke može prosljeđivati ostalim uređajima kao što su drugi SVP uređaji, drugim PDCposlužiteljima i SCADA sustavu (slika 3).

Str. 69 Slika 3. Principijelna shema redundantnog PDC poslužiteljaSVP uređaj konfigurira se preko specijaliziranog programskog paketa zasnovanog na standardu IEC61131-3. Uz pomoć tog programskog paketa se uz one već tvornički konfigurirane funkcije moguprogramirati korisnički definirane funkcije mjerenja, računanja i upravljanja. Na istom računalu instaliranisu i programi za vizualizaciju, arhiviranje i komunikaciju s obrađenim podacima. Može se zaključiti izgornjeg opisa da je komplet koji se sastoji od SVP uređaja, posebnog PC računala s programskimpaketima predstavlja redundantni podatkovni koncentrator (PDC) koji se koristi za ispitivanja,eksperimentiranja i istraživanja u području WAMPAC tehnologije.3.2. Integracija novog PDC poslužitelja Nabavka novog PDC poslužitelja bila je prvi korak na putu prema stvaranju jedinstvene WAMkonfiguracije koja se sastoji od dva redundantna PDC poslužitelja. U vrijeme realizacije projekta to je bioprvi tip takve konfiguracije s paralelnim PDC poslužiteljima u svijetu.Najveći izazov u realizaciji projekta bila je integracija novog PDC-a u postojeći WAM sustav bez prekidarada postojećeg PDC poslužitelja. Budući da je postojeći sustav bio produkcijski i u pogonu na korištenjudispečerima, svaka izmjena na ukupnoj arhitekturi i pokretanje paralelnog poslužitelja bilo je uvjetovanominimalnim izmjenama u postojećem sustavu uz neprekinuti rad. Slika 4. Aktivacija 14 PMU jedinica u paralelnom PDC poslužitelju

Str. 70 Tijekom priprema za realizaciju projekta uvidjelo se da je potrebno napraviti izmjene napostojećem sustavu, a odnosile su se na telekomunikacijski sustav te podešenja PMU uređaja.Integracija PMU uređaja tipa RES 521 na redundantni PDC prema protokolu IEEE C37.118 – 2005 tevremensko usklađenje pristiglih podataka predstavljalo je najveći izazov zbog čega je u dva navrata usuradnji s proizvođačem mijenjan je firmware SVP uređaja. Redundantni PDC poslužitelj upotpunio je sistemski nadzor s novim mogućnostima ifunkcionalnostima koje nisu bile ostvarive u starom sustavu kao što su arhiviranje sinkrofazorskihpodataka s rezolucijom od 20 ms te proračun modalne analize. Spajanje redundantnog poslužitelja napostojeće PMU jedinice iz tehnoloških razloga zahtijevalo je izmjene i u postavkama komunikacijskogprotokola PMU jedinica. Uz korištenje protokola IEEE C37.118 TCP/IP za postojeći sustav bilo jepotrebno ostvariti i komunikaciju po protokolu u IEEE C37.118 UDP, a za što je trebalo ostvariti iodređenu sklopovsku (mrežnu) prilagodbu.3.3. Konfiguracija novog PDC poslužitelja Integrirani PDC poslužitelj (SVP) koji je prikupljao podatke od 5 PMU jedinica ugrađenih usustavu bilo je potrebno konfigurirati (slika 5) na način da se sinkrofazorski podaci vizualiziraju, arhivirajute obrađuju u proračunima unutar postojećih funkcija u SVP-u. Slika 5. Sučelje aplikacije za konfiguriranje paralelnog PDC poslužitelja 3.3.1. Vizualizacija Vizualizacija sinkrofazorskih mjerenja izvodi se preko sučelja aplikacije SynchroWave Consolekoja podatke prima iz SVP poslužitelja. Mogućnost aplikacije su korisnički definirani prikazi kojiomogućuju dodavanje ili uklanjanje prikaza fazora napona i struje ili kreiranje prikaza snage i frekvencije(slika 6). Omogućen je i prikaz funkcije sinkročeka (slika 7).

Str. 71 Slika 6. Vizualizacija sinkrofazorskih mjerenja Slika 7. Prikaz funkcije sinkroček između korisnički odabranih mjerenja fazora 3.3.2 Arhiviranje Mogućnost arhiviranja podataka s rezolucijom od 50 uzoraka/sekundi bila je jedan od glavnihrazloga nabavke dodatnog PDC poslužitelja. Arhiviranje se izvodi preko aplikacije SynchroWave Archiverkoja nudi niz različitih opcija za arhiviranje koje odabire korisnik. Tako je sinkrofazorske podatke mogućearhivirati kontinuirano ili po događaju (EDDA), uz mogućnost brisanja podataka starijih od periodadefiniranog od korisnika (slika 8).

Str. 72 Slika 8. Prikaz sučelja za podešavanje arhiviranja 3.3.3 Modalna analiza Dodatna funkcija koja je ostvarena nabavkom redundantnog PDC poslužitelja je i proračunmodalne analize. Modalna analiza je funkcija koja detektira oscilaciju frekvencije i/ili radne snage u EES-u. Te oscilacije imaju različite frekvencije osciliranja od kojih razlikujemo 3 karakteristične frekvencijeoscilacija (oscilacijski mod) – 1,2 Hz oscilacije kod lokalnog kvara – poremećaja (lokalni mod), 0,7 Hzjužni međuregionalni mod i 0,2 Hz prirodna oscilacija sjever jug u europskom EES-u. Modalna analiza jefunkcija koja se izvršava u PDC-u ,a koju je moguće aktivirati za signal mjerenja određene frekvencijeoscilacije iz bilo kojeg PMU uređaja ili iz izračuna djelatne snage za korisnički odabrani vod (slika 9).Rezultat modalne analize, prigušenje, amplitudu i frekvenciju dominantnog oscilatornog moda vizualizirase na korisničkom sučelju u realnom vremenu te se arhivira (slika 10). Slika 9. Konfiguracija modula za proračun modalne analize

Str. 73 Slika 10. Izlazni rezultati proračuna modalna analiza5. ZAKLJUČAK Sistemski nadzor u HEP OPS-u posljednjih se godina vrlo aktivno razvija. Stalno unapređenjeWAM sustava kroz godine dovelo je HEP OPS među vodeće operatere u implementaciji WAM tehnologijeu Europi. Iskustvo u radu sa sistemskim nadzorom ukazalo je na potrebu za dodavanjem novog PDCposlužitelja kojim bi se riješili nedostaci uočeni na postojećem PDC-u koji nije omogućavao samostalnododavanje PMU uređaja i proširenje sustava WAM s korisnički definiranim funkcijama bez asistencijeproizvođača sustava. Također, zbog rastućeg broja PMU uređaja koji se ugrađuju u EES-u bilo jepotrebno obraditi i arhivirati sve veću količinu sinkrofazorskih mjerenja. Ugradnjom paralelnogposlužitelja u HEP OPS-u osim redundancije sustava ostvarila se mogućnost dodavanja novih PMUuređaja, kreiranja korisnički definiranih funkcija i prikaza sinkrofazorskih mjerenja. Novo ugrađeni PDC otvorio je niz mogućnosti za daljnji razvoj sistemskog nadzora. U budućemrazvoju očekuje se povezivanje sa susjednim operatorima sustava te razmjena sinkrofazorskih mjerenja,te s tim u vezi izrada vizualizacije šireg područja europskog EES-a. Uz standardne funkcije mjerenja,pohrane i vizualizacije, novi PDC poslužitelj omogućuje realizaciju funkcije nadzora faznog kuta izmeđukorisnički odabranih sabirnica, nadzor stabilnosti frekvencije i nadzor oscilacija. Proračun modalneanalize samo je jedna od funkcija za praćenje stabilnosti EES-a u realnom vremenu koju je mogućeostvariti. Ugradnja paralelnog PDC poslužitelja u potpunosti opravdana je nakon ugradnje novih PMUuređaja te njihove integracije u sistemski nadzor. Ostvarena je potpuna observabilnost 400kV mreže tedijela 220kV mreže, dok se u budućim proširenjima predviđa nadzor nad cijelom 220kV mrežom te većimproizvodnim jedinicama.5. LITERATURA[1] Čerina, Matica, Šturlić, Skendžić, „Synchrophasor applications in the Croatian Power system“, Western Protective Relay Conference, WPRC 2009, October 2009, Spokane, WA, USA[2] Skok, Ivanković, „WAM Scientific Projects and Activities 2006-2009“, International Workshop: WAMPAC guardian of power systems, Zagreb, Croatia, April 23-24, 2009.

Str. 74HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆA 1-19ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ9. simpozij o sustavu vođenja EES-aZadar, 8. – 10. studenoga 2010.mr.sc Ante Martinić, dipl.ing.rač. Hrvoje Keserica, mag.ing.rač.Končar - Inženjering za energetiku i transport Končar - Inženjering za energetiku i [email protected] [email protected] Previšić, dipl.ing.el.Končar - Inženjering za energetiku i [email protected] NAPREDNE METODE VIZUALIZACIJE ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVA SAŽETAK Zbog sve veće kompleksnosti suvremenih elektroenergetskih sustava kao i zahtjeva na brzereakcije operatera pod različitim radnim uvjetima i stanjima u elektroenergetskoj mreži javlja se potrebaza korištenjem novih naprednih alata. Takvi alati olakšavaju rano otkrivanje i uklanjanje potencijalnihproblema te brzo uočavanje već nastalih poremećaja u mreži. U skupinu naprednih alata spadaju i alatiza naprednu vizualizaciju elektroenergetskog sustava. Navedeni alati najčešće se realiziraju na način dase postojeći alati namijenjeni vođenju sustava proširuju naprednim tehnikama za vizualizaciju. U radu jedan pregled naprednih tehnika za vizualizaciju kao i njihova primjena na elektroenergetski sustav. Zasvaku od opisanih tehnika navedene su koristi koje ona donosi u vizualizaciji elektroenergetskog sustava.Posebno je obrađen primjer implementacije alata za dinamičko bojanje kontura (eng. Dynamic ContourColoring). Ključne riječi: vizualizacija, konture, virtualno okruženje, dinamičko bojanje kontura ADVANCED VISUALIZATION METHODS IN ELECTRIC POWER SYSTEMS SUMMARY Increased complexity of modern electric power systems and need for quick and timey operatorreactions under various work conditions results in need for development and application of new,advanced operator tools. These tools facilitate early detection and elimination of potential problems, anddetection of problems that already occurred in the system. Tools for advanced visualization of electricpower system also belong to this category. These tools are usually realized in a way that existing toolsused for electric power system supervision and control are expanded by implementation of advancedvisualization techniques. This article presents an overview of advanced visualization techniques and theirapplication for presentation of conditions in electric power system. For each described techniqueadvantages for visualization of electric power system are indicated. Additionally, an example ofimplementation of Dynamic Contour Coloring tool is given. Key words: visualization, contours, virtual environment, dynamic contour coloring 1

Str. 751. UVOD Tehnička složenost i dinamika ponašanja suvremenih elektroenergetskih sustava uzrokujepovećane zahtjeve na svakodnevni rad operatera. Nadzor i upravljanje složenim elektroenergetskimsustavom zahtjeva rano uočavanje poremećaja u sustavu kao i brze reakcije za njihovo pravovremenouklanjanje. Kako bi se omogućio efikasniji rad operatera u sve zahtjevnijim uvjetima razvijaju se i koristerazličiti napredni alati među kojima su i alati za naprednu vizualizaciju elektroenergetskog sustava.Ovakvi alati najčešće su realizirani kao nadogradnja na klasična grafička korisnička sučelja sustavadaljinskog vođenja SCADA/EMS. Primjenom naprednih alata operaterima su osim prikaza koji seuobičajeno koriste (kao što su npr. jednopolne sheme) na raspolaganju različite grafičke tehnike prikazastanja u sustavu koje se mogu primjenjivati za nadzor sustava u stvarnom vremenu, ali i za naknadneanalize. Grafičke tehnike mogu se koristiti kao nadopuna standardnim prikazima ili se mogu izrađivatipotpuno nove grafičke reprezentacije stanja u elektroenergetskom sustavu. U radu biti će dan preglednaprednih vizualizacijskih tehnika koje se najčešće koriste za prikaz stanja elektroenergetskog sustava.Ove tehnike opisane su u drugom poglavlju i uključuju: vizualizaciju tokova snaga primjenom animacije,konture sabirničkih podataka, konture podataka o vodovima, agregaciju podataka korištenjem koridora tevizualizaciju u virtualnom okruženju. U trećem poglavlju opisan je primjer alata za dinamičko bojanjekontura. Opisani alat u potpunosti je integriran u sustav daljinskog vođenja te je osim prikaza stanjasustava na temelju trenutnih mjernih veličina moguća i primjena uz korištenje proračunatih ili povijesnihvrijednosti. Rad završava kraćim zaključkom.2. NAPREDNE VIZUALIZACIJSKE TEHNIKE2.1. Vizualizacija tokova snaga primjenom animacije Među podacima nužnim za razumijevanje stanja u prijenosnom sustavu su trenutni tokovi snaga iopterećenja prijenosnih vodova. Prikaz ovih podataka u velikim elektroenergetskim sustavima možepostati dosta složen. Najčešći način vizualne prezentacije elektroenergetskog sustava je primjenomjednopolnih shema. Tradicionalni prikazi označavaju vrijednosti tokova radnih i jalovih snaga naprijenosnim vodovima/transformatorima primjenom numeričkih vrijednosti. Takva prezentacija daje točneinformacije i vrlo je učinkovita, ali u slučajevima kada je namijenjena za prikaz manjeg broja linija. Kodtipičnog EMS (eng. Energy Management System) sustava ovakva se prezentacija često nadopunjuje salarmima kako bi se privukla pažnja na elemente sustava kojima su narušene granične vrijednosti. Novija tehnika nadopunjuje prezentaciju na jednopolnim shemama korištenjem animacije kako bise ilustriralo kako snaga stvarno teče kroz sustav [1]. Kada su tokovi unutar sigurnih granica, oni se moguprikazati pomoću linije predefinirane debljine i određene boje (može biti ovisna o naponskom nivou). Kadopterećenje na vodu počne rasti, debljina linije se može povećati kako bi privukla pažnju operatera. Jošjedna popularna tehnika je korištenje animiranih strelica. Kad se povećava opterećenje voda, veličinastrelice i brzina njenog kretanja se poveća čime se privlači pažnja operatera. Slika 1 lijevo prikazujejednopolnu shemu visokonaponskog prijenosnog sustava (345kV na više) istočnog dijela sjeverneAmerike. Sustav sadrži preko 30,000 sabirnica i 41,000 prijenosnih čvorišta, ali je na slici prikazan punomanji broj elemenata. Za prikaz smjera tokova snaga, male strelice preklapaju svaku liniju kojapredstavlja prijenosni vod na način da strelica pokazuje u smjeru toka snage, a veličina strelice jeproporcionalna MW toku na liniji. Prednost ovakvog prikaza na jednopolnim shemama je u tome što, čak ikod statičke prezentacije, promatrač lako dobije osjećaj o smjerovima i iznosima tokova i u većimprijenosnim sustavima.2

Str. 76 Slika 1. Prikaz tokova snaga pomoću strelica (lijevo) i tortni grafikoni koji prikazuju postotke opterećenosti vodova (desno) Ipak, tok snage se puno bolje prikazuje ako je prikaz na slici animiran. S modernom računalnomopremom mogu se dobiti tečne animacije na puno većim sustavima od ovog prikazanog slikom.Korištenjem animacije, sustav se čini kao da je oživio, a korištenjem povećavanja i pomicanja prikaza(eng. zoom and pan) korisnik s lakoćom može proučavati tokove snaga u velikim sustavima. Još jedna metoda vizualizacije koja se pokazuje korisnom za brzu indikaciju opterećenja u velikimmrežama je korištenjem tortnih grafikona (eng. pie chart) dinamičke veličine koje ukazuju na opterećenjesvakog od prijenosnih vodova. Slika 1 desno tako pokazuje isti sustav sa slike lijevo, ali korištenjemtortnih grafikona koji predstavljaju postotak opterećenosti vodova. Za ovaj primjer su umanjeni animiranitokovi strelica dok se veličina i boja tortnog grafikona dinamički mijenja kad opterećenje naraste iznadodređenog nivoa. Na slici se tako prikazuju tortni grafikoni onih vodova kojima je opterećenje iznad 70%uvećani faktorom 5, a pri opterećenju većem od 80% su povećani faktorom 7. Na taj je način lako, čak ikod velikih sustava, zamijetiti visoko opterećene vodove. Ovakav prikaz dosta olakšava praćenje sustava,ali ova tehnika također donosi poteškoće kad se veliki broj torthin grafikona pojavi na ekranu. Kako bi seuklonio ovaj problem koristi se potpuno drugačiji način vizualizacije, a to su prikazi korištenjem konturaopisani dalje u tekstu.2.2. Konture sabirničkih podataka Za prikaz fizikalnih veličina vezanih za sabirnice već se desetljećima primjenjuju jednopolnesheme na kojima se uz sabirnice navode brojčane vrijednosti kojima se prikazuju iznosi određenihveličina. Prednost takvog numeričkog prikaza je u tome da varijable prikazuju točne vrijednosti stanja nasabirnicama, a smještene su odmah uz onu sabirnicu na koju se odnose. Mana ovakvog prikaza dolazido izražaja kada se žele promotriti vrijednosti na više od nekolicine sabirnica i kada se žele uočiti uzorci uelektroenergetskom sustavu. Kako bi se riješio ovaj problem primjenjuju se tzv. konture [2], [3], [4]. Konture se prilično intenzivno koriste za prikaz prostorno distribuiranog kontinuiranog podatka.Najčešći primjer za konture je prikaz temperatura na određenom geografskom području. Problem kodprikaza podataka iz elektroenergetskog sustava je u tome što oni nisu prostorno kontinuirani. Na primjer,naponske vrijednosti postoje samo na sabirnicama. Zato se za popunjavanje cijele regije konturamamoraju koristiti virtualne vrijednosti. Virtualne vrijednosti se predstavljaju tako da se postavljaju naprosječne vrijednosti pri čemu se, korištenjem različitih funkcija prosjeka, dobivaju različite vrijednosti.Opis nekih od algoritama nalazi se u narednim poglavljima (detaljnije diskutirano u [4]). Jednom kad sevirtualne vrijednosti izračunaju, stvara se paleta boje kojom se numeričke vrijednosti predstavljanjuodređenom nijansom boje na ekranu. Širokim izborom paleta boja mogu se dobiti različiti rezultati. Jednaod uobičajenih paleta boje ja da se koristi plava za niže brojčane vrijednosti, a crvena za više brojčanevrijednosti. Slika 2 lijevo primjerom prikazuje primjenu kontura na elektroenergetski sustav koja sadržinaponske vrijednosti za skoro 1,000 sabirnica. Kao što je prikazano, naponske vrijednosti čitave regije semogu zamijetiti jednim pogledom na konture. Naravno, bilo je moguće korištenje i drugačijih paleta boja.Slika 2 desno pokazuje ista mjerenja, ali je paleta boja takva da su naznačene samo one sabirnice kojimaje iznos napona ispod 0.98 jediničnog. 3

Str. 77 Slika 2. Naponske veličine na 115/138kV sabirnicama (lijevo) uz isti prikaz sa filtriranim vrijednostima iznad 0.98 po jedinici (desno) Naposljetku, konture ne moraju biti ograničene na iznose napona na sabirnicama već one moguprikazivati bilo koju drugu varijablu koja se može naći u elektroenergetskom sustavu.2.3. Konture podataka o vodovima Osim toga što se konture mogu iskoristiti za predstavljanje podataka vezanih za sabirnice, onemogu biti primijenjene i na podacima o vodovima. Kako bi se ovo postiglo, vod se prikazuje kao korisničkidefiniran broj točaka u konturi. Na taj se način algoritam za konture može koristiti bez dodatnihmodifikacija za određivanje virtualnih vrijednosti kontura. Slika 3 lijevo pokazuje oko 1400 prijenosnihvodova od 345kV na više. Jednopolnu shemu ovdje preklapaju konture kojima se naznačuju samo onivodovi i transformatori čije je MVA opterećenje iznad 50%. Ponovo se vidi prednost korištenja konturazbog toga što je, već na prvi pogled, moguće odrediti lokacije potencijalnog zagušenja čak i kod priličnovelikih sustava. Slično kao kod slučaja iz prošlog primjera (Slika 2 desno), ključ uspješne primjenekontura nad tako velikom skupinom podataka je taj da se kao konture prikažu samo one informacije kojeinteresiraju korisnika, u ovom slučaju to su one kojima je opterećenje veće od 50%. Manje opterećenelinije ovdje nisu interesantne i zbog toga se ne pokazuju kao konture. Ovaj iznos je prikazan samo zailustraciju te bi u stvarnom elektroenergetskom sustavu implementacija granične vrijednosti u oblikupostotka bila značajno veća. Slika 3. Konturni graf opterećenja vodova (lijevo) i prijenosni vodovi/PTDF transformatora prijenosa od Floride do Wisconsina (desno) Konture vodova se mogu koristiti i za vizualizaciju distribucijskih faktora prijenosa snage - PTDF(eng. Power Transfer Distribution Factor) na prijenosnim vodovima. Takav način prikaza posebno dolazido izražaja u velikim sustavima. Ukratko, PTDF vrijednosti pokazuju inkrementalni učinak na prijenosenergije od određenog izvora do ponora koji se pojavljuje na svakom elementu elektroenergetskogsustava. Na primjer, ako vod ima PTDF vrijednost od 10%, onda to znači da 10% prijenosa energije tečetom linijom. Prema tome, ako je prijenos 300MW, opterećenje na toj liniji bi se promijenilo za 30MW. Slika4

Str. 783 desno pokazuje PTDF za transakciju od Floride do Wisconsina. On se izračunava preko 30,000sabirnica, i 41,000 vodova iz modela iskorištenog u prošlom primjeru. Prema slici je jasno vidljivo kakoprijenos teče kroz sustav. PTDF konture su posebno značajne jer su po svojoj prirodi kontinuirane. Zbogtoga se brzim pogledom na kartu prikazanu konturom može primijetiti koje su regije na karti osjetilepovećanje opterećenja.2.4. Agregacija podataka korištenjem koridora Dok se do sad opisane tehnike pokazuju kao prilično korisne za analizu velike količine podatakaelektroenergetskog sustava, također je korisno razmotriti načine na koje se informacijeelektroenergetskog sustava mogu grupirati kako bi bilo potrebno analizirati manje skupove podataka. Tajse proces naziva agregacija. Jedna od agregacijskih tehnika su koridori (eng. flowgates) i ona se trenutnozastupa od NERC-a (eng. North American Electric Reliability Council). Takva agregacija podataka možebiti prilično važna pri izračunavanju vrijednosti raspoloživog prijenosnog kapaciteta – ATC (eng. AvailableTransfer Capacity). Slika 4. Vizualizacija tortnih grafikona korištenjem koridora (lijevo) i prikaz koridora uz linijske tehnike kontura (desno) Koridor je jednostavno skupina grana prijenosnog sustava. Koridor tako može služiti kaoposrednik s kombiniranim graničnim vrijednostima tokova za pojedine grane. Grupiranje grana u koridoresmanjuje vrijeme u koje je potrebno da se informacije razmotre prilikom npr. ekonomskih analiza sustava.Standardni koridor je suma petlji između dva područja. Kako bi se predstavile ovakve informacijeiscrtavaju se elipse koje predstavljaju kontrolna čvorišta, a linije ucrtane između elipsi predstavljajukoridore. Animacija tokova snaga i prikaz preko tortnog grafikona se također može koristiti kod ovakvihtipova prikaza. Slika 4 lijevo koridorima prikazuje PTDF (eng. Power Transfer Distribution Factor)vrijednosti prijenosa od Commonwealth Edison u Chicago, Illinois do TVA (eng. Tennessee ValleyAuthority). Kad se prikazuju PTDF vrijednosti može doći do poteškoća prilikom korištenja tortnih grafikonazato što su PTDF vrijednosti vrlo male. Na primjer, tortni grafikon koji je 5% popunjen izgleda gotovojednako onom koji je 10% popunjen, a zapravo ima dvostruko veću vrijednost. Ovaj se problem takođermože riješiti korištenjem tehnike kontura nad vodovima. Slika 4 desno pokazuje iste podatke kao slikalijevo osim što se u ovom primjeru za poboljšanje prikaza dodatno koristi tehnika kontura vodova.2.5. Vizualizacija u virtualnom okruženju Prethodne tehnike vizualizacije mogu biti prilično korisne kad se primarno razmatra vizualizacijajednog tipa prostorno orijentiranog podatka kao što su to naponski nivoi prijenosnih vodova ili naponisabirnica. No, u elektroenergetskom sustavu, često se susreću miješani podaci. Na primjer, podaci koji suod interesa često mogu biti prilično velike liste međusobno zavisnih ili nezavisnih varijabli kao što su toiznosi napona sabirnica, opterećenja prijenosnih vodova, raspoložive radne i jalove snage generatora,položaj regulacijske preklopke transformatora, itd. Kod naprednijih primjena obično se prikazuje još većibroj varijabli kao što su to optimalni tokovi snaga, analiza sigurnosti, raspoloživi prijenosni kapacitet itd. 5

Str. 79Ovaj odlomak prikazuje rezultate korištenja virtualnih okruženja koja pomažu operaterima pri analiziogromne količine informacija. Virtualna okruženja – VE (eng. Virtual Environments) ili sustavi virtualne realnosti, su simulacijskisustavi koji koriste računalnu grafiku na taj način da uvjere korisnika da je on dio virtualne domene [5].Osnovna ideja virtualnih okruženja je da se, barem u nekoj mjeri, korisniku ponudi iluzija da je on diotrodimenzionalnog svijeta naseljenog računalno generiranim objektima te da djeluje u njemu u realnomvremenu. Stupanj u kojem se postiže iluzija ovisi o korištenom hardveru i softveru. Jasno da se najboljirezultati mogu postići širokokutnim stereoskopskim vidom korištenjem sustava za prikaz koji sepričvršćuje na glavu korisnika [6], ali se i standardnim prikazom na PC ekranu također mogu dobiti dobrirezultati pri istraživanju virtualnih okruženja. Kako bi se istražila primjena virtualnih okruženja za vizualizaciju elektroenergetskog sustavarazvijen je prototip virtualnog okruženja [7]. Prilikom implementacije virtualnog okruženja za aplikacije uprimjeni prikaza elektroenergetskog sustava treba pripaziti na neke ključne probleme. Najveći problemkod takve vizualizacije predstavlja to što u osnovi ne postoje odgovarajuće fizičke reprezentacije varijabli.Na primjer, ne postoji fizička reprezentacija varijable izlaza generatora ili postotka opterećenja prijenosnelinije. Umjesto toga se takve vrijednosti obično pokazuju kao numeričke vrijednosti bilo na jednopolnojshemi, bilo na tabličnom prikazu. Ovo se u osnovi kosi s korištenjem uobičajenih virtualnih okruženja gdjese ono koristi tako da što realnije proširi postojeću fizičku stvarnost. Ono se također razlikuje odkorištenja virtualnih okruženja za neke tipove znanstvenih vizualizacija u kojima je svrha virtualnogokruženja prikaz fizičkih značajki kao što su tokovi vjetra u tunelima ili molekularne interakcije. Kako bi seriješio ovaj problem, predlažu se virtualna okruženja bazirana na uobičajenim prikazima jednopolnihshema. Virtualna okruženja se utoliko razlikuju od jednopolnih shema je u tome što je jednopolna shemadvodimenzionalni prikaz, a virtualna okruženja se ostvaruju u tri dimenzije. Način na koji se trećadimenzija može iskoristiti opisan je u nastavku. Drugi problem je u tome što virtualna okruženja moraju biti potpuno interaktivna. Kod energetskihsustava postoji previše podataka u području interesa koje bi se trebalo paralelno prikazati, a korisnik bitrebao moći brzo i intuitivno doći do podatka koji ga zanima. Treći glavni problem u dizajnu je odluka o tome koji hardver i softver treba koristiti zaimplementaciju virtualnih okruženja. Tako je i prototip virtualnog okruženja opisan u [7], radi budžeta,baziran na PC platformi iz široke upotrebe, a kao ulazni uređaji za kontrolu virtualnog okruženja sukorišteni miš i tipkovnica. Dobra strana ovog pristupa je ta što bi potencionalna izrada ovakvog virtualnogokruženja bila dostupna za široki krug korisnika, bez potrebe za kupovinom novog hardvera. Ujedno jevrlo laka nadogradnja virtualnog okruženja da ono koristi specijalizani hardver kao što su 3D miševi,naočale koje simuliraju stereoskopski vid ili zaslon postavljen na glavu. Ipak, za primjenu aplikacije uelektroenergetskim sustavima implementacija bi trebala biti dosta razrađenija nego što je ona iz prototipa. Slika 5. Tradicionalni prikaz sustava od trideset sabirnica (lijevo) i isti sustav prikazan u virtualnom okruženju (desno) Kako bi se prikazalo virtualno okruženje, Slika 5 lijevo prikazuje tradicionalnu 2D jednopolnushemu malog sustava od trideset sabirnica. Slika 5 desno pokazuje istu jednopolnu shemu, ali uvirtualnom okruženju uz iznimku da su sad generatori prikazani kao valjkasti oblici varijabilne visine.Može se primijetiti da je jednopolna shema preslikana u 3D korištenjem perspektivne projekcije čime sebliži objekti čine većima. U ovakvom virtualnom okruženju se jednopolna shema može zamisliti da leži uxy ravnini (horizontalna ravnina) dok se generatori šire po z osi (vertikali). Ovakva mogućnost širenja6

Str. 80objekta po z osi je važna prednost korištenja 3D prostora budući da ona omogućava vizualnu prezentacijudodatnih informacija na način da visine objekata budu u proporcionalnom odnosu na neku varijablu. Slika5 desno prikazuje visinu svakog od generatora proporcionalnu s njegovom jalovom snagom na izlazu. Jedna od prednosti virtualnih okruženja je njihova mogućnost da prikažu relacije između varijabliunutar sustava. Prilikom proučavanja naponske stabilnosti sustava potrebno je na određenim lokacijamapoznavati trenutnu veličinu napona i jalove snage te raspoložive jalove snage u generatorima. Slika 6lijevo ilustrira takvu situaciju gdje je visina svakog od generatora proporcionalna maksimalnom kapacitetujalove snage, tamniji dijelovi na donjem području valjka su proporcionalni sa trenutnim izlazom jalovesnage, a time su svjetlija područja proporcionalna raspoloživoj jalovoj snazi. Naponski nivo sabirnice jeprikazan konturama boja pri čemu su samo naponski iznosi s vrijednošću ispod 0.98 jediničnogzasjenjeni. Slika 6. Raspoložive jalove snage sustava (lijevo) i vizualizacija raspoloživog prijenosnog kapaciteta te raspoloživih snaga generatora (desno) Slika 6 desno prikazuje kako se virtualno okruženje može iskoristiti za prikaz dostupnihprijenosnih kapaciteta i raspoloživih snaga generatora. Raspoloživost prijenosnog kapaciteta određujesposobnost tržišnih sudionika da obavljaju transakcije s drugim sudionicima, pri čemu se istodobnorazmatra kapacitet prijenosnog sustava. Da bi slika bila potpuna, na njoj se također treba prikazati da liima dovoljno raspoložive snage generatora. Vrijednost raspoloživog prijenosnog kapaciteta ne znači dase ta količina snage može i proizvesti jer ona samo ukazuju na prijenosni kapacitet. Slika 6 desnoprikazuje raspoloživi prijenosni kapacitet za uvoz u određeno područje (u ovom primjeru se radi o IllinoisPower) korištenjem kontura, dok se visina područja koristi kako bi ukazala na raspoložive snagegeneratora.3. PRIMJERI ALGORITAMA ZA DINAMIČKO BOJANJE KONTURA Kao što je već ranije navedeno, dinamičko bojanje kontura je alat koji na slikama s geografskimprikazima elektroenergetske mreže na temelju mjernih podataka iz sustava daljinskog vođenja prikazujestanje elektroenergetskog sustava. U ovom primjeru ukratko je opisan alat i pripadajući algoritmiimplementiranu u sustavu ABB Network Manager [8]. Ovaj alat prikazuje stanje sustava na vrlo intuitivan ilako razumljiv način prikazom odstupanja mjerenih veličina od pripadajućih nominalnih vrijednosti.Implementacija ovog alata kao cilj ima prevenciju kvarova i potpunih ispada smanjivanjem vremenareakcije operatera na razne nepredviđene situacije u elektroenergetskom sustavu. Alat obuhvaća funkcijukoja na temelju mjernih podataka iz sustava daljinskog vođenja sustava i njihova geografskog položajastanje sustava i kao rezultat daje dinamički prikaz stanja koji nalikuje topološkoj mapi. Položaji mjerenjadaju lokalne ekstreme dok se područja između njih proračunavaju kao težinski prosjeci na geografskiraspodijeljenoj regiji. Funkcija je u potpunosti integrirana u sustav daljinskog vođenja te je osim prikazastanja sustava na temelju trenutnih mjernih veličina moguća i primjena uz korištenje proračunatih ilipovijesnih vrijednosti mjernih veličina. Algoritmi korišteni u ovom alatu najčešće se koriste za prikaz stupnja udaljenosti od nominalnogstanja za neku od varijabli elektroenergetskog sustava. Paleta boja za stupanj udaljenosti od nominalnogstanja se u ovom primjeru prikazuje tamnijim nijansama crvene (za iznose veće od nominalnih), tj. plaveboje (za iznose manje od nominalnih). Kao ulaz u funkciju koriste se analogna mjerenja iz SCADA (eng. 7

Str. 81Supervisory Control and Data Acquisition System) sustava. Ovisno o tipovima ulaznih vrijednosti, moguse dobiti različiti načini bojanja kao što su bojanja po naponima, po radnoj snazi, po jalovoj snazi, pofrekvenciji ili bojanje po rezervama jalove snage. Budući da funkcija koristi prozirne boje svi elementi koji su prikazana na slici u normalnom stanjubiti će vidljivi i u stanju izvan nominalnog. Rezultat funkcije je dvodimenzionalna obojana kontura kojojboja odgovara odstupanju analognih vrijednosti mjerenja od nominalnog stanja (veće odstupanjeodgovara tamnijoj nijansi boje). Funkcija radi na način da se lokalni ekstremi uvijek nalaze u točkama ukojima se nalaze mjerenja kako se ne bi operatera dovelo u zabludu o stanju sustava. Funkcija jenapravljena na način da se prilikom zumiranja kontura na mijenja. Na slici je također moguće prikazatilegendu na kojoj se vidi ovisnost nijanse boja o stupnju odstupanja mjerenja u postotcima nominalnevrijednosti. Ulaz u funkciju je matrica analognih vrijednosti koja sadrži koordinatne točke položaja analognihvrijednosti te njihovo odstupanje od nominalne vrijednosti dok je izlaz iz funkcije transparentna slika kojase prikazuju preko postojeće slike. U algoritmu se svakom pikselu na ekranu pridružuje vrijednost kojaovisi o analognim vrijednostima koje se koriste kao ulaz u funkciju. U nastavku će biti opisana dvarazličita algoritma koja se mogu koristiti: • Inverzna težinska funkcija udaljenosti – IDW (eng. Inverse Distance Weighting) • Funkcija bazirana na radijusu – RBF (eng. Radial Basis Function)3.1. Algoritam inverzne težinske funkcije udaljenosti Vrijednost za svaki piksel računa se kao težinski prosjek svih okolnih mjerenja prema sljedećojformuli. (1) Gdje je vp vrijednost virtualne pozicije p, vi je vrijednost sabirnice i, dpi je udaljenost od p do centrasabirnice i, a α je parametar za kontrolu težine. Kad se upotrijebi (1) na svaki piksel utječu sva mjerenja. Za mjerenja koja se nalaze daleko odpojedinih piksela može se pretpostaviti da imaju vrlo slab utjecaj na njih te ih se, kako bi se optimiziraoalgoritam, može ignorirati na način da se uvedu područja djelovanja (Slika 7). Područje djelovanja možebiti ili fiksna vrijednost u koordinatnom sustavu ili postavljeno na način da uzima u obzir samo određenibroj točaka u neposrednoj blizini. Slika 7. Područja djelovanja sabirnica na piksele8

Str. 823.2. Algoritam funkcije bazirane na radijusu Za funkcije bazirane na radijusu (eng. Radius Based Function – RBF) pretpostavlja se da sepovršina može prikazati pomoću sljedeće funkcije: (2) (3)u kojoj je S(x,y) funkcija bazirana na radijusu koja opisuje površinu, p(x,y) je polinom prvog redap(x, y) = c0 + c1x + c2y, ri je euklidska udaljenost između podatkovnih točaka (xi, yi) (može se prikazatipreko (3)), (x, y) je točka za koju se trenutno proračunava stanje, λi predstavlja koeficijente RBF funkcije iΦ(r) je realna funkcija koja se još naziva i osnovna funkcija. RBF funkcija je, u osnovi, težinska suma doprinosa svake podatkovne točke koja se računakoristeći osnovnu funkciju i udaljenost od centra podatkovnih točaka. To znači da RBF metoda uzima uobzir sve podatkovne točke za proračun stanja svakog piksela na slici i samim time je vrlo zahtjevna te sezato ograničava na par tisuća podatkovnih točaka. Slika 8 prikazuje primjer dinamičkog bojanja kontura na preglednoj geografskoj shemielektroenergetskog sustava. Slika 8. Primjer dinamičkog bojanja kontura korištenjem RBF algoritma4. ZAKLJUČAK Kompleksnost modernih elektroenergetskih sustava nameće nužnost razvoja i primjene novihnaprednih alata koji operaterima omogućavaju jednostavnije i efikasnije vođenje sustava. Naprednemetode vizualizacije stanja u elektroenergetskom sustavu opisane u ovom radu prvenstveno sunamijenjene bržem uočavanju i otklanjanju već nastalih te predviđanju i sprječavanju potencijalnihporemećaja u mreži. Primjena naprednih tehnika najčešće je vrlo intuitivna i u praksi može operaterubitno pomoći u brzom razumijevanju ponašanja sustava. Neke od opisanih tehnika kao što je npr. bojanjekontura već se primjenjuju u sustavima daljinskog vođenja različitih proizvođača. S druge strane, tehnika 9

Str. 83koja je još uvijek u fazi razvoja, ali dosta obećava je vizualizacija u virtualnom okruženju. S obzirom namogućnosti koje ova tehnika može pružiti sigurno je da će se ona dalje razvijati i sve više nalaziti svojuprimjenu u praksi. Jedno od mogućih poboljšanja prikaza virtualnim okruženjima za sustave daljinskogvođenja elektroenergetskih sustava SCADA/EMS kao i sustave vođenja općenito, nazire se u korištenjuprikaza pojačane stvarnosti (eng. Augmented Reality) [9]. LITERATURA[1] T.J. Overbye, G. Gross, M.J. Laufenberg, and P.W. Sauer, “Visualizing power system operations in the restructured environment,” IEEE Computer Applications in Power, vol. 10, 1997, pp. 53-58.[2] M.D. Anderson, H.J. Pottinger, C.M. Schroeder, and R. Adapa, “Advanced graphics zoom in on operations,” IEEE Computer Applications in Power, vol. 6, 1993, pp. 25-28.[3] J.D. Weber and T.J. Overbye, “Power system visualization through contour plots,” Proc. of North American Power Symposium, pp. 13-14.[4] J.D. Weber and T.J. Overbye, “Voltage contours for power system visualization,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 15, 2000, pp. 404-409.[5] J. Vince, Essential virtual reality fast: how to understand the techniques and potential of virtual reality, Springer-Verlag New York, Inc. Secaucus, NJ, USA, 1998.[6] S. Bryson, “Virtual reality in scientific visualization,” Communications of the ACM, vol. 39, 1996, pp. 62-71.[7] T.J. Overbye, R.P. Klump, and J.D. Weber, “A virtual environment for interactive visualization of power systemeconomic and security information,” IEEE Power Engineering Society Summer Meeting, 1999, 1999.[8] ABB, “Dynamic Contour Coloring, Condensed Specification, revision C,” Dec. 2008.[9] R.T. Azuma, “A survey of augmented reality,” Presence-Teleoperators and Virtual Environments, vol. 6, 1997, pp. 355-385.10

Str. 84HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆA 1-20ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ9. simpozij o sustavu voñenja EES-aZadar, 8. – 10. studenoga 2010.Ksenija Žubrinić-Kostović Ana KekeljHEP-OPS d.o.o, PrP Rijeka HEP-OPS d.o.o,[email protected] [email protected] PrevišićKončar KET [email protected] UNIFIKACIJA PODATAKA I OBRADA U MREŽNIM CENTRIMA ZA NOVI SCADA SUSTAV SAŽETAK Baze podataka SCADA sustava HEP OPS-a 30 su godina održavane bez propisanih formata ikonvencija. Centri u prijenosnim područjima su funkcionirali neovisno i bili su prisutni različiti pristupi kodprikupljanja i obrade podataka. Rad opisuje proces ujednačavanja podataka iz tih SCADA sustava kaopripremu za populaciju jedinstvene baze podataka u HEP OPS-u. Prezentiraju se novi principi obrade inaziva informacija te proces ujednačavanja postojećih podataka. Ključne riječi: SCADA, unifikacija, modeli podataka, podaci UNIFICATION OF SCADA DATA FOR POPULATION OF NEW SYSTEMS IN CONTROL CENTERS SUMMARY SCADA systems in HEP TSO are in function for about 30 years. Maintenance of SCADAdatabases is done without defined formats and naming convention. Control centers are completelyindependent and have different approaches regarding data acquiring and processing. This paperdescribes the process of data unification from old SCADA systems and preparation for import in newsystem. New naming convention and processing principles are presented, as well as the process ofunification of existing data. Key words: SCADA, unification, data models, data1. UVOD Postojeći SCADA sustavi u Mrežnim centrima prijenosnih područja razlikuju se po opsegupodataka iz elektroenergetskih postrojenja kao i u načinu obrade istih. Ujednačavanje podataka u SCADAsustavu izrazito je zahtjevan i dugotrajan proces kako zbog količine podataka tako i zbog razlika uimplementacijama lokalnih sustava daljinskog nadzora i upravljanja u objektima koje su se javilepromjenom tehnologija u posljednjih trideset godina. U radu će biti opisana baza podataka jedinstvenih naziva i obrada signala, izgled tipiziranih poljaza prikaz na jednopolnim shemama, te proces i organizacija ujednačavanja i pripreme podataka za importu Network Manager (NM). 1

Str. 85 Kako bi se omogućio automatizirani import podataka u novi SCADA sustav potrebno je bilodefinirati osim jedinstvenog popisa tekstova signala i pripadajuće skraćene nazive koji će se koristiti kaoadresa u bazi podataka NM-a. Svakoj indikaciji i mjerenju definiranom u NM-u jednoznačno se dodjeljujegrupa obrade dogañaja i klasa klasa elementa. Kako bi se olakšao rad napravljen je program za automatsko generiranje datoteke koja služi zaimport podataka u NM na temelju šifrarnika sa jedinstvenim nazivima tekstova, skraćenim adresama tepripadajućim obradama i postojeće baze podataka iz starog u novi SCADA sustav. U radu su opisane strukture podataka koje se prenose iz starog u novi SCADA sustav te podacikoji su se morali naknadno definirati.2. BAZA PODATAKA SCADA SUSTAVA2.1. Baze podataka postojećih SCADA sustava U HEP OPS-u trenutno postoji sedam neovisnih baza podataka Proza D/R sustava. SCADAsustavi u prijenosnim područjima nisu meñusobno povezani, već razmjenjuju podatke u stvarnomvremenu sa sustavom u NDC-u. Sustavi se održavaju i administriraju potpuno neovisno. Principiprijenosa i obrade informacija se razlikuju po prijenosnim područjima, a u NDC se prenosi i prikazujesamo manji podskup informacija iz ostalih sustava. Uz razlike u pristupu prijenosu i obradi informacija meñu prijenosnim područjima, postoje i razlikemeñu objektima (transformatorske stanice, elektrane, rasklopna postrojenja). Te razlike oviseprvenstveno o tipu i značenju te specifičnostima u izvedbi samog postrojenja. Uvoñenjem numeričkeopreme i informatizacijom opreme u postrojenjima povećao se i promijenio opseg informacija koje seprikazuju u lokalnim SCADA sustavima i proslijeñuju u centre. Broj informacija po sustavima u svibnju2010 dan je u tablici I. Tablica I. Broj informacija po prijenosnim područjima Sustav Indikacije Mjerenja Osijek 11290 984 Rijeka 12923 747 Zagreb 20242 3134 Split 12841 3650 Ukupno 57296 8515 U bazi podataka Proza D/R sustava informacije se opisuju preko tri polja: a) Naziv stanice (max 6 znakova) b) Naziv informacije (max 24 znaka) c) Vrijednost informacije (max 9 znakova) Ne postoje definirana pravila i formati upisa podataka u bazi. Osnovni princip kod upisa tekstainformacije u Proza D/R sustav bio je izjednačiti opis s nazivom informacije definirane projektom zalokalni sustav nadzora i upravljanja u EE objektu. Naziv informacije je slobodni tekst koji obično sadržavaopis informacije te opis pripadnosti dijelu postrojenja npr: 110 TRAFO1 DIST ZAŠT. Informacije su se zbog ograničenog broja znakova opisivale dijelom i tekstom vrijednosti. Primjeriupisanih naziva informacija istog značenja iz PDP baze podataka je prikazana u Tablici II. Tablica II. Nazivi procesnih informacija u PDP bazi podataka R.br. Nazivi informacija 1 TP3 110/35 ZAŠ DIFERENCI 2 TP1 110/20 ZAŠ1 DIFERENC 3 TRAFO 1 DIFERENCIJALNA ZASTITA 4 110 TRAFO1 7SJ DIF 5 TR 1 110kV DIFERENCIJALNA ZASTITA2

Str. 86R.br. Nazivi informacija 6 110 TR1 DIF.ZAŠTITA 7 110 TR1 RELEJ DIF.ZAŠ 8 TRAFO 1 =C1 DIFERENCIJALNA ZASTITA 9 TP1 ZAŠ DIFERENCI 10 TRAFO 1 DIFERENCIJALNA 7UT613 11 110 TR1 DIF.Z.OPĆE7UT 12 110KV TR1 DIFER ISK 13 TP 110KV/1 DIFER.ZAŠT. 14 TR1 Z. DIFERENC2.2. Baza podataka novog SCADA sustava2.2.1. Fizička organizacija baza podataka Projektom zamjene SCADA sustava predviñeno je da baze podataka u novim SCADA sustavimasadrže jednak skup podataka u svim mrežnim centrima. Podaci će se unositi i administrirati na jednommjestu u Oracle bazu podataka (baza podataka održavanja) čime bi se trebala osigurati jedinstvenost uobradi podataka. Postojat će pet neovisnih baza podataka u stvarnom vremenu koje će se kontroliranimpostupcima puniti i nadzirati iz centralne baze podataka održavanja. Ovim pristupom napravljen jeoptimalan kompromis u ostvarenju dva osnovna zahtjeva kod projektiranja SCADA sustava: 1. Kontrola upisa podataka (jedinstvenost, konzistentnost, sigurnost) 2. Omogućen je neovisan rad SCADA sustava u stvarnom vremenu u mrežnim centrima Baze podataka svih mrežnih centara imat će sve podatke čime se osigurava višestruka zalihost.Nedostaci ovog rješenja su zahtjevnije održavanje te veliki broj podataka koji će u bazama podatakazauzimati resurse i opterećivati sustav, a u većem dijelu vremena se neće koristiti. Baza će se inicijalno popuniti iz baza podataka postojećih SCADA sustava u prijenosnimpodručjima.2.2.2. Model podataka novog SCADA sustava Podaci su u novom SCADA sustavu hijerarhijski organizirani. Ovisno o hijerarhijskoj pripadnostiinformacije objektu, definirani su atributi koji je jednoznačno odreñuju. Razine i popis pripadajućih atributaprikazan je u Tablici III.Tablica III. Popis atributa kojima se opisuje informacija ovisno o hijerarhijskoj strukturiRazina AtributiStanica Stanica, elementPrijenosna linija Linija, elementNaponska razina Stanica, naponska razina, elementTransformator Stanica, transformator, elementVod Vod, elementPolje Stanica, naponski nivo, polje, elementObjekt na lokaciji Lokacija, objekt, element Maksimalna dužina tekstualnog stringa koju odreñeni atribut može poprimiti definira se kodprojektiranja baze podataka i može se razlikovati za različite strukture. Radi preglednosti listi dogañaja ialarma duljine tekstova su podešene na način da su atributi poravnati u listama. Primjer strukture zaelemente na razini polja prikazan je u Tablici IV. 3

Str. 87 Tablica IV. Struktura baze podataka za elemente na razini polja Stanica Naponski nivo Polje Element 7 znakova ID kod 4 znaka 5 znakova 13 znakova 7 znakova ID tekst 4 znaka 10 znakova 26 znakova2.2.3. Propisani formati naziva i oznaka informacija u SCADA sustavu Kako bi se omogućila primjena strojnih postupaka (npr. za analizu podataka, ili eventualnuautomatsku prilagodbu drugom formatu podataka) jednoznačno su propisani principi dodijeljivanja nazivapojedinim atributima kojima se opisuje EE sustav i informacije vezane uz EE sustav. Ovako definiraninazivi olakšavaju i pronalaženje i filtriranje informacija u listama. Za jednoznačno i jasno definirane nazive propisane su i kratice, te oznake objekata. Definirani princip dodijeljivanja naziva informacijama (atribut element) u SCADA prikazan je uTablici V. Tablica V. Definirani format dodijeljivanja naziva prema tipu informacije Tip Format identifikacijskog teksta Primjer Vrijednost kvar Tip aparata PREK GUBITAK PRORADA/PRESTANAK uklopnih (PREK/UZEM/RAST)+razmak+opisni N2 UP aparata tekst kvara (gubitak N2) ISPAD/UKLJUČEN )+razmak+posljedica kvara (blokada AUT 220DC PRORADA/PRESTANAK zaštitni rada, upozorenje) UPRAV ISKLOP+/ISKLOP- automat AUT 220DC +/- 'AUT'+razmak+radni napon (100AC, UPRAV/ZAŠ ISKLOP+/ISKLOP- naponski 230AC,...)+razmak+opis opreme ili NAP 220DC releji funkcije koja se štiti UPRAV PRORADA/PRESTANAK NESTANAK relejna 'NAP'+razmak+radni napon (100AC, ZAŠ 7SD UZD PRORADA/PRESTANAK zaštita 230AC,...)+opis DIF FAZA L1 funkcije+razmak+'NESTANAK' ZAŠ 7SA DIST kvar APU BLK sekundarne 'ZAŠ'+ razmak+kratica tipa ureñaja ZAŠ 7SJ1 NADS opreme (7SA, REL, 7SD, ELS,...) +razmak+ POT funkcija +razmak+dodatni opis SDV 6MD KOM grupni KVAR signali za Kratica osnovne funkcije opreme ZAŠ 7SA CDU (SDV, ZAŠ, MJER, TK) +razmak+tip UREĐAJ KVAR opreme (7SA, 8TK, 6MD, BROJ) NADSTRUJNA +razmak+ opis kvara ZAŠTITA GR ISK NEISPRAVNOST Izvedeni grupni signali za CDU POLJA GR UP zadržat će postojeće nazive uz NEODL dodatak kratice GR INTERVENCIJA D1 GR2.2.4. Obrade podataka Osim unificiranih naziva svakoj indikaciji i mjerenju definiranom u NM sustavu jednoznačno sedodjeljuje grupa obrade dogañaja koja definira obradu za različite promjene stanja. U grupi se definira dali promjena stanja uzrokuje generiranje dogañaja, alarma, trajnog alarma, zvučnog alarma, te ispis nalinijskom pisaču. U tablici VI. navedene su su oznake za pojedine vrste obrada.4

Str. 88 Grupe će se pridruživati pojedinim indikacijama pomoću datoteka za import podataka. Definiranesu sljedeće grupe obrada indikacija: dvostruka alarm, dvostruka alarm isk, dvostruka alarm uk, dvostrukabez alarma, jednostruki alarm itd. U Tablici VII. naveden je primjer obrada za grupe dvostruka alarm idvostruka bez alarma. Tablica VI. Obrade podataka u NM Obrada Oznaka obrade Generiranje dogañaja D Nepotvrñeni alarm A Trajni alarm T Zvučni alarm Z Ispis na pisač P Nema obrade - Tablica VII. Grupe dogañaja za obrade indikacija Naziv grupe Stanje 00 Stanje 01 Stanje 10 Stanje 11 (Meñupoložaj) (Kvar)Dvostruka alarm (UK) (ISK)Dvostruka bez alarma DATZP DAZP DAZP DATZP DATZP DP DP DATZP U NM sustavu svakom mjerenju jednoznačno se dodjeljuje grupa obrade dogañaja za mjerenja. Ugrupi obrade dogañaja za mjerenja definiraju se obrade za prelaske granica, te za ulazak i izlazak iz /umrtvu zonu oko nule. Obrade za prelazak granica definira se za oba smjera prelaska granice. Definiranesu sljedeće grupe obrada mjerenja: frekvencija, napon, prividna snaga, radna snaga, udaljenost kvara itemperatura transformatora. U Tablici VIII. naveden je primjer obrada za grupe: radna i jalova snaga,struja i frekvencija. Tablica VIII. Grupe dogañaja za obrade mjerenja Donja granica 3 Donja Gornja Gornja Ulazak Izlazak granica 2 granica 2 granica 3 unutar iz mrtve mrtve Naziv grupe ↓ ↑ ↓↑ ↑ ↓ ↑ ↓ zone zone okoRadna i jalova oko nule snaga nule Struja DATZP DP DAP DP DAP DP DATZP DP - - Frekvencija - - - - DAP DP DATZP DP - - DATZP DP DAP DP DAP DP DATZP DP - - Svakom objektu tipa indikacije, mjerenja, postavne vrijednosti, brojila i općeg izlaza pridijeliti ćese klasa elementa. Klasa elementa koristi se za kreiranje ekstrakata za liste dogañaja, alarma i KRD-a.Klasa elementa koristi se i kao ulaz za klasifikaciju prioriteta dogañaja koji se mogu koristiti za različitobojanje dogañaja u listama i za različite zvukove zvučnih alarma. U Tablici IX. definirano je kojimgrupama obrade za indikacije, pridružuju se pojedine klase elementa. U Tablici X. naveden je primjerdijela šifranika, odnosno unificirane baze indikacija sa pripadajućim grupama obrada i klasom elementa. 5

Str. 89 Tablica IX. Definirana povezanost grupe obrade s klasama elemenata Naziv grupe obrade Klase elemenata Dvostruka alarm Regulacija transformatora Dvostruka bez alarma Proizvodnja / distribucija / povlašteni potrošač Dvostruka alarm uk Upravljanje poljem, postrojenjem Dvostruka alarm isk Upravljanje VN aparat alarm Prekidač VN aparat bez alarma Rastavljač VN aparat alarm uk Uzemljivač VN aparat alarm isk Upravljanje Jednostruki prolazni Isklopi zaštite Jednostruki alarm uk Upozorenja zaštite, transformator upozorenje Jednostruki alarm Kvarovi zaštita, terminala polja, ureñaja. Grupni MC i NDC. Jednostruki trajni uk Kvar prekidača (blokada i upozorenje), Transformator-unutarnji kvar, Automat ispad, Razvod napajanja upozorenja, Razvod Jednostruki trajni napajanja alarmi, Razvod zraka, Telekomunikacije, Jednostruki bez alarma Obračunska mjerenja, Terminali upravljanja kvar, SDV signalizacija, Procesna mreža, Vatrodojava, Signali upravljanja, Regulacija transformatora – kvar. Dojave + ostali signali (kvar, kvar video signala) Regulacija transformatora Poticaj zaštite, Sinkoroček, Proizvodnja / distribucija / povlašteni potrošač Tablica X. Unificirana baza iz šifrarnika sa pripadajućim grupama obrada i klasom elementa Element_Text Text_ON Text_OFF Element_EID GRUPA OBRADA Klasa DOGAĐ/ALARMA elementa AUT 220DC EMP ISPAD UKLJUČEN AUT_220DC_E Jednostruki trajni Automat RAST ISPAD UKLJUČEN MPRA uk ispad AUT 100AC ISPAD UKLJUČEN AUT_100AC_B Jednostruki trajni Automat BROJILA RO uk ispad AUT_100AC_M Jednostruki trajni Automat AUT 100AC MJER J uk ispad AUT_100AC_Z Jednostruki trajni Automat AUT 100AC ZAŠ ISPAD UKLJUČEN AS uk ispad ISPAD UKLJUČEN AUT_220AC_G Jednostruki trajni Automat AUT 220AC ISKLOP+ ISKLOP- RIJ uk ispad GRIJANJA + - Jednostruki Zaštita ISKLOP+ ISKLOP- ELS_L1_IZ prolazni uk isklop ZAŠ ELS FAZA L1 + - Jednostruki Zaštita ELS_L1_PO dogañaj poticaj ZAŠ ELS FAZA L1 Jednostruki Zaštita POT ELS_L2_IZ prolazni uk isklop Jednostruki Zaštita ZAŠ ELS FAZA L2 ELS_L2_PO dogañaj poticaj ZAŠ ELS FAZA L2 POT2.3. Opis postupka prebacivanja baze iz postojećeg u novi SCADA sustav Postupak prebacivanja i unifikacije podataka zahtijeva timski rad i akumulaciju različitog znanja,od poznavanja postrojenja do samih funkcija novog SCADA sustava. Osnovni cilj je prebacivanjepostojećih podataka i eliminacija podataka koji više nisu u funkciji te optimalno korištenje novihmogućnosti i funkcionalnosti. Postupak prebacivanja odvija se u slijedećim koracima:6

Str. 901. Prebacivanje baze podataka iz MDF formata u excel tablice – prebacivanje postojeće baze i obrada podataka SCADA sustava D/R , napravljen je programski alat za konverziju podataka.2. Definiranje naziva objekata, principa i pravila unifikacije3. Definiranje ograničenja za atribute novog SCADA sustava – odnosi se na dužinu atributa te pripadajućih skraćenih naziva (EID)4. Izrada šifrarnika – baza podataka unificiranih naziva procesnih informacija sa pridjeljenim skraćenim nazivima i obradama za novi SCADA sustav. Šifranik je napravljen kao excel baza podataka5. Zamjena starih naziva novima iz šifrarnika – postupak se sastoji od povezivanja tekstova iz excel tablice sa podacima iz starog SCADA sustava sa tekstovima iz šifrarnika6. Ažuriranje šifrarnika – svaki podatak treba biti ažuriran u šifrarniku i sadržati skraćene nazive kao podloga za adresiranje objekata baze u NM kao i pripadajuće obrade7. Ažuriranje baze podataka (novi MDF) – obzirom da se postojeća baza kontinuirano mijenja, bilo je potrebno predvidjeti mehanizme ažuriranja baze podataka za import. Napravljen je programski alat koji pronalazi promjene kao što su ubacivanje novih podataka, modifikacija i brisanje podataka iz postojeće baze.8. Import podataka u novi SCADA sustav – koriste se generirane csv datoteke koje sadrže skup podataka unificiranih tekstova, unificiranih adresa ( nazivi stanica, naponskih nivoa, polja i elemenata beze podataka), prenešenih obrada is starog SCADA sustava te definiranih novih obarada u novom SCADA sustavu. Za generiranje csv datoteka napravljen je programski alat koji iz baze podataka unificiranih naziva tekstova pretražuje identični tekst u šifrarniku sa pripadajućim obradama, na taj način uvjek se za isti naziv teksta generiraju identične obrade podataka. Blok shema pripreme podataka za import u NM prikazan je na slici 1. Prikazani su odvojeni skupovi podataka koji se na kraju spajaju u jedan skup podataka za import u novi SCADA sustav. Skup podataka stare Šifrarnik i nove baze SCADA sustava Skup podataka za import u Network ManagerSlika 1. Blok shema pripreme podataka za import u NM Primjer samo jednog dijela podataka za import nalazi se u Tablici XI. odnosno pikazani suunificirani nazivi (Identification_Text ) sa pripadajućim adresama (External_Identity EID) koje se takoñerautomatski generiraju iz šifrarnika.Tablica XI. Unificirani tekst i pripadajuća adresa za import u NMIdentification_Text External_IdentityÐAKOVO2 110 ÐAKOVO AUT 100AC MJER/ZAŠ DAKO2 110 DAKOV AUT_MJER_ZASÐAKOVO2 110 ÐAKOVO AUT 220DC KOM PLOČA DAKO2 110 DAKOV A220_KOMP_ISPÐAKOVO2 110 ÐAKOVO ISKLOPNI KRUG KVAR DAKO2 110 DAKOV KIKÐAKOVO2 110 ÐAKOVO PREKIDAČ Q0 DAKO2 110 DAKOV Q0ÐAKOVO2 110 ÐAKOVO PREK TLAK <11BARA DAKO2 110 DAKOV PREK_TLAK_M11 7

Str. 913. ZAKLJUČAK U postojećoj bazi ima 57296 indikacija, postupak unifikacije procesnih informacija prilično jezahtijevan zadatak, obzirom na različitosti u tehnologijama primjenjenih u postrojenjima kao i različitosti uzahvatu procesnih informacija u pojedinim postrojenjima. Unifikacija procesnih informacija treba započeti već na samom početku gradnjeelektroenergetskog objekata, od projektnog zadatka, preko glavnog projekta te na kraju parametarlistama procesnih informacija kako u lokalnim SCADA sustavima tako i Mrežnim centrima. Prilikom gradnje novih postrojenja potrebno je koristiti definirane principe u zahvatu procesnihinformacija iz postrojenja kao i primjenjivati predložene unificirane nazive za procesne informacije već ulokalnim SCADA sustavima elektroenergetskih objekata.4. LITERATURA[1] Kekelj, Žubrinić-Kostović, Matić, Ilić, Ananijev, Radošević i ostali , \"Principi ujednačavanja strukture tekstova u bazama podataka SCADA sustava“, HEP-OPS d.o.o, rujan 2009.8

Str. 92HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆA 1-25ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE–CIGRÉ9. simpozij o sustavu vođenja EES-a Viktor MilardićZadar, 8. – 10. studenoga 2010. Fakultet elektrotehnike i računarstva Zagreb [email protected] Uglešić Božidar Filipović-GrčićFakultet elektrotehnike i računarstva Zagreb Fakultet elektrotehnike i računarstva [email protected] [email protected] FrancFakultet elektrotehnike i računarstva [email protected] HorvatKONČAR–Inženjering za energetiku i transport [email protected] ISKUSTVA SA SUSTAVOM ZA LOCIRANJE MUNJA U HRVATSKOJ SAŽETAK Krajem 2008. godine je po prvi puta u Hrvatskoj uspostavljen sustav za lociranje munja (SLM,eng. Lightning Location System - LLS) kao dio Europskog sustava LINET. Sustav je razvijen naSveučilištu u Münchenu u Njemačkoj i danas broji preko 100 senzora diljem Europe. Šest senzora jeinstalirano na području Hrvatske. Prve analize podataka ukazuju na zadovoljavajuću učinkovitostdetekcije (eng. Detection Efficiency – DE) koja prelazi 90% za atmosferska pražnjenja oblak-zemlja izadovoljavajuću točnost lociranja (eng. Location Accuracy – LA) sa statističkom pogreškom ispod 300 m. U razvoju je programska podrška za praćenje grmljavinske aktivnosti u realnom vremenu, analizupovijesnih grmljavinskih aktivnosti, statističku obradu podataka, korelaciju podataka o grmljavinskimaktivnostima s položajem dalekovoda i izradu karata gustoće grmljavinske aktivnosti. U članku jeprikazana razvijena programska podrška za primjenu podataka o udarima munja u elektroenergetskomsustavu. Kako bi se postigla što opsežnija statistika, analizirani su podaci o grmljavinskim aktivnostimasakupljenim u periodu od godinu dana. Ključne riječi: sustav za lociranje udara munja, LINET, atmosfersko pražnjenje, GIS, prostornaanaliza, relejna zaštita, SCADAFIRST EXPERIENCES WITH LIGHTNING LOCATION SYSTEM IN CROATIA SUMMARY At the end of 2008, a new lightning location system (LLS) was established as part of LINETlightning detection network, which was developed at the University on Mϋnich in Germany and nowadayscounts over 100 sensors installed across Europe. Six sensors were installed in Croatia. First dataanalysis show satisfactory detection efficiency (DE) which exceeds 90% for cloud-ground (CG)discharges and location accuracy (LA) with a statistical error less than 300 m. Software for real time tracking of lightning activity, analysis of lightning data history, statisticalcalculations, correlation of lightning activity with the location of transmission lines and creation of lightningdensity maps is being developed. Paper shows the developed software for application of lightning data inpower system. Lightning data analysis for a period of one year were conducted in order to achieve a morecomprehensive statistics. Key words: lightning location system, LINET, atmospheric discharge, GIS, spatial analyses,relay protection, SCADA 1