Sisteme informatice în energeticăȘ.L.DR.ING. NICOLETA ARGHIRA
PROF.DR.ING. SERGIU STELIAN ILIESCU
http://shiva.pub.ro/cursuri/sisteme-informatice-in-energetica/
Bibliografie ILIESCU S.St., Ioana FĂGĂRĂŞAN – Automatizarea centralelorelectrice, Ed. Printech, 2005, Bucuresti.
ILIESCU S.St., Teoria reglării automate, Ed. PROXIMA, Bucureşti2006, ISBN 973-7636-15-5
MIHOC D., ILIESCU S.St., FĂGĂRĂŞAN Ioana, ŢĂRANU Gh.,Conducerea şi automatizarea instalaţiilor energetice, 110 pagini,Editura Printech, Bucureşti, ISBN (10) 973-718-497-1, ISBN (13)978-973-718-497-9 , 110 pg., 2006
MIHOC D., ILIESCU S.St., FĂGĂRĂŞAN Ioana, ŢĂRANU Gh.,MATEI G., Automatizări electro- şi termoenergetice, Ed.PRINTECH, Bucureşti, ISBN: 978-973-718-936-3, 180 pg., 2008;
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 2
Cuprins:
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 3
Cap.1. Consideratii generale privind aplicatiile informatice.
Terminologie. Tipuri de scheme tehnologice
Cap.2. Sistemul energetic. Producția, transportul, distribuția și
consumul energiei electrice
Cap.3. Sisteme de comandă și reglare în sistemul energetic,
integrate în sistemul informatic
Cap.4. Principii generale de realizare a sistemelor informatice
4.1 Etapele de realizare a sistemelor (aplicatiilor) informatice
4.2 Etapele de realizare a produselor program
4.3 Aspecte privind evolutia unui sistem informational.
Cuprins:
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 4
Cap.5. Tehnologia de realizare a unui produs informatic.
5.1 Consideratii generale
5.2 Strategii de concepere a unui sistem informatic
5.3 Strategii de abordare a procesului de realizare a unei
aplicatii informatice sau produs-program
5.4 Metode de realizare a unui produs informatic
5.4.1. Top – down
5.4.2. Outside – in
5.4.3. Inside – out
5.4.4. Bottom – up
5.5 Tehnici de realizare a unui produs informatic
5.5.1. Interviuri
5.5.2. Chestionarul
5.5.3. Studiul documentar
5.5.4. Analiza diagnostic
5.5.5. Tabele de decizie
Cuprins:
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 5
Cap.6. Cadrul tehnologic de realizare a unui sistem informatic
6.1 Elaborarea temei de realizare
6.2 Proiectarea de ansamblu
6.3 Integrare si testare
6.4 Aspecte privind sistemul de management (IMS) al
informatiei
Cap.7. Funcții și caracteristici ale sistemelor informatice
utilizate în domeniul energetic
Cap.8. Exemple de sisteme informatice în energetica
Terminologie
•Proces industrial: ansamblu de fenomene de natura complexa, conceput, de regula, de om, cu o destinatie functionala precisa ce expliciteaza transformarile masice si/sau de energie.
Model: reprezentare matematica a dependentei dintre mai multemarimi. Daca dependenta corespunde unui proces fizic realizabilse spune ca avem un model sistemic.
La un model sistemic exista o relatie de cauzalitate intre marimi.Aceasta relatie imparte marimile ce caracterizeaza un model indoua clase: marimi de intrare (cauza) si marimi de iesire (efect).
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 6
x
v
EeEi
yu
INTERIORUL
SISTEMULUI
Su S2
Su S1
Su S3
Ee1
Ee2
Ee3
SISTEM
MEDIU
EXTERIOR
Limita sistemului
cu exteriorul
E 11
E 13
E 12
E 21
E 23
E 22
E 31 E 32
E 34E 33
u
v
yx z
Proces industrialEi Ee
v
yx z
Proces industrial
u
EeEi
MIMO
SISO
Sisteme si Procese
Sistem (tehnic)
Eij – element constituant al sistemului;
Su Sk - subsistemul k
Procesul industrial
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 7
. . . .
INTERIOR
MEDIUL EXTERIOR
Element din mediul
exteriorLimita sistemului fata
de mediul exterior
Su EE1Su EE2
Su EEi
Sistem electroenergetic (SEE): Su EEi subsistemul electroenergetic “i”
SEE – Sistem mareUn sistem mare poate fi recunoscut dupa un setde caracteristici (Filip 1986):
• structura interconectata;
• existenta mai multor obiective, uneori vagi si/sauconflictuale (Tomovic, 1972);
• restrictii in structura informationala;
• dimensionalitate mare;
• prezenta incertitudinii (Siljak 1983).
Sistemul electroenergetic (SEE) este constituit dinelemente generatoare de energie electrică,transformatoare, linii electrice, transport şiechipamente de distribuţie a energiei electrice.Aceste elemente sunt grupate zonal constituindsubsistemele unui SEE (SuEE).
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 8
Sistemul electroenergetic ≡ Sistem mare ≡ Sistem complex
Caracteristici ale unui SEE:▪producerea si consumul de energie electrica se face simultan;
▪ procesele dintr-un SEE prezinta, in cea mai mare parte, proprietati deautoreglare, dar gradul de statism natural este mare;
▪ raspandire pe o arie geografica mare;
▪ ansamblu de procese rapide si lente;
▪ energia electrica generata trebuie sa indeplineasca o serie de criteriistricte de calitate;
▪ alimentarea fara intrerupere cu energie electrica, in special, pentruconsumatorii industriali.
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 9
Retele electrice,
Centrale electrice,
Consumatori
DISPECERI ENERGETICI LOCALI
DISPECER ENERGETICI ZONAL
DISPECER ENERGETICI TERITORIAL
Subsisteme electroenergetice
DISPECERI ENERGETIC NATIONAL
Sisteme EnergeticeNivelul 1
Nivelul 2
Nivelul 3
Nivelul 4
DEN
DET
DED
Centrale
Retele electrice
Consumatori
SENCET
CT
dis
pecer
Sis
tem
de
con
du
cere
neo
pe
rati
va
dispecer
camera de
comanda
dulap
automatizari
instalatii de automatizare
locale si proces
CE
Sistem de conducere
operativa (in timp real)
Structuri de conducere ierarhizatepentru un SEE
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 10
• Cresterea numarului de aplicatii implicand sistemenumerice de conducere• Largirea sistemuluiaplicatiilor informatice
Necesitatea realizarii unui cadrumetodologic cat mai bine conturat pentruanaliza, doar in special pentru proiectareasistemelor ce implica utilizarea tehnologieinumerice.
Componenteleanalizei de sistem [Daenzer]
FILOZOFIA ANALIZEI DE SISTEM
Gandire sistemica Model procedural
PROCESUL DE REZOLVARE A PROBLEMEIConfigurare Managementul
sistem proiectului
Metode de configurare
sistem
Metode de management
al proiectului
(de rezolvat) (probleme)
PROBLEMA REZOLVARE
ANALIZA DE SISTEM
Ce trebuie facut ?
• De ce trebuie sa se faca ?
• Ce ar trebui sa se faca ?
• Cand trebuie facut ?
• Cine trebuie sa faca ?
• Cine raspunde ?
• Unde se face ?
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 11
Terminologie
•Produs informatic: denumire generica prin care se refera sistemulinformatic, o aplicatie informatica sau produsul program.
•Aplicatie informatica: utilizarea calculatorului in rezolvarea unui grupomogen de probleme ale unui utilizator individual printre care distingem:- aplicatii de gestiune;
- aplicatii stiintifice;
- aplicatii de birotica etc.
•Produs program: sistem complet si documentat de programe, livrabil unuigrup de utilizatori care reprezinta:- implementarea uneia sau mai multor aplicatii informatice la utilizatorii din
grup;
- suportul de realizare si exploatare a produselor program aplicative de uzgeneral sau dedicat.
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 12
Terminologie
•Produs informatic: denumire generica prin care se refera sistemulinformatic, o aplicatie informatica sau produsul program.
•Sistem informatic: ansamblu constituit din urmatoarele tipuri deelemente:
- echipamente, care pot fi: unul sau mai multe calculatoare, memorii,periferice;
- software compus din: soft de baza, soft de gestionare a bazelor dedate, soft de aplicatie;
- personal de exploatare, utilizatori de specialitate pentru intretinere;
- organizarea activitatilor de pregatire a mediului de achizitiea datelor,de supraveghere a exploatarii si intretinerii sistemului.
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 13
Terminologie
•Produs informatic: denumire generica prin care se refera sistemul informatic, oaplicatie informatica sau produsul program.
•Ciclul de viata al unui produs informatic: perioada de timp intre momentulaparitiei cererii prin care se solicita realizarea unui produs informatic si momentulscoaterii lui din exploatare.
•Ciclul de realizare al unui produs informatic: partea din ciclul de viata al unuiprodus informatic in cadrul careia se realizeaza respectivul produs.
In ceea ce priveste criteriile, sistemele informatice se pot clasifica dupa:
- nivelul sistemului obiect pe care se grefeaza sistemul informatic: sisteme destinateproceselor industriale, unitatilor socio-economice, de productie sau de servicii;
- domeniul de utilizare;
- stadiul atins in evolutia sa de sistemul informatic.
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 14
Terminologie
Calculator de proces: echipament numeric de calcul care poaterealiza conducerea unui proces in timp real si care pe langainterfetele clasice dispune de o interfata industriala prin care serealizeaza o legatura bilaterala cu procesul condus, precum si deo consola a operatorului de proces ce permite dialogul operator-calculator.
Timp real: mod de organizare a prelucrarilor prin care calculatorultrebuie sa furnizeze, pe baza datelor primite de la un proces,informatii necesare de comanda si control intr-un timp compatibilcu regimul tranzitoriu din proces.
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 15
Terminologie
Hardware (echipament): echipament fizic folosit pentruprelucrarea datelor, spre deosebire de programe, proceduri, regulisi documentatia asociata acestora.
Software: produs intelectual constand din programe, reguli sidocumentatia asociata pentru functionarea unui sistem deprelucrare a datelor (notiunea de software nu include si suportiifizici utilizati pentru a-l manipula).
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 16
Terminologie
Software critic: componenta software a unui produs informatic a caruifunctionare eronata produce efecte negative foarte mari in mediul utilizator.
Software de operare (sistem de operare): software care controleazaexecutia programelor si poate sa asigure functiuni ca: alocarea resurselor,planificarea resurselor, controlul intrarilor, al iesirilor si gestiunea datelor.
Software suport: software care constituie suport pentru realizarea siexploatarea produsului informatic si care va fi incorporat in componentelesoftware ale produsului final; cuprinde: software-ul de baza, software-ul degestionare a colectiilor de date, software-ul de comunicatie.
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 17
Tipuri de scheme tehnologice
Scheme tehnologice cu automatizări (P&ID)
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 18
Process/Piping and Instrumentation Diagram (P&ID): în care sunt
reprezentate atât elementele instalaţiei automatizate, legăturile lor
funcţionale, cât şi elementele şi circuitele instalaţiei de automatizare.
Exemplu P&ID
Tipuri de scheme tehnologice
Scheme tehnologice cu automatizări (P&ID)
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 19
Simbol Semnificaţie Simbol Semnificaţie Simbol Semnificaţie
comandă de la
distanţă
(închis,
deschis, stop)
comandă de
la distanţă
(pornit/oprit,
creşte/scade)
element de comutare automat-manual
(pentru reglarea referinţei în bucla de
reglare: A-referinţa culeasă din proces;
M-referinţă modificată manual)
aparat local traductor,
detector
aparat montat pe panou sau pupitru în
CCT – camera de comandă tehnică
(contur operativ)
aparat montat
în panou local
aparat montat
în dulap
neoperativ
semnal analogic (binar) transmis la
calculatorul de proces
3H
an
2H
an
A-M
an
XXXX
an
XX
an
XX
an
XX
an
A(B)
XX
a n
prima literă (primele litere) reprezintă simbolul parametrului măsurat
a doua literă (ultimele litere începând cu a doua) reprezintă simbolul funcţiei aparatului
cifră reprezentând numărul aparatului în buclă
litere având următoarea semnificaţie : b = buton; g = aparat indicator; f = traductor; u = aparat calcul
Sursa: ISA – www.isa.org
Tipuri de scheme tehnologice
Scheme tehnologice cu automatizări (P&ID)
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 20
Cele mai utilizate simboluri ale parametrilor şi funcţiilor sunt :
simboluri parametri simboluri funcţii
A calitate (pH, S) I indicare
F debit R înregistrare
L nivel Q contorizare
P presiune A semnalizare
T temperatură S protecţie
Y turaţie Y calcul
Z poziţie T transmitere la distanţă
V vibraţii E element sensibil (detector)
U deplasare C reglare
X dilatare relativă W priză pentru măsurători de probă
K referinţă
Tipuri de scheme tehnologice
Scheme desfăşurate
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 21
Scheme desfăşurate: reprezintă legăturile dintre aparate sau dintre
elementele componente ale acestora, care permit înţelegerea şi
urmărirea funcţionării efective a circuitelor electrice;
Partea de forță Partea de comandă
M
3~
L1
L2
L3
Q
K
K
R
S
Sp K
S0
Tipuri de scheme tehnologice
Semneconventionale IEC folositepentruschemeleinstalațiilorelectrice
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 22
Buton normal deschis actionat prin impingere cu revenire
Buton normal deschis actionat prin rotire cu mentinerea
pozitiei
Buton normal inchis actionat prin impingere (apasare) cu
revenire
1k
Contact de releu sau contactor normal deschis
Contact de releu sau contactor normal inchis
Bobina de contactor principal sau releu intermediar
Contactor
Contactor asociat cu relee de suprasarcina
Tipuri de scheme tehnologice
Scheme de montaj
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 23
Scheme sau tabele de conexiuni interioare: pe baza cărora
se execută legăturile dintre aparate, precum şi legăturile
dintre aparate şi şirurile de cleme din interiorul tablourilor sau
pupitrelor de comandă.
Schemele sau tabelele de conexiuni exterioare: pe baza
cărora se execută legăturile dintre echipamente şi aparatele
locale (traductoare, butoane de comandă, acţionări, etc.)
Funcţii ale sistemelor informatice utilizate în energetică
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 24
SUPRAVEGHERE
REGLARE
COMANDA
PROTECTIE
Bloc amplificare şi
execuţie
Bloc culegere şi prelucrare
primară a informaţiilor din
proces
PROCES
Funcţii ale sistemelor informatice utilizate în energetică
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 25
Prin supraveghere se intelege
achizitia datelor provenite din
proces (masuratori), prelucrarea
si afisarea informatiilor, arhivare
si semnalizare.
In cazul sistemelor complexe
supravegherea se poate face pe
mai multe nivele, ingloband in
acet caz si functiile de reglare,
comanda si protectie.
Functiile sistemului de conducere a
proceselor pe domenii de functionare a
instalatiilor
Functionare periculoasa
PROTECTIE
Functionare anormala
COMANDA
Functionare normala
REGLARE
SU
PR
AV
EG
HE
RE
A
Funcţii ale sistemelor informatice utilizate în energetică
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 26
Semnalizarea consta in
indicarea optica si acustica:
a schimbarii modului de
functionare a unei instalatii
(semnalizare de pozitie sau
functionare),
a aparitiei unei functionari
necorespunzatoare care poate
conduce la avarii (semnalizare
preventiva)
sau la aparitia propriu-zisa
a avariei (semnalizare de
avarie).
Functiile sistemului de conducere a
proceselor pe domenii de functionare a
instalatiilor
Functionare periculoasa
PROTECTIE
Functionare anormala
COMANDA
Functionare normala
REGLARE
SU
PR
AV
EG
HE
RE
A
Acesta este constituit din elemente
generatoare de energie electrică, retea
de transport, de distribuţie a energiei
electrice si consumatori. Aceste
elemente sunt grupate zonal constituind
subsistemele unui SE.
Sistemul energetic
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 27
Sistemul energetic - Rețeaua de transport
Nivele de tensiune: 400kV, 220kV, 110 kV
Operatorul de Transport si Sistem din Romania:
https://www.transelectrica.ro/widget/web/tel/sen-harta/-/harta_WAR_SENOperareHartaportlet
https://www.transelectrica.ro/web/tel/proceduri
Verificarea și acceptarea în funcționare a centralelor eoliene din punct de vedere al respectării cerințelor Codului Tehnic RET
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 28
Sistemul energetic - Rețeaua de distribuţie
Nivele de tensiune: 110kV, 20 kV, 10 kV, 6 kV
Operatori de distribuție din Romania:
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 29
Reteaua electrica de transport
Număr foarte mare de "puncte" (centrale electrice, transformatoare, întreruptoare, stații) situată la 2000 de km 2 km distanță.
Toate operațiunile critice de timp executate la nivel local în stațiile și unități de producere a energiei.
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 30
Centrale electricePosturi de
transformare
SS
Centrul de comandaLocal
PP
Statii
SS
SS
PP
SS
PPSY
SYPP
Centru de conducereInternational
Centru de conducereNational
SS
Centrul de comandaLocal
Statii electrice
Stații electrice
protectie (Linii, transformatoare, generatoare) cu viteză de răspuns f mare
control (la distanță sau local) pentru a asigura circulația de puteri, operarea în condiții de siguranță (interblocări)
Măsurare (local and la distanță), factura de energie electrică, circulația de puteri în rețea
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 31
Dispecerul energetic national
Starea Sistemului Energetic National in timpreal:
http://www.transelectrica.ro/widget/web/tel/sen-harta/-/harta_WAR_SENOperareHartaportlet
SISTEME INFORMATICE ÎN ENERGETICĂ 33