|
|
 |
|
|
|
Energetyka, Automatyka przemysłowa, Elektrotechnika
|
|
|
|
|
|
|
Przedsiębiorstwa przesyłowe i dystrybucyjne w sektorze elektroenergetycznym, jako odpowiedzialne za przesył i dystrybucję energii elektrycznej, dysponują infrastrukturą sieciową o znacznej wartości. Pewna i szybko dostępna informacja o majątku, o jego lokalizacji i o relacjach, w jakich pozostaje on z otoczeniem i innymi obiektami sieci, staje się niezbędna do prowadzenia efektywnej działalności takich przedsiębiorstw.
Wzrost liczby rozproszonych źródeł energii wpływa na zmianę sposobu funkcjonowania branży elektroenergetycznej, a przed operatorami sieci dystrybucyjnych stawia nowe wymagania związane z przebudową sieci dystrybucyjnych w kierunku dostosowania ich do odbioru energii elektrycznej z wielu źródeł, których działanie jest silnie uwarunkowane czynnikami pogodowymi. Zmieniający się model energetyki dystrybucyjnej, która obok funkcji dostarczania energii, zaczyna coraz częściej pełnić również funkcję odbioru energii ze źródeł rozproszonych, rodzi potrzebę nowych narzędzi wspierających realizację tych zadań.
Próby inwentaryzacji sieci elektroenergetycznych są podejmowane przez przedsiębiorstwa energetyczne od kilkunastu lat. Prace te są realizowane własnymi siłami (służby własne) albo zlecane na zewnątrz. Gromadzenie dokumentacji polegało dawniej na odpowiednim zorganizowaniu i prowadzeniu systemu archiwizacji danych, tworzonych metodą tradycyjną w postaci map i schematów kreślonych na papierze oraz danych opisowych, także papierowych. Taka inwentaryzacja zbiorcza urządzeń elektroenergetycznych nie była ani wydajna, ani efektywna. Należy stwierdzić, że w ciągu tego długiego okresu nie zostały wypracowane ogólnie przyjęte standardy i procedury prowadzenia inwentaryzacji. Każde z przedsięwzięć jest inne, realizowane w inny sposób, różnymi narzędziami, z wykorzystaniem różnych standardów, przez co procesy inwentaryzacji trwają bardzo długo, są kosztowne i niejednokrotnie kończą się niepowodzeniem.
Celem projektu „Opracowanie metodyki inwentaryzacji obiektów elektroenergetycznych” jest określenie i zdefiniowanie modelu realizacji inwentaryzacji majątku energetycznego a także przygotowanie analizy technologii oraz narzędzi wykorzystywanych w procesie. Projekt został opracowany dzięki zdefiniowaniu wymagań oraz oczekiwań wobec modelu biznesowego, wynikających z planów strategicznych w obszarze eksploatacji majątku sieciowego. Efektem projektu jest prototyp systemu wpierającego inwentaryzację sieci elektroenergetycznych EDS na podstawie nowoczesnych technik automatycznej identyfikacji obiektów oraz rozproszone zarządzanie pozyskaniem i obróbką danych. W ramach badań opracowano nowe metody automatycznej inwentaryzacji. Docelowym rezultatem projektu będzie skalowalny i w pełni parametryzowany system informatyczny w obszarze pozyskania danych dla energetyki prądowej.
W trakcie analizy rynku, opartej na badaniach własnych przeprowadzonych w ostatnim roku w koncernach energetycznych energetyki zawodowej w odniesieniu do rynku krajowego, stwierdzono, że:
Na świecie brakuje wyspecjalizowanych, zintegrowanych, kompleksowych i łatwo konfigurowalnych systemów oferujących narzędzia do planowania, zarządzania, pozyskiwania oraz wizualizacji i udostępnienia inwentaryzowanych danych. Oferowane obecnie rozwiązania nie mają charakteru innowacyjnego i umożliwiają obsługę tylko w zawężonym zakresie (zazwyczaj ograniczając się do programów wspomagających wprowadzanie danych do systemu klasy GIS lub Asset Management).
Powiązanie informacji technicznych obiektów energetycznych z lokalizacją w terenie i wizualizacją przestrzenną na mapach tła pozwala na efektywne wsparcie zarządzania gospodarką urządzeniami, planowaniem i realizacją działań związanych z inwestycjami i eksploatacją, sprawowania nadzoru nad prawidłową pracą systemu elektroenergetycznego jak też szybkie i sprawne reagowanie w sytuacjach awaryjnych [1, 2]. Równie ważnym aspektem jak zarządzanie infrastrukturą techniczną jest dla przedsiębiorstwa energetycznego zarządzanie techniczną obsługą klienta w kwestii przyłączenia nowych odbiorców, dokonywanie uzgodnień terenowych, reagowanie na zgłoszenia klientów, czy też dbałość o dostarczenie energii elektrycznej o odpowiednich parametrach jakościowych. Optymalizacja działań w tym obszarze będzie prowadzić do zmniejszenia ponoszonych kosztów jak i wygenerowania dodatkowych przychodów. Biorąc pod uwagę, iż docelowo wszystkie dostępne dane dotyczące obiektów sieci elektroenergetycznej będą zawarte w bazach danych systemów informatycznych, celowe wydaje się zbadanie możliwości automatyzacji inwentaryzacji obiektów sieci elektroenergetycznej.
Paszportyzacja jest jednym z procesów pozyskiwania informacji o zasobach majątku sieciowego, czyli ewidencji informacji o każdym elemencie sieci z uwzględnieniem jego danych technicznych i hierarchii zajmowanej w strukturze danych z uwzględnieniem jego położenia geograficznego. W systemie paszportyzacji każdy element ma tzw. paszport.
Paszporty to dokumenty ewidencyjne elementów sieci. Zazwyczaj określają geograficzne położenie obiektów, podstawowe parametry elementów oraz relacje opisywanego obiektu z innymi elementami. Proces ten jest realizowany często etapowo, gdzie każdy etap stanowi odosobniony podproces.
Wyróżnić tutaj można dwa podstawowe źródła pozyskania informacji o stanie majątku sieciowego:
Klasyfikację obiektów sieci elektroenergetycznych można przedstawić na podstawie wzajemnych zależności obiektów względem siebie, wyróżniając obiekty nadrzędne oraz obiekty podrzędne. Obiektami podrzędnymi w tym wypadku będą zawsze obiekty, które wchodzą w skład obiektu nadrzędnego, jednakże obiekt nadrzędny dla pierwszego urządzenia, może być obiektem podrzędnym dla innego. Przykładem jest pole w złączu. Pole jest obiektem nadrzędnym dla łączników znajdujących się w tym polu, ale jednocześnie jest obiektem podrzędnym dla złącza (złącze tworzą takie obiekty jak obudowa oraz pola). Przykładową klasyfikację w formie blokowej przedstawiono na rys. 1. Na rys. 2-4 pokazano przykładowe zdjęcia dla wybranych klas obiektów sieci elektroenergetycznej.
Rys. 1. Przykładowa klasyfikacja obiektów elektroenergetycznych
 |  |  |
| Rys. 2. Zdjęcie słupa linii napowietrznej nN | Rys. 3. Zdjęcie izolatorów linii napowietrznej nN | Rys. 4. Zdjęcie bezpiecznika w złączu |
System wspomagający inwentaryzację sieci elektroenergetycznej jest systemem, który może działać w ściśle określonym środowisku - otoczeniu. Na rys. 5 przedstawiono podstawowe podmioty zidentyfikowane w otoczeniu systemu inwentaryzacji oraz określono przepływy informacji między tymi podmiotami. Sieć połączeń pomiędzy systemami pozwoli na konsolidację dostępnych informacji i danych z różnych źródeł. Dane gromadzone w jednym z systemów, mogą być jednocześnie wykorzystywane w innym jako dane źródłowe. Ponadto, zmiana danych w jednym z systemów może wyzwalać procesy zmiany danych w innych systemach. Kluczem do sukcesu integracji i wymiany danych pomiędzy tymi systemami jest możliwie dokładne dostosowanie modeli danych w poszczególnych systemach i opracowanie sprawnej platformy wymiany danych.
Rys. 5. Zidentyfikowane zależności w otoczeniu systemu inwentaryzacji sieci elektroenergetycznej
Rys. 6. Zidentyfikowane zależności w otoczeniu systemu inwentaryzacji sieci elektroenergetycznej w ramach organizacji operatorów sieci
W procesie inwentaryzacji zebrane dane będą wykorzystywane w różnych celach, jednak należy się spodziewać, że w pierwszej kolejności trafią do systemu klasy GIS i dopiero później będą dystrybuowane do innych systemów informacyjnych. Na rys. 6 przedstawiono zidentyfikowane zależności w przepływach danych w ramach organizacji operatorów sieci.
Prototyp systemu EDS jest obecnie poddawany testom oraz ocenie jego przydatności w zastosowaniu praktycznym. System ten wykorzystuje wiele sprawdzonych w praktyce rozwiązań, ale zawiera również nowatorskie w skali kraju rozwiązania związane z automatycznym rozpoznawaniem obrazu. Na rys. 7 pokazano ogólną strukturę systemu EDS.
Tym, co wyróżnia system EDS z innych systemów' tej klasy i tego przeznaczenia, jest możliwość pozyskiwania atrybutów' na podstawie zdjęć w sposób półautomatyczny. Odpowiedzialny jest za to moduł rozpoznawania, w którym zdjęcia poddawane są procesowi automatycznego rozpoznania obrazu [7-9], wykorzystującego metody sztucznej inteligencji, a następnie otrzymane wyniki poddawane są weryfikacji i analizie przez specjalistów' zajmujących się pozyskiwaniem atrybutów' ze zdjęć. Zakładamy, że dzięki nowej technologii, pozyskiwanie danych tą metodą może być jeszcze szybsze niż do tej poty.
Ze względu na różnorodność obiektów elektroenergetycznych, a zwłaszcza ze względu na różnice w wielkości i części kadru zajmowanej przez obiekt elektroenergetyczny proces identyfikacji obrazów realizowany jest za pomocą dwóch rozłącznych metod. Obie metody bazują na podziale wykonanych zdjęć na mniejsze fragmenty i odpowiedniej identyfikacji na nich elementów' obiektów' elektroenergetycznych.
Uczenie modułów rozpoznających, realizowane jest w następujących etapach:
Rozpoznawanie małych obiektów (zajmujących niewielką część kadru np. izolator) zrealizowano w następujących krokach:
Rozpoznawanie dużych obiektów (np. słupy linii napowietrznych) zrealizowano w następujących krokach:
Rys. 7. Struktura systemu EDS
Rys. 8. Współpraca modułów identyfikacyjnych (małe obiekty)
Współpracę modułów identyfikacyjnych w przypadku rozpoznawania małych obiektów pokazano na rys. 8, a dla przypadku rozpoznawania dużych obiektów - na rys. 9.
Rys. 9. Współpraca modułów identyfikacyjnych (duże obiekty)
Pełna wersja systemu EDS będzie charakteryzowała się rozwiązaniami, które otworzą nowe obszary' badawcze w zakresie identyfikacji obiektów sieci elektroenergetycznej i znajdą praktyczne zastosowanie w biznesie. Aktualny stan wiedzy pozwala na stwierdzenie uniwersalności sztucznych sieci neuronowych, co sprawia, iż mogą one być stosowane do klasyfikacji każdego rodzaju obrazów. Sztuczne sieci neuronowe określane są jako metoda nieparametryczna, ponieważ nie wymagają wyznaczenia kategorycznych reguł statystycznych determinujących klasyfikację obrazu (co jest podstawą klasycznych metod klasyfikacji parametrycznych). Przy ich zastosowaniu istnieje możliwość implementacji w procesie klasyfikacji informacji o sąsiedztwie i współwystępowaniu obiektów, co pozwala na łatwiejsze przygotowania wzorców dla odpowiednich klas oraz ogranicza możliwość błędnej klasyfikacji obiektów.
Projekt System EDS wspomagania inwentaryzacji sieci elektroenergetycznych został dofinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju ze środków publicznych w ramach programu IN NOT ECH w ścieżce programowej HI-TECH.
Inwentaryzacja stanowi ogół czynności zmierzających do sporządzenia szczegółowego spisu z natury składników majątku sieciowego i źródeł ich pochodzenia, przedstawiając stan na ustalony okres. Jest również sposobem na przeprowadzenie bieżącej kontroli stanu sieci, w tym wstępną kwalifikację obiektów przeznaczonych do weryfikacji, jak: uszkodzone obiekty, zwarcia przewodów z konstrukcją metalową podpór, nielegalne przyłącza itp. Podstawowymi zaletami przeprowadzania inwentaryzacji terenowej jest aktualność pozyskanych danych w porównaniu z dokumentacją techniczną. Dane te przedstawiają stan faktyczny sieci, dzięki czemu pozwalają w łatwy sposób zweryfikować wszelkie możliwe błędy w dokumentacji, uzgodnić zapisy w księgach oraz przeciwdziałać nieprawidłowościom. Jedną z metod prowadzenia inwentaryzacji jest proces pozyskiwania informacji ze zdjęć obiektów wykonanych w terenie. Zalety stosowania inwentaryzacji metodą fotograficzną:
Zasoby niezbędne dla prawidłowego przebiegu procesu inwentaryzacji określono następująco:
Pierwszą fazą procesu inwentaryzacji jest jego przygotowanie, tzn. określenie warunków technicznych inwentaryzacji, jej zakresu oraz dostępnych danych źródłowych, wspomagających i ułatwiających pozyskanie danych o obiektach w terenie. Następnie realizuje się planowanie i harmonogramowanie prac, zasobów i szkoleń oraz przygotowanie i konfigurację narzędzi, które umożliwią właściwą interpretację pozyskanych danych oraz ich dalszą obróbkę poprzedzającą import do systemu GIS. Realizacja samego procesu inwentaryzacji zaczyna się od przeprowadzenia niezbędnych szkoleń (zwłaszcza BHP). Następnie tworzy się tzw. zlecenie obszarowe, bardzo istotne z punktu widzenia zarządzania procesem. Zlecenia takie określają zakres rzeczowy i obszarowy przedmiotu inwentaryzacji, np. wykonanie inwentaryzacji sieci nN na wskazanym, zazwyczaj niewielkim obszarze. Bardzo istotne jest sprawne działanie platformy komunikacyjnej pomiędzy osobami realizującymi inwentaryzację w terenie a osobami wydającymi i odbierającymi od nich dane. Platforma komunikacyjna umożliwia więc przekazywanie zleceń obszarowych do realizacji w terenie osobie inwentaryzującej oraz zwrotne przesyłanie przez nią pozyskanych danych. Bezbłędna i bezawaryjna komunikacja jest niezwykle ważna, gdyż w przypadku metody fotograficznej inwentaryzacji mamy do czynienia z generowaniem bardzo dużej liczby zleceń obszarowych zawierających wiele danych, np. pomiar współrzędnych, rodzaj obiektu.
Dane po inwentaryzacji, przekazane za pomocą platformy komunikacyjnej, są wczytywane do bazy danych, w której następuje ich dalsza obróbka, np. weryfikacja jakości danych, ustalenie rzeczywistej topologii sieci. Ostatnią fazą procesu jest opis atrybutów na podstawie zdjęć oraz ustalenie styków z innymi danymi pozyskanymi w innych procesach, np. migracji czy też paszportyzacji sieci kablowej na podstawie dokumentacji papierowej. Proces inwentaryzacji w terenie jest przeprowadzany w celu zebrania jak największej ilości aktualnych informacji o istniejących obiektach sieci elektroenergetycznej, które wchodzą w skład majątku. Informacje te, w zależności od potrzeb i wymagań, mogą być w końcowym etapie paszportyzacji uzupełnione danymi z innych źródeł jak dokumentacja techniczna.
Weryfikacja produktów inwentaryzacji w terenie polega na sprawdzeniu poprawności oraz jakości wykonania zdjęć. Każde zdjęcie powinno zawierać wymagane elementy dla obiektów elektroenergetycznych oraz musi być zrobione w sposób zgodny z przygotowaną instrukcją wykonywania zdjęć obiektów, aby umożliwić poprawny opis atrybutów. Inwentaryzację metodą fotograficzną można wykonać nie tylko fotografowaniem obiektów przez osoby inwentaryżujące w terenie, ale również do jej przeprowadzenia można wykorzystać zdjęcia wykonane w ramach oblotu sieci, jeżeli wymagania i określone warunki techniczne inwentaryzacji na to pozwalają. Wszystko zależy od tego, jaki cel i efekt jest oczekiwany w wyniku inwentaryzacji. Docelowo, opracowywany system informatyczny będzie umożliwiał także zbudowanie odwzorowania sieci elektroenergetycznej w formacie zgodnym zCIM [4-6].
LITERATURA:
[1] Helt P.: Wdrażanie systemów obliczeń technicznych w spółkach dystrybucyjnych [w:] Systemy informatyczne-Zastosowanie i wdrożenia 2002. T. 11. WNT, Warszawa - Szczyrk 2002
[2] Helt R, Baczyński D.: System GIS jako hurtownia danych technicznych w spółce dystrybucyjnej [w:] Informatyka. Strategie i zarządzanie wiedzą. PTI, Katowice 2005
[3] Kujszczyk S., Helt P., Wasilewski J.: Odwzorowanie sieci elektroenergetycznych w systemach GIS. Przegląd Elektrotechniczny 2008 nr 9
[4] An Introduction to IEC 61970-301 &61968-11: The Common Information Model, Dr Alan W. McMorran, University of Strathclyde, Glasgow, UK 2007
[5] Introduction to C1M, GM University 2010
[6] The Common Information Model for Distribution: An Introduction to the CIM for Integrating Distribution Applications and Systems. EPRI, Pało Alto, CA: 2008. 101605 8, http://cimug.ucaiug.org
[7] Petrou M., Bosdogianni P.: Image Processing. The Fundamentals. John Wilcy&Sons, Chichester 1999
[8] Bow S.-T.: Patiem Recognition and Image Preprocessing. Marcel Dckkcr, New York 2002
[9] Helt P., Parol M., Piotrowski P.: Metody sztucznej inteligencji. Przykłady zastosowań w elektroenergetyce. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2012
| REKLAMA |
|
|
| REKLAMA |
|
|
