Цифровые подстанции. Опыт реализации

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ЦИФРОВЫЕ ПОДСТАНЦИИ. ОПЫТ РЕАЛИЗАЦИИ Курьянов В.Н.1, Кущ Л.Р.2, Горбунова Н.Р.3, Бондарев И.В.4,

Цыпик В.В.5

1 Курьянов Василий Николаевич - кандидат технических наук, зав. кафедрой; 2Кущ Людмила Романовна - кандидат технических наук, доцент, кафедра электроэнергетики и электротехники, филиал

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Научный исследовательский университет «Московский энергетический институт»,

г. Волжский;

3Горбунова Надежда Романовна - кандидат технических наук, заведующая, учебный консультационный пункт, Московский институт энергобезопасности и энергосбережения;

4Игорь Васильевич - генеральный директор, ООО «Инженерный центр «Спецэнерго», г. Москва;

5Цыпик Василий Владимирович - генеральный директор, ООО НПП «ЭКРА-ЮГ», г. Пятигорск

Аннотация: приведены основные требования к цифровым подстанциям (ЦПС) согласно измененным Нормам технологического проектирования ПС 35-750 кВ, рассмотрены варианты применения технологий ЦПС, устройств, отвечающих требованиям стандарта МЭК 61850 на примере ООО НПП «ЭКРА». Отмечены преимущества внедрения технологий ЦПС и связанные с этим проблемы. Ключевые слова: цифровые подстанции, стандарт МЭК 61850, цифровые измерительные трансформаторы, шины процесса, подстанционная шина.

Введение. Современные информационные технологии открывают возможности инновационных подходов к решению задач автоматизации и управления энергообъектами, позволяя создавать подстанции нового типа — цифровые подстанции (ЦПС).

С выходом измененных Норм технологического проектирования ПС 35-750 кВ согласно позиции ПАО «ФСК ЕЭС» цифровой является подстанция с высоким уровнем автоматизации, в которой практически все процессы информационного обмена между элементами ПС, а также управление работой ПС осуществляются в цифровом виде на основе стандартов серии МЭК 61850. Другими словами, в качестве определяющего признака ЦПС используется ее «тотальная» ГГ--развитость, т.е. все процессы информационного обмена между элементами программно-аппаратного комплекса ПС осуществляются в цифровом виде [1, 2]. Следует отметить, что сам стандарт МЭК 61850 также определяет процесс проектирования и наладки, язык описания конфигурации систем автоматизации, методики испытаний оборудования и многие др. аспекты реализации и эксплуатации ЦПС.

Применительно к основному силовому электрооборудованию (высоковольтные коммутационные аппараты, трансформаторное и реакторное оборудование, системы оперативного постоянного и переменного тока и др.) выдвигаются следующие требования:

- использование цифровых трансформаторов тока и трансформаторов напряжения с поддержкой протокола МЭК 61850-9-2;

- использование систем диагностики и мониторинга состояния силовых трансформаторов, автотрансформаторов, шунтирующих реакторов, элегазовых

распределительных устройств, маслонаполненных вводов и др. с поддержкой протокола МЭК 61850-8-1;

- использование управляемых средств компенсации реактивной мощности, оснащенных контроллерами с поддержкой протокола МЭК 61850-8-1;

- использование коммутационных аппаратов напряжением 6-750 кВ, привод которых оснащен встроенными полевыми преобразователями с поддержкой протокола МЭК 61850-8-1 или обеспечение возможности дополнительной установки указанных преобразователей стороннего производителя;

- использование в щитах постоянного тока устройств сигнализации и контроля, которые поддерживают протокол МЭК 61850-8-1.

Опыт реализации ЦПС. В настоящее время во всем мире уже выполнено достаточно много проектов, связанных с применением стандарта МЭК 61850, показавших преимущества данной технологии.

Первым крупным пилотным проектом по внедрению стандарта МЭК 61850 стала подстанция TVA Bradley 500 кВ в США. Цель проекта заключалась в проверке совместимости реализации стандарта МЭК 61850 в устройствах различных производителей. Реализация проекта позволила улучшить совместимость между устройствами различных производителей, повысить квалификацию персонала сетевой компании в части МЭК61850, а также выявить проблемы, возникающие при внедрении стандарта.

На подстанции Alcala de Henares в Испании проведено экспериментальное внедрение шины процесса в части передачи дискретной информации. Вся информация о состоянии коммутационных аппаратов, а также команды управления коммутационными аппаратами передавались по цифровым каналам связи с помощью GOOSE сообщений.

На ЦПС Osbaldwick 400 кВ в Великобритании проводились эксперименты, цель которых заключалась в сравнении временных характеристик микропроцессорной релейной защиты (МПРЗА) на базе традиционных трансформаторов тока и МПРЗА на базе цифровых трансформаторов тока с использованием устройств, передающих информацию о мгновенных значениях токов и напряжений по протоколу МЭК 61850-9-2.

Большое развитие цифровые подстанции получили в Китае. Уже в 2006 г. была введена в эксплуатацию первая цифровая подстанция 110 кВ Qujing, Yunnan. А к 2009 г. Китай занял лидирующее место в мире по цифровым подстанциям, который ежегодно вводит в эксплуатацию несколько десятков таких ПС. Однако технологии китайских производителей отличаются от принципов построения ЦПС, принятых в ПАО «ФСК ЕЭС».

Разработка собственного российского решения по внедрению ЦПС относится к 2011году, когда ведущими российскими компаниями (ООО НПП «ЭКРА», ООО «ЭнергопромАвтоматизация», ЗАО «Профотек» и ОАО «НИИПТ») было подписало генеральное соглашение об организации стратегического сотрудничества с целью объединения научно-технических, инженерных и коммерческих усилий для создания ЦПТ на территории РФ.

В рамках совместного проекта была разработана трехуровневая система:

- полевой уровень, включающий шину процесса с оптическими трансформаторами и выносным устройством связи с объектом (УСО);

- уровень присоединения, представленный микропроцессорной защитой и контроллером присоединения, принимающие аналоговую информацию по МЭК 61850-9-2 и дискретную информацию по МЭК 61850-8-1(G00SE);

- подстанционный уровень, реализованный на базе SCADA NPT Expert с поддержкой МЭК 61850-8-1(MMS).

Также разработана система автоматизированного проектирования ЦПС — SCADA Studio, проработана структура сети Ethernet для различных вариантов построения, собран макет ЦПС и проведены совместные испытания [3].

10

Силами ООО НПП «ЭКРА» разработаны и созданы устройства полевого уровня и уровня присоединения:

• устройства сопряжения с объектом серии БЭ2704v700, преобразователи токов и напряжений (SAMU) и предназначенные для совместного применения с традиционными ТТ и ТН;

• терминалы РЗА для сетей напряжением 110-750кВ серии БЭ2704 с поддержкой протоколов SV, GOOSE и MMS для интеграции в шину процесса и подстанционную шину;

• устройства РЗА напряжением 6-35 кВ типа БЭ2502А с поддержкой протоколов GOOSE и MMS;

• система синхронизации единого времени СВ0-2А с поддержкой GPS/ГЛОНАСС и различных протоколов синхронизации, в том числе PTPv2.

Все разработанные устройства поддерживают протокол резервирования PRP.

На базе ООО НПП «ЭКРА» для приобретения опыта применения технологий ЦПС создан испытательный полигон современных систем релейной защиты, автоматики и управления. Основным элементом полигона является программно-технический комплекс (ПТК) EVIKON, предназначенный для комплексной автоматизации технологических процессов электротехнической части (АСУ ТП).

Программная часть ПТК EVICON позволяет реализовать АСУ ТП с оборудованием любых производителей, что значительно упрощает задачи системной интеграции. На полигоне проверены совместимость и соответствие МЭК 61850 устройств более 10 различных российских и зарубежных фирм. Среди прошедших тестирование устройства ЭКРА, GE, Areva, Siemens, АВВ, Satec, Радиус-Автоматика и др., а также различных производителей коммуникационного оборудования. Так же ООО НПП «ЭКРА» располагает опытными натурными полигонами ЦПС. На ПС «Чистополь» с 2013 г. введены в эксплуатацию шкафы наружной установки типа БЭ2704v700 и шкаф дистанционной и токовой защиты линии напряжением 220 кВ типа ШЭ 2607 021 с целью проверки устройств с поддержкой стандарта МЭК 61850 в максимально приближенных к реальным условиях.

Проверка совместимости оптических трансформаторов тока (ОТТ) и РЗА по МЭК 61850 осуществляется на ПС «Магистральная» также с 2013 г. по настоящее время. В состав опытного оборудования вошли шкаф дистанционной и токовой защит линии 220 кВ типа ШЭ 2607 025, ОТТ и емкостный трансформатор напряжения (ТН), а также цифровой мультифункциональный электрический счетчик типа ARIS.

Опытная эксплуатация на ПС «Венец» оборудования с поддержкой протоколов резервирования PRP, HSR, RSTP и синхронизации времени РТРv2 началась с 2014 г. На ПС ведется проверка коммутаторов, ПТК EVICON, а также проверка устойчивости к сбоям системы в целом.

Для ОАО «РусГидро» ООО НПП «ЭКРА» совместно ЭнергопромАвтоматизация» и «Профотек» выполнена работа по монтажу и наладке оборудования инновационного программно-технического комплекса с поддержкой стандарта МЭК 61850 для блока № 6 генератор-трансформатор Нижегородской гидроэлектростанции. РЗА на данном комплексе выполнена на базе терминалов релейной защиты и автоматики типа ЭКРА 200. Установленный инновационный комплекс является первым в России промышленным внедрением технологий ЦПС на объектах генерации и служит платформой для испытаний различных по режимам работы и эксплуатационным характеристикам систем.

Приоритетным объектом внедреня технологий ЦПС для НПП «ЭКРА» является ПС «Медведевская»-110/20/6кВ (ПАО «МОЭСК»). Уникальность объекта в том, что это первая в РФ подстанция, которая полностью будет оснащена «боевыми» (воздействующими на коммутационное оборудование) устройствами защиты и управления, предусмотренными стандартом МЭК 61850. Подобных ПС в Европе нет.

Заключение. В электроэнергетике России в настоящий момент наблюдается полномасштабное развитие цифровых устройств, реализованных в соответствии с требованиями стандарта МЭК 61850 (РЗА, цифровые ТТ и ТН, АСУ ТП, системы мониторинга и т.д.), которые обладают рядом преимуществ и позволяют создать цифровую подстанцию. Применение технологии ЦПС должно позволить в будущем существенно сократить расходы на проектирование, пуско-наладочные работы, эксплуатацию и обслуживание энергетических объектов, в первую очередь за счет возможности посредством «цифры» значительно повысить уровень автоматизации.

Однако реализация ЦПС должна основываться на глубокой проработке вопросов надёжности цифровых систем, конфигурирования устройств, нормативной базы и разработки общедоступных инструментальных средств проектирования [4].

Список литературы

1. Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ (НТП ПС). Стандарт организации ПАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007- 29.240.10.248, 2017.

2. Чичёв С.И. Методология проектирования цифровой подстанции в формате новых технологий / С.И. Чичёв, В.Ф. Калинин, Е.И. Глинкин. М.: Издательский дом «Спектр», 2014. 228 с.

3. Горелик Т.Г. Цифровая подстанция. Подходы к реализации / Т.Г. Горелик, О.В. Кириенко // Энергетик, 2013. № 2. С. 15-17.

4. Епифанов А.М. В цифровых подстанциях мы видим огромный потенциал / А.М. Епифанов // Электроэнергия. Передача и распределение, 2016. № 1 (34). С. 6-9.

ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРЕПОДАВАНИИ В ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЯХ

УЗБЕКИСТАНА Махмудова Н.Р.

Махмудова Наргиза Рахматуллаевна - ассистент, кафедра информационно-коммуникационной технологии, факультет менеджмента в сельском хозяйстве, Ташкентский государственный аграрный университет, г. Ташкент, Республика Узбекистан

Аннотация: в данной статье говорится о том, что сегодня информационные компьютерные технологии можно считать тем новым способом передачи знаний, который соответствует качественно новому содержанию обучения и развитию студента. Этот способ позволяет студенту с интересом учиться, находить источники информации, воспитывает самостоятельность и ответственность при получении новых знаний, развивает дисциплину интеллектуальной деятельности. Ключевые слова: информатика, знание, студенты, компьютер, информационная технология, мультимедиа.

УДК 378.168

Информатика - в настоящее время одна из фундаментальных областей научного знания, формирующая системно-информационный подход к анализу окружающего мира, изучающая информационные процессы, методы и средства получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации, стремительно развивающаяся и постоянно расширяющаяся область практической деятельности человека, связанная с