Стационарные цифровые подстанции

Цифровая подстанция — это подстанция с высоким уровнем автоматизации управления технологическими процессами, оснащенная развитыми информационно-технологическими и управляющими системами и средствами.

АО “ЧЭМЗ” приступил к изготовлению первой цифровой подстанции 35/10 кВ для нужд ООО “Газпромнефть.” Наша команда из опытных специалистов разработала подстанцию с высоким уровнем автоматизации управления технологическими процессами, оснащенная развитыми информационно-технологическими и управляющими системами и средствами, в которой все процессы информационного обмена между элементами подстанции, информационного обмена с внешними системами, а также управления работой подстанции осуществляются в цифровом виде на основе протоколов стандартов МЭК 61850. Новые решения позволят повысить надежность электроснабжения, снизить эксплуатационные расходы, повысить наблюдаемость за энергетическими объектами.

1. Неотъемлемой частью ЦПС являются:

• Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме;
• Электронные измерительные трансформаторы с цифровым интерфейсом;
• Электромагнитные измерительные трансформаторы + ПАС;
• Телеуправление всеми коммутационными аппаратами;
• Системы мониторинга технического состояния оборудования ПС;
• Система контроля качества электроэнергии;
• АИИС КУЭ;
• Шина процесса и обмен информацией (между первичным и вторичным оборудованием) в цифровой форме по оптоволоконным соединениям и в соответствии со стандартом IEC 61850. Все устройства должны поддерживать обмен по стандартам МЭК-61850-8-1 (MMS, GOOSE). Технология MMS предназначена для обмена с устройствами верхнего уровня (до сервера АСУ конкретной подстанции), а GOOSE – для горизонтального обмена между терминалами РЗА и контроллерами присоединений;
• Электронный проект. Проектировать цифровые подстанции нужно согласно стандартам МЭК-61850. Т.е. на выходе у проектировщика должно получаться готовое задание на наладку РЗА и АСУ в цифровом виде (файл в формат языка описания SCL). Это позволит существенно сократить время на наладку, но возможно увеличит время на проектирование;

2. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:

• Централизованная архитектура РЗА;;
• Децентрализованная архитектура РЗА;
• Архитектура должна определяться техническими требованиями к комплексу (в первую очередь требованию к надежности) с учетом показателей экономической эффективности;

3. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:

• Повышение качества обработки аналоговых сигналов (нетрадиционные ТТ и ТН) для РЗА;;
• Повышение наблюдаемости объектов за счет использования Ethernet и технологии клиент-сервер (использование информации одновременно в нескольких подсистемах);
• Значительное увеличение регистрируемых сигналов на энергообъектах — облегчение анализа работы РЗА и ПА для эксплуатационного персонала;
• Повышение надежности;
• Снижение капитальных затрат (CAPEX);
• Снижение операционных затрат (OPEX);

4. Особенности:

• Пробелы в НТД;;
• Отсутствие промышленных образцов цифровых ТТ и ТН, годных к широкому внедрению на энергообъектах;
• Отсутствие единого подхода субъектов энергетики к цифровизации объектов;
• Необходимо разрабатывать ПО для проектирования ЦПС. Разработка ПО в соответствии с IEC 61850-4;
• Оборудование и ПО должно проходить опытную эксплуатацию для определения явных преимуществ;
• Повышение квалификации наладочных, эксплуатирующих и проектных организации;
• Создание и проведение курсов по ЦП на базе сформированных стандартов;
• Применение сервисов цифрового проектирования, наладки, снижающих сложность для использования;
• Необходимость подготовки специалистов РЗА со знанием цифровых технологий — системный инженер (как предложение), который имеет базовые знание по электроэнергетике, РЗА и цифровым системам связи ЦПС;
• Проблема кибербезопасности — отсутствие адекватных предложений по решению вопроса;
• Высокая стоимость технологии на первом этапе;
• Обеспечение работоспособности системы РЗА, нужно рассчитывать параметры локально-вычислительной сети (ЛВС). Т.е. РЗА избавится от дискретных цепей, но будет зависеть от коммуникационной сети подстанции;

Структура типовой цифровой подстанции: