RusCable.Ru: "Цифровая подстанция. Стандарт IEC 61850". День второй

Подошел к концу второй день международной конференции и выставки «Цифровая подстанция. Стандарт IEC 61850», посвященный практическим решениям по направлению «цифровая подстанция». Конференция проводится в соответствии с соглашением, подписанным в рамках 46 сессии СИГРЭ в 2016 году, а также в рамках анонсированной Правительством России программы по созданию «Цифровой экономики Российской Федерации» при поддержке и с участием руководства АО «НТЦ ФСК ЕЭС», ПАО «ФСК ЕЭС», компании DNV GL и Российского национального комитета СИГРЭ. RusCable.Ru является информационным партнером мероприятия и активно следит за новостями. Подробный репортаж по итогам первого дня вы можете прочитать здесь.

ДЕНЬ ВТОРОЙ

Серию докладов второго дня открыл Андрей Шеметов (ПАО «ФСК ЕЭС») с докладом  «Цифровая подстанция» -  горизонт или реальность в России». В ходе презентации  были описаны основные причины отсутствия внедрения технологии ЦПС в  энергосистемах России, среди которых и проблемы информационного плана,  организационные и технические проблемы. «Основные причины, препятствующие внедрению цифровых подстанций в энергосистему России, лежат в информационной и технической плоскостях. Не исключены и чисто организационные моменты, - пояснил Шеметов. – Очень важно подойти к решению вопроса системно. Необходим пошаговый план и отработка отдельных элементов внедрения». Так же, г-н Шеметов представил перспективы внедрения технологий ЦПС на энергообъекты и предполагаемый план мероприятий на ближайшее время.

Доклад «Комплекс РЗА с гибкой функциональной структурой» представил Александр Волошин («НТЦ ФСК ЕЭС). В рамках доклада были затронуты все современные достижения в области информационных технологий и средств вычислительной техники, позволяющие разрабатывать комплексы РЗА, в которых функции защиты не будут являться неотъемлемой частью МП терминала. «В этом случае функция РЗА становится элементом программного обеспечения, которое может выполняться на любом МП терминале и может перемещаться из одного терминала в другой — прокомментировал г-н Волошин. — При этом архитектура комплекса РЗА существенно изменится, так как изменяются правила ее резервирования». Существующие правила резервирования основаны на одном фундаментальном предположении, что отказ МП терминала приводит к потере функций РЗА, которые на нем выполнялись. Однако, применение специальных промышленных компьютеров в качестве нового поколения МП на цифровых подстанциях позволяют достаточно оперативно выявлять отказавший МП терминал и восстанавливать выполнение его функций на других терминалах, которые находятся в рабочем состоянии. Также, в своем докладе г-н Волошин привел описание нескольких вариантов архитектур комплексов РЗА ЦПС с гибкой функциональной структурой.

О различных аспектах построения коммуникационной архитектуры ЦПС рассказал Иван Лопухов (Moxa Inc. Россия). Он пояснил общие требования к производительности коммуникационной сети ЦПС, а также рассказал о влиянии коммуникационного оборудования, вместе с топологией сети на производительность и основные протоколы IEC 61850. В рамках доклада были рассмотрены настройки приоритезации пакетов IEC 61850 QoS на уровне коммутатора Ethernet, протокол PTP синхронизации часов по протоколу IEEE 1588 и использование протокола MMS для администрирования коммуникационной инфраструктуры, анализа состояния узлов и интерфейсов. Отдельно докладчик отметил резервирование коммуникационной сети уровня станций и уровня процесса.

С докладом об особенностях приема и обработки данных нескольких потоков протокола МЭК61850-9-2LE выступил Максим Половников («Компания ДЭП»). Количество применяемых на подстанциях устройств с поддержкой МЭК 61850-9-2 увеличивается. И как отметил докладчик, прием и обработку всех данных удобно принимать через контролер, который может позволить обработать данные, передаваемые по шине подстанции и может выполнять несколько функций одновременно. «Контролёры построены на процессорах относительно небольшой мощности, но ее вполне достаточно для обработки принимаемых данных и последующих математических вычислений изменяемых параметров», — пояснил г-н Половников.

Испытания показали, что увеличение количества обрабатываемых потоков приводит к геометрическому возрастанию нагрузки на процессор. Работы по снижению потребления ресурсов контроллера позволили предложить ряд мер. Одна из таких мер – использование только необходимых функций обработки для каждого отдельного потока 9-2 (например, нет необходимости вычислять качество электроэнергии, если требуются только действующие значения). Вторая – применение специальных версий ядра операционной системы контроллера. Третья — оптимизация программного обеспечения обработки данных (правильный выбор временных параметров, математических функций расчета и т.п.). Применение указанных мер позволило осуществить качественный прием и обработку 8 потоков 9-2LE с допустимым потреблением процессорных ресурсов.

Второй частью доклада стало выступление Ирины Ковцовой на тему «Обработка статусной информации при расчете параметров электроэнергии на основании потока мгновенных значений IEC 61850-9-2LE». Докладчик  выделила детализацию неотъемлемой частью работы с данными — их статус и качество. «Каждое мгновенное значение тока и напряжения, принимаемого в формате имеет свой признак достоверности или другими словами — выставляется статус: значение достоверно (Good) , недостоверно (Invalid) или сомнительно (Questionable). Когда данные приходят со статусом «не Good», указывается дополнительная информация о причинах недостоверности».

С докладом «Практические вопросы реализации шлюза для сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики на основе УПАСК» выступил Алексей Аношин (УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС). В рамках своего выступления докладчик отметил, что обмен информацией между подстанциями для ряда функций противоаварийной автоматики просто необходим. «При наличии единой локальной цифровой шины Ethernet между подстанциями проектирование и реализация интерфейса не отличаются, что дает возможность без особых проблем публиковать, а так же подписываться на сообщения других подстанций», — рассказал Алексей Аношин.

Доклад раскрыл некоторые практические вопросы реализации шлюза для сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики на основе УПАСК (Устройства Передачи Аварийных Сигналов и Команд). В частности, обработку и формирование атрибута качества данных, изменение качества публикуемых данных на одной подстанции и других атрибутов данных при изменении качества данных на другой подстанции, синхронизацию времени между событиями и данными разных подстанций, формирование и состав SCL файлов на различных этапах проектирования ПС с применением устройства шлюза и сигнализацию состояния ВЧ канала и передача данных в АСУТП. Отдельно докладчик остановился на отображении атрибутов данных логического узла, которые не передаются между подстанциями.

Stephan Hutterer (Sprecher Automation GmbH) выступил с докладом «Цифровая подстанция: Опыт применения «шины процесса» МЭК 61850-9-2 для системы автоматизации и релейной защиты подстанции». Сетевая связь уже изменила область систем автоматизации подстанций и является на сегодняшний день основным фундаментом общей оцифровки энергосистем.  Также было отмечено, что концепция  шины процесса (SV) была введена стандартом IEC 61850-9-2.  В отличие от этого на «цифровой подстанции» используется идея процесса, где все данные на полевом уровне передаются через так называемую технологическую шину, то есть сеть Ethernet. Шина процесса так же будет установлена в соответствии с IEC 61850-9-2 LE. Протокол для построения дублированной сети (PRP) будет применяться для реализации избыточной конфигурации сети с плавным переключением. Stephan Hutterer в ходе доклада представил данные экспериментального проекта с техническими решениями.

О многофункциональных интеллектуальных устройствах  для цифровых подстанций рассказал Алексей Мокеев (Инженерный центр «Энергосервис»). «Целесообразность применения многофункциональных интеллектуальных электронных устройств (ИЭУ) обусловлена стремлением снизить затраты на создание цифровых подстанций, — прокомментировал докладчик. — На сегодняшний день становятся все более популярными устройства РЗА нового поколения, выполняющие дополнительно функции контроллера присоединения, и измерительные ИЭУ, обеспечивающие реализацию функций сразу нескольких измерительных устройств». В докладе были представлены опыты  разработки и внедрения специалистами ООО «Инженерный центр «Энергосервис» многофункциональных ИЭУ различного функционального назначения, в том числе устройств сопряжения с шиной процесса ENMU, многофункциональных измерительных устройств ЭНИП-2 и ESM, устройств релейной защиты и автоматики ENBC.

В докладе были отражены все особенности многофункциональных измерительных устройств ESM, которые выполняют функции телеизмерений, счетчика коммерческого учета электроэнергии,  прибора изменения показателей качества электроэнергии и устройства синхронизированных векторных изменений.  Так же г-н Мокеев рассказал о разработанных модификациях ESM как для подключения к шине процесса, так и для подключения к традиционным электромагнитным измерительным трансформаторам тока и напряжения.

Доклад «Реализация дифференциально-фазной защиты для «цифровой» подстанции» представил Валерий Ефремов («Релематика»). Устройства релейной защиты и автоматики РЗА традиционной подстанции с аналоговыми измерительными цепями получают всю информацию на своих входах без задержки. Сеть вносит свою задержку на передачу данных, которая может изменяться в зависимости от режима работы сети, например, в режиме «шторма» или перестроения сети, что требует учета в устройствах РЗА, получающих выборки измерений по шине процесса по протоколу МЭК 61850-9-2.

С докладом «Разработка УРЗА ТЕКОН300 на основе стандарта IEC61850 edition 2» выступил Дмитрий Щукин («Теконгрупп»). Докладчик подтвердил, что переход на микропроцессорную элементную базу в устройствах релейной защиты и автоматики открыл широкие возможности по автоматизации объектов энергетики. Стандарт МЭК61850 открывает целый спектр преимуществ, связанных со снижением затрат на установку и эксплуатацию вторичного оборудования энергообъекта, а также с автоматизацией процессов проектирования и наладки устройств РЗА. С другой стороны, требование реализации данного стандарта в устройствах РЗА и системах АСУ ТП поставило целый комплекс новых задач перед разработчиками вторичного оборудования. «Существуют два основных идеологических подхода к реализации стандарта МЭК 61850 в рамках устройства РЗА. Первый подход подразумевает применение программного буфера, обеспечивающего взаимодействие технологического кода разрабатываемого устройства с внешними комплексами, в соответствии с требованиями стандарта МЭК 61850. Второй подход подразумевает построение иерархической структуры всего программного обеспечения разрабатываемого устройства согласно стандарту МЭК 61850» — прокомментировал доклад г-н Щукин.

В докладе рассмотрели достоинства и недостатки двух подходов на примере разработки устройства РЗА серии ТЕКОН 300. Также, доклад затронул и проблемы модернизации существующих программных решений под новые требования, изложенные в рамках второй редакции стандарта МЭК 61850.

«Мы наконец-то совершили прорыв в области цифровых подстанций. Мы  перестали заниматься единичным изготовлением и начинаем движение в сторону повышенного числа проектов», — с таких слов начал свой доклад на тему «Новые возможности применения цифровых электронных измерительных трансформаторов» Максим Янин («Профотек»). За последние годы число применений цифровых ТТ и ТН постепенно переходит от стадии единичных пилотных проектов и выходит на уровень, когда становится актуальна типизация проектных решений и применяемого оборудования. АО «Профотек» существенно расширило производимые линейки производимых трансформаторов тока и напряжения, охватив уровни напряжения от 6 до 500кВ включительно. И, одновременно с расширением продуктовой линейки внесен ряд улучшений, существенно улучшающий привлекательность цифровых трансформаторов для эксплуатации. Достигнутая степень унификации этих измерительных трансформаторов позволяет использовать единые технические решения по установке и подключению электронных блоков вне зависимости от уровня напряжения и примененной схемы измерений. 

Представитель компании «Энегопромавтоматизация» Олег Кириенко представил разработанную его компанией автоматизированную систему «Репозиторий проектов МЭК 61850» на базе NPT Platform, которая позволяет реализовать централизованное хранилище SCD-файлов, а также осуществить детальный анализ данных, хранящихся в них, что значительно упрощает работу обслуживающего персонала, занятого в обработке файлов проектов МЭК 61850. Благодаря использованию системы, появляется возможность избежать ошибок, возникающих при наладке оборудования, также она помогает использовать данные SCD-файлов для работы смежных автоматизированных систем и повышает эффективность эксплуатации оборудования на протяжении всего жизненного цикла энергообъектов.

Комплексному подходу проектирования цифровой подстанции был посвящен доклад представителя компании Энергосетьпроект Павла Горожанкина. Его основные моменты включают в себя: учет всех необходимых технологических и сервисных функций (включая кибербезопасность); учет распределения функций между аппаратными компонентами и структуру ЦПС в целом; учет смежных частей проекта (размещение, электропитание, связь и др.). «Только комплексный подход позволяет произвести обоснованный выбор аппаратных средств ЦПС, а следовательно, является единственной реальной основой для расчета показателей надежности и стоимостных характеристик», - подчеркнул г-н Горожанкин.

Представитель компании Schweizer Engeneering Laboratories Dave Dolezilek в своем докладе рассказал об опыте модернизации энергосистемы Грузии с внедрением системы противоаварийного управления, на основе IEC 61850, которая еще совсем недавно подвергалась сильной нестабильности из-за аварий в электросети. «В настоящее время внедренная система ECS быстро и безопасно балансирует генерацию и нагрузку во время аварийных событий, тем самым предотвращая отключения», — рассказал докладчик.

КРУГЛЫЙ СТОЛ ПО ИТОГАМ ВТОРОГО ДНЯ

По итогам второго дня конференции состоялась дискуссия, затронувшая тему направления развития первичного оборудования трансформаторного токового движения, а так же перспективы развития электронных трансформаторов тока и напряжения для применения на цифровых подстанциях.

«В настоящее время ведется активная работа в области разработки и внедрения устройств и технологий цифровых подстанций», — рассказал Сергей Литвинов (НПО «Цифровые измерительные трансформаторы» (ЦИТ)). — Основой цифровой подстанции являются современные микропроцессорные модули управления и защиты с электронными измерительными трансформаторами тока и напряжения. Ведущие производители релейной защиты выполнили разработки и наладили серийный выпуск микропроцессорных модулей релейной защиты адаптированных для работы с цифровыми потоками с использованием шины процесса по стандарту IEC 61850-9-2LE.»

Довольно сложно обстоят дела с разработкой, созданием и сертификацией электронных измерительных трансформаторов тока и напряжения. Наиболее простой реализацией является использование стандартных трансформаторов тока и напряжения, дополненных измерительными объединяющими устройствами (Stand Alone Merging Unit). Применение оптических трансформаторов тока по причине высокой цены оправдано только в электрических сетях классов напряжения выше 110 – 220 кВ. Цифровые (нетрадиционные) трансформаторы могут быть использованы в широком диапазоне напряжений от 6 до 220 кВ.

По завершению дискуссии многие вопросы в итоге были перенесены на итоговый круглый стола третьего дня. С последним словом конференции второго дня выступил представитель Росатома В. Родионов, который предложил организовать рабочую группу для создания полигона «Цифровая подстанция» в Росатоме. После этого, для участников конференции была организована экскурсия на опытный полигон «Цифровая подстанция» АО «НТЦ ФСК ЕЭС».

Источник: RusCable.Ru