Инновационноеразвитие: от систем автоматизации к цифровым подстанциям

Рубрика:

ИТ в энергетике

 

Автор

Орлов Леонид, Директор направления автоматизации подстанций ЗАО «РТСофт»

 

    Цифровые подстанции, обеспечивающие новый уровень развития в управлении технологическими процессами передачи и распределения электро­энергии, являются одним из ключевых элементов интеллектуальных электроэнергетических систем. При этом термин «цифровая подстанция» в зависимости от текущего уровня развития продвигаемых решений трактуется различным образом. Например, в ОАО «ФСК ЕЭС», где широко внедрены современные АСУТП подстанций, под цифровой подстанцией (ЦПС) понимается комплексное решение, построенное в соответствии с международным стандартом МЭК 61850, в том числе с применением цифровых измерительных трансформаторов и организацией измерительных цепей по стандарту МЭК 61850-9-2 (sampled values). В то же время на большинстве объектов ОАО «Холдинг МРСК» отсутствуют даже системы автоматизации, и для реализации пилотных проектов по ЦПС заказчик готов рассматривать применение инновационных технологий в частичном объеме.
    Построение ЦПС преследует следующие цели:
    1) повышение надежности функционирования оборудования;
    2) снижение затрат на эксплуатацию оборудования;
    3) повышение эффективности использования основного оборудования.
    Достижение этих целей является непростой задачей. В частности, в европейских странах более высокая начальная стоимость существующих решений по цифровым подстанциям пока является серьезным фактором, ограничивающим применение данной технологии. Преимущества цифровых подстанций более отчетливо проявляются при учете полной стоимости внедрения и последующей эксплуатации подстанций.
    Компания «РТСофт» всесторонне проработала состояние дел в области создания систем автоматизации и сформировала комплексный подход к созданию систем автоматизации и решений для ЦПС.
    1. Единая концепция создания систем телемеханики, автоматизации и цифровых подстанций с возможностью поэтапного развития.
    2. Максимальная совместимость решений по ЦПС с существующими и многократно внедренными решениями по АСУТП, РЗА, ССПИ.
    3. Соответствие международным стандартам.
    4. Определение приоритетов внед­рения различных элементов ЦПС, исходя из затрат и ожидаемого эффекта.
    5. Оптимизация архитектуры ЦПС для достижения максимального экономического эффекта за счет применения многофункциональных устройств.
    Принимая во внимание разный набор требований, предъявляемый различными заказчиками к различным объектам, РТСофт предлагает несколько основных вариантов построения цифровых подстанций.
    1. Бюджетный и максимально прагматичный вариант, ориентированный на быстрое получение экономического эффекта без больших капитальных вложений, в основном за счет уменьшения объема контрольных кабелей. Основной принцип — применение интеллектуальных полевых контроллеров в защищенном исполнении, устанавливаемых в компактном шкафу в непосредственной близости от силового оборудования. Контроллер выполняет сбор дискретных сигналов, реализацию команд управления и блокировки для коммутационных аппаратов соответствующего присоединения. Для быстрого обмена между полевыми контроллерами и устройствами РЗА и АСУТП используется механизм GOOSE, для связи с верхним уровнем АСУТП ПС — протокол MMS МЭК 61850. Данное решение наиболее подходит для подстанций с РУ открытого исполнения и обеспечивает сокращение потребности в контрольных кабелях на 30–40%.
    2. Максимально инновационный вариант, включающий также и цифровые технологии для организации измерений (цифровые измерительные трансформаторы, объединительные устройства, коммуникационную шину процесса в соответствии со стандартом МЭК 61850-9-2).
    Системы релейной защиты и автоматизации для цифровых подстанций строятся на базе аттестованного и многократно проверенного оборудования, адаптированного для применения в ЦПС путем реализации технологий шины процесса в низовых интеллектуальных устройствах.
    Одним из ключевых аспектов построения современных энергетических объектов являются автоматические и автоматизированные алгоритмы обработки информации и управления. Поэтому наряду с развитием ключевых технологий электрических измерений и средств связи для цифровых подстанций предлагается рассмотреть развитие таких функций, как:

  • синхронизированные векторные измерения;
  • измерения показателей качества электрической энергии;
  • контроль кратковременных перенапряжений;
  • мониторинг технического состояния оборудования и систем и др.
    В ПТК SMART-SPRECON разработки компании «РТСофт» реализован ряд расширенных функций и новых технологий для решения новых задач управления энергообъектами, в частности:
  • свободно программируемая логика в соответствии с требованиями МЭК 61131 (подсистема STRATON в составе SCADA-системы SPRECON-V460);
  • прием, обработка и визуализация данных векторных измерений, включая поддержку протокола C37.118;
  • возможность программной имитации всех управляемых элементов ПС и низовых устройств, подключаемых к системе по различным протоколам, включая МЭК 61850;
  • бланки переключений;
  • процессор топологии с расширенной функциональностью (раскраска шин в зависимости от положения коммутационных аппаратов, значений токов и напряжений, топологии сети, наличия заземлений и др., топологическая блокировка управления коммутационными аппаратами, индикация КЗ на схеме сети);
  • инструментальные средства для конфигурирования систем на базе технологии МЭК 61850 различными способами («сверху вниз», «снизу вверх», по смешанной схеме);
  • кластерная архитектура АСУТП (мультиклиент-мультисервер с автоматической маршрутизацией данных и гибким резервированием серверов).
    Новые функции существенно расширяют возможность использования ПТК SMART-SPRECON.
    Таким образом, помимо традиционных приложений (АСУТП и ССПИ подстанций 110 кВ и выше), сегодня также возможны следующие применения ПТК SMART-SPRECON:
  • системы релейной защиты и автоматизации для цифровых подстанций;
  • экономичные АСУТП для объектов распределительного сетевого комплекса;
  • многофункциональные ССПИ для объектов распределительного сетевого комплекса (многофункциональный ПТК ССПИ, выполняющий функции телемеханики, оперативной блокировки и интеграции МП РЗА, уже сегодня в состоянии заменить три отдельных ПТК при более низкой стоимости);
  • системы автоматизации энергетических кластеров — групп подстанций, энергохозяйства промышленных предприятий, автономных сетей и т.п.;
  • системы диспетчерского управления распределительными сетями с учетом перехода к активно-адаптивным сетям;
  • тренажеры для оперативного персонала подстанций нового поколения.
    Компания «РТСофт» представила данную концепцию и свои новые разработки на 13-м корпоративном презентационном дне (КПД), проведенном ОАО «МРСК Северо-Запада» в декабре 2011 г.
    По результатам голосования экспертного совета КПД-13, среди 11 компаний, представивших свои решения и разработки, эксперты выделили компанию «РТСофт» за инновационную составляющую и оптимальную удельную стоимость оборудования. По мнению представителей исполнительного аппарата и филиалов ОАО «МРСК Северо-Запада», разработки РТСофт представляют собой продуманные и взвешенные решения для перехода от традиционно автоматизированных подстанций к цифровым подстанциям.