96
СЕТИ
РОССИИ
Автоматизация
подстанции 110/10 кВ
«Ярцево-2»
с использованием
стандарта МЭК 61850
В 2015 году в рамках реализации Программы инновацион ного
развития в ПАО «МРСК Центра» завершился проект автома-
тизации подстанции с применением оборудования релейной
защиты и автоматики (РЗА) и системы сбора и передачи ин-
формации (ССПИ), поддерживающих современный стандарт
МЭК 61850 «Коммуникационные сети и системы подстанций».
Целью проекта стала практическая оценка перспектив данно-
го технического решения в качестве основного для построения
систем РЗА и ССПИ для двухтрансформаторных тупиковых
и отпаечных подстанций 110/10 (6) кВ.
Сергей НОВИКОВ — главный специалист
отдела технологического развития и инноваций
ПАО «МРСК Центра»,
Алексей МЕРКУЛОВИЧ — начальник службы
релейной защиты, автоматики, измерений и метрологии
филиала ПАО «МРСК Центра» — «Смоленскэнерго»
СТАРТ
ПРОЕКТА
В
2012
году
в
ходе
оценки
воз
-
можных
площадок
внедрения
инно
-
вационного
оборудования
во
вни
-
мание
принимались
как
системная
значимость
объекта
(
отсутствие
или
минимальное
количество
потребите
-
лей
первой
и
особой
категории
для
снижения
рисков
последствий
отказа
или
неправильной
работы
вторич
-
ного
оборудования
),
так
и
возможно
-
сти
дальнейшего
развития
площадки
в
части
поэтапного
внедрения
первич
-
ного
оборудования
с
МЭК
61850 «
на
борту
» (
ТТ
,
ТН
,
выключателей
,
разъ
-
единителей
).
Здесь
немаловажно
от
-
метить
тот
факт
,
что
вторичное
обо
-
рудование
с
поддержкой
МЭК
61850
планировалось
внедрить
без
дубли
-
рования
традиционными
защитами
,
выполненными
на
микропроцессор
-
ной
(
в
случае
нового
объекта
)
или
электромеханической
базе
(
в
случае
существующего
объекта
).
В
итоге
объектом
внедрения
была
выбрана
существующая
подстанция
ПС
110/10
кВ
«
Ярцево
-2»
филиала
ПАО
«
МРСК
Центра
» — «
Смоленск
-
энерго
»,
являющаяся
центром
пита
-
ния
социальных
и
производственных
объектов
г
.
Ярцево
,
Смоленской
об
-
ласти
.
Важным
моментом
,
который
при
-
шлось
учитывать
специалистам
ПАО
«
МРСК
Центра
»
на
стадии
подготовки
технических
требований
,
стало
прак
-
тически
полное
отсутствие
в
распреде
-
лительном
сетевом
комплексе
успеш
-
но
реализованных
на
тот
момент
проектов
по
внедрению
оборудования
РЗА
и
ССПИ
с
поддержкой
МЭК
61850.
В
этой
связи
возникла
необходимость
р
е
л
е
й
н
а
я
з
а
щ
и
т
а
и
а
в
т
о
м
а
т
и
к
а
релейная защит
а и автома
тика
97
№
1 (34) 2016
в
предварительной
оценке
воз
мож
нос
тей
как
отечественных
,
так
и
зарубежных
заводов
-
изготовителей
,
в
т
.
ч
.
в
части
нали
-
чия
у
них
опыта
взаимодействия
с
проектными
и
монтажны
-
ми
организациями
.
Немаловажным
была
и
заинтересован
-
ность
,
готовность
самих
заводов
-
изготовителей
к
участию
в
подобном
проекте
,
решению
возможных
организационных
и
технологических
вопросов
(
например
,
в
части
стыковки
с
оборудованием
СДТУ
,
применяемым
в
Обществе
,
обуче
-
ния
персонала
служб
РЗА
,
гарантийному
и
послегарантий
-
ному
обслуживанию
).
Результатом
данной
работы
стала
принципиальная
схе
-
ма
организации
системы
РЗА
и
ССПИ
с
применением
обо
-
рудования
на
МЭК
61850,
представленная
на
рис
. 1.
Техническим
заданием
на
техническое
перевооружение
ПС
была
предусмотрена
и
организация
нового
волоконно
-
оптического
канала
связи
с
верхним
уровнем
диспетчериза
-
ции
,
модернизация
приводов
РПН
силовых
трансформато
-
ров
для
возможности
управления
ими
в
едином
цифровом
интерфейсе
,
установка
автоматизированного
рабочего
ме
-
ста
(
АРМ
)
инженера
-
релейщика
.
Одновременно
проектом
были
предусмотрены
работы
по
замене
масляных
выключателей
10
кВ
на
вакуумные
,
прокладке
кабелей
вторичной
коммутации
по
ОРУ
ПС
,
от
-
делочные
работы
в
ЗРУ
и
ОПУ
.
Благодаря
особым
правилам
проектирования
«
цифро
-
вых
»
подстанций
,
определяемым
стандартом
МЭК
61850
(
в
т
.
ч
.
по
использованию
файлов
электронной
проектной
документации
SCL,
выполнению
конфигурирования
обо
-
рудования
в
специализированном
ПО
),
существенных
Табл
. 1.
Основные
технические
характеристики
ПС
«
Ярцево
-2»
(
техническое
перевооружение
в
рамках
«
пилотного
»
проекта
)
Схема
первичных
соеди
нений
ОРУ
110
кВ
4
Н
Схема
первичных
соеди
нений
ЗРУ
10
кВ
10-1
Мощность
силовых
трансформаторов
,
МВА
16
Кол
-
во
ячеек
КРУ
,
шт
.
27 (
из
них
19
линейных
)
Тип
ячеек
КРУ
К
12
РЗА
На
электроме
-
ханической
базе
АРМ
РЗА
Отсутствует
ССПИ
Отсутствует
Связь
ВЧканал
,
телефон
РУ 110 кВ
Шкаф
центральной
сигнализации
Электрический
Оптический
Тип кабеля:
MOXA
UC-7122-CE
Шкаф
основных, резервных
защит
и
управления
выключателем
Т1 (Т2) 110 кВ
Шкаф
защиты
и
автоматики
ввода
Т1 (Т2)
и
СВ
Коммутатор
RuggedCom
Коммутатор
RuggedCom
РУ 10 кВ
Счётчики «Протон»
SPA-ZC 402
МЭК61850
МЭК61850
Коммутатор
RuggedCom
МЭК61850
МЭК61850
RS485
Modbus TCP/IP
Счётчики «Протон»
RS485
Верхние
уровни
управления
Оборудование
ССПИ
Рис
. 1.
98
СЕТИ РОССИИ
сложностей
при
разработке
ПСД
удалось
избежать
.
Сформирован
-
ный
в
ходе
проектирования
SCD
файл
представил
ПС
в
виде
еди
-
ного
цифрового
объекта
.
Следует
отметить
,
что
при
реализации
про
-
ектов
внедрения
инновационного
оборудования
именно
техническое
сопровождение
на
стадии
ПИР
со
стороны
завода
-
изготовителя
яв
-
ляется
одним
из
значимых
факто
-
ров
успеха
его
реализации
.
ПРОЕКТНЫЕ
РЕШЕНИЯ
Для
сбора
,
обработки
,
ото
-
бражения
и
передачи
информа
-
ции
был
применен
современный
комплекс
ССПИ
,
установленный
в
ОПУ
(
рис
. 2)
вместе
с
промыш
-
ленным
компьютером
,
выполня
-
ющим
функцию
АРМ
релейщика
.
Применение
данного
устройства
позволило
обеспечить
:
•
сбор
и
первичную
обработку
аналоговых
и
дискретных
сиг
-
налов
с
модулей
ввода
-
вывода
;
•
сбор
информации
с
микропро
-
цессорных
устройств
по
цифро
-
вым
каналам
связи
;
•
передачу
информации
на
верх
-
ние
уровни
диспетчерского
управления
;
•
отображение
информации
не
-
посредственно
на
подстанции
посредством
АРМ
релейщика
;
•
предупредительную
и
аварий
-
ную
сигнализацию
;
•
регистрацию
и
отображение
событий
;
•
непрерывный
автоматический
контроль
состояния
и
функ
цио
-
нирования
аппаратуры
и
про
-
граммного
обеспечения
как
самой
ССПИ
,
так
и
устройств
нижнего
уровня
(
МП
РЗА
,
связь
,
измерение
);
•
выполнение
требований
в
части
информационной
безопасности
;
•
настройку
устройств
МП
РЗА
и
сбор
осциллограмм
,
сохране
-
ние
зарегистрированных
осцил
-
лограмм
в
архиве
;
•
помощь
персоналу
в
анализе
осциллограмм
.
Комплекс
имеет
информацион
-
ную
емкость
до
5000
сигналов
,
воз
-
можность
передачи
информации
на
верхние
уровни
управления
—
до
16
направлений
,
большой
пакет
стандартных
протоколов
для
сбора
и
передачи
информации
и
позволя
-
ет
интегрировать
до
200
устройств
нижнего
уровня
.
Также
заложен
функционал
оперативной
блоки
-
ровки
коммутационных
аппаратов
.
В
качестве
устройств
РЗА
при
-
менены
современные
многофунк
-
циональные
терминалы
с
под
-
держкой
протокола
МЭК
61850
и
единым
программным
обеспече
-
нием
для
всех
устройств
.
Устрой
-
ства
основной
и
резервной
защиты
силовых
трансформаторов
,
защи
-
ты
и
управления
вводными
и
секци
-
оннным
выключателями
,
контроля
и
управления
РПН
размещены
на
панелях
в
ОПУ
(
рис
. 3),
остальные
устройства
находятся
в
релейных
отсеках
РУ
10
кВ
.
Устройства
диф
-
ференциальной
защиты
силовых
трансформаторов
имеют
и
функ
-
цию
их
мониторинга
.
Для
управления
коммутацион
-
ными
аппаратами
110
и
10
кВ
при
-
менены
устройства
,
которые
обе
-
спечивают
функции
управления
с
передней
панели
устройства
и
от
ССПИ
,
а
также
функции
оператив
-
ной
блокировки
по
GOOSE
связям
.
В
устройствах
имеются
следую
-
щие
функции
:
•
авторизация
пользователей
(
уровни
доступа
и
пароли
);
•
аварийный
осциллограф
с
воз
-
можностью
записи
до
12
анало
-
говых
каналов
и
до
64
дискрет
-
ных
сигналов
;
•
полный
комплект
релейной
защиты
для
линий
и
вводов
(
стандартные
конфигурации
);
•
режимы
АПВ
и
измерения
по
выбранному
классу
ТТ
и
ТН
;
Рис
. 3.
Рис
. 2.
•
возможность
применения
дуго
-
вой
защиты
ячейки
(
до
3
дат
-
чиков
)
и
обмен
GOOSE
сооб
-
щениями
между
дуговыми
защитами
разных
ячеек
,
что
со
-
кращает
время
отключения
до
10–15
мс
;
•
мониторинг
коммутационного
аппарата
.
Параметрирование
устройств
РЗА
может
осуществляться
уда
-
ленно
(
через
веб
-
интерфейс
)
или
локально
—
посредством
ПК
,
и
до
-
полнительно
обеспечивает
:
•
просмотр
состояний
светодио
-
дов
и
списков
событий
;
•
сохранение
данных
событий
;
•
задание
настроек
параметров
;
•
контроль
сигналов
;
•
просмотр
измерений
;
•
просмотр
векторных
диаграмм
;
•
чтение
файлов
осциллограмм
.
В
качестве
резервной
систе
-
мы
сигнализации
на
подстанции
применено
устройство
,
в
котором
аварийные
дискретные
сигналы
дублируются
и
отображаются
на
мини
-
экранах
(
рис
. 2).
Резервная
система
сигнализации
интегриро
-
вана
в
ССПИ
и
имеет
свой
экран
для
отображения
информации
.
Для
обеспечения
надёжности
работы
ССПИ
и
устройств
РЗА
на
подстанции
используется
посто
-
янный
оперативный
ток
и
макси
-
мально
экономически
оправдан
-
ное
резервирование
питающих
цепей
и
зарядных
агрегатов
для
АБ
и
ЩПТ
.
99
№
1 (34) 2016
ким
уровнем
электромагнитной
защиты
,
стандартных
коммуни
-
каций
по
протоколу
TCP-IP;
•
мониторинга
и
диагностики
не
-
исправностей
устройств
сред
-
ствами
ССПИ
и
РЗА
с
пред
-
упредительной
и
аварийной
сигнализацией
;
•
многоуровневой
сигнализации
и
повышения
информативно
-
сти
о
техническом
состоянии
объекта
.
4.
Повысить
функциональность
ССПИ
и
МП
устройств
и
сокра
-
тить
время
алгоритма
их
рабо
-
ты
за
счёт
:
•
применения
современных
МП
устройств
с
виртуальной
логикой
,
отвечающих
самым
высоким
требованиям
между
-
народных
стандартов
;
•
создание
системы
единого
времени
по
протоколу
SNTP
для
всех
устройств
;
•
использование
распределен
-
ных
функций
на
базе
GOOSE-
связей
.
5.
Повысить
культуру
и
безопас
-
ность
обслуживания
объекта
оперативным
персоналом
за
счёт
большей
информатив
-
ности
и
организации
рабочего
места
,
применения
АРМ
релей
-
щика
.
6.
Повысить
экономичность
ПИР
,
СМР
и
ПНР
при
реализации
проекта
за
счёт
унификации
МП
устройств
и
сокращения
ка
-
бельных
связей
.
7.
Реализовать
обмен
телеметри
-
ческой
информацией
с
верх
-
ним
уровнем
диспетчерского
управления
и
с
применением
двух
цифровых
каналов
пере
-
дачи
данных
—
оптического
и
спутникового
.
В
2016
году
после
реконструк
-
ции
первичного
оборудования
ПС
будет
внедрён
функционал
управ
-
ления
коммутационными
аппара
-
тами
ОРУ
110
кВ
и
виртуальная
оперативная
блокировка
в
стан
-
дарте
МЭК
61850.
Однако
,
как
уже
отмечалось
выше
,
в
ходе
проектных
и
пуско
-
наладочных
работ
был
выявлен
ряд
особенностей
внедрения
оборудования
с
поддержкой
МЭК
61850
на
ПС
с
простыми
и
нагляд
-
ными
схемами
,
к
которым
отно
-
сится
«
Ярцево
-2»
и
большинство
ПС
распределительных
сетевых
компаний
,
в
части
отсутствия
до
-
Необходимо
отметить
,
что
тех
-
нические
возможности
оборудова
-
ния
,
имеющие
на
момент
реализа
-
ции
проекта
стоимость
устройств
сопряжения
с
шиной
процесса
(
УСО
),
позволили
реализовать
интеграцию
оборудования
РЗА
и
ССПИ
только
на
уровне
станци
-
онной
шины
(IEK61850-8-1),
дис
-
кретные
и
аналоговые
сигналы
от
первичных
устройств
заведены
непосредственно
в
терминалы
РЗА
по
традиционной
схеме
кон
-
трольными
кабелями
.
Стоимость
волоконно
-
оптического
кабеля
(
на
момент
начала
технического
пере
-
вооружения
ПС
)
не
показывала
его
значительного
экономического
преимущества
в
объеме
реализа
-
ции
проекта
.
Также
для
снижения
затрат
было
принято
решение
отказаться
от
полноценного
PRP-
резер
ви
ро
-
ва
ния
передачи
информации
с
ор
-
ганизацией
только
одного
кольца
локальной
сети
Ethernet (
см
.
прин
-
ципиальную
схему
,
рис
. 1).
ВЫВОДЫ
И
ЗАКЛЮЧЕНИЯ
Реализация
проекта
техни
-
ческого
перевооружения
ПС
110/10
кВ
«
Ярцево
-2»
на
МЭК
61850
позволила
:
1.
Получить
опыт
проектирова
-
ния
,
монтажа
и
наладки
обо
-
рудования
,
поддерживающего
стандарт
МЭК
61850,
повысить
компетентность
служб
Заказчи
-
ка
в
области
«
цифровых
»
ПС
.
2.
Определить
дальнейшие
пер
-
спективы
развития
проекта
как
полигона
для
внедрения
первичного
оборудования
,
под
-
держивающего
МЭК
61850,
ча
-
стично
определить
требования
к
данному
оборудованию
.
3.
Повысить
надежность
эксплуа
-
тации
объекта
за
счёт
:
•
отказа
от
электромеханических
устройств
и
применения
циф
-
ровых
устройств
ССПИ
и
РЗА
одного
информационного
стан
-
дарта
МЭК
61850
и
унифициро
-
ванного
ПО
;
•
сокращения
кабельных
связей
за
счёт
применения
много
-
функциональных
устройств
с
виртуальной
конфигурацией
функций
и
использования
гори
-
зонтальных
связей
(GOOSE)
МЭК
61850;
•
использования
устройств
про
-
мышленного
Ethernet
с
высо
-
статочного
технико
-
экономическо
-
го
обоснования
:
•
применения
полевых
УСО
и
перехода
от
кабельной
про
-
дукции
с
медными
жилами
на
оптические
кабели
на
ОРУ
110
кВ
.
Очевидно
данный
результат
обусловлен
высо
-
кой
стоимостью
УСО
и
малой
протяжённостью
кабельных
связей
ПС
со
схемами
110-4
Н
,
5
Н
, 9
и
т
.
д
.;
•
организации
шины
процесса
(
в
соответствии
с
IEC 61850-9-2
LE).
Для
ПС
с
простыми
и
наглядными
схемами
пер
-
вичных
соединений
воз
можно
единственно
эффективным
будет
вариант
непосредствен
-
ной
оцифровки
аналоговых
сигналов
в
терминалах
РЗА
,
во
всяком
случае
до
того
момента
,
пока
не
снизится
стоимость
первичных
преобразователей
и
оборудования
,
передаю
-
щего
дискретные
сигналы
непосредственно
в
цифровом
виде
.
В
ближайшее
же
время
разви
-
тие
возможностей
МЭК
61850
на
ПС
,
аналогичных
ПС
«
Ярцево
-2»,
будет
идти
в
направлении
приме
-
нения
цифровых
первичных
пре
-
образователей
в
различных
ва
-
риациях
с
применением
полевых
УСО
.
В
перспективе
же
ПС
со
схе
-
мами
110-4
Н
(5
Н
, 9,12)
и
обору
-
дованием
РЗА
и
ССПИ
,
поддер
-
живающем
МЭК
61850,
должны
изначально
проектироваться
и
по
-
ставляться
блоками
повышенной
заводской
готовности
(
для
сборки
по
методу
конструктора
),
в
т
.
ч
.
на
ПС
должно
быть
полностью
нала
-
жено
и
оттестировано
вторичное
оборудование
.
Опыт
выполнения
ПИР
и
ПНР
в
этом
и
других
проектах
,
связан
-
ных
с
внедрением
инноваций
,
по
-
казал
необходимость
обязатель
-
ного
технического
сопровождения
работ
специалистами
завода
—
производителя
оборудования
,
предполагаемого
к
применению
.
При
реализации
инновацион
-
ных
проектов
в
обязательном
порядке
должны
быть
предусмо
-
трены
шеф
-
монтажные
и
шеф
-
наладочные
работы
,
обучение
персонала
и
пос
легарантийное
обслуживание
и
техподдержка
не
менее
3
лет
.
Оригинал статьи: Автоматизация подстанции 110/10 кВ «Ярцево-2» с использованием стандарта МЭК 61850
В 2015 году в рамках реализации Программы инновационного развития в ПАО «МРСК Центра» завершился проект автоматизации подстанции с применением оборудования релейной защиты и автоматики (РЗА) и системы сбора и передачи информации (ССПИ), поддерживающих современный стандарт МЭК 61850 «Коммуникационные сети и системы подстанций». Целью проекта стала практическая оценка перспектив данного технического решения в качестве основного для построения систем РЗА и ССПИ для двухтрансформаторных тупиковых и отпаечных подстанций 110/10 (6) кВ.
