Цифровая электроподстанция АО «ЧЭАЗ» напряжений 35/110/220 кВ




Page 1


background image







Page 2


background image

140

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА 

И АВТОМАТИКА 

Цифровая электроподстанция 
АО «ЧЭАЗ» напряжений 35/110/220 кВ

Коллэ

 

Р

.

В

., 

 начальник отдела электроавтоматики АО «ЧЭАЗ»

Левшин

 

В

.

П

.,

 технический директор ООО «ЦУП ЧЭАЗ»

Шурдов

 

М

.

А

.,

 председатель совета директоров АО «ЧЭАЗ»

Р

азработка ЦПС-К была связана с необходи-

мостью  реализации  многочисленных  тре-

бований стандарта МЭК 61850 и ряда стан-

дартов, определяющих силовое и вторичное 

оборудование электроподстанций (ПС), в частности, 

электроподстанций напряжений 35/110/220 кВ.

Анализ  выполненных  на  АО  «ЧЭАЗ»  работ 

показывает,  что  внедрение  цифровых  техноло-

гий  при  построении  современных  электропод-

станций позволяет предложить заказчикам ЦПС, 

реализующую  ряд  преимуществ  по  сравнению 

с  традиционными  действующими  микропроцес-

сорными, среди которых:

1)  оцифровка информации на ранней стадии полу-

чения  информации  с  возможностью  внедрения 

цифровых защит, мониторинга и управления ПС, 

а  также  с  предиктивным  анализом  накопленной 

информации;

2)  шинная организация приемапередачи информа-

ции с возможностью повышения живучести ЦПС 

за счет внедрения терминальной идеологии N+1;

3)  использование волоконно-оптических линий свя-

зи (ВОЛС) с повышением гальваноизоляции и по-

мехоустойчивости каналов связи;

4)  значительные  эксплуатационные  преимущества, 

в частности:

 

– меньшее время перерыва электроснабжения 

при авариях, более надежное и помехоустой-

чивое электроснабжение потребителей;

 

– меньшую стоимость ЦПС по сравнению с дей-

ствующими микропроцессорными;

 

– возможность  поэтапной  модернизации  дей-

ствующих подстанций  в направлении цифро-

вой, например, замену только морально уста-

ревшего вторичного кабельного хозяйства на 

современное  без  существенной  модерниза-

ции другого оборудования ПС;

 

– возможность  резкого  снижения  требований 

к  квалификации  обслуживающего  персонала 

автономной  ЦПС  с  дальнейшим  обслужива-

нием ЦПС выездными бригадами.

Желание максимально использовать все пре-

имущества ЦПС заставляет большинство извест-

ных разработчиков современных ПС предлагать 

свои  оптимальные,  по  их  мнению,  решения  по-

строения цифровых подстанций, к которым и от-

носится  частное  решение  построения  ЦПС-К 

АО «ЧЭАЗ» напряжений 35/110/220 кВ.

При этом заказчикам предлагается один из воз-

можных  экономичных  вариантов  построения  ЦПС, 

имеющей  наиболее  распространенную  структуру 

стандартного  силового  оборудования,  размещен-

ного на территории открытого распределительного 

устройства (ОРУ) с управлением из общестанцион-

ного пункта управления (ОПУ).

СЕРИЙНОЕ

 

РЕШЕНИЕ

 

АО

 «

ЧЭАЗ

» 

ДЛЯ

 

ЦПС

 

НАПРЯЖЕНИЙ

 35/110/220 

КВ

С  учетом  структуры  силового  оборудования  стан-

дартной  ПС  была  разработана  структура  и  органи-

зован серийный выпуск экономичной цифровой ПС 

Рис

. 1. 

Пример

 

размещения

 

выносного

 

блока

 

на

 

раме

 

из

мерительных

 

трансформаторов

 

тока

а

два

 

выносных

 

блока

 

на

 

одной

 

раме

 

ИТТ

 110 

кВ

б

открытый

 

выносной

 

блок

в

подключение

 

выносного

 

блока

 

к

 

ВОЛС

Начиная

 

с

 2004 

года

 

АО

 «

ЧЭАЗ

» 

проводит

 

ряд

 

научно

технических

 

и

 

опытно

конструк

торских

 

работ

 

по

 

созданию

 

экономичных

 

цифровых

 

электроподстанций

 

с

 

высокими

 

характеристиками

 

кибербезопасности

помехоустойчивости

надежности

 

и

 

живучести

 

(

шифр

 

ЦПС

К

).







Page 3


background image

141

для напряжений 35/110/220 кВ, когда по-

строение ЦПС реализуется на базе одно-

го  типового  универсального  цифрового 

контроллера с набором выносных функ-

циональных  блоков,  устанавливаемых 

в непосредственной близости к силовому 

оборудованию ПС.

В  настоящее  время  универсаль-

ный  цифровой  контроллер  выпускается 

АО «ЧЭАЗ» как типовое изделие — «Кон-

троллер цифровой универсальный с вы-

носными блоками (КЦУВБ) для присоеди-

нений 35–220 кВ (защита, автоматизация, 

регистрация,  измерение)».  Контроллер 

выпускается по ТУ БКЖИ.656316.010.

КЦУВБ  имеет  крейтовую  многопро-

цессорную структуру.

Вычислительная  мощность  КЦУВБ 

выбирается  в  соответствии  с  вычисли-

тельной  мощностью,  необходимой  для 

реализации  заданных  алгоритмов  обра-

ботки информации.

Наличие  в  КЦУВБ  крейтовых  транс-

миттеров  обеспечивает  подключение 

функциональных  выносных  блоков  по 

ВОЛС.

В  состав  КЦУВБ  входят  следующие 

базовые функциональные блоки, отмеченные в таб-

лице 1.

Использование КЦУВБ в различных сочетаниях 

с существующим набором выносных блоков позво-

ляет реализовывать практически любые конфигу-

рации  вторичного  оборудования  ЦПС,  например, 

начиная  с  распределенного  управления  каждым 

присоединением  ЦПС  и  заканчивая  единым  цен-

трализованным многофункциональным цифровым 

контуром  защит,  мониторинга,  управления,  реги-

страции  аварийных  событий  и  измерений,  вклю-

чая коммерческие измерения потребляемой элек-

троэнергии и мощности, а также оценку качества 

электроэнергии.

Отметим,  что  в  случае  необходимости  реа-

лизации  третьей  архитектуры  ЦПС  (МЭК  61850, 

полная  ЦПС),  согласно  требованиям  ПАО  «ФСК 

ЕЭС», блоки оцифровки аналоговой информации 

комплектуются  модулем  формирования  сигналов 

в  соответствии  с  протоколом  МЭК  61850-9-2  LE 

(SV),  блоком  приема  и  передачи  дискретной  ин-

формации  —  МЭК  61850-8-1  (GOOSE)  и  вычис-

лительным  ядром  КЦУВБ  —  трансивером  МЭК 

61850-8-1 (MMS).

Кроме  того,  с  помощью  блоков  оптоэлектрон-

ных  сплиттера  и  коммутатора  для  передачи  ин-

формации  по  ВОЛС  между  ОРУ  и  ОПУ  организу-

ются:

 

– универсальная  цифровая  гальваноизолирован-

ная оптико-волоконная шина процесса (в терми-

нах  МЭК  61850)  с  повышенной  пропускной  спо-

собностью свыше нескольких Тбит/с; 

 

– универсальная  цифровая  гальваноизолирован-

ная оптико-волоконная шина станции (в терминах 

МЭК 61850).

Цифровые шины процесса и станции обеспе-

чивают работу ЦПС с оборудованием, реализую-

щим как протоколы МЭК 61850-9-2, МЭК 61850-9-2 

LE, МЭК 61850-8-1, так и различные аппаратные 

интерфейсы передачи информации.

Наиболее  экономичным  решением  для  ЦПС-К 

является случай, когда в КЦУВБ организуется цен-

трализованная совместная обработка данных, на-

пример,  одного  рабочего  напряжения.  При  этом 

вычислительное ядро КЦУВБ (рисунки 3 и 4) позво-

Табл. 1. Базовые выносные функциональные блоки КЦУВБ

Функционал блока

Особенности использования 

блока

1

Блок оцифровки аналого-

вой информации с выхода 

измерительного трансфор-

матора напряжения (ИТН)

Для установки в ОРУ.
Рядом с ИТН.
Конструктив обеспечивает крепле-

ние на раме крепления ИТН.

2

Блок оцифровки аналого-

вой информации с выхода 

измерительного трансфор-

матора тока (ИТТ)

Для установки в ОРУ.
Рядом с ИТТ.
Конструктив обеспечивает крепле-

ние на раме крепления ИТТ.

3 Блок приема и передачи 

дискретной информации

Для установки в ОРУ.
Рядом с соответствующим автома-

тическим выключателем (АВ) или 

разъединителем.
Конструктив обеспечивает крепле-

ние на раме крепления ИТТ/ИТН/АВ.

4 Блок оптоэлектронного 

сплиттера (рисунок 2)

Для установки в ОРУ/ОПУ.
Для организации шины процесса/

станции (МЭК 61850).

5 Блок оптоэлектронного 

коммутатора

Для установки в ОРУ/ОПУ
Для организации шины процесса/

станции (МЭК 61850).

Рис

. 2. 

Модуль

 

для

 

блока

 

оптоэлектронного

 

сплиттера

 4 (67) 2021







Page 4