Комплексное решение для автоматизации процессов управления, диагностики и эксплуатации РЗА, АСУ ТП и средств измерений объектов энергетики

82

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА 

И АВТОМАТИКА  

Комплексное решение для автоматизации 
процессов управления, диагностики 
и эксплуатации РЗА, АСУ ТП и средств 
измерений объектов энергетики

Общее

число

устройств

РЗА

в

энергосистеме

РФ

составляет

не

менее

миллиона

и

каж

-

дое

требует

периодического

контроля

и

технического

обслуживания

, 

а

в

случае

измене

-

ния

электрических

режимов

 — 

перерасчета

параметров

срабатывания

. 

Существующие

инструменты

автоматизации

не

обеспечивают

должного

ответа

данным

вызовам

. 

Романов

Ю

.

В

., 

к

.

т

.

н

., 

директор

обособленного

подразделения

ООО

 «

РТСофт

-

СГ

» 

в

г

. 

Чебоксары

Бондаренко

А

.

Ю

., 

главный

инженер

проектов

ООО

 «

РТСофт

-

СГ

»

Рыбин

И

.

С

., 

начальник

отдела

аналитики

и

поддержки

продаж

ООО

 «

РТСофт

-

СГ

»

Федоров

О

.

А

., 

заместитель

генерального

директора

ООО

 «

РТСофт

-

СГ

»

В

отличие

от

устоявшихся

программных

ком

-

плексов

 SCADA/EMS/DMS/OMS, 

автома

-

тизирующих

деятельность

диспетчерских

подразделений

, 

в

РФ

и

мире

в

промышлен

-

ной

эксплуатации

пока

не

существует

программных

решений

, 

объединяющих

широкий

комплекс

задач

службы

РЗА

и

АСУ

ТП

вокруг

единой

информаци

-

онной

модели

и

интегрированных

с

диспетчерскими

решениями

.

В

рамках

развития

концепции

автоматизации

и

цифровизации

эксплуатации

вторичного

оборудо

-

вания

в

ООО

  «

РТСофт

-

СГ

» 

разработано

комплекс

-

ное

программное

решение

 Advanced Protection Suite 

(

далее

 — APS, 

Система

).

Система

призвана

обеспечить

конечным

заказчи

-

кам

следующие

преимущества

:

1) 

повышение

надежности

работы

энергообъектов

и

эффективности

компании

за

счет

минимизации

ущерба

, 

связанного

с

нарушением

электроснаб

-

жения

и

поломками

вследствие

аварий

из

-

за

не

-

исправностей

вторичного

оборудования

;

2) 

увеличение

срока

эксплуатации

вторичного

обору

-

дования

за

счет

повышения

качества

организации

процессов

эксплуатации

и

технического

управления

;

3) 

цифровизацию

технологических

процессов

управ

-

ления

вторичным

оборудованием

РЗА

, 

АСУ

ТП

, 

средств

измерений

  (

СИ

) 

объектов

энергетики

, 

обеспечение

поддержки

принятия

решений

на

ос

-

нове

аналитики

и

оперативной

информации

.

Система

может

внедряться

на

объектах

электро

-

энергетики

и

энергообъектах

промышленных

пред

-

приятий

всех

типов

.

Система

автоматизирует

следующие

технологи

-

ческие

процессы

:

– 

мониторинг

устройств

РЗА

, 

АСУ

ТП

, 

СИ

;

– 

анализ

функционирования

устройств

РЗА

, 

АСУ

ТП

и

СИ

;

– 

анализ

аварийных

событий

на

энергообъекте

и

в

энергосистеме

;

– 

расчет

параметров

настройки

устройств

РЗА

;

– 

планирование

и

контроль

технического

обслужи

-

вания

устройств

РЗА

, 

АСУ

ТП

, 

СИ

.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ

МОНИТОРИНГ

УСТРОЙСТВ

РЗА

Основной

целью

создания

группы

функций

монито

-

ринга

РЗА

в

 APS 

стала

необходимость

регулярно

-

го

контроля

возникающих

неисправностей

внешних

и

внутренних

компонентов

устройства

РЗА

. 

В

даль

-

нейшем

назначением

данной

группы

функций

 APS 

стала

автоматизация

задач

персонала

служб

релей

-

ной

защиты

по

контролю

и

поддержанию

правиль

-

ности

работы

устройств

РЗА

, 

расчетов

параметров

РЗА

, 

функциональной

систематизации

полученных

данных

, 

а

также

автоматизация

формирования

ком

-

плекса

мероприятий

и

рекомендаций

по

устранению

возникших

неисправностей

.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ

АНАЛИЗ

АВАРИЙНЫХ

СОБЫТИЙ

НА

ЭНЕРГООБЪЕКТЕ

И

В

ЭНЕРГОСИСТЕМЕ

Активные

попытки

автоматизации

анализа

информа

-

ции

об

авариях

в

энергосистемах

предпринимались

с

 80-

х

годов

 XX 

века

 [1, 2], 

с

момента

внедрения

цифровых

регистраторов

аварийных

событий

. 

Но

воплощать

в

жизнь

такие

системы

стало

возможным

лишь

недавно

, 

благодаря

развитию

 IT-

технологий

и

средств

моделирования

. 

На

рисунке

 1 

представлены

внешние

системы

, 

с

которыми

взаимодействует

 APS 

в

рамках

общей

ин

-

формационной

системы

. 

Файлы

осциллограмм

, 

как

основные

исходные

данные

для

анализа

аварийных

ситуаций

, 

поступают

автоматически

от

системы

сбора

осциллограмм

либо

могут

быть

загружены

вручную

. 

В

 Advanced Protection Suite 

реализован

нестан

-

дартный

способ

идентификации

возникновения

ава

-

рийного

события

 — 

фиксация

достоверного

измене

-

ния

обобщенного

телесигнала

состояния

ЛЭП

или

83

оборудования

на

  «

отключено

» 

и

одновременного

отсутствия

на

момент

изменения

открытой

/

раз

-

решенной

диспетчерской

заявки

на

данное

оборудование

. 

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ

АНАЛИЗ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

МП

-

УСТРОЙСТВ

Используя

полученную

при

ана

-

лизе

аварийного

события

инфор

-

мацию

о

месте

повреждения

, 

в

Системе

запускаются

функции

анализа

правильности

действия

защит

. 

Это

реализовано

двумя

способами

:

– 

анализ

с

помощью

логического

дерева

событий

; 

– 

моделирование

поведения

устройств

с

примене

-

нием

цифровых

двойников

. 

Анализу

действия

защит

с

помощью

логического

дерева

событий

посвящен

ряд

публикаций

 [3]. 

На

выходе

дерево

событий

формирует

требование

к

действию

анализируемой

защиты

, 

сравнивает

с

фактическим

действием

и

, 

если

они

совпадают

, 

делает

вывод

о

том

, 

что

защита

подействовала

правильно

.

Анализ

действия

защит

с

моделированием

явля

-

ется

предиктивным

и

позволяет

выявлять

скрытые

проблемы

в

функционировании

релейной

защиты

.

Анализ

производится

с

привлечением

внешней

системы

имитационного

моделирования

, 

в

которой

по

параметрам

аварии

воспроизводится

аварий

-

ный

режим

сети

, 

включая

процесс

автоматического

повторного

включения

. 

Одновременно

с

расчетом

параметров

аварийного

процесса

имитируются

дей

-

ствия

защит

, 

представленных

в

виде

их

цифровых

моделей

.

Результатами

воспроизведения

фактического

места

и

вида

повреждения

на

моделях

энергосисте

-

мы

и

моделях

устройств

РЗА

являются

требования

к

действию

защит

 — 

ожидаемый

, 

автоматически

формируемый

перечень

событий

и

причин

пусков

и

срабатываний

моделей

защит

, 

эталонный

для

по

-

следующего

анализа

фактического

функциониро

-

вания

МП

-

устройств

. 

По

результатам

сравнения

требований

к

действию

защит

с

их

фактическими

действиями

формируются

оценки

работы

устройств

и

реализованных

в

их

составе

функций

: 

правильное

действие

, 

излишнее

действие

, 

отказ

.

ИСПЫТАНИЯ

 APS

После

развертывания

компонентов

Системы

прово

-

дились

испытания

с

целью

проверки

всех

функций

в

три

этапа

испытаний

: 

функциональные

, 

нагрузочные

и

проверка

взаимодействия

с

другими

системами

.

В

ходе

испытаний

и

опытной

эксплуатации

были

выявлены

и

устранены

следующие

проблемы

:

1. 

Получение

от

разных

устройств

осциллограмм

, 

содержащих

одинаковую

информацию

  (

иденти

-

фикаторы

устройства

РЗА

и

каналов

осциллогра

-

фирования

) 

в

файле

конфигурации

в

формате

Comtrade*.cfg. 

Решением

стало

дополнительное

использование

из

системы

сбора

осциллограмм

информации

о

сопоставлении

файла

осцилло

-

граммы

с

устройством

РЗА

.

2. 

Рассинхронизация

по

времени

осциллограмм

и

сиг

-

налов

из

системы

ОИК

. 

Решение

 — 

сопоставление

меток

времени

отключения

выключателей

из

ОИК

и

времени

ликвидации

повреждения

, 

определенно

-

го

при

анализе

аварии

по

осциллограммам

.

3. 

Большая

трудоемкость

настройки

функций

устройств

РЗА

. 

Решение

 — 

применение

автокон

-

фигуратора

со

словарем

для

быстрой

настрой

-

ки

однотипных

устройств

РЗА

и

реализованных

в

них

функций

РЗА

.

ПРОМЫШЛЕННАЯ

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

СИСТЕМЫ

В

ЧАСТИ

ФУНКЦИЙ

МОНИТОРИНГА

РЗА

И

АНАЛИЗА

АВАРИЙНЫХ

СОБЫТИЙ

За

время

эксплуатации

подсистемой

автоматизи

-

рованного

мониторинга

устройств

РЗА

  (

АСМ

РЗА

) 

в

одном

из

филиалов

ПАО

  «

ФСК

ЕЭС

» 

было

за

-

фиксировано

значительное

количество

неисправ

-

ностей

. 

Некоторые

из

них

имели

неустойчивый

ха

-

рактер

и

могли

быть

отслежены

обслуживающим

персоналом

энергообъектов

только

при

проведении

планового

ТО

конкретного

МП

-

устройства

. 

АСМ

РЗА

позволила

оперативно

получить

информацию

об

отклонениях

в

работе

устройства

РЗА

не

только

на

уровне

энергообъекта

, 

но

и

на

уровне

службы

РЗА

и

АСУ

ТП

предприятия

в

целом

.

Аварии

были

зафиксированы

и

в

наблюдаемом

энергорайоне

филиала

ПАО

  «

ФСК

ЕЭС

», 

который

включает

 3 

подстанции

класса

напряжения

 220 

кВ

и

связанные

между

собой

ЛЭП

. 

За

время

эксплуа

-

тации

АСМ

РЗА

автоматически

проанализировала

большое

количество

аварийных

возмущений

  (

бо

-

лее

 30) 

и

позволила

сделать

ряд

важных

выводов

о

функционировании

вторичных

систем

энерго

-

объектов

:

– 

система

подтвердила

отсутствие

ошибок

в

кон

-

фигурациях

МП

-

устройств

, 

которые

впоследствии

могли

бы

привести

к

неправильным

действиям

защит

  (

ложное

срабатывание

, 

излишнее

сраба

-

тывание

или

отказ

); 

– 

плохая

помехозащищенность

некоторых

МП

-

устройств

РЗА

вызывает

ложные

пуски

встроен

-

ных

осциллографов

.

Информационная

модель

энергосистемы

на

основе

 CIM

Осциллограммы

от

РЗА

и

РАС

и

их

файлы

конфигурации

Автоматическая

синхронизация

осциллограмм

, 

формирование

единой

осциллограммы

по

аварии

Синхронизация

ТС

с

осциллограммами

Система

анализа

аварий

и

функциони

-

рования

РЗА

ОИК

ДЦ

(

АПТС

, 

ТС

)

Диспетчерские

заявки

Ручная

загрузка

Результаты

моделирования

аварийного

события

с

перечнем

пусков

и

срабатываний

 «

цифровых

двойников

» 

РЗА

• 

состояние

коммутационных

аппаратов

в

предаварийном

режиме

• 

карточка

расчета

аварийного

события

Моделирование

аварийного

события

вместе

с

действиями

РЗА

Рис

. 1. 

Схема

информационного

обмена

с

внешними

системами

№

 2 (77) 2023

84

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА 

И АВТОМАТИКА  

Отдельно

отметим

высокую

точность

работы

встроенного

механизма

определения

места

повреж

-

дения

 (

ОМП

) 

ЛЭП

, 

который

в

отдельных

случаях

по

-

казал

точность

лучше

 1% 

от

длины

ЛЭП

.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ

РАСЧЕТ

ПАРАМЕТРОВ

НАСТРОЙКИ

УСТРОЙСТВ

РЗА

Характерной

особенностью

электроэнергетической

системы

в

части

РЗА

является

большое

количество

различных

используемых

устройств

разных

произво

-

дителей

. 

При

этом

одно

и

то

же

устройство

может

меняться

в

течение

срока

своего

жизненного

цикла

.

В

результате

появляется

необходимость

посто

-

янного

изменения

состава

и

содержания

методик

, 

по

которым

выполняется

автоматизируемый

рас

-

чет

. 

А

требования

постоянной

оптимизации

произ

-

водственных

процессов

определяют

необходимость

максимальной

автоматизации

процесса

выбора

уставок

МП

-

устройств

.

В

ответ

на

существование

этих

во

многом

проти

-

воречивых

задач

в

 APS 

разработаны

группы

функ

-

ций

автоматизированного

расчета

уставок

релейной

защиты

и

автоматики

. 

Они

представляют

из

себя

гибкий

и

удобный

в

эксплуатации

инструмент

, 

кото

-

рый

позволяет

создавать

методики

расчета

уставок

требуемой

гибкости

и

вариативности

и

затем

на

ос

-

новании

этих

методик

выполнять

расчеты

уставок

с

автоматическим

формированием

текстовых

выход

-

ных

документов

.

ОРГАНИЗАЦИЯ

ТЕХНИЧЕСКОГО

ОБСЛУЖИВАНИЯ

МП

-

УСТРОЙСТВ

РЗА

«

ПО

СОСТОЯНИЮ

»

В

настоящее

время

одной

из

наиболее

актуальных

задач

компаний

, 

занимающихся

эксплуатацией

вто

-

ричных

систем

объектов

электро

-

энергетики

, 

является

переход

от

планового

технического

обслужи

-

вания

устройств

РЗА

к

техниче

-

скому

обслуживанию

по

состоя

-

нию

.

Подсистема

ведения

техниче

-

ского

обслуживания

вторичного

оборудования

энергообъектов

в

 Advanced Protection Suite 

по

-

зволяет

персоналу

служб

РЗА

и

АСУ

ТП

своевременно

обнаружи

-

вать

проблемы

в

процессе

эксплу

-

атации

вверенных

систем

  (

отказ

/

перенос

диспетчерских

заявок

, 

не

-

исправности

устройств

РЗА

и

т

.

п

.) 

и

оперативно

на

них

реагировать

(

рисунок

 2).

Основным

преимуществом

функционала

ТО

яв

-

ляется

то

, 

что

все

планирование

и

отчетность

в

ча

-

сти

любых

видов

работ

по

устройствам

РЗА

, 

АСУ

ТП

, 

СИ

выполняется

из

одного

пользовательского

интер

-

фейса

.

Функционал

подсистемы

ведения

техническо

-

го

обслуживания

вторичного

оборудования

энер

-

гообъектов

предоставляет

широкие

возможно

-

сти

 — 

от

формирования

графика

ТО

  (

многолетний

/

годовой

/

месячный

) 

до

контроля

загрузки

персонала

службы

РЗА

.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные

преимущества

 Advanced Protection Suite 

перед

аналогами

:

– 

уникальные

и

верифицированные

алгоритмы

анализа

аварий

, 

предиктивной

аналитики

и

оцен

-

ки

правильности

работы

устройств

РЗА

за

счет

функционала

расчетов

и

цифрового

моделирова

-

ния

устройств

РЗА

;

– 

реализация

требуемого

функционала

на

единой

платформе

, 

информационной

модели

данных

и

микросервисной

архитектуре

построения

Сис

-

темы

 (

это

обеспечивает

высокие

характеристики

в

скорости

и

простоте

тиражирования

и

масшта

-

бирования

при

реальном

внедрении

на

тысячах

энергообъектов

);

– 

поддержка

работы

Системы

с

устройствами

всех

типов

без

 vendor lock-in 

привязки

к

производите

-

лям

оборудования

и

видам

протоколов

обмена

данными

;

– 

исключение

ошибок

при

управлении

устройства

-

ми

РЗА

за

счет

самой

высокой

степени

автома

-

тизации

расчетов

и

функций

поддержки

принятия

решений

. 

Р

ЛИТЕРАТУРА

1.  Fukui C., Kawakami J. An expert system for fault section estimation using information from protective relaying and circuit 

breakers. IEEE Trans. on Power Delivery, Oct. 1986, vol. 1, pp. 83-90.

2.  Kezunovic M., Spasojevic P., Fromen C.W., Sevcik D. An expert system for substation event analysis. IEEE Trans. on Power 

Delivery, Oct. 1993, vol. 8, pp. 1942-1949.

3.  Zhang N., Kezunovic M. Verifying the Protection System Operation Using an Advanced Fault Analysis Tool Combined with the Event 

Tree Analysis. 36th Annual North American Power Symposium (NAPS), Aug. 2004.

Рис

. 2. 

Управление

техническим

обслуживанием

устройств

РЗА

1

ADVANCED PROTECTION SUITE

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 
ЗАДАЧ СЛУЖБ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ

ۢ

ŦŴŮųŻŹŷŻŮžŶűƀŮźųűŮŹũźƀŮŻƄŸŹŷūŮŹųżŸŹũūűŴƅ

-

ŶŷźŻűűūƄŪŷŹŸũŹũŵŮŻŹŷūŶũźŻŹŷŮųřŐʼn

ۢ

ŕŷŶűŻŷŹűŶŬűũŶũŴűŰŹũŪŷŻƄŕŘřŐʼn

ۢ

ŚŪŷŹũūũŹűŲŶŷŲűŶŽŷŹŵũſűű

ۢ

ŋŮŭŮŶűŮŭŷųżŵŮŶŻũſűűűŸŹŷſŮźźŷū

ŷŪźŴżůűūũŶűƈ

ۢ

ŜŸŹũūŴŮŶűŮƆųźŸŴżũŻũſűŮŲŷŪŷŹżŭŷūũŶűƈ

ŇʼnřŕœŇřŏŎŏŗŚŌřŏŘŕʼnŌŗşŌŔŘřʼnŚŌř

ۢ

œŷŶŻŹŷŴƅźŷźŻŷƈŶűƈżźŻŹŷŲźŻūřŐʼnūŹŮůűŵŮ

ŹŮũŴƅŶŷŬŷūŹŮŵŮŶű

ۢ

ŚŷųŹũƂŮŶűŮŷŸŮŹũſűŷŶŶƄžŰũŻŹũŻŸŹűƆųźŸŴżũŻũ

-

ſűűřŐʼn

ۢ

ʼnūŻŷŵũŻűŰũſűƈŸŹŷſŮźźũŷſŮŶųűŸŹũūűŴƅŶŷźŻű

ŹũŪŷŻƄŽżŶųſűŲżźŻŹŷŲźŻūřŐʼn

ۢ

ŚŷųŹũƂŮŶűŮūŹŮŵŮŶűũŶũŴűŰũŻŮžŶŷŴŷŬűƀŮźųűž

ŶũŹżƁŮŶűŲ

ۢ

ʼnūŻŷŵũŻűŰũſűƈŸŹŷſŮźźũŹũźƀŮŻũŸũŹũŵŮŻŹŷūźŹũ

-

ŪũŻƄūũŶűƈżźŻŹŷŲźŻūřŐʼnűźŷųŹũƂŮŶűŮūŹŮŵŮŶű
ŹũźƀŮŻũ

ۢ

ŚŷųŹũƂŮŶűŮźŴżƀũŮūŶŮŸŹũūűŴƅŶŷŲŹũŪŷŻƄ

żźŻŹŷŲźŻūřŐʼn

ۢ

ŋŮŭŮŶűŮŭŷųżŵŮŶŻũſűűźŴżůŪƄřŐʼnūŹŮůűŵŮ 

mŷŭŶŷŬŷŷųŶũ}

ۢ

řũŶŶƈƈŭűũŬŶŷźŻűųũŶŮűźŸŹũūŶŷźŻŮŲżźŻŹŷŲźŻūřŐʼn

ŝŌŒŏŏŤśśŌőřŢʼnŔŌŋŗŌŔŏŦ

ŊŷźŶŶŧűŵųŶŧŴůŰmŗřŘŵŻŹ}śŮŴ_LQIR#UWVRIWUX_ZZZUWVRIWUX

На

прав

ах

рек

ламы