14
ÏÐÎÁËÅÌÀÒÈÊÀ È ÀÊÒÓÀËÜÍÎÑÒÜ
ÂÎÏÐÎÑÀ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Настоящая
концепция
является
общим
полным
представлением
о
цифровой
подстанции
(
ЦПС
)
как
о
перспективном
объекте
энергосистемы
,
который
дол
-
жен
быть
создан
в
соответствии
с
общими
тенденция
-
ми
развития
мировой
электроэнергетики
.
Задача
создания
ЦПС
представляет
собой
развитие
основных
информационно
-
технологических
и
управ
-
ляющих
систем
современных
подстанций
ЕНЭС
(
автоматизированных
систем
управления
технологи
-
ческими
процессами
—
АСУ
ТП
,
релейной
защиты
и
автоматики
—
РЗА
,
противоаварийной
автомати
-
ки
—
ПА
,
автоматизированных
информационно
-
из
-
мерительных
систем
коммерческого
и
технического
учёта
электроэнергии
—
АИИС
КУЭ
и
др
.)
на
осно
-
ве
использования
новых
возможностей
современных
информационных
технологий
,
что
в
конечном
итоге
,
направлено
на
достижение
качественно
нового
уров
-
ня
развития
энергосистем
ЕЭС
России
и
её
электри
-
ческих
сетей
за
счёт
построения
интеллектуальных
энергосистем
с
активно
-
адаптивной
сетью
—
ИЭС
ААС
.
Тенденция
перехода
на
цифровые
технологии
в
си
-
стемах
сбора
и
обработки
информации
,
управления
и
автоматизации
подстанций
наметилась
более
15
лет
назад
и
в
настоящее
время
стремительно
развивается
.
Практически
все
ведущие
фирмы
электроэнергетиче
-
ской
отрасли
активно
работают
в
этом
направлении
:
расширяется
количество
теоретических
и
практиче
-
ских
исследований
,
появляются
новые
международ
-
ные
стандарты
,
образцы
оборудования
,
опытные
по
-
лигоны
.
ÖÅËÈ È ÇÀÄÀ×È
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Целями
создания
ЦПС
являются
:
•
повышение
надёжности
электроснабжения
потре
-
бителей
;
•
снижение
затрат
на
эксплуатационное
обслужива
-
ние
электросетевого
оборудования
;
•
ускорение
и
удешевление
процессов
сооружения
и
ввода
в
эксплуатацию
объектов
нового
строитель
-
ства
и
реконструкции
(
включая
процессы
проекти
-
рования
,
монтажа
и
пусконаладки
).
Средствами
достижения
указанных
целей
явля
-
ются
:
•
упрощение
и
унификация
всех
вторичных
цепей
подстанции
,
что
должно
привести
к
удешевлению
эксплуатации
и
ускорению
ввода
в
эксплуатацию
объектов
,
при
этом
подразумевается
внедрение
на
подстанциях
более
совершенного
электротехниче
-
ского
оборудования
;
•
переход
к
«
необслуживаемым
»
подстанциям
(
т
.
е
.
к
обслуживанию
подстанций
без
постоянного
опера
-
тивного
персонала
),
телеуправляемым
из
удалён
-
ных
центров
управления
.
Задачи
настоящей
Концепции
:
•
определить
основные
пути
развития
систем
автома
-
тизации
современных
подстанций
ЕНЭС
до
уровня
«
цифровых
»,
этапы
и
приоритеты
работ
по
направ
-
лениям
:
•
НИР
и
НИОКР
;
•
методология
применения
Стандарта
МЭК
61850;
•
НТД
;
•
методология
проектирования
и
создания
САПР
;
•
сертификация
и
аттестация
;
•
испытания
программно
-
аппаратных
комплек
-
сов
(
ПАК
)
и
их
компонентов
(
опытный
полигон
«
Цифровая
подстанция
»);
•
обучение
персонала
;
•
пилотные
проекты
(
разработка
требований
к
за
-
дачам
«
пилота
»);
•
сформулировать
основные
положения
технических
требований
к
ПАК
ЦПС
в
целом
и
его
отдельным
компонентам
;
•
сформулировать
проблемные
вопросы
,
возника
-
ющие
при
внедрении
технологии
«
Цифровая
под
-
станция
».
ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÏÐÎÅÊÒÀ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Концепцией
предусматриваются
:
проведение
спе
-
циальных
исследований
(
НИР
),
включённых
в
каче
-
стве
обязательных
этапов
в
Программу
дальнейших
работ
по
реализации
ЦПС
;
создание
полигона
для
проведения
испытаний
отдельных
компонентов
про
-
граммно
-
аппаратных
комплексов
(
ПАК
)
и
техниче
-
ских
решений
,
применённых
при
создании
ЦПС
,
а
также
обобщение
результатов
опытной
эксплуатации
элементов
ПАК
ЦПС
на
ряде
пилотных
объектов
.
ÊÎÍÖÅÏÖÈß ÖÈÔÐÎÂÎÉ ÏÎÄÑÒÀÍÖÈÈ
Ïåðèîä ðåàëèçàöèè: 2010—2014
ãã
.
Êîíöåïöèè
СПЕЦВЫПУСК
,
декабрь
, 2014, www.EEPiR.ru
15
ÑÔÅÐÀ ÄÅÉÑÒÂÈß ÊÎÍÖÅÏÖÈÈ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Сферой
действия
настоящей
Концепции
являются
электрические
подстанции
ЕНЭС
,
как
правило
,
с
выс
-
шим
напряжением
220—750 (1150)
кВ
переменного
тока
,
при
создании
,
комплексной
реконструкции
или
техническом
перевооружении
которых
предполагается
внедрение
цифровых
подстанций
.
Положения
Концепции
распространяются
на
под
-
станции
с
МП
-
устройствами
,
напрямую
работающими
на
базе
протоколов
IEC 61850-8.1
и
61850-9.2.
Допу
-
скается
расширять
сферу
действия
данной
Концепции
на
другие
субъекты
электроэнергетики
.
ÍÀÏÐÀÂËÅÍÈß ÐÀÇÂÈÒÈß ÖÏÑ, ÎÒÌÅ×ÅÍÍÛÅ
 ÊÎÍÖÅÏÖÈÈ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Унификация
информационных
протоколов
:
•
минимизация
количества
применяемых
протоколов
за
счёт
их
унификации
;
•
универсализация
используемых
протоколов
,
рас
-
ширение
функциональных
задач
,
реализуемых
каж
-
дым
из
протоколов
.
Обеспечение
интероперабельности
В
рамках
данного
раздела
под
интероперабель
-
ностью
понимается
свойство
двух
или
нескольких
устройств
одного
либо
различных
производителей
обмениваться
информацией
и
использовать
её
для
кор
-
ректного
выполнения
собственных
технологических
функций
(
см
.
п
. 2.64 IEC 61850-2).
Решение
задачи
взаимозаменяемости
устройств
яв
-
ляется
продолжением
обеспечения
интероперабельно
-
сти
.
Снижение
влияния
«
человеческого
фактора
»
Унификация
средств
информационного
взаимодей
-
ствия
оперативного
и
ремонтного
персонала
с
про
-
граммно
-
техническими
средствами
ЦПС
(
инженерное
ПО
,
стандартизованный
человеко
-
машинный
интер
-
фейс
приборов
и
программ
)
снижает
вероятность
оши
-
бочных
действий
персонала
,
облегчает
последствия
таких
ошибок
и
т
.
п
.
Сокращение
кабельного
хозяйства
В
рамках
традиционной
подстанции
для
каждого
дис
-
кретного
канала
или
аналогового
канала
используется
выделенная
пара
проводов
,
что
приводит
к
большому
их
количеству
и
высокой
цене
,
как
создания
,
так
и
эксплу
-
атации
кабельного
хозяйства
.
В
рамках
ЦПС
ставится
задача
сокращения
количества
кабелей
без
уменьшения
количества
информации
,
передаваемой
по
ним
.
Существенное
увеличение
диагностируемости
ка
-
налов
сбора
,
передачи
информации
и
управления
В
рамках
традиционной
подстанции
обнаружение
повреждений
цепей
вторичной
коммутации
,
в
том
чис
-
ле
снижение
уровня
изоляции
кабеля
,
происходит
при
регламентной
профпроверке
либо
при
поиске
причин
,
повлекших
неправильную
работу
панелей
(
термина
-
лов
)
РЗ
,
ПА
,
ТМ
и
других
компонент
системы
управ
-
ления
подстанцией
.
В
рамках
ЦПС
должна
быть
решена
задача
обеспе
-
чения
надёжной
диагностируемости
каналов
сбора
,
передачи
информации
и
управления
—
практически
без
увеличения
стоимости
соответствующих
средств
по
сравнению
с
традиционной
подстанцией
(
за
счёт
как
унификации
оборудования
каналов
,
так
и
вне
-
дрения
универсальных
алгоритмов
мониторинга
и
диагностики
их
состояния
).
Снижение
метрологических
потерь
во
вторичных
цепях
Использование
способов
передачи
информации
в
аналоговом
виде
приводит
к
возникновению
дополни
-
тельной
составляющей
потерь
.
В
зависимости
от
дли
-
ны
кабеля
и
его
сечения
данная
составляющая
может
достигать
значительной
величины
.
Подобные
факторы
влияют
также
на
точность
работы
первичных
измери
-
тельных
преобразователей
.
Передача
данных
в
цифро
-
вом
виде
исключает
эти
метрологические
потери
.
Упрощение
способов
тиражирования
первичной
информации
В
традиционной
подстанции
существует
проблема
обеспечения
тиражирования
первичной
(
дискретной
и
аналоговой
)
информации
:
подключение
нового
по
-
требителя
данных
как
к
дискретному
каналу
,
так
и
к
аналоговому
,
как
правило
,
сказывается
на
метрологии
и
надёжности
работы
всех
связанных
с
данной
инфор
-
мацией
систем
(
особенно
это
актуально
для
вторичных
цепей
измерительных
трансформаторов
тока
).
В
рамках
ЦПС
задача
надёжного
тиражирования
первичной
информации
без
снижения
качества
и
на
-
дёжности
передачи
данных
может
быть
успешно
ре
-
шена
.
Упрощение
механизмов
проверки
правильности
функционирования
устройств
ПАК
ЦПС
Для
многих
вторичных
устройств
,
применяемых
на
традиционной
подстанции
,
проверка
качества
выпол
-
нения
функций
является
трудоёмкой
задачей
и
требу
-
ющей
наличия
специализированного
дорогостоящего
оборудования
.
Примером
таких
устройств
могут
яв
-
ляться
МП
-
устройства
РЗА
и
ПА
,
чья
периодическая
проверка
является
обязательной
.
В
рамках
ЦПС
может
быть
успешно
решена
задача
комплексной
проверки
устройств
ПАК
.
При
этом
ста
-
новится
возможным
переход
от
периодических
прове
-
рок
,
связанных
с
выводом
силового
оборудования
из
работы
,
к
непрерывному
контролю
в
ходе
процесса
.
Унификация
механизмов
конфигурирования
Конфигурирование
ПАК
подстанции
является
весь
-
ма
ресурсоёмким
и
дорогим
процессом
(
время
и
оплата
высококвалифицированных
работников
),
а
также
источ
-
16
ником
большого
количества
ошибок
,
часть
из
которых
выявляется
только
в
процессе
длительной
эксплуатации
(
при
стечении
специфических
обстоятельств
)
и
может
приводить
к
авариям
и
сбоям
в
работе
подстанции
.
В
связи
с
этим
одной
из
задач
создания
ЦПС
является
упрощение
процессов
конфигурирования
ПАК
,
особен
-
но
при
вводе
нового
оборудования
при
реконструкции
подстанции
или
её
расширении
.
В
настоящее
время
тех
-
нология
конфигурирования
,
удовлетворяющая
эксплу
-
атацию
,
ещё
до
конца
не
доработана
:
много
ручных
опе
-
раций
и
необходимость
обязательного
взаимодействия
с
инженерными
сервисными
центрами
поставщика
.
Формирование
единой
системы
диагностики
.
Пере
-
ход
к
выполнению
удалённой
функциональной
диагно
-
стики
Создание
системы
диагностики
оборудования
ПАК
ЦПС
,
которая
позволит
оперативно
фиксировать
сбои
либо
предупреждать
о
них
,
позволит
значительно
по
-
высить
надёжность
системы
.
В
настоящее
время
каж
-
дая
из
подсистем
подстанции
имеет
собственные
сред
-
ства
диагностики
.
В
рамках
текущей
модели
эксплу
-
атации
функциональная
диагностика
связана
с
выез
-
дом
специалистов
на
энергообъект
,
проведением
опре
-
делённого
объёма
наладочных
работ
в
условиях
выво
-
да
из
эксплуатации
диагностируемого
оборудования
.
В
рамках
создания
ЦПС
возможен
и
должен
быть
осуществлён
переход
на
комплексную
систему
функци
-
ональной
диагностики
,
сочетающую
в
себе
как
внеш
-
ние
по
отношению
к
ПАК
ЦПС
(
автономные
,
в
том
числе
удалённые
),
так
и
внутренние
средства
функцио
-
нальной
диагностики
,
выполняемой
на
базе
механизмов
тестовых
сообщений
,
предусмотренных
в
IEC 61850.
Обеспечение
информационной
безопасности
энер
-
гообъекта
Естественно
,
что
в
условиях
ЦПС
,
особенно
в
связи
с
переходом
на
режим
функционирования
подстанции
без
постоянного
оперативного
персонала
,
должны
со
-
блюдаться
повышенные
требования
к
информацион
-
ной
безопасности
.
Переход
к
необслуживаемым
подстанциям
Значительное
снижение
эксплуатационных
расхо
-
дов
связано
с
переходом
к
необслуживаемым
подстан
-
циям
,
так
как
в
данном
случае
:
•
снижаются
расходы
на
обслуживающий
персонал
;
•
повышается
надёжность
работы
(
отсутствие
«
чело
-
веческого
фактора
»
на
ПС
);
•
повышается
уровень
управления
подстанцией
,
так
как
оно
производится
персоналом
ЦУС
(
ДЦ
),
об
-
ладающим
большим
объёмом
информации
и
более
высокой
квалификацией
.
Обеспечение
независимости
решения
от
постав
-
щика
В
настоящее
время
поставка
технических
и
про
-
граммных
средств
,
обеспечивающих
комплексное
решение
различных
задач
в
системе
управления
под
-
станцией
,
зачастую
ставит
владельца
ПС
в
определён
-
ную
зависимость
от
поставщика
.
В
рамках
цифровой
ПС
данная
зависимость
должна
быть
ликвидирована
за
счёт
принципов
интероперабельности
и
взаимоза
-
меняемости
.
ÂÍÅÄÐÅÍÈÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ «ÖÈÔÐÎÂÀß
ÏÎÄÑÒÀÍÖÈß»
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Любая
технология
—
это
набор
компонентов
,
свя
-
занных
в
единый
бизнес
-
процесс
.
Новая
технология
должна
содержать
концептуаль
-
ное
представление
о
том
,
для
чего
она
создаётся
,
на
чём
она
базируется
и
какие
цели
достигает
.
1-
й
этап
.
Разработка
концепции
.
Цель
данного
этапа
:
•
определить
основные
пути
развития
систем
автома
-
тизации
современных
подстанций
ЕНЭС
до
уровня
цифровых
,
этапы
и
приоритеты
работ
по
направле
-
ниям
;
•
сформулировать
основные
положения
технических
требований
к
ПАК
ЦПС
в
целом
и
его
отдельным
компонентам
;
•
сформулировать
проблемные
вопросы
,
возника
-
ющие
при
внедрении
технологии
«
Цифровая
под
-
станция
».
2-
й
этап
.
Разработка
технических
требований
к
первичному
и
вторичному
оборудованию
ЦПС
,
обе
-
спечивающему
взаимодействие
между
собой
посред
-
ством
цифровых
информационных
потоков
:
•
метрологическому
обеспечению
оборудования
ЦПС
;
•
коммуникационной
среде
ЦПС
с
учётом
взаимодей
-
ствия
с
системой
единого
времени
(
СОЕВ
)
ПС
;
•
архитектуре
ПАК
ЦПС
(
уровень
технологического
процесса
,
уровень
присоединений
,
верхний
уро
-
вень
ПС
и
взаимодействие
с
верхними
уровнями
управления
сетями
—
ЦУС
,
ДЦ
СО
);
•
информационно
-
технологическим
системам
ЦПС
;
•
АСУ
ТП
ЦПС
(SCADA,
технологические
АРМы
подсистем
АСУ
ТП
).
3-
й
этап
.
Создание
опытного
полигона
«
Циф
-
ровая
подстанция
» (
включая
действующее
элек
-
трооборудование
ЦПС
,
тестово
-
моделирующие
и
испытательные
программно
-
технические
ком
-
плексы
).
4-
й
этап
.
Выполнение
НИОКР
по
изготовлению
опытных
образцов
оборудования
,
НИР
по
разработ
-
ке
технических
решений
(
ТР
)
для
применения
на
ЦПС
.
5-
й
этап
.
Проведение
полигонных
испытаний
оборудования
и
ТР
по
разработанным
методикам
,
базирующимся
на
положениях
главы
10
стандарта
IEC 61850.
6-
й
этап
.
Разработка
НТД
,
базирующихся
на
мето
-
дологиях
применения
стандарта
МЭК
61850,
необхо
-
димых
для
создания
и
эксплуатации
ЦПС
.
Êîíöåïöèè
СПЕЦВЫПУСК
,
декабрь
, 2014, www.EEPiR.ru
17
7-
й
этап
.
Сертификация
и
аттестация
первичного
оборудования
и
ПАК
ЦПС
.
8-
й
этап
.
Обучение
эксплуатационного
персонала
для
работы
на
ЦПС
.
9-
й
этап
.
Разработка
требований
к
задачам
пилот
-
ных
проектов
.
10-
й
этап
.
Разработка
пилотных
проектов
.
11-
й
этап
.
Внедрение
пилотных
проектов
на
под
-
станциях
ЕНЭС
.
12-
й
этап
.
Анализ
и
обобщение
результатов
пи
-
лотного
внедрения
.
Коррекция
технических
решений
,
НТД
,
методик
тестирования
и
испытаний
первичного
оборудования
и
ПАК
ЦПС
,
проектных
решений
.
13-
й
этап
.
Разработка
методологии
проектирования
ЦПС
.
Создание
САПР
,
обеспечивающей
интеграцию
с
языком
описания
конфигурации
терминалов
(SCL-IEC
61850-6).
Основные
результаты
,
полученные
в
рамках
выполне
-
ния
НИОКР
,
представлены
в
виде
«
дорожной
карты
».
Направление
работ
и
оценку
перспектив
внедрения
технологии
«
Цифровая
подстанция
»
на
временном
горизонте
можно
проиллюстрировать
«
дорожной
кар
-
той
»,
представленной
в
Концепции
(
рис
.).
ÖÈÔÐÎÂÀß ÏÎÄÑÒÀÍÖÈß
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Основные
результаты
:
•
В
Концепции
сформулирована
Программа
даль
-
нейших
работ
по
реализации
ЦПС
,
в
которой
в
качестве
обязательных
этапов
предусматривают
-
ся
:
проведение
специальных
исследований
(
НИР
,
НИОКР
);
создание
полигона
и
выполнение
различ
-
ных
полигонных
испытаний
,
а
также
определены
этапы
опытного
внедрения
и
опытной
эксплуата
-
ции
элементов
ЦПС
на
полигоне
и
ряде
«
пилотных
»
ПС
.
•
Концепция
одобрена
на
Техническом
совете
глав
-
ных
инженеров
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
и
принята
на
совместном
НТС
РАН
и
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
».
•
Положения
Концепции
рассмотрены
и
одобрены
оргкомитетом
СИГРЭ
на
сессии
в
2014
году
.
Ó×ÀÑÒÍÈÊÈ ÏÐÎÅÊÒÀ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
•
ОАО
«
НТЦ
ФСК
ЕЭС
»;
•
ЗАО
ИТЦ
«
КОНТИНУУМ
»;
•
ОАО
«
Институт
«
ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ
».
Рис
. «
Дорожная
карта
» —
внедрение
технологии
Оригинал статьи: Концепция цифровой подстанции
Настоящая концепция является общим полным представлением о цифровой подстанции (ЦПС) как о перспективном объекте энергосистемы, который должен быть создан в соответствии с общими тенденциями развития мировой электроэнергетики.
