Мгновенное управление присоединениями

Page 1
background image

Page 2
background image

18

Июль

август

 2014

    

АВТОМАТИЗАЦИЯ 

АВТОМАТИЗАЦИЯ 

Распределения энергии

Распределения энергии

Команда

 Wake Electric 

и

 Siemens 

проводит

 

проверку

 

соединения

 WiMAX.

Р

аспределительная

 

сеть

 

быстро

 

развивается

 

в

 

систему

которая

 

постоянно

 

изменяется

 

дина

-

мически

Так

 

как

 

нагрузки

 

постоянно

 

изменяют

-

ся

отказы

 

компонентов

 

сети

 

делают

 

необходи

-

мыми

 

переключения

 

присоединений

 

и

 

на

 

подстанциях

Эти

 

изменения

 

в

 

системах

 

происходят

 

обычно

 

очень

 

быстро

например

 

отключение

 

элемента

 

сети

 

системой

 

защиты

Когда

 

такие

 

быстрые

 

изменения

 

имеют

 

место

«

интеллектуальная

 

сеть

» 

должна

 

среагировать

 

одно

-

временно

 

с

 

изменением

 

и

 

обеспечить

 

потребителей

 

энергией

 

от

 

альтернативного

 

источника

.

Традиционная

 

система

 

контроля

 

и

 

сбора

 

данных

 

(SCADA) 

исторически

 

более

 

стационарна

 

по

 

своей

 

при

-

роде

 

и

 

не

 

способна

 

соответствовать

 

возросшим

 

нуж

-

дам

 

в

 

реакциях

 

в

 

режиме

 

реального

 

времени

 

в

 

сетях

Информация

 

о

 

состоянии

 

сети

 

медленно

 

передаётся

 

в

 

центр

 

управления

и

 

могут

 

пройти

 

минуты

прежде

 

чем

 

она

 

отразится

 

на

 

экране

 

диспетчера

Из

-

за

 

этой

 

задерж

-

ки

 

управление

 

действительно

 

в

 

реальном

 

времени

 

не

-

возможно

Диспетчеры

 

вынуждены

 

ждать

 

стабильного

 

состояния

 

сети

 

или

 

производить

 

возможные

 

операции

 

с

 

сетью

 

до

 

того

как

 

будет

 

можно

 

произвести

 

переключе

-

Мгновенное управление 
присоединениями

Wake Electric продолжает устанавливать систему 
WiMAX для управления присоединениями 
с помощью FLISR.

Дон Боуман (Don Bowman), 

Wake Electric Cooperative


Page 3
background image

19

  

Июль

август

 2014

АВТОМАТИЗАЦИЯ 

АВТОМАТИЗАЦИЯ 

Распределения энергии

Распределения энергии

Архитектура

 

коммуникационной

 

сети

 

системы

 FLISR.

Актуальная

 

топология

 

сети

 

состоит

 

из

 

трёх

 

питающих

 

под

-

станций

соединённых

 

семью

 

устройствами

 

АПВ

  (

показаны

 

в

 

нормальном

 

оперативном

 

состоянии

).

ния

 

для

 

обеспечения

 

потребителей

 

энергией

 

от

 

альтер

-

нативного

 

источника

.

Продвижение

  «

интеллектуальных

 

сетей

» 

обещает

 

ликвидировать

 

эти

 

задержки

предоставив

 

более

 

бы

-

стродействующие

 

или

 

действующие

 

в

 

реальном

 

време

-

ни

 

системы

и

 

сетевые

 

предприятия

 

уже

 

предпринима

-

ют

 

серьёзные

 

попытки

 

для

 

достижения

 

успеха

 

в

 

этом

 

направлении

Одним

 

из

 

примеров

 

таких

 

предприятий

 

является

 Wake Electric Cooperative.

Быстрее

быстрее

!

На

 

сегодняшний

 

день

 

руководство

 Wake Electric 

одобрило

 

применение

 

продвинутой

 

системы

 

учёта

 

(Advanced metering infrastructure, AMI), 

системы

 

управ

-

ления

 

отключениями

 (outage management system, 

OMS) 

и

 

совсем

 

недавно

 — 

проект

 

автоматизирован

-

ного

 

управления

 

подключениями

 

в

 

реальном

 

времени

Компания

 

постоянно

 

ищет

 

и

 

испытывает

 

новые

 

техно

-

логии

которые

 

могут

 

улучшить

 

управление

 

сетью

Та

-

кие

 

системы

 

были

 

однажды

 

определены

 

как

 

системы

которые

 «

было

 

бы

 

неплохо

 

иметь

», 

но

 

теперь

 

они

 

кри

-

тически

 

важны

 

для

 Wake Electric, 

чтобы

 

сделать

 

её

 

сети

 

действительно

 «

интеллектуальными

».

Основанная

 

в

 1940 

году

 Wake Electric 

обслужива

-

ет

 

более

 37000 

потребителей

 

в

 

семи

 

графствах

 

штата

 

Северная

 

Каролина

США

В

 

её

 

управлении

 

находится

 

3100 

миль

 (4989 

км

передающих

 

и

 

распределитель

-

ных

 

линий

Плотность

 

приборов

 

учёта

 

в

 

сетях

 

компа

-

нии

 

относительно

 

велика

 

и

 

составляет

 12 

приборов

 

учёта

 

на

 

милю

Для

 

оптимизации

 

инфраструктуры

 

сети

 Wake Electric 

воспользовалась

 

услугами

 Siemens 

Smart Grid. 

Сначала

 Siemens 

определила

 

модель

 

ком

-

муникации

 

с

 

помощью

 

инструмента

 SG-CAT (Smart grid 

communication Assessment Tool), 

для

 

того

 

чтобы

 

определить

какие

 

выгоды

 

получит

 Wake Electric 

при

 

расширении

 

своей

 

коммуникаци

-

онной

 

инфраструктуры

.

Раз

 

и

 

навсегда

Компании

как

 

правило

рас

-

сматривают

 

одно

 

решение

ко

-

торое

 

в

 

результате

 

приводит

 

к

 

беспорядку

 

в

 

коммуникационных

 

сетях

. Wake Electric 

выбрала

 

под

-

ход

который

 

позволил

 

бы

 

сделать

 

её

 

сеть

 

пригодной

 

и

 

в

 

будущем

 

и

 

такой

чтобы

 

построить

 

её

 

раз

 

и

 

навсегда

Коммуникационная

 

си

-

стема

 

должна

 

была

 

обеспечивать

 

нужды

 

сетевого

 

предприятия

 

в

 

оптимизации

 

управления

 

его

 

рас

-

пределительными

 

сетями

 

и

 

под

-

держивать

 

дальнейшую

 

автомати

-

зацию

Было

 

необходимо

 

внедрить

 

интеллектуальный

 

учёт

 

и

 

системы

 

SCADA; 

автоматизацию

 

присо

-

единений

 

с

 

локализацией

 

мест

 

от

-

казов

отключением

 

и

 

повторным

 

вводом

 (fault location, isolation and 

service restoration, FLISR); 

автома

-

тизацию

 

распределения

 

энергии

а

 

также

 

прочие

 

возможности

.

После

 

того

 

как

 

было

 

законче

-

но

 

изучение

 

коммуникационной

 

системы

было

 

определено

что

 

система

 WiMAX 3,65 

ГГц

 

подойдёт

 

для

 Wake Electric 

наилучшим

 

образом

Эта

 

коммуникационная

 

система

 

принесёт

 

следующие

 

выгоды

:

• 

замещение

 

менее

 

надёжных

 

общедоступных

 

сетей

;

• 

сбор

 

сигналов

 

учёта

;

• 

интеграция

 

новых

 

систем

 

автоматизации

 

в

 SCADA;

• 

поддержка

 

систем

 

автоматизации

работающих

 

в

 

реальном

 

времени

.

После

 

того

 

как

 

изучение

 

коммуникационной

 

систе

-

мы

 

было

 

закончено

, Siemens 

определила

как

 

можно

 

помочь

 Wake Electric 

иначе

применив

 

новую

 

систему

 

автоматизации

 

присоединений

 (SDFA) 

как

 

часть

 

пи

-

лотного

 

проекта

Неподалёку

 

от

 Wake Electric 

в

 

городе

 

Уэнделл

 (Wendell), 

Северная

 

Каролина

, Siemens 

раз

-

рабатывала

испытывала

 

и

 

внедряла

 

систему

 

автома

-

тизации

 

присоединений

 

системы

 FLISR, 

действующей

 

в

 

реальном

 

времени

.

Эта

 

система

 

по

-

настоящему

 

уникальна

так

 

как

 

мо

-

жет

 

в

 

мгновение

 

ока

 

определить

 

и

 

изолировать

 

отка

-

завшее

 

присоединение

 

и

 

изменить

 

схему

 

сети

 

таким

 


Page 4
background image

20

Июль

август

 2014

    

Данные

 

с

 

подстанции

 

поступают

 

в

 Wake Electric 

по

 

безопасному

 

каналу

 

третьего

 

уровня

.

Инженер

 

проверяет

 

устройство

 

АПВ

.

Техник

 

удаляет

 

байпас

 

устройства

 

АПВ

 

и

 

вводит

 

устрой

-

ство

 

АПВ

 

в

 

эксплуатацию

.

АВТОМАТИЗАЦИЯ 

АВТОМАТИЗАЦИЯ 

Распределения энергии

Распределения энергии

образом

чтобы

 

обеспечить

 

все

 

остальные

 

присоеди

-

нения

 

энергией

 

от

 

альтернативных

 

источников

.

Однако

 

для

 

системы

 FLISR 

необходима

 

надёжная

 

коммуникационная

 

система

обеспечивающая

 

высокую

 

скорость

 

передачи

 

данных

Решение

 

на

 

основе

 WiMAX, 

выбранное

 Wake Electric, 

хорошо

 

подходит

 

для

 

дан

-

ной

 

цели

После

 

применения

 

необходимых

 

технологий

 

Wake Electric 

дала

 

добро

 

на

 

внедрение

 

пилотного

 

про

-

екта

 

системы

 SDFA-FLISR.

От

 

концепта

 

до

 

внедрения

Первым

 

вызовом

 

при

 

внедрении

 

системы

 FLISR 

было

 

развёртывание

 

системы

 WiMAX. Wake Electric 

было

 

необходимо

 

найти

 

вышки

 

для

 

установки

 

базовых

 

станций

 WiMAX, 

так

 

как

 WiMAX 

является

 

радиально

-

узловой

 

многоточечной

 

системой

Базовая

 

станция

 

связывается

 

со

 

многими

 

абонентами

 

и

 

должна

 

быть

 

установлена

 

как

 

можно

 

выше

чтобы

 

увеличить

 

зону

 

по

-

крытия

Высота

 

установки

 

базовой

 

станции

 

позволяет

 

снизить

 

высоту

 

установки

 

станции

-

абонента

.

К

 

счастью

одним

 

из

 

клиентов

 Wake Electric 

явля

-

ется

 

местная

 

радиостанция

 WCPE 89.7. 

Радиостанция

 

владеет

 

вышкой

 

высотой

 300 

м

что

 

делает

 

её

 

идеаль

-

ным

 

местом

 

для

 

установки

 

базовой

 

станции

 WiMAX. 

Как

 

обычно

радиостанция

 

питалась

 

от

 

неавтоматизирован

-

ного

 

фидера

и

 

подача

 

питания

 

к

 

ней

 

от

 

альтернатив

-

ного

 

источника

 

могла

 

бы

 

занять

 

длительное

 

время

Ра

-

диостанция

 

запрашивала

 Wake Electric 

о

 

возможности

 

предоставления

 

альтернативного

 

источника

 

питания

но

 

стоимость

 

такого

 

решения

 

была

 

недопустимо

 

высо

-

ка

 

на

 

тот

 

момент

.

Wake Electric 

предложила

 

решение

которое

 

было

 

выгодно

 

обеим

 

сторонам

предложив

 

включить

 

автома

-

тизацию

 

фидера

питающего

 

радиостанцию

в

 

пилот

-

ный

 

проект

 

по

 

внедрению

 

системы

 FLISR. 

Взамен

 

ра

-

диостанция

 

предоставляла

 

место

 

на

 

своей

 

вышке

 

для

 

установки

 

базовой

 

станции

 WiMAX. 

Радиостанция

 

дала

 

согласие

после

 

чего

 

на

 

её

 

вышке

 

на

 

высоте

 130 

м

 

были

 

установлены

 4 

базовые

 

станции

которые

 

обеспечили

 

покрытие

 

на

 

расстоянии

 17 

км

 

в

 

секторе

 

шириной

 360

о

В

 

зоне

 

покрытия

 

оказалась

 

большая

 

часть

 

точек

 

учёта

 

Wake Electric.

Зона

 

покрытия

 

и

 

функции

В

 

зону

 

покрытия

 

также

 

вошли

 

центр

 

управления

 

Wake Electric 

и

 10 

подстанций

 

с

 

возможностью

 

получе

-

ния

 

сигнала

Зона

 

покрытия

 

объединила

 

все

 

полевые

 

устройства

которые

 

образуют

 

новую

 

высокоскоростную

 

систему

 FLISR, 

которая

 

обеспечивает

 

радиостанцию

 

WCPE, 

а

 

также

 

многих

 

других

 

потребителей

 

энергией

 

от

 

альтернативных

 

источников

Система

 FLISR 

включает

 

три

 

подстанции

которые

 

соединены

 

между

 

собой

 

име

-

ющимися

 

и

 

новыми

 

устройствами

 

АПВ

Система

 

была

 

разделена

 

на

 

пять

 

сечений

каждое

 

из

 

которых

 

переда

-

вало

 

энергию

 

потребителям

 

и

 

радиостанции

 WCPE.

Система

 

обеспечивала

 

функцию

 

переноса

 

источ

-

ника

 

питания

 

для

 

всех

 

сечений

 

посредством

 

переклю

-

чений

которые

 

производились

 

в

 

течение

 

четверти

 

се

-

кунды

а

 

также

 

посредством

 

операций

 

системы

 FLISR, 

которые

 

производились

 

менее

 

чем

 

за

 

полсекунды

Это

 

на

 

самом

 

деле

 

быстрее

чем

 

в

 

мгновение

 

ока

Система

 

FLISR 

также

 

обеспечивает

 

новый

 

метод

 

защиты

кото

-

рый

 

упрощает

 

защиту

 

автоматизированных

 

фидеров

В

 

системе

 

используется

 

защитная

 

функция

 jDiff, 

кото

-

рая

 

даёт

 

возможность

 

локализовать

 

и

 

изолировать

 

за

-

мыкания

 

в

 

сечении

что

 

позволяет

 

отказаться

 

от

 

тради

-

ционных

 

комплексных

 

схем

.


Page 5
background image

21

  

Июль

август

 2014

Инженер

 

РЗА

 

проверяет

 peer-to-peer 

трафик

 

в

 

шкафу

 

управ

-

ления

 

на

 

подстанции

.

АВТОМАТИЗАЦИЯ 

АВТОМАТИЗАЦИЯ 

Распределения энергии

Распределения энергии

В

 

прошлом

 

системы

 

автоматизации

 

были

 

ограниче

-

ны

 

в

 

возможностях

 

переключения

 

фидеров

 

в

 

рамках

 

не

-

большого

 

количества

 

схем

Это

 

ограничение

 

было

 

об

-

условлено

 

тем

что

 

системы

 

защиты

 

были

 

неспособны

 

адаптироваться

 

к

 

изменениям

 

сети

произведённым

 

си

-

стемой

 

автоматизации

Новая

 

система

 

изменяет

 

схему

 

сети

чтобы

 

изолировать

 

сечение

где

 

произошёл

 

отказ

а

 

затем

 

изменяет

 

конфигурацию

 

фидеров

 

для

 

обеспе

-

чения

 

энергией

 

всех

 

сечений

в

 

которых

 

отсутствуют

 

отказы

Потеря

 

любой

 

подстанции

 

также

 

приводит

 

к

 

из

-

менению

 

конфигурации

где

 

оставшиеся

 

источники

 

пи

-

тания

 

обеспечивают

 

подачу

 

энергии

 

потребителям

.

Система

 

определяет

 

в

 

режиме

 

реального

 

времени

может

 

ли

 

источник

 

питания

 

обеспечить

 

питание

 

нагруз

-

ки

 

при

 

задействовании

 

АПВ

и

 

использует

 

нетрадици

-

онные

 

способы

 

переключения

 

для

 

увеличения

 

скорости

 

оперирования

Например

если

 

на

 

линию

 

упало

 

дерево

система

 

отключит

 

выключатель

 

далее

 

по

 

линии

 

и

 

тут

 

же

 

включит

 

его

чтобы

 

проверить

было

 

ли

 

короткое

 

замыкание

 

временным

Затем

 

система

 

изолирует

 

по

-

вреждённую

 

линию

 

и

 

изменит

 

конфигурацию

 

сети

 

таким

 

образом

чтобы

 

обезопасить

 

линии

подключённые

 

к

 

альтернативным

 

источникам

 

питания

 

и

 

расположенные

 

ниже

 

повреждённой

После

 

этого

 

система

 

произведёт

 

цикл

 

АПВ

 

только

 

на

 

повреждённой

 

линии

.

Этот

 

цикл

 

АПВ

 

может

 

быть

 

произведён

 

как

 

трёх

или

 

однофазное

 

АПВ

 

в

 

зависимости

 

от

 

того

какая

 

нагрузка

 

подключена

 

к

 

повреждённой

 

линии

Особенности

 

системы

Система

 SDFA-FLISR — 

это

 

децентрализованная

 

система

состоящая

 

из

 

устройств

установленных

 

на

 

подстанциях

объединяющая

 

функции

 

защиты

 

и

 

ав

-

томатизации

 

для

 

достижения

 

автоматизированного

 

управления

 

в

 

реальном

 

времени

Устройства

 

связыва

-

ются

 

между

 

собой

используя

 «

горизонтальную

» (peer-

to-peer) 

систему

 

обмена

 

сообщениями

 

между

 

подстан

-

циями

 

по

 

МЭК

 61850 (GOOSE). 

Система

 

коммуникации

 

WiMAX 

поддерживает

 

систему

 FLISR, 

используя

 

защи

-

щённое

 

соединение

.

Система

 

обмена

 

сообщениями

 

использует

 

второй

 

уровень

 

сетей

однако

 

безопасность

 

второго

 

уровня

 

сетей

 

всегда

 

под

 

вопросом

Приложения

 FLISR 

обе

-

спечивают

 

безопасность

 

передачи

 

данных

Качество

 

информации

содержащейся

 

в

 

каждом

 

из

 

множества

 

сообщений

 

системы

определяется

 

прежде

чем

 

будут

 

произведены

 

какие

-

либо

 

операции

а

 

любое

 

дублирую

-

щееся

 

сообщение

 

задержит

 

выполнение

 

операций

 

си

-

стемой

 FLISR. 

Качество

 

информации

 

также

 

позволяет

 

определить

 

ошибки

 

соединения

.

Система

 WiMAX 

дополняет

 

системные

 

технологии

обеспечивая

 

высокое

 

качество

 

связи

Она

 

позволяет

 

пользователю

 

разделять

 

типы

 

трафика

 

в

 

эфире

ис

-

пользовать

 

минимальный

 

диапазон

 

частот

 

и

 

снизить

 

дрожание

 

фронта

 

сигнала

Это

 

свойство

 

является

 

важ

-

ным

 

для

 

разделения

 

сообщений

 

системы

 FLISR 

и

 

тра

-

фика

 

подстанции

Таким

 

образом

система

 FLISR 

имеет

 

гарантированную

 

частоту

позволяющую

 

производить

 

оперирование

 

в

 

реальном

 

времени

.

Система

 WiMAX 

также

 

обеспечивает

 

передачу

 

дан

-

ных

 

от

 

подстанции

 

и

 

системы

 AMI 

в

 

центр

 

управления

 

сетевого

 

предприятия

Система

 FLISR 

децентрализова

-

на

но

 

была

 

внедрена

 

с

 

человеко

-

машинным

 

компью

-

терным

 

интерфейсом

 (HMI). 

Этот

 

интерфейс

 

установ

-

лен

 

в

 

офисе

 Wake Electric 

и

 

обеспечивает

 

контрольный

 

интерфейс

 

для

 

сбора

 

оперативных

 

и

 

неоперативных

 

данных

. HMI 

также

 

предоставляет

 

интерфейс

 DPN3.0 

для

 

систем

 SCADA. Wake Electric 

разработала

 

терми

-

налы

 SCADA 

для

 

управления

 

системой

 FLISR 

из

 

опера

-

ционного

 

центра

 SCADA.

Присоединение

 

системы

 OMS 

включает

 

интегра

-

цию

 

шести

 

новых

 

оперативных

 

сценариев

которые

 

мо

-

гут

 

быть

 

исполнены

 

как

 

часть

 

работы

 

системы

 FLISR. 

Исторически

 Wake Electric 

использовала

 

в

 

качестве

 

сигналов

 

для

 

пуска

 

статусы

 

устройств

 

АПВ

 

и

 

сигналы

 

системы

 Senus AMI. 

Сценарии

 

были

 

связаны

 

между

 

собой

 

системой

 FLISR 

и

 

выступали

 

в

 

качестве

 

команд

 

DNP3 

для

 

системы

 OMS, 

которая

 

была

 

улучшена

 

таким

 

образом

что

 

смогла

 

переназначать

 

интеллектуальные

 

счётчики

 

от

 

одного

 

источника

 

питания

 

к

 

другому

осно

-

вываясь

 

на

 

изменённой

 

топологии

 

сети

.

Установка

 

системы

Если

 

мероприятия

 

системы

 FLISR 

были

 

проведены

 

для

 

временного

 

отказа

система

 

автоматически

 

вос

-

становит

 

топологию

 

сети

предшествовавшую

 

отказу

Установка

 

систем

 FLISR 

и

 WiMAX 

не

 

оказалась

 

чем

-

то

 

сложным

 

для

 

персонала

 Wake Electric. 

Система

 WiMAX 

требовала

 

некоторых

 

новых

 

навыков

 

для

 

проверки

 

и

 

установки

но

 

совместная

 

работа

 

инженерного

 

департа

-

мента

 

и

 

департамента

 IT Wake Electric 

оказалась

 

реша

-

ющим

 

фактором

 

в

 

успешной

 

установке

 

системы

.

Контроллеры

 7SC80 

системы

 FLISR 

были

 

установ

-

лены

 

в

 

трёх

 

новых

 

и

 

трёх

 

существующих

 

устройствах

 

АПВ

Для

 Wake Electric 

оперативная

 

совместимость

 

си

-

стемы

 FLISR 

была

 

очень

 

важна

Оперативные

 

бригады

 

были

 

обучены

 

обращению

 

с

 

человеко

-

машинными

 

ин

-

терфейсами

 

контроллеров

 7SC80, 

которые

 

были

 

запро

-

граммированы

 

эмулировать

 

устройства

 

АПВ

использу

-

емые

 Wake Electric.

Изменения

 

продолжаются

Оперативная

 

быстрота

 

системы

 FLISR, 

установ

-

ленной

 

в

 Wake Electric, 

не

 

отстаёт

 

от

 

скорости

про

-

диктованной

 

динамической

 

природой

 

электросети

и

 

от

 

коммуникационной

 

сети

готовой

 

для

 

поддержки

 

новых

 

приложений

 

и

 

сервисов

Эти

 

технологии

 

позволяют

 

Wake Electric, 

подвижной

среднего

 

размера

 

компании

внедрить

 

интеллектуальную

 

сеть

.

В

 

настоящее

 

время

 Wake Electric 

планирует

 

расши

-

рить

 

имеющиеся

 

системы

 FLISR 

и

 WiMAX, 

доказав

что

 

проекты

которые

 

начинаются

 

с

 «

было

 

бы

 

неплохо

», 

мо

-

гут

 

принести

 

существенные

 

выгоды

 

для

 

предприятия

 

и

 

для

 

его

 

клиентов

.   


Читать онлайн

Wake Electric продолжает устанавливать систему WiMAX для управления присоединениями с помощью FLISR.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»