64
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
64
ВВЕДЕНИЕ
Являясь
пионером
в
области
производства
«
не
-
традиционных
»
измерительных
трансформаторов
(
НИТ
,
англ
. NCIT)
и
технологии
шины
процесса
,
ком
-
пания
АББ
,
начиная
с
1999
г
.,
ввела
в
эксплуатацию
шесть
подстанций
с
открытыми
распределительны
-
ми
устройствами
,
на
которых
применяются
цифро
-
вая
шина
процесса
и
НИТ
.
В
основе
комбиниро
-
ванных
технологий
,
или
так
называемых
гибридных
подстанций
,
поставлявшихся
компании
Powerlink,
управляющей
передающими
сетями
штата
Квин
-
сланд
,
Австралия
,
была
интеллектуаль
-
ная
система
iPASS
компании
АББ
.
Элек
-
тронные
модули
,
интегрированные
в
приводы
выключателя
,
разъединителя
и
заземляющего
ножа
модулей
iPASS,
пе
-
редавали
данные
по
оптической
шине
данных
,
являющейся
собственной
раз
-
работкой
АББ
.
Также
модули
iPASS
были
оснащены
преобразователями
ELK-CP
компании
АББ
,
измеряющими
токи
и
напряжения
и
подключаемыми
к
этой
шине
процесса
.
Шина
процесса
представляет
собой
сеть
связи
между
первичным
обору
-
дованием
(
измерительные
трансфор
-
маторы
)
и
вторичным
(
интеллектуаль
-
ные
электронные
устройства
защиты
и
управления
—
ИУЭ
,
англ
. IED),
служащую
для
пере
-
дачи
аналоговых
данных
—
измерений
тока
и
на
-
пряжения
.
Также
эта
сеть
может
использоваться
для
передачи
дискретных
данных
и
команд
управления
коммутационными
аппаратами
,
но
этот
функцио
-
нал
пока
ещё
не
реализуется
в
проектах
.
Сегодня
на
традиционных
подстанциях
обмен
информаци
-
ей
производится
по
разветвлённой
обширной
сети
параллельных
медных
кабелей
.
Использование
волоконно
-
оптических
кабелей
не
только
позволяет
исключить
большую
часть
этой
медной
сети
,
но
так
-
же
увеличивает
безопасность
эксплуатации
,
обеспе
-
чивая
развязку
с
полевым
оборудованием
.
В
основе
семейства
датчиков
ELK-CP (
рис
. 1) —
резервированная
катушка
Роговского
для
измере
-
ния
тока
и
два
отдельных
ёмкостных
делителя
для
измерения
напряжения
.
Схема
с
резервированием
преобразователей
(
вклю
-
чая
соответствующую
электронику
)
позволяет
установить
две
полностью
независимых
параллель
-
ных
системы
РЗА
для
по
-
вышения
коэффициента
надёжности
системы
.
Для
замены
электроных
компонентов
нет
необхо
-
димости
отключать
всю
систему
защиты
,
следовательно
,
ремонт
занимает
существенно
меньше
времени
,
а
благодаря
отсут
-
ствию
деталей
,
находящихся
под
напряжением
,
га
-
Опыт компании АББ в
реализации концепции
цифровой подстанции
Андрей МАСЛОВ, руководитель отдела стратегии АСУ ЭЧ,
Олег МИХАЙЛОВ, заместитель директора Центра тендеринга и стратегии
продукции, ООО «АББ Силовые и Автоматизированные Системы»
Появление
стандарта
IEC 61850
ознаменовало
прорыв
в
области
автоматизации
подстанций
—
и
этот
процесс
всё
ещё
продолжается
.
Один
из
примеров
—
внедрение
стандарта
IEC 61850-9-2,
описывающего
передачу
выборок
аналоговых
значений
по
сети
Ethernet —
так
называемую
шину
процесса
.
Интегрировав
эту
технологию
в
системы
автоматизации
подстанции
,
компания
АББ
объединила
более
чем
десятилетний
опыт
производства
«
нетрадиционных
»
измерительных
трансформаторов
тока
и
напряжения
с
новейшими
технологиями
связи
.
Теперь
существует
возможность
подключения
первичного
высоковольтного
оборудо
-
вания
к
устройствам
РЗА
компании
АББ
,
что
обеспечивает
повышение
надёжности
и
готовности
системы
,
а
также
оптимизацию
вторичных
цепей
на
подстанции
.
Компания
АББ
выполняет
реконструкцию
подстан
-
ции
,
которую
она
ввела
в
эксплуатацию
в
1999
г
.,
реализуя
первый
промышленный
проект
на
базе
IEC
61850-9-2LE.
В
России
ключевые
энергетические
компании
,
в
первую
очередь
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»,
следят
за
мировыми
тенденциями
в
отношении
внедрения
стандарта
и
готовы
применять
новейшие
технологии
.
Под
-
тверждением
являются
реализуемые
в
настоящее
время
проекты
цифровой
подстанции
.
Компания
АББ
принимает
активное
участие
в
ряде
этих
проектов
.
Рис
. 1.
Совмещённый
НИТ
тока
и
напряжения
ELK-CP3
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
65
№ 2 (11), март-апрель, 2012
65
рантируется
безопасность
выполне
-
ния
работ
.
Компания
АББ
установила
более
300
таких
электронных
преобразо
-
вателей
на
подстанциях
компании
Powerlink.
За
время
эксплуатации
,
превышающее
10
лет
,
не
зафик
-
сировано
ни
одного
случая
отказа
первичного
преобразователя
.
На
основании
опытных
данных
время
наработки
на
отказ
(MTBF)
элек
-
тронного
оборудования
оценивает
-
ся
в
300
лет
.
МОДЕРНИЗАЦИЯ
Компания
Powerlink
начала
про
-
ект
по
модернизации
,
частью
кото
-
рого
является
замена
вторичного
оборудования
на
гибридных
под
-
станциях
,
в
том
числе
электронных
компонентов
,
обеспечивающих
подключение
к
шине
процесса
.
Основная
причина
и
цель
модерни
-
зации
—
соответствие
международ
-
ным
стандартам
,
т
.
е
.
обеспечение
соответствия
шины
процесса
стан
-
дарту
IEC 61850-9-2 LE.
Контракт
на
модернизацию
модулей
iPASS
был
заключен
с
компанией
АББ
.
Данный
проект
представляет
собой
первую
коммерческую
реализацию
шины
процесса
по
стандарту
IEC
61850-9-2 LE,
в
настоящее
время
проект
находится
в
активной
фазе
.
ШИНА
ПРОЦЕССА
В
СООТВЕТСТВИИ
С
IEC 61850-9-2LE
Издание
международного
стан
-
дарта
по
системам
связи
на
под
-
станциях
, IEC 61850,
открыло
новую
главу
в
описании
функциональных
возможностей
и
информационного
обмена
на
подстанциях
.
Впервые
появился
стандарт
,
поддерживаю
-
щий
взаимодействие
устройств
раз
-
ных
производителей
.
Поэтому
не
удивительно
,
что
он
очень
быстро
получил
всеобщее
признание
.
Компания
АББ
сыграла
важную
роль
в
создании
этого
стандарта
и
продолжает
быть
движущей
силой
в
его
сопровождении
и
дальнейшем
развитии
.
С
момента
реализации
в
2004
г
.
первого
в
мире
проекта
,
объединяющего
оборудование
раз
-
личных
производителей
,
компания
АББ
поставила
более
1000
систем
со
станционной
шиной
,
работаю
-
щей
в
соответствии
со
стандартом
IEC 61850,
на
объекты
более
чем
в
70
странах
мира
.
Вслед
за
успешным
вводом
стандарта
на
уровне
вторичного
оборудования
подстанции
возрас
-
тает
необходимость
в
максималь
-
ной
интеграции
интеллектуального
первичного
оборудования
с
ис
-
пользованием
шины
процесса
.
Стандарт
IEC 61850-9-2
описывает
механизмы
получения
информа
-
ции
от
НИТ
,
применение
которых
имеет
неоспоримые
преимущества
по
сравнению
с
традиционными
трансформаторами
:
высокий
класс
точности
во
всём
диапазоне
изме
-
рений
,
компактная
конструкция
,
безопасность
эксплуатации
.
В
соответствии
со
стандартом
IEC 61850-9-2 (
и
его
«
облегченной
»
версией
IEC 61850-9-2LE [1])
ана
-
логовые
выборки
передаются
в
сеть
Ethernet
объединяющими
устрой
-
ствами
(MU).
Компания
АББ
являет
-
ся
первой
компанией
,
которая
пред
-
лагает
объединяющее
устройство
CP-MUP,
сертифицированное
груп
-
пой
пользователей
UCA
1
(
рис
. 2).
Объединяющие
устройства
раз
-
рабатываются
для
конкретного
типа
НИТ
,
вместе
они
образуют
систему
,
которая
разрабатывается
и
испы
-
тывается
как
единое
целое
,
что
по
-
зволяет
определить
динамические
характеристики
всей
измеритель
-
ной
цепи
до
интерфейсного
порта
IEC 61850.
В
этом
состоит
главное
отличие
CP-MUP
от
измерительных
объеди
-
няющих
устройств
(SAMU —
неза
-
висимые
объединяющие
устрой
-
Рис
. 2.
Объединяющее
устройство
CP-MUP
Рис
. 3.
Стандарты
,
регламентирующие
поведение
измерительной
системы
в
переходных
режимах
1
Международная
группа
пользователей
UCA —
некоммерческая
организация
,
со
-
стоящая
из
поставщиков
и
потребителей
продукции
в
электросетевом
комплек
-
се
.
Одна
из
основных
целей
организации
—
поддержка
пользователей
стандар
-
тов
серии
IEC 61850.
66
СЕТИ РОССИИ
ства
),
которые
подключаются
к
традиционным
ТТ
и
ТН
.
Измери
-
тельные
объединяющие
устройства
(
ИОТ
)
самостоятельно
выполняют
аналого
-
цифровое
преобразование
измеряемых
сигналов
и
передают
их
далее
по
шине
процесса
.
Одна
-
ко
данное
преобразование
вносит
неопределённость
в
характеристи
-
ки
всей
измерительной
системы
,
и
поведение
ИОТ
в
переходном
ре
-
жиме
не
охватывается
каким
-
либо
стандартом
МЭК
[2] (
рис
. 3).
Коми
-
теты
и
рабочие
группы
МЭК
и
CIGRE
уже
работают
над
соответствующим
стандартом
,
который
войдёт
в
груп
-
пу
международных
стандартов
по
измерительным
трансформаторам
IEC 61869.
ДОПОЛНЕНИЕ
ПРОВЕРЕННОЙ
ТЕХНОЛОГИИ
НИТ
СОВРЕМЕННОЙ
ШИНОЙ
ПРОЦЕССА
В
рамках
проекта
модерниза
-
ции
компания
АББ
заменяет
суще
-
ствующую
цифровую
шину
связи
собственной
разработкой
на
шину
процесса
в
соответствии
с
IEC
61850.
Новая
система
связи
полно
-
стью
опирается
на
IEC 61850
как
на
уровне
станционной
шины
,
по
которой
происходит
обмен
инфор
-
мацией
между
ИЭУ
и
устройствами
верхнего
уровня
,
так
и
на
уровне
шины
процесса
.
Компания
АББ
поставляет
свою
систему
АСУ
ТП
на
базе
MicroSCADA
Pro,
ИЭУ
защиты
и
управления
се
-
рии
Relion 670,
а
также
систему
за
-
щиты
шин
REB500.
Все
устройства
защиты
и
управления
в
системе
подключаются
к
шине
процесса
IEC
61850-9-2LE
и
получают
выборки
аналоговых
величин
от
объединяю
-
щих
устройств
CP-MUP
компании
АББ
.
Объединяющие
устройства
подключаются
к
уже
имеющимся
совмещённым
сенсорам
тока
и
на
-
пряжения
,
для
чего
и
производится
замена
электронных
компонентов
преобразователей
.
Таким
образом
,
изменения
в
составе
первичного
оборудования
сводятся
к
мини
-
муму
.
Система
релейной
защиты
для
полуторной
схемы
,
используемая
для
модернизации
вторичной
систе
-
мы
,
показана
на
рис
. 4.
Для
выполнения
требований
за
-
казчика
по
обеспечению
резерви
-
рования
используются
встроенная
резервируемая
схема
построения
НИТ
,
а
также
дублированная
полно
-
стью
независимая
система
объеди
-
няющих
устройств
и
интеллектуаль
-
ных
электронных
устройств
РЗА
.
Кроме
этого
для
демонстрации
надёжности
компонентов
и
обо
-
снования
выбранных
принципов
построения
вторичной
системы
,
используемых
на
подстанциях
Powerlink,
были
предприняты
допол
-
нительные
действия
.
Для
накопления
опыта
исполь
-
зования
новой
технологии
в
реаль
-
ных
условиях
был
введён
в
эксплуа
-
тацию
ряд
пилотных
инсталляций
с
НИТ
и
ИЭУ
,
поддерживающих
шину
процесса
в
соответствии
с
IEC 61850-9-2LE.
Один
из
таких
экспериментальных
проектов
за
-
ключался
в
модернизации
одного
присоединения
на
подстанции
на
-
пряжением
275
кВ
—
там
были
об
-
новлены
электронные
компоненты
преобразователей
,
объединяющие
устройства
и
ИЭУ
защиты
серии
Relion 670.
Подобные
пилотные
инсталляции
помогают
заказчикам
и
самим
производителям
получить
значительный
практический
опыт
,
а
также
собрать
необходимую
инфор
-
мацию
о
надёжности
работы
систе
-
мы
и
отдельных
её
компонентов
с
целью
оценки
дальнейших
перспек
-
тив
применения
.
Всё
оборудование
компании
АББ
,
включая
терминалы
РЗА
,
про
-
ходит
полноценное
расширенное
тестирование
,
затрагивающее
как
сами
продукты
в
отдельности
,
так
и
их
взаимодействие
с
другими
ком
-
понентами
системы
.
Тестирование
проводится
в
собственном
центре
АББ
,
сертифицированном
UCA [3].
На
этом
испытательном
полигоне
при
участии
экспертов
компаний
АББ
и
Powerlink
была
выполнена
до
-
полнительная
проверка
концепции
модернизации
вторичной
системы
.
Особое
внимание
уделялось
пове
-
дению
системы
в
условиях
различ
-
ных
переходных
режимов
.
Результаты
испытаний
показали
корректную
,
полностью
соответ
-
ствующую
ожиданиям
работу
си
-
стемы
,
не
было
зарегистрировано
случаев
ложной
реакции
системы
или
неправильной
выдачи
сигналов
срабатывания
.
При
моделировании
всевозможных
условий
аварийных
режимов
проводился
постоянный
и
детальный
мониторинг
всех
ком
-
понентов
системы
.
Такой
контроль
необходим
для
быстрой
и
одно
-
значой
идентификации
неисправ
-
ностей
,
благодаря
ему
возможно
значительно
реже
проводить
перио
-
дическое
техобслуживание
с
одно
-
временным
его
упрощением
,
так
как
появляется
возможность
точной
идентификации
места
возникнове
-
ния
неисправности
.
Рис
. 4.
Подключение
ИЭУ
РЗА
к
НИТ
67
№ 2 (11), март-апрель, 2012
РЕАЛИЗУЕМЫЕ
ПРОЕКТЫ
И
ПЕРСПЕКТИВЫ
В
РОССИИ
Ведущие
российские
энергетиче
-
ские
компании
стремятся
идти
в
ногу
со
временем
,
поэтому
в
активной
стадии
находятся
сразу
несколько
перспективных
пилотных
проектов
.
Одним
из
наиболее
интересных
является
построение
полигона
циф
-
ровой
подстанции
на
базе
ОАО
«
НТЦ
электроэнергетики
»,
где
устанавли
-
вается
оборудование
с
поддержкой
шины
процесса
в
соответствии
с
IEC
61850-9-2LE.
В
перспективе
на
по
-
лигоне
планируется
максимально
расширить
номенклатуру
приме
-
няемых
устройств
,
чтобы
охватить
все
подсистемы
:
интеллектуальный
интерфейс
к
первичному
оборудова
-
нию
,
релейную
защиту
,
технический
и
коммерческий
учёт
,
контроль
ка
-
чества
электроэнергии
.
Цель
проек
-
та
предельно
проста
,
что
ни
в
коей
мере
не
уменьшает
её
важного
значения
—
прежде
чем
начнётся
коммерческая
эксплуатация
обору
-
дования
на
объектах
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
и
других
компаний
,
оно
должно
дока
-
зать
свою
работоспособность
в
со
-
ставе
системы
на
реальном
объекте
.
Полигон
базируется
на
тупиковой
однотрансформаторной
ПС
,
питаю
-
щейся
от
линии
110
кВ
и
располо
-
женной
на
территории
ОАО
«
НТЦ
электроэнергетики
».
На
подстанции
установлены
элегазовый
выключа
-
тель
110
кВ
и
оптические
измери
-
тельные
трансформаторы
со
стороны
линии
и
со
стороны
высокого
напря
-
жения
двухобмоточного
трансфор
-
матора
110/10
кВ
.
В
конце
2011
г
.
на
полигоне
в
качестве
терминалов
релейной
защиты
были
введены
в
эксплуатацию
ИЭУ
семейства
Relion
670 —
устройство
RET 670
для
за
-
щиты
силового
трансформатора
110/10
кВ
и
устройство
REC 670
для
управления
выключателем
110
кВ
,
а
также
для
реализации
функции
УРОВ
.
Данные
устройства
включены
в
шину
процесса
и
получают
выбор
-
ки
первичных
величин
от
оптических
трасформаторов
через
объединяю
-
щие
устройства
в
соответствии
с
IEC
61850-9-2LE.
Кроме
этого
термина
-
лы
передают
информацию
в
АСУ
ТП
,
а
также
выполняют
обмен
данными
по
GOOSE.
Помимо
практического
внедре
-
ния
элементов
цифровой
подстанции
в
настоящее
время
специалистами
ООО
«
АББ
Силовые
и
Автоматизиро
-
ванные
Системы
»
разрабатывается
концепция
цифровой
подстанции
.
Данная
работа
ведётся
совместно
с
ОАО
«
НТЦ
электроэнергетики
»,
а
также
при
непосредственном
уча
-
стии
глобального
инжинирингового
центра
АББ
.
Цель
проекта
—
опреде
-
лить
набор
компонентов
цифровой
подстанции
,
которые
целесообраз
-
но
использовать
на
текущем
этапе
развития
технологий
,
определить
существующие
«
пробелы
»,
не
только
в
техническом
плане
,
но
и
в
других
аспектах
,
связанных
,
к
примеру
,
с
нормативной
базой
и
методологи
-
ческими
принципами
эксплуатации
подстанций
нового
поколения
,
вы
-
полнить
«
привязку
»
существующих
и
уже
опробованных
технологий
к
требованиям
реального
объекта
—
подстанции
220/110/35(6)
кВ
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
».
Вот
только
некоторые
из
вопро
-
сов
,
прорабатываемых
в
рамках
концепции
:
•
расстановка
«
нетрадиционных
»
измерительных
трасформато
-
ров
.
Благодаря
совмещению
функций
измерения
тока
и
напря
-
жения
в
одном
трансформаторе
,
появляются
дополнительные
возможности
по
организации
функций
релейной
защиты
и
по
-
строению
различных
подсистем
на
подстанции
.
Само
КРЭУ
ста
-
новится
компактней
,
так
как
гро
-
моздкие
трансформаторы
тока
и
напряжения
заменяются
на
ком
-
пактные
НИТ
;
•
построение
шины
процесса
.
Постоянная
передача
выборок
первичных
величин
(
значения
четырёх
токов
и
четырёх
напря
-
жений
для
каждой
точки
измере
-
ний
с
частотой
4
кГц
)
приводит
к
такой
загрузке
шины
процесса
,
с
которой
раньше
при
организа
-
ции
сетей
связи
не
сталкивались
.
Проработка
структуры
сети
для
шины
процесса
—
один
из
ключе
-
вых
элементов
концепции
;
•
синхронизация
времени
.
Стан
-
дарт
IEC 61850-9-2LE
для
обе
-
спечения
требуемой
точности
присвоения
меток
времени
вы
-
боркам
аналоговых
величин
—
1
мкс
—
предполагает
использо
-
вание
сигнала
1PPS.
На
практике
это
означает
необходимость
по
-
строения
обширной
сети
синхро
-
низации
,
охватывающей
все
ИЭУ
и
объединяющие
устройства
;
•
построение
надёжной
системы
.
Теперь
вместо
нескольких
вто
-
ричных
обмоток
измерительных
трансформаторов
пользователь
получает
резервированный
циф
-
ровой
интерфейс
и
кроме
этого
дополнительные
объединяющие
устройства
,
систему
синхрониза
-
ции
времени
и
др
.
Взаимодей
-
ствие
всех
компонентов
должно
быть
рассмотрено
с
учётом
орга
-
низации
единого
резервируемо
-
го
комплекса
;
•
соответствие
стандартам
.
При
-
меняемое
оборудование
должно
соответствовать
международным
стандартам
либо
пройти
полно
-
ценное
комплексное
тестиро
-
вание
,
гарантирующее
работо
-
способность
устройств
в
любых
режимах
,
возникающих
на
ре
-
альном
объекте
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Компания
АББ
,
являясь
миро
-
вым
лидером
в
области
технологий
для
цифровых
подстанций
,
принима
-
ет
активное
участие
в
обсуждении
и
реализации
перспективных
проек
-
тов
и
готова
предложить
свой
опыт
и
свою
продукцию
,
проверенные
на
множестве
экспериментальных
под
-
станций
по
всему
миру
,
на
полигоне
цифровой
подстанции
и
в
рамках
первой
международной
промыш
-
ленной
реализации
шины
процесса
.
ЛИТЕРАТУРА
1. Implementation Guidline for Digital
Interface to Interface Transformers
using IEC 61850-9-2.
2.
Маслов
А
.
М
.,
Лобанов
П
.
Л
.,
«
Вопросы
стандартизации
при
реализации
концепции
Цифро
-
вой
подстанции
»,
материалы
2-
й
Международной
выставки
и
конференции
по
инновацион
-
ным
проектам
в
электросете
-
вом
комплексе
IPNES 2011, 6—
8
сентября
2011
г
.
3.
Маслов
А
.,
Гершпах
С
., «
Систем
-
ный
подход
к
автоматизации
на
основе
МЭК
-61850»,
газета
«
Энергетика
и
промышленность
России
»,
№
18 (182),
сентябрь
2011
г
.
ООО «АББ СиАС»
111250, Москва,
ул. Красноказарменная, д. 12/45
тел. +7 (495) 956 0544
automation@ ru.abb.com
Оригинал статьи: Опыт компании АББ в реализации концепции цифровой подстанции
Появление стандарта IEC 61850 ознаменовало прорыв в области автоматизации подстанций — и этот процесс всё ещё продолжается. Один из примеров — внедрение стандарта IEC 61850-9-2, описывающего передачу выборок аналоговых значений по сети Ethernet — так называемую шину процесса. Интегрировав эту технологию в системы автоматизации подстанции, компания АББ объединила более чем десятилетний опыт производства «нетрадиционных» измерительных трансформаторов тока и напряжения с новейшими технологиями связи. Теперь существует возможность подключения первичного высоковольтного оборудования к устройствам РЗА компании АББ, что обеспечивает повышение надёжности и готовности системы, а также оптимизацию вторичных цепей на подстанции. Компания АББ выполняет реконструкцию подстанции, которую она ввела в эксплуатацию в 1999 г., реализуя первый промышленный проект на базе IEC 61850-9-2LE.
