Опытный полигон «Цифровая подстанция» АО «НТЦ ФСК ЕЭС». Испытания и сертификация оборудования вторичной коммутации

16

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Опытный

 

полигон

 «

Цифровая

 

подстанция

» 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

». 

Испытания

 

и

 

сертификация

 

оборудования

 

вторичной

 

коммутации

к

.

э

.

н

. 

Корсунов

 

П

.

Ю

., 

Арутюнов

 

С

.

А

., 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

»

к

.

т

.

н

. 

Попов

 

С

.

Г

., 

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

Аннотация

Создание

 

активного

 

опытного

 

полигона

 

на

 

базе

 

действующей

 

экспериментальной

 

под

-

станции

 

с

 

возможностью

 

имитировать

 

возмущающие

 

воздействия

 

в

 

прилегающей

 

элек

-

трической

 

сети

 

и

 

на

 

энергообъекте

 

в

 

масштабе

 

реального

 

времени

 

с

 

помощью

 

тесто

-

во

-

моделирующих

 

комплексов

 (

таких

 

как

, 

например

, Real Time Digital Simulator — RTDS) 

может

 

существенно

 

сократить

 

этап

 

освоения

 

новой

 

технологии

 

по

 

проверке

 

функцио

-

нальных

 

характеристик

 

оборудования

 

и

 

протестировать

 

различные

 

варианты

 

постро

-

ения

 

локальной

 

вычислительной

 

сети

 — 

ЛВС

 (

типовые

 

решения

) 

для

 

подстанций

 

раз

-

личного

 

класса

 

напряжения

. 

В

 

статье

 

рассматриваются

 

виды

 

полигонных

 

испытаний

 

единичных

 

образцов

 

и

 

систем

 

оборудования

 

вторичной

 

коммутации

, 

выполненных

 

по

 

технологии

 «

Цифровая

 

подстанция

», 

а

 

также

 

вопросы

 

сертификации

 

этого

 

оборудова

-

ния

 

на

 

соответствие

 

стандарту

 IEC 61850.

Ключевые

 

слова

:

опытный

 

полигон

 (

ОП

), 

технология

 «

Цифровая

 

подстанция

», 

тестово

-

моделирующий

 

комплекс

 

реального

 

времени

, 

виды

 

испытаний

 

оборудования

, 

стандарт

 IEC 61850, 

сертификация

Введение

В

 2010–2011 

годах

 

по

 

заказу

 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

» 

тремя

 

организациями

: 

ОАО

 «

НТЦ

 

электро

-

энергетики

» (

в

 

настоящее

 

время

 

АО

  «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

»), 

ОАО

  «

Институт

  «

ЭНЕРГОСЕТЬ

-

ПРОЕКТ

» 

и

 

ЗАО

  «

Континуум

» 

была

 

разработана

  «

Концепция

 

программно

-

аппаратного

 

комплекса

 (

ПАК

) «

Цифровая

 

подстанция

 

ЕНЭС

» (

ЦПС

) [1]. 

Тогда

 

же

 

были

 

начаты

 

работы

 

по

 

пилотному

 

проекту

 — «

Создание

 

опытного

 

полигона

 

для

 

отработки

 

и

 

комплексных

 

ис

-

17

ЦИФРОВЫЕ

 

СЕТИ

пытаний

 

основных

 

элементов

 

и

 

подсистем

 

цифровой

 

подстанции

, 

а

 

также

 

комплексных

 

технических

 

решений

 

по

 

управлению

 

технологическими

 

процессами

». 

Опытный

 

полигон

 

было

 

предложено

 

создать

 

на

 

базе

 

действующей

 

экспериментальной

 

подстанции

 110 

кВ

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

».

Внедрение

 

новой

 

технологии

 

в

 

эксплуатационную

 

практику

, 

как

 

правило

, 

осуществ

-

ляется

 

через

 

механизм

 

пилотного

 

освоения

 

оборудования

. 

Это

 

приводит

 

к

 

тому

, 

что

 

на

 

объекте

 

создается

 

дополнительный

, 

по

 

существу

, 

экспериментальный

 

резервный

 

контур

, 

оборудование

 

которого

 

работает

 

на

 

сигнал

, 

что

 

удорожает

 

любой

 

проект

 

и

 

создает

 

до

-

полнительные

 

проблемы

 

эксплуатационному

 

персоналу

. 

Установленное

 

оборудование

, 

использующее

 

новую

 

технологию

, 

может

 

находиться

 

в

 

режиме

 

слежения

 

за

 

возмущени

-

ями

 

во

 

внешней

 

электрической

 

сети

 

и

 

на

 

подстанции

 

достаточно

 

длительное

 

время

 

без

 

срабатывания

 

даже

 

на

 

сигнал

, 

ввиду

 

отсутствия

 

нарушений

 

в

 

работе

 

оборудования

 

в

 

элек

-

трической

 

сети

 

и

 

на

 

подстанции

, 

поэтому

 

получить

 

полноценный

 

эксплуатационный

 

опыт

 

при

 

таком

 

методе

 

освоения

 

техники

 

в

 

сравнительно

 

короткий

 

период

 (

квартал

, 

полугодие

, 

год

) 

крайне

 

трудно

. 

Задачи

 

опытного

 

полигона

 «

Цифровая

 

подстанция

» (

ОП

 

ЦПС

) [1, 2]

Технология

 «

Цифровая

 

подстанция

» 

основана

 

на

 

применении

 

оборудования

, 

разработан

-

ного

 

в

 

соответствии

 

с

 

требованиями

 

стандарта

 IEC 61850, 

который

 

описывает

 

информаци

-

онные

 

модели

 

первичного

 

и

 

вторичного

 

оборудования

, 

классифицирует

 

уровни

 

системы

 

автоматизации

 

подстанции

 

и

 

устанавливает

 

правила

 

информационного

 

обмена

 

между

 

устройствами

 («

шина

 

процесса

», «

шина

 

станции

», 

так

 

называемые

 «

цифровые

 

контуры

»), 

входящими

 

в

 

систему

 

автоматизации

 

подстанции

. 

При

 

разработке

 

технологии

  «

Цифровая

 

подстанция

» 

необходимо

 

комплексно

 

решить

 

ряд

 

взаимоувязанных

 

задач

. 

Прежде

 

всего

, 

необходимо

 

разработать

 

методологию

 

применения

 

положений

 

стандар

-

та

 

МЭК

 61850 

и

 

проверить

 

ее

 

на

 

практике

. 

Другими

 

словами

 

необходимо

 

создать

 

прототип

 

«

Цифровой

 

подстанции

», 

проверить

 

технические

 

решения

 

на

 

опытных

 

образцах

 

и

 

разра

-

ботать

 

рекомендации

 

для

 

отраслевых

 

организаций

 

по

 

применению

 

данной

 

инновационной

 

технологии

.

Кроме

 

этого

, 

ОП

 

ЦПС

 

должен

 

выполнять

 

роль

 

научно

-

образовательного

 

центра

 

для

 

продвижения

 

технологии

  «

Цифровая

 

подстанция

» 

в

 

эксплуатационную

 

практику

. 

Нако

-

пленный

 

опыт

 

эксплуатации

 

прототипа

  «

Цифровой

 

подстанции

» 

должен

 

способствовать

 

разработке

 

нормативно

-

технической

 

документации

 

по

 

вопросам

 

проектирования

, 

пуско

-

наладки

 

подобных

 

объектов

 

и

 

их

 

эксплуатации

.

Наиболее

 

значимые

 

задачи

, 

для

 

которых

 

предназначен

 

ОП

 

ЦПС

, 

это

 

проведение

 

ис

-

пытаний

 

оборудования

, 

разработанного

 

в

 

соответствии

 

с

 

требованиями

 

стандарта

 

МЭК

 

61850 

на

 

возможности

 

совместной

 

работы

: 

оптические

 

трансформаторы

 

тока

 

и

 

напряже

-

ния

, 

преобразователи

 

аналоговых

 

и

 

дискретных

 

сигналов

, 

интеллектуальные

 

электрон

-

ные

 

устройства

 (

англ

. IED/ 

рус

. 

ИЭУ

), 

являющиеся

 

аналогами

 

терминалов

 

РЗА

 

и

 

ПА

. 

Данная

 

технология

 

базируется

 

на

 

передаче

 

информационных

 

потоков

 

в

 

коммуникаци

-

онной

 

среде

, 

построенной

 

на

 

базе

 Ethernet, 

в

 

этом

 

случае

 

наиболее

 

актуальными

 

стано

-

вятся

 

вопросы

 

выполнения

 

требования

 

стандарта

 

по

 

доставке

 

сообщений

 

различных

 

кате

-

горий

 

в

 

заданные

 

интервалы

 

времени

, 

а

 

также

 

организация

 

синхронной

 

работы

 

устройств

.

18

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Основные

 

технические

 

решения

 

по

 

компонентам

 

технологии

 «

Цифровая

 

подстанция

», 

проверенные

 

на

 

ОП

 

ЦПС

 

на

 

прототипе

 

программно

-

аппаратного

 

комплекса

  «

Цифровой

 

подстанции

» (

ПАК

 

ЦПС

), 

создают

 

основу

 

для

 

разработки

 

типовых

 

решений

 

для

 

подстан

-

ций

 

различного

 

класса

 

напряжений

.

Для

 

ускорения

 

внедрения

 

оборудования

, 

созданного

 

по

 

новой

 

технологии

, 

необходимо

 

было

 

создание

 

активного

 

испытательного

 

полигона

, 

который

 

обеспечивает

 

имитацию

 

воз

-

мущающих

 

воздействий

 

на

 

испытываемое

 

оборудование

 

для

 

проверки

 

заявленных

 

тех

-

нических

 

характеристик

. 

Кроме

 

этого

, 

в

 

случае

 

установки

 

оборудования

 

на

 

действующем

 

энергообъекте

  (

для

 

проверки

 

защищенности

 

оборудования

 

от

 

электромагнитных

 

помех

 

различного

 

вида

, 

коммутационных

 

перенапряжений

 

и

 

т

.

д

.), 

появляется

 

возможность

 

про

-

водить

 

испытания

 

в

 

условиях

, 

в

 

которых

 

данному

 

оборудованию

 

впоследствии

 

предстоит

 

работать

.

Для

 

создания

 

активного

 

полигона

 

необходимо

 

ввести

 

в

 

его

 

состав

 

тестово

-

модели

-

рующий

 

комплекс

  (

ТМК

), 

который

 

моделирует

 

возмущающие

 

воздействия

  (

различные

 

виды

 

короткого

 

замыкания

, 

внезапные

 

отключения

 

первичного

 

оборудования

 

на

 

энер

-

гообъекте

 

и

 

в

 

прилегающей

 

электрической

 

сети

), 

которые

 

должны

 

подаваться

 

на

 

ис

-

пытываемое

 

вторичное

 

оборудование

, 

то

 

есть

 

это

 

означает

, 

что

 

ТМК

 

должен

 

выдавать

 

возмущающие

 

воздействия

 

по

 

трем

 

фазам

 

в

 

реальном

 

масштабе

 

времени

. 

Кроме

 

этого

, 

ТМК

 

должен

 

обладать

 

возможностью

 

выдавать

 

возмущающие

 

воздействия

 

как

 

в

 

анало

-

говой

 

форме

 

в

 

виде

 

мгновенных

 

значений

 

токов

 

и

 

напряжений

, 

так

 

и

 

в

  «

цифровой

 

фор

-

ме

» 

в

 

соответствии

 

с

 

требованиями

 

стандарта

 IEC 61850-9-2LE (

для

 

реализации

  «

шины

процесса

»).

Построение

 

ОП

 

ЦПС

 

предусматривает

 

создание

 «

цифрового

» 

контура

 

по

 

первичному

 

измерительному

  (

ТТ

 

и

 

ТН

) 

и

 

вторичному

 

оборудованию

 

в

 

сочетании

 

с

 

тестово

-

модели

-

рующим

 

комплексом

. 

Данный

 

подход

 

позволяет

 

проверить

 

как

 

технические

 

решения

 

по

 

компоновке

 

вторичного

 

оборудования

 

его

 

информационные

 

связи

 

с

 

первичным

 

с

 

верх

-

ним

 

и

 

средним

 

уровнями

 

АСУ

 

ТП

 

энергообъекта

  (

проверяется

 

архитектура

 

коммуника

-

ционной

 

среды

 

для

  «

шины

 

процесса

» 

и

  «

шины

 

станции

»), 

так

 

и

 

функциональные

 

харак

-

теристики

 

собственно

 

оборудования

 

при

 

различных

 

видах

 

возмущений

 

во

 

внешней

 

сети

 

в

 

достаточно

 

короткое

 

время

, 

что

 

позволяет

 

сформулировать

 

требования

 

к

 

проектным

решениям

.

При

 

рассмотрении

 

возможности

 

внедрения

 

данной

 

технологии

 

на

 

реальных

 

энерго

-

объектах

 

предполагалось

, 

что

 

необходимо

 

к

 

существующим

 

основным

 

микропроцессор

-

ным

 

терминалам

 

защит

 — 

основным

 

и

 

резервным

, 

использующим

 

аналоговые

 

входные

 

сигналы

 

от

 

традиционных

 

электромагнитных

 

ТТ

 

и

 

ТН

, 

добавлять

 

третий

 

эксперимен

-

тальный

  «

цифровой

» 

контур

 

с

 

защитами

, 

принимающими

 

входные

 

сигналы

 

в

 

цифро

-

вой

 

форме

  (

в

 

соответствии

 

со

 

стандартом

 IEC 61850-9-2LE) 

и

 

работающими

 

на

 

сигнал

, 

что

 

существенно

 

удорожало

 

бы

 

весь

 

проект

. 

При

 

проведении

 

экспериментальных

 

ра

-

бот

 

с

 

использованием

 

активного

 

опытного

 

полигона

 

для

 

различных

 

вариантов

 

моде

-

лей

 

первичного

 

и

 

вторичного

 

оборудования

 

можно

 

получить

 

набор

 

типовых

 

схем

 

для

 

«

шин

 

станции

» 

и

  «

шин

 

процесса

» 

и

 

в

 

дальнейшем

 

осуществлять

 

внедрение

 

на

 

энерго

-

объектах

 

без

 

дополнительных

 

экспериментальных

  «

цифровых

» 

резервных

 

контуров

, 

кроме

 

этого

, 

таким

 

образом

 

выполняется

 

проверка

 

совместимости

 

с

 

уже

 

установлен

-

ным

 

сертифицированным

 

оборудованием

, 

соответствующим

 

требованиям

 

стандарта

IEC 61850.

19

ЦИФРОВЫЕ

 

СЕТИ

Структура

 

опытного

 

полигона

 «

Цифровая

 

подстанция

»

ОАО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» 

начал

 

работы

 

по

 

созданию

 

опытного

 

полигона

 

с

 

сентября

 2010 

года

. 

Структура

 

опытного

 

полигона

 «

Цифровая

 

подстанция

» 

представляет

 

собой

 (

рисунок

 1):

 

–

ПС

 

№

 301 

напряжением

 110/10 

кВ

 (

рисунок

 2) — 

действующая

 

электроустановка

, 

имеющая

 

специализированный

 2-

обмоточный

 

трансформатор

, 

состоящий

 

из

 3-

фазной

 

группы

 

по

 

40 

МВА

, 

вторая

 

обмотка

 — 

переключаемая

, 

позволяющая

 

получать

 10, 20, 35, 90 

кВ

. 

На

 

ОРУ

 110 

кВ

 

подстанции

 

установлены

 

две

 

группы

 

оптических

 

измерительных

 

трансформа

-

торов

 

тока

 

и

 

напряжения

 — 

ОПТТ

 

и

 

ТН

 (

рисунок

 3);

 

–

в

 

Центре

 

управления

 «

Цифровой

 

подстанцией

» (

ЦУПС

) 

создан

 

цифровой

 

информацион

-

но

-

измерительный

 

комплекс

  (

ЦИИК

), 

состоящий

 

из

 4-

х

 

интеллектуальных

 

электронных

 

устройств

 (

ИЭУ

, 

в

 

терминах

 

стандарта

 IEC 61850 – IED), 

информационный

 

вычислитель

-

ный

 

комплекс

  (

ИВК

) 

на

 

базе

 SCADA «

КОТМИ

-2010», 

установлена

  «

цифровая

» 

защита

 

трансформатора

 

и

 

контроллер

 

управления

 

выключателем

 110 

кВ

 (

применяется

 

оборудо

-

вание

 

известных

 

зарубежных

 

и

 

отечественных

 

производителей

 

устройств

 

РЗА

, 

ПА

: 

АББ

, 

SEL, 

Релематика

 (

ИЦ

 

Бреслер

), 

Альстом

-

Грид

, 

Экра

);

 

–

лабораторная

 

часть

 

опытного

 

полигона

  «

Цифровая

 

подстанция

» 

оснащена

 

тестово

-

моделирующим

 

комплексом

  (

ТМК

), 

в

 

состав

 

которого

 

входят

 

программно

-

аппаратный

 

комплекс

, 

моделирующий

 

работу

 

энергосистемы

 

в

 

реальном

 

масштабе

 

времени

 — RTDS, 

программно

-

аппаратные

 

испытательные

 

комплексы

 OMICRON, RETOM 61850, 

программ

-

ный

 

имитатор

 

цифровых

 

терминалов

  (

ИЭУ

) 

с

 

имитаторами

 

цифровых

 

информационных

 

потоков

 

данных

 

для

 «

прогрузки

» «

шин

 

процесса

» 

и

 «

станционной

 

шины

» 

при

 «

штормовых

» 

и

 

других

 

видах

 

испытаний

. 

Коммуникационные

 

среды

 

ЦУПС

 

ПС

 

№

 301 

и

 

лабораторной

 

части

 

объединены

 

высокоскоростным

 

волоконно

-

оптическим

 

каналом

 

связи

.

ОПТТ и ТН + ЦИИК

+

ПТТ и ТН + шкаф 

РЗА ABB + шкаф 

РЗА SEL&

ИЦ «Бреслер»

ППТТ и ТН 10/35 кВ 

& 110 кВ 

Шкаф РЗА ABB

Шкаф РЗА SEL&

ИЦ «Бреслер»

Устройство 

синхронизированных 

векторных 

измерений (УСВИ)

REC-670: контроллер 

присоединения ВЛ 110 кВ

RET-670: дифференциальная защита 

трансформатора T5 120 МВА

SEL-421: резервная защита 

трансформатора T5 120 МВА

SEL-421: защита «ошиновки» 110 кВ

ТОР-300: дифференциальная защита 

трансформатора T5 120 МВА

Центр управления «Цифровой подстанцией»

Тестово-моделирующий комплекс (ТМК)

Omicron 

256Plus

+

RTDS

Симулятор 

IED

+

Рис

. 1. 

Структурная

 

схема

 

опытного

 

полигона

 

ЦПС

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

»

20

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

MU110

110 kV

OVCT

VT

OVCT

CB

CT 600/5

CT 4000/5

T-5

120 MVA

ВОПН-220-0,2/6Р 

NXVCT

MU10/35

NXMU

ABB RET-670

ABB REC-670

SEL-421

Коммутаторы RuggedCom

10/35 kV

ВОПТ-220-600-02S/5P

ИЦ «Бреслер» 

ТОР 300

SEL-421

Приемник 

GPS/ГЛОНАСС

Рис

. 2. 

Структурная

 

схема

 

подстанционной

 

части

 

ОП

 

ЦПС

: MU — merging unit (

полевой

 

преобразователь

 

аналоговых

 

сигналов

); ABB REC670 — 

терминал

 

управления

 

выключателем

; ABB RET670 — 

терминал

 

дифференциальной

 

защиты

 

трансформатора

; SEL 421 — 

терминал

 

дистанционной

 

защиты

 

линии

; 

ТОР

 

300 — 

терминал

 

дифференциальной

 

защиты

 

трансформатора

; OCVT — 

оптические

 

трансформаторы

 

тока

 

и

 

напряжения

 2-

х

 

типов

: 

раздельный

 — 

производства

 

ЗАО

 «

Профотек

» (

Россия

), 

комбинирован

-

ный

 — 

производства

 

копании

 NxtPhase (

Канада

); NXMU — 

преобразователь

 

тока

 

и

 

напряжения

 

для

 

релей

-

ной

 

защиты

 (NxtPhase, 

Канада

); NXVCT — 

преобразователь

 

тока

 

и

 

напряжения

 

для

 

измерений

 

и

 

учета

 

(NxtPhase, 

Канада

); 

ВОПН

 — 

волоконно

-

оптический

 

преобразователь

 

напряжения

 (

ЗАО

 «

Профотек

»); 

ВОПТ

 — 

волоконно

-

оптический

 

преобразователь

 

тока

 (

ЗАО

 «

Профотек

»); 

СТ

 — 

традиционные

 

транс

-

форматоры

 

тока

; 

Т

-5 — 

силовой

 

трансформатор

; 

СВ

 — 

выключатель

 

трансформаторной

 

группы

 

Т

5

Рис

. 3. 

Оптические

 

ТТ

 

и

 

ТН

 110 

кВ

: 

слева

 —NXVCT (

Канада

), 

справа

 — 

ЗАО

 «

Профотек

» (

Россия

)

21

ЦИФРОВЫЕ

 

СЕТИ

Для

 

создания

 

современного

 

ТМК

, 

по

-

зволяющего

 

получить

 

полноценную

 

модель

 

сложной

 

энергосистемы

, 

включая

 

модели

 

подстанций

 

сверхвысокого

 

напряжения

, 

не

-

обходимо

 

ориентироваться

 

на

 

мощные

 

муль

-

типроцессорные

 

комплексы

, 

имеющие

 

вну

-

тренние

 

информационные

 

шины

 

не

 

менее

 

1 

Гб

, 

поддерживающие

 

стандарт

 IEC 61850 

в

 

части

 «

шины

 

процесса

» 

и

 

обеспечивающие

 

потоки

 

быстрых

 

сообщений

 (GOOSE). 

Таким

 

программно

-

аппаратным

 

комплексом

 

являет

-

ся

 Real Time Digital Power System Simulation 

(RTDS), 

который

 

производится

 

одноименной

 

фирмой

 

в

 

Канаде

 (

г

. 

Винипег

) 

и

 

применяется

 

в

 

десятках

 

стран

 

по

 

всему

 

миру

.

RTDS (

рисунок

 4) 

сконструирован

 

специ

-

ально

 

для

 

того

, 

чтобы

 

имитировать

 

режимы

 

работы

 

электрических

 

систем

 

и

 

испыты

-

вать

 

оборудование

 

вторичной

 

коммутации

, 

предназначенное

 

для

 

управления

 

и

 

защиты

. 

Многочисленные

 

аналоговые

 

и

 

цифровые

 

каналы

 

входных

 

и

 

выходных

 

сигналов

 

пе

-

редаются

 

по

 

оптическим

 

каналам

 

и

 

обес

-

печивают

 

возможность

 

разнообразных

 

соединений

 

испытываемого

 

оборудования

 

с

 

симулятором

 

с

 

высокой

 

точностью

.

В

 2015 

году

 

завершилось

 

формирование

 

инфраструктуры

 

ОП

 

ЦПС

 (

рисунок

 5). 

В

 

дополне

-

ние

 

к

 

уже

 

введенным

 

в

 

эксплуатацию

 

частей

 

полигона

 (

ТТ

 

и

 

ТН

 

на

 

ОРУ

 110 

кВ

, 

ЦУПС

, RTDS) 

добавился

 

учебный

 

центр

 (

далее

 — 

класс

).

Класс

 

оснащен

 

компьютерным

 

и

 

мультимедиа

-

оборудованием

, 

рассчитанным

 

на

 

обучение

 

10 

слушателей

; 

отдельно

 

организуется

 

место

 

пре

-

подавателя

. 

Является

 

со

-

ставной

 

частью

 

опытного

 

полигона

  «

Цифровая

 

под

-

станция

» 

ОП

 

ЦПС

, 

имеет

 

единую

 

коммуникационную

 

среду

  (

ЦУПС

 — 

лаборатор

-

ная

 

часть

 

с

 

ТМК

 — 

класс

).

Класс

 

также

 

предназна

-

чен

 

для

 

демонстрации

 

ра

-

боты

 

оборудования

 

ЦПС

, 

обучения

, 

проведения

 

ис

-

пытаний

 

оборудования

, 

раз

-

работанного

 

в

 

соответствии

 

с

 

требованиями

 

стандарта

 

Рис

. 4. 

Тестово

-

моделирующий

 

комплекс

 

реаль

-

ного

 

времени

 RTDS (

Канада

)

Рис

. 5. 

Опытный

 

полигон

 — 

ОРУ

 110 

кВ

, 

ЦУПС

, RTDS, 

учебный

 

центр

 (

класс

)

р

у

ед а оборудо а е

,

расс а

а обу е е

Единая

 «

цифровая

» 

коммуникация

 

ОП

 

ЦПС

Спецкласс

 — 

ОП

 

ЦПС

ЦУПС

ОРУ

 110 

кВ

 

ПС

 301

ТМК

 - RDTS

IEC 61850 -8-1, 9-2 LE

22

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

IEC 61850 (

компоненты

 

ЦПС

). 

Для

 

ознакомления

 

с

 

технологией

 

ЦПС

 

персонала

 

эксплуатаци

-

онных

, 

наладочных

 

и

 

проектных

 

организаций

 

разработана

 

программа

 

обучения

, 

согласованная

 

с

 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

». 

В

 2015–2016 

годах

 

проведено

 

обучение

 

основам

 

технологии

 

ЦПС

 

персона

-

ла

 

АО

 «

Объединенная

 

электросетевая

 

компания

» 

и

 

представителей

 

исполнительного

 

аппарата

 

и

 

филиалов

 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

».

ОП

 

ЦПС

 

входит

 

в

 

состав

 

отдела

 

разработки

 

технологии

 «

Цифровая

 

подстанция

» 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

». 

Отдел

 

состоит

 

из

 4-

х

 

лабораторий

: 

• 

лаборатория

 

релейной

 

защиты

 

и

 

автоматики

, 

• 

лаборатория

 

информационного

 

обеспечения

 

протоколов

 

и

 

моделей

, 

• 

лаборатория

 

технических

 

средств

, 

• 

лаборатория

 

автоматизации

 

моделирования

.

НИОКР

, 

выполненные

 

в

 

процессе

 

создании

 

ОП

 

ЦПС

Важнейшую

 

роль

 

в

 

рамках

 

концепции

  «

Цифровая

 

подстанция

» [1, 2] 

начинает

 

играть

 

комму

-

никационная

 

сеть

 

подстанции

, 

по

 

которой

 

передаются

 

оцифрованные

 

значения

 

измеряемых

 

электрических

 

величин

, 

управляющие

 

сигналы

 

и

 

сигналы

 

о

 

состоянии

 

первичного

 

оборудования

 

(

коммутационных

 

аппаратов

, 

положение

 «

отпаек

» 

регулируемых

 

под

 

нагрузкой

 

трансформато

-

ров

 — 

РПН

) 

и

 

устройств

 

вторичной

 

коммутации

 (

терминалов

 

РЗА

 

и

 

контроллеров

 

присоедине

-

ний

, 

РАС

 — 

регистраторов

 

аварийных

 

событий

 

и

 

т

.

д

.). 

С

 

точки

 

зрения

 

организации

 

связи

 

на

 

ЦПС

 

устройства

 

всех

 

уровней

, 

подключенные

 

к

 

коммуникационной

 

сети

, 

являются

 

компонентами

 

коммуникационного

 

взаимодействия

 

наряду

 

с

 

оборудованием

 

сети

 — 

коммутаторами

, 

устройст

-

вами

 

резервирования

 

каналов

 

приема

-

передачи

 

данных

 (

так

 

называемые

 

устройства

 Red Box), 

ретрансляторами

. 

Коммуникационное

 

взаимодействие

 

в

 

сети

 

ЦПС

 

представляет

 

собой

 

процесс

 

приема

 

и

 

передачи

 

сообщений

, 

определяемых

 

протоколами

 

обмена

 

данными

 

в

 

рамках

 

ЦПС

 

в

 

соответствии

 

со

 

стандартами

 

МЭК

 61850. 

Требования

 

к

 

формату

 

сообщений

 

и

 

ограничения

 

по

 

времени

 

их

 

доставки

 

регламентируются

 

совокупностью

 

стандартов

:

1) 

форматы

 

коммуникационных

 

сообщений

 — 

разделами

 

стандарта

 

МЭК

 61850-8-1/9-2LE;

2) 

полное

 

время

 

передачи

 

коммуникацион

-

ных

 

сообщений

 — 

разделом

 

МЭК

 61850-5;

3) 

время

 

передачи

 

сообщений

 

непосредст

-

венно

 

через

 

коммуникационную

 

сеть

 

и

 

ком

-

муникационные

 

подсистемы

 

источника

 

и

 

приемника

 — 

разделом

 

МЭК

 61850-10[2].

В

 

процессе

 

создания

 

ОП

 

ЦПС

 

по

 

техниче

-

ским

 

требованиям

 

АО

  «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» 

ком

-

панией

 

ЗАО

 «

ИТЦ

 

Континуум

» 

была

 

разрабо

-

тана

 

специализированная

 

инструментальная

 

тестовая

 

система

 

для

 

проведения

 

много

-

уровневого

 

тестирования

 

коммуникационно

-

го

 

взаимодействия

 

компонентов

 

ПАК

 

ЦПС

. 

В

 

состав

 

данного

 

набора

 

инструментов

 

вошли

 

два

 

тестово

-

моделирующих

 

комплек

-

са

  (

ТМК

), 

призванных

 

обеспечить

 

тестиро

-

вание

 

на

 

всех

 

уровнях

 

модели

 

стека

 OSI/ISO 

1. Физический уровень

1 Физический уровень

2. Канальный уровень

3. Сетевой уровень

3 С

й

4. Транспортный уровень

4 Т

й

5. Сеансовый уровень

5 С

й

6. Представительский уровень

6 П

й

7. Прикладной уровень

У

ровни к

о

мм

уник

ационног

о 

взаимо

д

е

й

ствия 

OSI

Комплекс анализа коммуни-
кационного взаимодействия 
компонентов ПАК ЦПС

Комплекс проверки
динамических 
характеристик

Рис

. 6. 

Эталонная

 

модель

 OSI

23

ЦИФРОВЫЕ

 

СЕТИ

(

О

pen Systems Interconnection Basic Reference Model — 

базовая

 

эталонная

 

модель

 

взаимодей

-

ствия

 

открытых

 

систем

) 

от

 

физического

 

до

 

прикладного

 (

рисунок

 6):

 

–

комплекс

 

анализа

 

коммуникационного

 

взаимодействия

 

компонентов

 

ПАК

 

ЦПС

 [3];

 

–

комплекс

 

проверки

 

динамических

 

характеристик

 

коммуникационного

 

взаимодействия

 

ком

-

понентов

 

ПАК

 

ЦПС

 [3].

При

 

помощи

 

данных

 

комплексов

 

возможно

 

определение

 

следующих

 

характеристик

 

комму

-

никационного

 

взаимодействия

:

 

–

время

 

доставки

 

информационных

 

сообщений

 

в

 

различных

 

условиях

 

работы

 

коммуникаци

-

онного

 

оборудования

;

 

–

надежность

 

доставки

 

информационных

 

сообщений

 

в

 

различных

 

условиях

 

работы

 

комму

-

никационного

 

оборудования

;

 

–

формат

 

информационных

 

сообщений

 

и

 

его

 

соответствие

 

требованиям

 

стандартов

 

МЭК

 

61850-8-1/9-2LE;

 

–

регламент

 

передачи

 

информационных

 

сообщений

;

 

–

задержка

 

публикации

 

информационных

 

сообщений

 (

латентность

);

 

–

статистический

 

анализ

 

потоков

 

сообщений

.

Комплекс

 

анализа

 

коммуникационного

 

взаимодействия

 

компонентов

 

ПАК

 

ЦПС

 

предназ

-

начен

 

для

 

выполнения

 

работ

 

по

 

тестированию

 

и

 

наладке

 

коммуникационного

 

взаимодействия

 

компонентов

 

программно

-

аппаратного

 

комплекса

 «

Цифровая

 

подстанция

», 

включая

:

 

–

коммуникационную

 

сеть

 Ethernet 

ЦПС

, 

отдельные

 

физические

 

и

/

или

 

логические

 

сегменты

 

в

 

составе

 

вышеуказанной

 

сети

;

 

–

компоненты

 

коммуникационного

 

оборудования

 Ethernet 

в

 

составе

 

коммуникационной

 

сети

 

ЦПС

;

 

–

оконечные

 IED (Intelligent Electronic Device — 

Интеллектуальные

 

Электронные

 

Устрой

-

ства

) — 

устройства

, 

подключаемые

 

к

 

коммуникационной

 

сети

 

ЦПС

.

Комплекс

 

проверки

 

динамических

 

характеристик

  (

рисунок

 7) 

предназначен

 

для

 

опре

 

деления

 

времени

 

передачи

 

информационных

 

сообщений

 

в

 

коммуникационной

 

сети

 

цифровой

 

подстанции

 

в

 

различных

 

условиях

 

ее

 

работы

. 

Кроме

 

того

, 

в

 

задачи

 

комплекса

 

Рис

. 7.

Комплекс

 

проверки

динами

-

ческих

 

характерис

-

тик

 

комму

-

никационной

 

сети

24

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

входит

 

моделирование

 

условий

 

работы

 

коммуникационной

 

сети

 

ЦПС

, 

проверка

 

характери

-

стик

 

сети

 

в

 

идеальных

, 

штатных

 

и

 

наихудших

 (

предельных

) 

для

 

коммуникационного

 

обо

-

рудования

 

условиях

. 

Комплекс

 

состоит

 

из

 

нескольких

 

специализированных

 

компонентов

:

1) 

источник

 

тестового

 

трафика

 (

ИТС

);

2) 

приемник

 

тестового

 

трафика

 (

ПТС

);

3) 

генератор

 

нагрузочного

 

трафика

 (

ГНТ

);

4) 

автоматизированное

 

рабочее

 

место

 (

АРМ

) 

оператора

.

На

 

рисунке

 8 

показана

 

структура

 

простейший

 

коммуникационного

 

взаимодействия

 

по

 

типу

 «

датчик

-

реле

-

исполнитель

». 

Отсюда

 

становится

 

ясной

 

критическая

 

важность

 

именно

 

коммуникационных

 

задержек

. 

Если

 

временные

 

характеристики

 

коммуникационного

 

вза

-

имодействия

 

отдельных

 

элементов

  (

датчика

, 

реле

 

и

 

исполнителя

) 

могут

 

и

 

должны

 

быть

 

строго

 

детерминированными

, 

то

 

соответствующие

 

характеристики

 

коммуникационной

 

сети

 

не

 

обладают

 

подобным

 

детерминизмом

 

в

 

силу

 

ряда

 

причин

, 

в

 

частности

, 

в

 

силу

 

слу

-

чайного

 

характера

 

загрузки

 

коммутационного

 

оборудования

.

Комплексы

 

анализа

 

и

 

проверки

 

динамических

 

характеристик

 

коммуникационного

 

вза

-

имодействия

 

компонентов

 

ПАК

 

ЦПС

 

построены

 

на

 

единой

 

технологической

 

платформе

, 

ориентированной

 

на

 

работу

 

в

 

условиях

 

высокого

 

уровня

 

коммуникационной

 

нагрузки

, 

ха

-

рактерных

 

для

 

цифровой

 

подстанции

. 

Типовая

 

погрешность

 

вычисления

 

временных

 

ха

-

рактеристик

 

коммуникационного

 

взаимодействия

 

не

 

превышает

 

десятков

 

наносекунд

, 

что

 

позволяет

 

с

 

высокой

 

точностью

 

определять

 

динамические

 

характеристики

 

коммуникаци

-

онного

 

взаимодействия

, 

такие

 

как

 

задержка

 

публикации

 

и

 

время

 

доставки

 

коммуникаци

-

онных

 

сообщений

. 

По

 

техническим

 

требованиям

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» 

ОАО

 «

Институт

 «

Энергосетьпроект

» 

совместно

 

с

 

ООО

  «

Лаборатория

 

ДЭП

» 

разработан

 

адаптер

  (

полевой

 

преобразователь

) 

для

 

работы

 

с

 

приводом

 

высоковольтного

 

выключателя

.

Назначение

 

полевого

 

преобразователя

 

высоковольтного

 

выключателя

  (

ППВВ

)

 — 

обеспечение

 

информационного

 

взаимодействия

 

ИЭУ

 

уровня

 

присоединения

 

ЦПС

 

(

устройств

 

РЗА

, 

ПА

, 

контроллеров

 

присоединения

), 

использующими

 GOOSE-

сообщения

 

для

 

выдачи

 

команд

 

и

 

получения

 

логических

 

сигналов

, 

с

 

коммутационными

 

аппаратами

 

ПС

, 

использующими

 

приводы

 

с

 

контактным

 

управлением

.

Рис

. 8. 

Коммуникационное

 

взаимодействие

 «

датчик

 — 

реле

 — 

исполнительный

 

механизм

» 

на

 

ЦПС

ВРЕМЯ

Электронный

 

транс

-

форматор

 (

полевой

 

преобразователь

Суммарное

 

время

 

реакции

Время

 

передачи

 

через

 

коммуникационную

 

сеть

Аналого

-

цифровое

 

преобразование

IEC 61850-9-2

GOOSE

Исполнение

команды

Время

 

передачи

 

через

 

коммуникационную

 

сеть

Устройство

 

РЗА

Интеллектуальный

 

исполнительный

 

механизм

Преобразование

, 

нор

 

мировка

, 

формирование

 

и

 

передача

 

фреймов

Прием

 

и

 

разбор

 

фреймов

, 

работа

 

логики

, 

формирование

 

и

 

передача

 

фреймов

Прием

 

и

 

разбор

 

фреймов

, 

выдача

 

управляющего

 

воздействия

, 

механическое

 

исполнение

 

команды

25

ЦИФРОВЫЕ

 

СЕТИ

ППВВ

  (

рисунок

 9) 

относится

 

к

 

устройствам

 

уровня

 

процесса

 

ЦПС

 — 

полевым

 

преобразовате

-

лям

 

дискретных

 

сигналов

.

Полевые

 

преобразователи

 

дис

-

кретных

 

сигналов

 

преобразуют

 

сиг

-

налы

 

от

 

контактов

 

приводов

 

комму

-

тационных

 

аппаратов

 

в

 GOOSE-

со

-

общения

 

по

 IEC 61850-8.1, 

а

 

также

 

преобразуют

 GOOSE-

сообщения

, 

содержащие

 

команды

 

управления

 

(

от

 

устройств

 

РЗА

 

и

 

др

.), 

в

 

контакт

-

ный

 

дискретный

 

сигнал

 

для

 

приво

-

да

 

коммутационного

 

аппарата

.

Функции

 

сигнализации

 

и

 

управ

-

ления

 

ППВВ

:

 

–

прием

 

сигналов

 

по

 

цепям

 

дискретных

 

входов

 

и

 

форми

-

рование

 

коммуникационного

 

пакета

 

в

 

формате

 GOOSE 

(IEC 61850-8.1); 

 

–

прием

 

коммуникационного

 

пакета

 

в

 

формате

 GOOSE 

(IEC 61850-8.1) 

и

 

замыкание

/

размыкание

 

выходных

реле

; 

 

–

контроль

 

целостности

 

цепей

 

электромагнитов

 

отключения

 

и

 

включения

 

ВВ

. 

Сервисные

 

функции

 

ППВВ

:

 

–

функция

 

самодиагностики

;

 

–

функция

 

самоописания

 (

упро

-

щенная

 — 

код

 

устройства

, 

версия

 

ПО

);

 

–

функция

 

журналирования

;

 

–

функция

 

конфигурирования

.

В

 

процессе

 

создания

 

опытно

-

го

 

полигона

 

по

 

совместно

 

разра

-

ботанным

 

техническим

 

требованиям

 

АО

  «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» 

и

 

ОАО

  «

Энергосетьпроект

» 

на

 

полевые

 

преобразователи

 

аналоговых

 

сигналов

 

ЗАО

 «

ИТЦ

 

Континуум

» 

изготовил

 2 

опыт

-

ных

 

образца

 

полевых

 

преобразователей

 

ТТ

 

и

 

ТН

, 

предназначенных

 

для

 

подключения

 

к

 

вторичным

 

обмоткам

 

трансформаторов

 

тока

 

и

 

напряжения

 

и

 

формирования

 

потока

 

мгно

-

венных

 

значений

 

тока

 

и

 

напряжения

 

в

 

формате

 

протокола

 IEC 61850-9-2 

через

 

интерфейс

 

Ethernet. 

В

 

шкафу

 

размещается

 

электронные

 

блок

, 

обеспечивающий

 

подключение

 

к

 

измерительным

 

обмоткам

 

трансформатора

 

и

 

формирование

 

потока

 9-2 

для

 

целей

 

измерения

. 

Рис

. 9. 

Внешний

 

вид

 

полевого

 

преобразователя

 

высоко

-

вольтного

 

выключателя

Табл

. 1. 

Технические

 

характеристики

 

ППВВ

Характеристики

Значения

Время

 

формирования

 

команды

≤

 1,2 

мс

Время

 

выдачи

 

информации

 

о

 

положе

-

нии

 

коммутационного

 

аппарата

≤

 1,2 

мс

Количество

 DI

16

Количество

 DO

2

Поддержка

 

протокола

 PRP

Да

Единое

 

время

PTP, SNTP

Размеры

 (

Ш

 

х

 

В

 

х

 

Г

)

261 x 274 x 82 

мм

Наружная

 

установка

Да

Встроенный

 

термостат

Да

Рабочий

 

диапазон

 

температур

–70 ... +55 °C 

Функции

 

диагностические

Да

Время

 

работы

 

при

 

потере

внешнего

 

источника

 

питания

5 c

26

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Этот

 

блок

 

оснащен

 

системой

 

индивидуального

 

подогрева

, 

позволяющей

 

использо

-

вать

 

устройство

 

в

 

диапазоне

 

температур

 

от

 –40°

С

 

до

 –60°

С

. 

В

 

остальных

 

диапазонах

 

система

 

обогрева

 

не

 

используется

. 

Электронный

 

блок

 

для

 

целей

 

измерения

 

рассчитан

 

на

 

подключение

 

к

 

измерительным

 

обмоткам

 

трансформаторов

 

тока

 

и

 

основным

 

вторичным

 

обмоткам

 

трансформаторов

 

на

-

пряжения

.

Блок

 

обеспечивает

 

формирование

 

потока

 IEC 61850-9-2 

со

 

следующими

 

характери

-

стиками

: 

частота

 

дискретизации

 — 12 800 

Гц

; 

количество

 

срезов

 

в

 

пакете

 ASDU — 8.

Формируемый

 

поток

 

соответствует

 

рекомендациям

 9-2LE 

для

 

целей

 

измерения

. 

Кроме

 

того

, 

в

 

шкафу

 

размещается

 

электронный

 

блок

, 

обеспечивающий

 

подключение

 

к

 

защитным

 

обмоткам

 

трансформатора

 

и

 

формирование

 

потока

 9-2 

для

 

целей

 

защиты

. 

Этот

 

блок

 

также

 

оснащен

 

системой

 

индивидуального

 

подогрева

, 

позволяющей

 

ис

-

пользовать

 

устройство

 

в

 

диапазоне

 

температур

 

от

 –40°

С

 

до

 –60°

С

. 

В

 

остальных

 

диапа

-

зонах

 

система

 

обогрева

 

не

 

используется

. 

Электронный

 

блок

 

для

 

целей

 

защиты

 

рассчитан

 

на

 

подключение

 

к

 

защитным

 

обмот

-

кам

 

трансформаторов

 

тока

 

и

 

дополнительным

 

вторичным

 

обмоткам

 

трансформаторов

 

напряжения

.

Блок

 

обеспечивает

 

формирование

 

потока

 IEC 61850-9-2 

со

 

следующими

 

характери

-

стиками

: 

частота

 

дискретизаци

 — 4000 

Гц

; 

количество

 

срезов

 

в

 

пакете

 ASDU — 1.

Формируемый

 

поток

 

соответствует

 

рекомендациям

 9-2LE 

для

 

целей

 

защиты

. 

Разработанные

 

в

 

рамках

 

НИОКР

 

компоненты

 

ЦПС

 

для

 

опытного

 

полигона

 

являются

 

теми

 

недостающими

 

звеньями

, 

которые

 

сдерживали

 

продвижение

 

технологии

 

ЦПС

 

для

 

внедрения

 

на

 

энергообъектах

. 

Испытания

 

данных

 

устройств

 

на

 

ОП

 

ЦПС

 

показали

 

соот

-

ветствие

 

заявленных

 

технических

 

характеристик

 

фактическим

. 

Данные

 

изделия

 

рекомен

-

дованы

 

для

 

тиражирования

 

и

 

применения

 

на

 

энергообъектах

.

Рис

. 10. 

Полевой

 

преобразователь

 

ТТ

 

и

 

ТН

ПОЛЕВОЙ

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

(SAMU CVT)

IEC 61850-9-2

(

измерительный

 

поток

;

защитный

 

поток

)

Интеллектуальные

 

электронные

 

устройства

 (IED):

– 

терминалы

 

РЗАиПА

;

– 

регистраторы

 

аварийных

 

событий

 (PAC);

– 

счетчики

 

электроэнергии

;

– 

устройства

 

телеизмерений

;

– 

измерители

 

показателей

 

качества

 

электроэнергии

;

– 

устройства

 

синхронизированных

 

векторных

 

измерений

 

и

 

т

.

д

.

Аналоговые

 

цепи

напряжения

Трансформаторы

напряжения

 (

ТН

)

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ

 

ШИНА

Трансформаторы

тока

 (

ТТ

)

Аналоговые

 

цепи

 

тока

27

ЦИФРОВЫЕ

 

СЕТИ

Комплексные

 

испытания

 

оборудования

 

вторичной

 

коммутации

, 

разработанного

 

для

 

реализации

 

технологии

 

ЦПС

Испытания

 

на

 

совместимость

 

оборудования

 

различных

 

производителей

На

 

опытном

 

полигоне

 «

Цифровая

 

подстанция

» 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» 

проведены

 

первые

 

комплекс

-

ные

 

испытания

 

по

 

согласованной

 

программе

 

с

 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

» 

оборудования

 

вторичной

 

коммута

-

ции

, 

разработанного

 

в

 

соответствии

 

со

 

стандартом

 IEC 61850, 

представленного

 

ЗАО

 «

Новоинтех

». 

Цель

 

испытаний

:

1. 

Опробовать

 

техническое

 

решение

 

построения

 

сегмента

 

цифровой

 

подстанции

 

в

 

соответ

-

ствии

 

с

 

техническими

 

требованиями

 

проекта

 «

Создание

 

интеллектуальной

 

сети

 

на

 

объек

-

тах

 

внешнего

 

электроснабжения

 

Эльгинского

 

угольного

 

комплекса

 (

интеллектуальная

 

сеть

 

кластера

 

Эльгауголь

)» 

на

 

ПС

 «

Призейская

» 220/35/10 

кВ

 

на

 

ВЛ

 220 

кВ

 

Призейская

-

А

.

2. 

Проверить

 

совместную

 

работу

 

ИЭУ

 

различных

 

производителей

 

по

  «

станционной

 

шине

» 

и

  «

шине

 

процесса

» 

согласно

 

МЭК

 61850-8-1. 

Под

 

совместной

 

работой

 

по

  «

станционной

 

шине

» 

подразумевается

: 

успешный

 

взаимообмен

 GOOSE-

сообщениями

 (

аналог

 

дискрет

-

ных

 

сигналов

) 

между

 IED (

ИЭУ

) 

различных

 

подсистем

 

цифровой

 

подстанции

 

с

 

удовлет

-

ворительными

 

временными

 

характеристиками

 

приема

 

и

 

передачи

 

информации

. 

Под

 

сов

-

местной

 

работой

 

по

  «

шине

 

процесса

» 

подразумевается

, 

что

 

источник

  «

шины

 

процесса

» 

одного

 

производителя

 

публикует

 

в

 

сеть

 

цифровой

 

поток

 

в

 

соответствии

 

с

 

МЭК

 61850-9-2LE, 

а

 

приемник

 «

шины

 

процесса

» 

другого

 

производителя

 

корректно

 

выполняет

 

свои

 

функции

, 

используя

 

публикуемый

 

поток

 

информации

.

3. 

Провести

 

сравнительный

 

анализ

 

работы

 

трех

 

различных

 

источников

 

цифровых

 

потоков

 

МЭК

 61850-9-2LE, 

получить

 

характеристики

. 

Опробовать

 

техническое

 

решение

 

по

 

созда

-

нию

 «

шины

 

процесса

» 

в

 

соответствии

 

с

 

МЭК

 61850 

от

 

двух

 

источников

 

с

 

различным

 

прин

-

ципом

 

работы

: 

оптического

 

трансформатора

 

тока

 

и

 

напряжения

 

и

 

устройства

 

сопряжения

 

с

 «

шиной

 

процесса

». 

Проверить

 

корректное

 

выполнение

 

ИЭУ

 

подсистем

 

релейной

 

защиты

 

и

 

автоматики

  (

РЗА

), 

цифровой

 

системы

 

управления

  (

ЦСУ

), 

автоматизированной

 

инфор

-

мационной

 

системы

 

учета

 

энергоресурсов

 (

АИСУЭР

) 

и

 

синхронных

 

векторных

 

измерений

 

(

СВИ

) 

своих

 

функций

 

при

 

работе

 

с

 «

шиной

 

процесса

», 

создаваемой

 

оптическим

 

трансфор

-

матором

 

тока

 

и

 

напряжения

 

и

 

устройствами

 

сопряжения

 

с

 «

шиной

 

процесса

» 

в

 

соответст

-

вии

 

с

 

функциональными

 

требованиями

.

Для

 

испытаний

 

было

 

представлено

 

оборудование

, 

указанное

 

в

 

таблице

 2.

На

 

рисунке

 11 

представлена

 

одна

 

из

 

испытательных

 

схем

 

для

 

сегмента

 

ЦПС

. 

Ниже

 

приве

-

ден

 

фрагмент

 

программы

 

испытаний

 

для

 

проверки

 

совместимости

 

устройств

 

сегмента

 

ЦПС

 

при

 

передаче

 

и

 

приеме

 GOOSE-

сообщений

. 

RUGGEDCOM

RSG2200

SEL-421

PONOVO

PWF-3

MIKRONIKA

SO-52v11MUIO

Process Bus (GOOSE)

Б реслер

Т Л 

2607.XXA

MIKRONIKA

SO-52v11PB

GOOSE

Рис

. 11. 

Структурная

 

схема

 

испытаний

 

совместной

 

работы

 

по

 

протоколу

 IEC 61850-8-1 (GOOSE-

сообщения

)

28

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Порядок

 

испытаний

1. 

Режим

 

публикации

 GOOSE-

сообщений

:

1) 

экспорт

 

файлов

 ICD/CID/SCD;

2) 

соответствие

 

публикуемого

 

заголовка

 GOOSE DataSet 

с

 ICD/CID 

файлом

;

3) 

публикация

 GOOSE DataSet 

с

 

различными

 

метками

 VLAN;

4) 

публикация

 GOOSE DataSet 

с

 

данными

 

типа

 FCDA;

5) 

публикация

 GOOSE DataSet 

с

 

данными

 

типа

 FC;

• 

набор

 

данных

 

с

 

функциональным

 

ограничением

 ST (

статус

);

• 

набор

 

данных

 

с

 

функциональным

 

ограничением

 MX (

измерения

);

6) 

перевод

 

устройства

 

в

 

тестовый

 

режим

;

7) 

активация

/

дезактивация

 

блока

 GoEna.

2. 

Режим

 

приема

 GOOSE-

сообщений

:

1) 

правильность

 

приема

 

набора

 

данных

 GOOSE 

в

 

нормальном

 

и

 

тестовом

 

режиме

;

2) 

поведение

 

ИЭУ

 

подписчика

 

в

 

тестовом

 

режиме

;

3) 

поведение

 

ИЭУ

 

при

 

обрыве

 

связи

; 

4) 

поведение

 

ИЭУ

 

подписчика

 

в

 

случае

 

изменения

 

ключевых

 

атрибутов

 

сообщения

.

При

 

проведении

 

испытаний

 

выявился

 

ряд

 

замечаний

 

к

 

работе

 

оборудования

 

вслед

-

ствие

 

отклонений

 

реализации

 

программного

 

обеспечения

 

от

 

требований

 

стандарта

 — 

не

 

во

 

всех

 

режимах

 

проверок

 

обеспечивалась

 

совместимость

 

информационного

 

обмена

. 

По

 

итогам

 

испытаний

 

протоколы

 

по

 

проведенным

 

экспериментам

 

переданы

 

заказчику

, 

кото

-

Табл

. 2. 

Оборудование

, 

предоставленное

 

для

 

испытаний

№

Производитель

Наименование

Подсистема

1 NxtPhase

NXVCT

Оптический

 

ТТи

 

НН

2

НПП

 

Микроника

SO52-MUA

УСШ

* 

аналоговых

 

сигналов

3

ИТЦ

 

Континуум

+

Полевой

 

преобразователь

 

ТТ

 

и

 

ТН

4

НПП

 

Микроника

SO52-MUIO

УСШ

* 

дискретных

 

сигналов

5

Релематика

 (

ИЦ

 

Бреслер

)

ТЛ

 2607.XXA

РЗА

 (

КСЗ

)

6 SEL

SEL-421

РЗА

 (

АУВ

 — 

автоматика

 

управления

 

выключателя

)

7 Schneider Electric

Micom P444

РЗА

8

НПП

 

Микроника

SO52-PB

ЦСУ

9 Landis&Gyr

ZMQ802C

АИСУЭР

10

ИТЦ

 

Континуум

 +

УСВИ

СВИ

11

НПП

 

Микроника

SO55

Верхний

 

уровень

 

ЦСУ

12

НПП

 

Микроника

SYNDIS-RV

SCADA**

* 

УСШ

 — 

устройство

 

сопряжения

 

с

 «

шиной

 

процесса

» (

аналоговое

 

или

 

дискретное

).

** SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) — 

комплекс

 

программ

, 

предназначенный

 

для

 

разработ

-

ки

 

или

 

обеспечения

 

работы

 

в

 

реальном

 

времени

 

систем

 

сбора

, 

обработки

, 

отображения

 

и

 

архивирования

 

информации

 

об

 

объекте

 

мониторинга

 

или

 

управления

.

29

ЦИФРОВЫЕ

 

СЕТИ

рый

, 

в

 

свою

 

очередь

, 

направил

 

разработчикам

 

оборудования

 

выявленные

 

замечания

 

для

 

их

 

устранения

.

Испытания

 

инновационных

 

технических

 

решений

 

для

 

технологии

 

ЦПС

Компанией

 

ООО

  «

ЛИСИС

» 

предложен

 

новый

 

концептуальный

 

подход

 

к

 

построению

 

систем

 

защиты

 

и

 

противоаварийной

 

автоматики

: 

вместо

 

традиционного

 

комплекса

 

автоматизации

, 

представляющего

 

собой

 

совокупность

 

многочисленных

 

устройств

 

различного

 

назначения

 

(

РЗА

, 

ПА

, 

ОМП

, 

РАС

), 

создается

 

единый

 

интегрированный

 

вычислительный

 

комплекс

. 

Та

-

кой

 

комплекс

 

базируется

 

на

 

самых

 

современных

 

достижениях

 

информационных

 

технологий

 

и

 

вместо

 

множества

 

аппаратных

 

средств

 

в

 

нем

 

реализуются

 

функциональные

 

подсистемы

,

объединяемые

 

в

 

единый

 

программный

 

комплекс

 

с

 

едиными

 

точками

 

ввода

 

информации

. 

Дан

-

ный

 

проект

 

получил

 

наименование

 iSAS [4].

В

 

ходе

 

подготовки

 

к

 

аттестации

 

программно

-

аппаратного

 

комплекса

 (

ПАК

) iSAS 

в

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» 

были

 

проведены

 

испытания

 

на

 

совместную

 

работу

 

вычислительного

 

комплекса

 

с

 

другими

 

устройствами

, 

выполненными

 

в

 

соответствии

 

с

 

требованиями

 

стандарта

 IEC 61850, 

и

 

функциональные

 

испытания

 

подсистем

 

РЗА

 

и

 

АСУТП

 

РУ

 35 

кВ

.

Разработка

 

ПТК

 iSAS 

изначально

 

предназначалась

 

для

 

реализации

 

пилотного

 

проекта

 

автоматизации

 

и

 

защиты

 

в

 

РУ

 35 

кВ

 

ПС

 220 

кВ

 «

Эльгауголь

».

Все

 

задачи

 

выполняются

 

одной

 

системой

 iSAS, 

инсталлированной

 

на

 

один

 

сервер

. 

Ин

-

формационный

 

обмен

 

данными

 

между

 

первичным

 

оборудованием

 

с

 

установленными

 SAMU 

в

 

ячейках

 

и

 

вычислительным

 

комплексом

 

осуществляется

 

через

 

коммуникационную

 

среду

.

В

 

данном

 

проекте

 

ПАК

 iSAS 

должен

 

обеспечивать

 

управление

 

и

 

защиту

 13 

присоеди

-

нений

 

и

 

двух

 

секций

 

шин

 35 

кВ

.

Испытание

 

комплекса

 iSAS 

в

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» 

проведено

 

в

 

соответствии

 

с

 

разра

-

ботанной

 

программой

 

испытаний

 

с

 

помощью

 

следующего

 

оборудования

 

и

 

управляющих

 

программ

:

1) 

программно

-

аппаратный

 

комплекс

 

реального

 

времени

 RTDS;

2) 

автоматизированное

 

рабочее

 

место

 

с

 

управляющей

 

программой

 

для

 

ПАК

 RTDS, 

програм

-

мами

 Wireshark, Omicron IEDScout, Omicron SVScout;

3) 

автоматизированное

 

рабочее

 

место

 

с

 

управляющей

 

программой

 

для

 

ПАК

 iSAS;

4) 

коммутаторы

 Ruggedcom RSG 2288;

5) 

коммутаторы

 Ruggedcom RSG 2100.

На

 

испытания

 

были

 

представлены

 

основные

 

компоненты

 

ПАК

 iSAS:

 

–

iSAS@Work — 

базовый

 

ПК

, 

реализующий

 

все

 

функции

 

автоматизации

 

и

 

защиты

 

на

 

ПС

;

 

–

iSAS@Design — 

САПР

 

для

 

системы

 

автоматизации

 

ПС

;

 

–

iSAS@Test — 

система

 

тестирования

 

и

 

помощи

 

при

 

наладке

;

 

–

iSAS@Use — 

пакет

 

расширенных

 

функций

 

для

 

эксплуатации

.

В

 

рамках

 

проекта

 

был

 

создан

 

рабочий

 

прототип

 

системы

 

со

 

следующими

 

параметрами

:

 

–

прием

 

и

 

обработка

 

информации

 

о

 

режимных

 

параметрах

 

от

 20 

присоединений

 

в

 

формате

 

IEC 61850-9-2LE (Sampled Values);

 

–

управление

 

первичным

 

оборудованием

 

ПС

 

до

 20 

присоединений

 

по

 

протоколам

 IEC 61850-

8-1 (GOOSE 

и

 MMS);

 

–

реализованы

 

алгоритмы

 

защит

 

для

 

РУ

 

класса

 

напряжения

 

до

 35 

кВ

 (

одновременная

 

защи

-

та

 20 

присоединений

):

• 

токовые

 

защиты

 (

МТО

, 

МТЗ

, 

ТЗНП

);

• 

защиты

 

по

 

напряжению

 (

реле

 

повышения

 

и

 

понижения

 

напряжения

);