Особенности интеграции устройств РЗА и комплексов телемеханики в распределительных сетях 6–20 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

СЕТИ  РОССИИ

100

В

 

последние

 

десятилетия

 

в

 

отечествен

-

ной

 

промышленности

 

возник

 

новый

 

промышленный

 

кластер

представ

-

ленный

 

компаниями

-

производителя

-

ми

 

систем

 

автоматизации

 

и

 

систем

 

цифровой

 

релейной

 

защиты

 

для

 

объектов

 

энергетики

Продукция

 

и

 

систем

 

автоматизации

  (

АСУ

 

ТП

ССПИ

телемеханика

), 

и

 

систем

 

цифровой

 

ре

-

лейной

 

защиты

 

удовлетворяет

 

требованиям

 

современных

 

стандартов

в

 

том

 

числе

 

стан

-

дарта

 IEC 61850, 

обладает

 

надёжностью

 

на

 

уровне

 

мировых

 

аналогов

Наличие

 

несколь

-

ких

 

видов

 

продукции

 

позволяет

 

создать

 

конку

-

рентную

 

среду

что

 

благоприятно

 

сказывается

 

на

 

формировании

 

рыночных

 

цен

Однако

 

в

 

настоящее

 

время

 

в

 

распредсетях

 

6–20 

кВ

 

появилась

 

тенденция

 

интегрировать

 

функции

 

телемеханики

 

в

 

устройства

 

РЗА

При

 

этом

 

интеграция

 

функций

 

телемехани

-

ки

 

в

 

устройства

 

РЗА

 

возможна

 

лишь

 

при

 

сле

-

дующих

 

условиях

:

• 

объединении

 

также

 

и

 

функций

 

обслуживаю

-

щего

 

персонала

что

 

влечет

 

за

 

собой

 

пере

-

смотр

 

структуры

 

эксплуатирующих

 

органи

-

зации

;

• 

соответствия

 

функций

 

ТС

ТУ

ТИ

синхро

-

низации

 

и

 

пр

требованиям

предъявляе

-

мым

 

к

 

системам

 

телемеханики

Следует

 

учитывать

что

 

методы

 

сбора

 

ин

-

формации

ее

 

обработки

 

и

 

передачи

регла

-

мент

 

формирования

 

команд

 

телеуправления

 

и

 

способы

 

реализации

 

этих

 

команд

то

 

есть

 

основные

 

функции

 

телемеханики

 

специали

-

зированы

 

под

 

требования

 

регламентирующих

 

документов

 

и

 

адаптированы

 

для

 

эксплуатации

 

внутри

 

вертикально

 

ориентированной

 

струк

-

туры

 — 

от

 

диспетчеров

 

до

 

оперативного

 

пер

-

сонала

Более

 

того

в

 

настоящее

 

время

 

все

 

функции

 

телемеханики

включая

 

протоколы

 

передачи

 

данных

стандартизированы

и

 

не

 

всегда

 

устройства

 

РЗА

 

имеют

 

возможность

 

фактически

 

соответствовать

 

этим

 

стандартам

В

 

качестве

 

примера

 

рассмотрим

 

функцию

 

телеизмерения

  (

ТИ

). 

В

 

соответствии

 

с

 

нор

-

мативами

 

для

 

формирования

 

телеизмере

-

ний

 

необходимо

 

использовать

 

подключение

 

ко

 

вторичным

 

обмоткам

 

трансформаторов

 

тока

 

класса

 

не

 

хуже

 0,5, 

а

 

для

 

подключения

 

устройств

 

РЗА

 

используются

 

традиционные

 

«

релейные

» 

керны

 

классом

 10

Р

Таким

 

об

-

разом

необходимо

 

устанавливать

 

отдельные

 

модули

 

телемеханики

 

с

 

функцией

 

измерения

либо

 

предусматривать

 

подключение

 

двух

 

раз

-

ных

 

обмоток

 

трансформатора

 

тока

 

одного

 

присоединения

 

к

 

одному

 

терминалу

 

РЗА

что

конечно

 

же

является

 

крайне

 

абсурдным

 

ре

-

шением

.

Кроме

 

того

при

 

современных

 

темпах

 

раз

-

вития

 

средств

 

микроэлектроники

 

и

 

средств

 

обработки

 

и

 

отображения

 

информации

 

не

-

прерывно

 

возрастают

 

и

 

требования

 

к

 

объёму

 

и

 

качеству

 

телеинформации

Так

например

многие

 

эксплуатирующие

 

организации

 

сочли

 

необходимым

 

включить

 

в

 

обязательный

 

объ

-

ём

 

телемеханики

 

телесигнализацию

 

о

 

нали

-

чии

 

напряжения

 

на

 

наконечниках

 

кабельных

 

Особенности интеграции 

устройств РЗА 

и комплексов телемеханики 

в распределительных сетях 

6–20 кВ

В настоящее время в распредсетях 6–20 кВ появилась тенденция интегрировать 
функции телемеханики в устройства РЗА. В статье рассматриваются особенности 
и целесообразность реализации комплекса телемеханики с учётом возможностей 
подобной интеграции.

Андрей КУЗИН,

 ассистент кафедры РЗиАЭc, НИУ «МЭИ»

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


Page 3
background image

101

 1 (34) 2016

Как

 

видно

 

из

 

таблицы

имеются

 

существенные

 

недостатки

 

от

 

реализации

 

функций

 

ТС

 

и

 

ТУ

 

на

 

устройствах

 

РЗА

Данные

 

недостатки

 

допустимы

 

при

 

реализации

 

автоматизации

 

малоответственных

 

инженерных

 

систем

но

 

никак

 

не

 

при

 

создании

 

си

-

стем

 

автоматизации

 

объектов

 

электроснабжения

А

 

с

 

учётом

 

необходимости

 

установки

 

дополнитель

-

ных

 

модулей

 

телеизмерения

 

для

 

большинства

 

при

-

соединений

 

полностью

 

пропадает

 

даже

 

эффект

 

снижения

 

начальных

 

капитальных

 

вложений

 

в

 

обо

-

рудование

.

Однако

 

иногда

 

имеются

 

дополнительные

  (

рас

-

ширенные

требования

 

к

 

объему

 

передаваемых

 

на

 

диспетчерский

 

пункт

 

параметров

Например

в

 

диспетчерскую

 

необходимо

 

передать

 

информа

-

цию

от

 

какой

 

ступени

 

токовой

 

защиты

 

произошло

 

отключение

 

выключателя

 

соответствующего

 

при

-

соединения

В

 

таком

 

случае

 

будет

 

целесообразно

 

использо

-

вать

 

комбинированную

 

систему

• 

основные

 

параметры

 

телемеханики

такие

 

как

положение

 

коммутационных

 

аппаратов

поло

-

жение

 

автоматов

 

оперативных

 

цепей

 

и

 

цепей

 

управления

сигнал

 

наличия

 

напряжения

 

на

 

отхо

-

дящих

 

линиях

общая

 

неисправность

 

терминала

 

РЗА

телеуправление

 

силовым

 

выключателем

телеизмерения

 

параметров

 

электроэнергии

, — 

осуществляются

 

системой

 

телемеханики

 

че

-

рез

 

соответствующие

 

модули

  (

например

, HVD3 

RTU7), 

на

 

которые

 

сигналы

 

поступают

 

в

 

анало

-

говом

 

виде

;

• 

дополнительные

 

параметры

такие

 

как

сраба

-

тывание

 

конкретной

 

ступени

 

защиты

частные

 

параметры

 

исправности

 

отдельных

 

логических

/

физических

 

блоков

 

терминала

 

РЗА

 

и

 

другие

, — 

собираются

 

системой

 

телемеханики

 

от

 

термина

-

лов

 

РЗА

 

в

 

цифровом

 

виде

.

линий

а

 

также

 

косвенные

 

телеизмерения

 

активной

 

и

 

реактивной

 

мощности

 

и

 

электроэнергии

 

в

 

прямом

 

и

 

обратном

 

направлении

Зачастую

 

производите

-

ли

 

средств

 

телемеханики

 

имеют

 

возможность

 

до

-

статочно

 

быстро

 

и

 

гибко

 

реагировать

 

на

 

повыше

-

ние

 

требований

более

 

гибко

чем

 

производители

 

устройств

 

РЗА

Таким

 

образом

вероятно

что

 

функ

-

ционал

 

телемеханики

интегрированной

 

в

 

терминал

 

РЗА

будет

 

развиваться

 

с

 

некоторым

но

 

постоян

-

ным

 

отставанием

 

от

 

требований

 

эксплуатирующих

 

компаний

 

и

 

возможностей

 

производителей

 

средств

 

телемеханики

.

Наличие

 

двух

 

независимых

 

комплексов

таких

 

как

 

комплекс

 

РЗА

 

и

 

комплекс

 

телемеханики

позво

-

ляет

 

значительно

 

повысить

 

надёжность

 

сети

 

в

 

це

-

лом

 

благодаря

 

взаимному

 

контролю

 

этих

 

систем

С

 

учётом

 

синхронизации

 

времени

 

в

 

телемеханике

 

с

 

погрешностью

не

 

превышающей

 1 

мс

а

 

в

 

релей

-

ной

 

защите

 

более

 1—10 

мс

взаимный

 

контроль

 

си

-

стем

 

особенно

 

важен

 

при

 

возникновении

 

критиче

-

ских

 

ситуаций

а

 

также

 

при

 

расследовании

 

причин

 

отказов

Кроме

 

того

только

 

в

 

таком

 

случае

 

имеется

 

возможность

 

при

 

необходимости

 

корректно

 

выво

-

дить

 

из

 

работы

 

функции

 

диспетчерского

 

телеуправ

-

ления

сохраняя

 

при

 

этом

 

все

 

функции

 

РЗА

Нельзя

 

не

 

отметить

что

 

адаптация

 

устройств

 

РЗА

 

для

 

выполнения

 

функций

 

телемеханики

 (

добавление

 

модулей

 

связи

дополнительных

 

модулей

 

телеизме

-

рения

 

и

 

т

.

д

.), 

как

 

правило

требует

 

затрат

сравнимых

 

со

 

стоимостью

 

системы

 

телемеханики

построенной

 

с

 «

нуля

». 

В

 

таблице

 1 

представлен

 

пример

 

из

 

практики

где

 

производится

 

сравнение

 

реализации

 

системы

 

теле

-

механики

 

объекта

 6 

кВ

 

с

 

интегрированными

 

функци

-

ями

 

ТС

 

и

 

ТУ

 

в

 

терминал

 

РЗА

 

и

 

отдельными

 

устрой

-

ствами

 

телемеханики

 HVD3 RTUx 

производства

 

ООО

 «

ПиЭлСи

 

Технолоджи

».

Табл

. 1. 

Сравнение

 

систем

 

телемеханики

реализованной

 

на

 

РЗА

 SEPAM 

и

 HVD3 RTU3/5/7

ТМ

 

на

 

РЗА

 SEPAM

ТМ

 

на

 HVD3 RTU3/5/7

Наличие

 

сертификации

 

ФСК

 

по

 

АСУТП

 

и

 

ССПИ

Нет

в

 

т

ч

из

-

за

 

особенностей

 

протокола

Есть

Отдельно

 

на

 

ССПИ

 

и

 

АСУТП

Применение

 

энергетических

 

протоколов

 (101,103,104)

ModBus

Да

Сигнал

 

о

 

наличии

 

напряже

-

ния

 

на

 

КЛ

Нет

Да

Синхронизация

 

времени

Условная

. ModBus — 

протокол

 

с

 

нерегламентирован

-

ным

 

временем

 

доставки

 

сигнала

 

синхронизации

0,1 

с

Подтверждено

 

Аттеста

-

цией

 

ФСК

Действия

 

при

 

обрыве

 

связи

 

с

 

ДП

Данные

 

не

 

буферизируются

При

 

восстановлении

 

связи

 

с

 

ДП

 

возникает

 «

информационный

 

провал

» 

за

 

предыдущий

 

период

Данные

 

с

 

метками

 

времени

 

буфери

 

зируются

 

в

 

модулях

 

ТМ

При

 

вос

 

ста

 

новлении

 

свя

-

зи

 

передаются

 

в

 

ДП

Действия

 

при

 

пропаже

 

опе

-

ративного

 

питания

 

в

 

РП

/

ТП

Данные

 

не

 

буферизируются

При

 

пропадании

 

питания

 

осциллограммы

 

сбрасываются

Применение

 UPS — 

не

 

решает

 

проблему

 

из

-

за

 

ограниченного

 

срока

 

служ

-

бы

 

батарей

 

и

в

 

некоторых

 

случаях

целенаправлен

-

ного

 

сброса

 

питания

 

эксплуатационным

 

персоналом

 

после

 

аварии

 

После

 

восстановления

 

питания

 «

инфор

-

мационный

 

провал

» 

за

 

предыдущий

 

период

Данные

 

с

 

метками

 

времени

 

буфе

 

ри

 

зируются

 

в

 

модулях

 

ТМ

При

 

восстановлении

 

пита

-

ния

 

пе

 

ре

 

да

 

ют

 

ся

 

в

 

ДП


Page 4
background image

102

СЕТИ РОССИИ

Рис

. 1. 

Структурная

 

схема

комбинированной

 

системы

 

телемеханики

На

 

рисунке

 1 

представлен

 

пример

 

реализации

 

по

-

добной

 

комбинированной

 

системы

 

телемеханики

 

на

 

базе

 

ПТК

 TOPAZ 

производства

 

ООО

 «

ПиЭлСи

 

Техно

-

лоджи

». 

Основные

 

параметры

 

телеметрии

 

собирают

 

модули

 

телемеханики

 HVD3 RTU7, 

устанавливае

-

мые

 

в

 

низковольтных

 

отсеках

 

ячеек

 10 

кВ

При

 

этом

 

часть

 

сигналов

 

от

 

терминала

 

РЗА

 

также

 

поступают

 

в

 

модуль

 

телемеханики

 

от

 

соответствующих

 «

сухих

» 

контактов

  (

общая

 

неисправность

 

терминала

 

РЗА

срабатывание

 

РЗА

), 

а

 

оставшаяся

 

часть

т

.

е

допол

-

нительные

 

параметры

 

и

 

сигналы

попадают

 

в

 

сервер

 

телемеханики

 

уже

 

в

 

цифровом

 

виде

При

 

принятии

 

решения

 

создания

 

подобной

 

комби

-

нированной

 

системы

 

также

 

необходимо

 

учитывать

будет

 

ли

 

в

 

действительности

 

оперативно

-

диспетчер

-

ский

 

персонал

 

пользоваться

 

данной

 

информацией

.

Дополнительно

 

необходимо

 

отметить

что

несмо

-

тря

 

на

 

заявленные

 

производителями

 

терминалов

 

РЗА

 

возможности

 

протокольного

 

взаимодействия

 

с

 

внеш

-

ними

 

системами

 

и

 

оборудованием

 

других

 

производи

-

телей

должны

 

проводиться

 

совместные

 

испытания

 

на

 

предмет

 

корректности

 

передачи

 

данных

 

в

 

соот

-

ветствии

 

с

 

общепринятыми

 

промышленными

 

про

-

токолами

 (

например

МЭК

 60870-5-104, 

МЭК

 61850)

на

 

предмет

 

выявления

 

соответствия

 

этим

 

протоко

-

лам

 

устройств

 

РЗА

.

Далее

 

приведен

 

пример

 

протокола

 

совместных

 

испытаний

 

и

 

их

 

результатов

.

ПРИМЕР

 

РЕЗУЛЬТАТОВ

 

СОВМЕСТНЫХ

 

ИСПЫТАНИЙ

На

 

полигоне

 

в

 

г

Москве

 

прошли

 

испытания

 

сов

-

мест

 

ной

 

работы

 

устройств

 

релейной

 

защиты

  «

ТЕР

-

МИНАЛ

 

РЗА

»

1

 

и

 

программно

-

технического

 

ком

 

плекса

 

(

ПТК

) «TOPAZ» 

производства

 

ООО

  «

ПиЭлСи

 

Техно

-

лоджи

» 

по

 

протоколу

 

МЭК

61850-8-1 MMS.

Результаты

 

испытаний

 

приведены

 

в

 

табл

. 2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В

 

дополнение

 

к

 

перечисленному

 

необходимо

 

от

-

метить

 

следующие

 

моменты

:

• 

При

 

создании

 

на

 

объектах

 

сети

 6–10 

кВ

 

систем

 

теле

-

механики

РЗА

АИИСКУЭ

связи

 

предпочти

 

тельно

с

 

точки

 

зрения

 

удобства

 

эксплуатации

 

и

 

разделения

 

границ

 

эксплуатационной

 

ответственности

созда

-

вать

 

раздельные

 

системы

Обычно

 

ответственность

 

за

 

наладку

 

и

 

сдачу

 

всех

 

этих

 

систем

 

несёт

 «

единый

 

поставщик

» — 

производитель

 

систем

 

телемеханики

 

либо

 

авторизованный

 

им

 

интегратор

.

• 

Только

 

при

 

применении

 

специализированных

 

устройств

 

телемеханики

 

возможно

 

снятие

 

ТС

 

кон

-

троля

 

наличия

 

напряжения

 

на

 

отходящих

 

линиях

• 

Применение

 

устройств

 

телемеханики

выполняю

-

щих

 

также

 

функции

 

ЦИП

 (

и

 

внесенных

 

в

 

соответ

-

ствующий

 

реестр

позволяет

 

оптимизировать

 

за

-

траты

 

на

 

оборудование

монтаж

наладку

 

систем

.

• 

Система

 

электроснабжения

 

является

 

критически

 

важным

 

объектом

 

инфраструктуры

поэтому

 

для

 

автоматизированной

 

системы

 

управления

 

необ

-

ходимо

 

обеспечить

 

комплексную

 

защиту

 

инфор

-

мации

 

в

 

соответствии

 

с

 

Приказом

 

 31 

ФСТЭК

 

России

что

 

возможно

 

при

 

применении

 

специали

-

зированных

 

систем

 

телемеханики

.

Таким

 

образом

тенденция

 

интегрировать

 

функ

-

ции

 

телемеханики

 

в

 

устройства

 

РЗА

 

в

 

распредсетях

 

6–20 

кВ

 

в

 

настоящее

 

время

 

не

 

выглядит

 

в

 

достаточ

-

ной

 

степени

 

обоснованной

 

с

 

экономической

 

и

 

техни

-

ческой

 

точек

 

зрения

.

Выявленные

 

отклонения

Необходимые

 

доработки

1

«

ТЕРМИНАЛ

 

РЗА

» 

присваивает

 

метки

 

времени

 

дискретным

 

событиям

 

с

 

по

-

грешностью

превышающей

 1 

мс

Корректировка

 

встроен

 

ного

 

ПО

 

для

 

достижения

 

погрешности

 

не

 

более

 1

мс

2*

Осциллограммы

 

хранятся

 

и

 

передаются

 

во

 

внутреннем

 

двоичном

 

формате

Производитель

 

предлагает

 

использовать

 

в

 

составе

 SCADA 

программную

 

би

-

блиотеку

 

для

 

преобразования

 

формата

 

файлов

 

или

 

программу

 

для

 

просмо

-

тра

 

осциллограмм

 

и

 

преобразования

 

их

 

в

 

формат

 COMTRADE

Внедрение

 

поддержки

 

COMTRADE 

во

 

встроенное

 

ПО

3

Потеря

 

единичных

 

событий

 

при

 

одновременной

 

передаче

 

осциллограммы

передача

 

пустых

 

пакетов

 

при

 

отправке

 

осциллограммы

Корректировка

 

встроенного

 

ПО

 

в

 

части

 

передачи

 

осциллограмм

4

После

 

установления

 

связи

 

отправляются

 

сообщения

 

с

 

одинаковыми

 

метками

 

времени Корректировка

 

встроенного

 

ПО

5

В

 

течение

 30 

секунд

 

после

 

разрыва

 

и

 

повторной

 

установки

 

соединения

 

устройство

 

не

 

отвечает

 

на

 

запросы

Корректировка

 

встроенного

 

ПО

Табл

. 2. 

Результаты

 

испытаний

 

совместной

 

работы

 

комплектных

 

устройств

релейной

 

защиты

 «

ТЕРМИНАЛ

 

РЗА

» 

и

 

ПТК

 «TOPAZ» 

по

 

протоколу

 

МЭК

61850-8-1 MMS

В

 

проектах

 

с

 

применением

 «

ТЕРМИНАЛ

 

РЗА

» 

преобразование

 

и

 

просмотр

 

осциллограмм

 

реализовано

 

в

 TOPAZ SCADA

1

  «

ТЕРМИНАЛ

 

РЗА

» — 

наименование

 

конкретного

 

терминала

 

РЗА

прошедшего

 

испытания

но

 

не

 

относящегося

 

прямо

 

к

 

со

-

держанию

 

данной

 

статьи

.


Читать онлайн

В настоящее время в распредсетях 6–20 кВ появилась тенденция интегрировать функции телемеханики в устройства РЗА. В статье рассматриваются особенности и целесообразность реализации комплекса телемеханики с учётом возможностей подобной интеграции.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(70), январь-февраль 2022

Превентивное управление нагрузкой в сетях 0,4 кВ в целях предотвращения возникновения аварийных ситуаций

Управление сетями / Развитие сетей Энергоснабжение / Энергоэффективность Релейная защита и автоматика
Удинцев Д.Н. Милованов П.К. Зуев А.И.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 5(68), сентябрь-октябрь 2021

Внедрение цифрового дистанционного управления оборудованием и МП устройствами РЗА на подстанциях 110–220 кВ ПАО «Россети Московский регион»

Релейная защита и автоматика
Гвоздев Д.Б. Грибков М.А. Бороздин А.А. Рыбаков А.К.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»