Применение усовершенствованных протоколов связи – шаг на пути к созданию интеллектуальной сети

Page 1
background image

Page 2
background image

14

Май–июнь 2012

  

|

  

www.tdworld.com, www.tdworld.ru

SMART

Инженер

-

релейщик

 

первой

 

категории

 

компании

 KCP&L 

Марк

 

Адамс

 (Mark Adams) 

программирует

 

реле

 

защиты

.

Инженер

 

компании

 Burns & McDonnell 

Дэн

 

Бейаут

 (Dan Bayouth) 

про

-

веряет

 

сеть

 

в

 

Лаборатории

 

по

 

созданию

 

интеллектуальной

 

сети

.

О

чень

 

многие

 

считают

 

интеллектуальную

 

сеть

 

всего

 

лишь

 

высокотехнологичной

 

концепцией

осуществимой

 

в

 

далёком

 

будущем

Однако

 

уже

 

сейчас

 

компания

 Kansas City Power & Light 

(KCP&L) 

реализует

 

её

 

в

 

рамках

 

своего

 

пилотного

 

про

-

екта

финансируемого

 

Министерством

 

энергетики

 

США

стоимость

 

которого

 

оценивается

 

в

 24 

миллиона

 

долла

-

ров

Его

 

реализация

 

позволит

 

энергетической

 

компании

 

иметь

 

исчерпывающую

 

информацию

 

о

 

нуждах

 

потреби

-

телей

 

и

 

процессах

 

потребления

 

ими

 

электроэнергии

а

 

также

 

улучшить

 

надёжность

 

системы

 

энергоснабжения

Результатом

 

станет

 

увеличение

 

эффективности

 

экс

-

плуатации

 

энергосистемы

 

и

 

улучшение

 

регулирования

 

энергопотребления

 

на

 

всей

 

охватываемой

 

им

 

город

-

ской

 

территории

Компоненты

 

интеллектуальной

 

сети

Аналогично

 

иным

 

проектам

 

в

 

области

 

создания

 

ин

-

теллектуальных

 

сетей

грант

 

был

 

предоставлен

 KCP&L 

Министерством

 

энергетики

 

США

 

в

 

соответствии

 

с

 

по

-

ложениями

 

закона

  «

О

 

восстановлении

 

и

 

реинвести

-

ровании

 

американской

 

экономики

» 2009 

года

Двумя

 

крупнейшими

 

направлениями

 

этого

 

закона

 

являются

 

программы

 

предоставления

 

грантов

 

на

 

инвестирование

 

в

 

развитие

 

интеллектуальных

 

сетей

 

и

 

реализацию

 

пи

-

лотных

 

проектов

 

по

 

их

 

созданию

Последняя

 

программа

 

Применение 
усовершенствованных 
протоколов связи — 
шаг на пути к созданию 
интеллектуальной сети

KCP&L внедряет на подстанции в Мидтауне 
усовершенствованный протокол связи в рамках 
финансируемого Министерством энергетики США 
пилотного проекта по созданию интеллектуальной сети. 

Эд Хеджез (Ed Hedges), 

Kansas City Power & Light Co.,

 Мэттью Олсон (Matthew Olson), 

Burns & McDonnell

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ

 Сети


Page 3
background image

15

www.tdworld.ru, www.tdworld.com

  

|

  

Май–июнь 2012

Технологии

применяемые

 

в

 

пилотном

 

проекте

 KCP&L 

по

 

созданию

 

интеллектуальной

 

сети

.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ

 Сети

включает

 32 

проекта

посвящённых

 

внедрению

 

новых

экономически

 

эффективных

 

технологий

инструментов

методов

 

и

 

конфигураций

 

систем

 

для

 

интеллектуальных

 

сетей

Половина

 

этих

 

проектов

 

развивает

 

технологии

 

аккумулирования

 

электроэнергии

другая

 

половина

включая

 

проект

 Kansas City, 

представляет

 

собой

 

про

-

екты

 

по

 

созданию

 

интеллектуальных

 

сетей

 

в

 

регионах

Целью

 

последних

 

является

 «

подтверждение

 

жизнеспо

-

собности

 

интеллектуальной

 

сети

оценка

 

выгоды

 

её

 

раз

-

работки

а

 

также

 

обоснование

 

новых

 

бизнес

-

моделей

 

внедрения

 

интеллектуальных

 

сетей

 

в

 

целях

 

широкого

 

применения

 

по

 

всей

 

стране

», 

сообщили

 

представители

 

министерства

.

Основная

 

цель

 

пилотных

 

проектов

 

заключается

 

в

 

испытании

 

новейших

 

технологий

 

и

 

проверке

 

практиче

-

ской

 

ценности

 

новых

 

концепций

 

по

 

тарификации

 

элек

-

троэнергии

Работа

проводимая

 KCP&L, 

отличается

 

быстротой

 

реализации

 

и

 

своим

 

комплексным

 

харак

-

тером

что

 

выгодно

 

отличает

 

её

 

от

 

других

 

националь

-

ных

 

проектов

Данный

 

проект

 

затрагивает

 

практически

 

все

 

компоненты

 

интеллектуальной

 

сети

фокусируясь

 

на

 

соблюдении

 

стандартов

 

и

 

вопросах

 

надёжности

 

энергосистемы

В

 

основу

 

создаваемой

 

системы

 

поло

-

жено

 

создание

 

интеллектуальной

 

сети

 

на

 

энергетиче

-

ской

 

подстанции

включающей

 

в

 

себя

 

локальную

 

си

-

стему

 

управления

 

распределением

основанную

 

на

 

Связь

 

по

 

локальной

 

сети

 Ethernet 

облегчает

 

управление

 

подстанцией

Использование

 

сети

 Ethernet 

для

 

всех

 

систем

 

связи

 

на

 

подстанции

 

повышает

 

её

 

пропускную

 

способность

обеспечивает

 

малую

 

задержку

 

передачи

 

пакетов

 

и

 

возможность

 

создания

 

одноранговой

 

сети

Это

 

позволяет

 

обеспечить

 

одновременный

 

обмен

 

данными

 

между

 

многими

   

устройствами

 

на

 

подстанции

 

с

 

одновременным

 

использованием

 

различных

 

протоколов

 

по

 

одному

 

и

 

тому

 

же

 

каналу

Тем

 

самым

 

упрощается

 

управление

 

под

-

станцией

так

 

как

 

сеть

 

в

 

этом

 

случае

 

работает

 

как

 

открытая

 

стандартизированная

 

платформа

 

связи

Она

 

даёт

 

возможность

 

системам

 SCADA 

осуществлять

 

обмен

 

данными

 

посредством

 

широко

 

распространённого

 

протоко

-

ла

 

распределённой

 

сети

 DNP 3.0 

и

 

при

 

этом

 

является

 

платформой

 

для

 

применения

 

одноранговых

 

протоколов

 

типа

 

МЭК

 61850, 

а

 

также

 

протоколов

 

удалённого

 

доступа

 

и

 

синхронизации

.

Использование

 

коммутаторов

 

в

 

сети

 Ethernet 

делает

 

её

 

более

 

прогнозируемой

что

 

было

 

необходимо

 

для

 

её

 

использования

 

при

 

управлении

 

промышленными

 

объектами

Коммутатор

 

изменяет

 

физическую

 

конфигура

-

цию

 

сети

 

с

 

разделяемой

 

шины

 

на

 

конфигурацию

 

типа

 

звезды

Тем

 

самым

 

обеспечивается

 

работа

 

в

 

дуплексном

 

режиме

 

и

 

возможность

 

организации

 

очереди

 

пакетов

 

на

 

передачу

Использование

 

очередей

 

обеспечивает

 

каче

-

ство

 

обслуживания

 (QoS) 

через

 

присвоение

 

приоритетов

 

приложениям

зависящим

 

от

 

быстродействия

напри

-

мер

защиты

 

и

 

управления

Среди

 

прочих

 

нововведений

 — 

стандартизированные

 

оптоволоконные

 

интерфей

-

сы

 

и

 

поддержка

 

резервирования

 

интерфейсов

 

по

 

рентабельной

 

цене

  (

благодаря

 

практически

 

универсальной

 

реализации

 

в

 

других

 

отраслях

 

промышленности

). 

Такие

 

технологические

 

усовершенствования

не

 

требующие

 

больших

 

финансовых

 

затрат

увеличивают

 

возможности

 

применения

 Ethernet 

на

 

подстанциях

.

Преимущества

 Ethernet-

связи

 

перевешивают

 

необходимость

 

проведения

 

обучения

 

персонала

 

и

 

расходов

 

на

 

обеспечение

 

совместимости

связанные

 

с

 

использованием

 Ethernet 

вместо

 

технологий

 

последовательной

 

свя

-

зи

Обеспечение

 

безопасности

 

связи

 

по

 Ethernet 

менее

 

затратно

чем

 

по

 

последовательной

 

связи

Кроме

 

того

Ethernet 

обеспечивает

 

реальную

 

безопасность

а

 

не

 

просто

 

совместимость

.


Page 4
background image

16

Май–июнь 2012

  

|

  

www.tdworld.com, www.tdworld.ru

Схема

 GOOSE-

сообщений

 

на

 

подстанции

 

в

 

Мидтаун

.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ

 Сети

программно

-

аппаратных

 

средствах

 

стандарта

 IEC 

61850. 

«

Зелёная

 

зона

»

Проект

 

компании

 KCP&L 

развернут

 

на

 

территории

 

150 

кварталов

 

района

 

Мидтаун

 

в

 

центре

 

города

 

Канзас

-

Сити

известной

 

как

 «

Зелёная

 

зона

».

В

 

соответствии

 

с

 

национальной

 

моделью

 

инвести

-

рования

 

в

 

развитие

 

депрессивных

 

районов

стратегия

 

«

Зелёной

 

зоны

» 

направлена

 

на

 

концентрацию

 

госу

-

дарственных

 

и

 

частных

 

ресурсов

 

на

 

тех

 

направлениях

которые

 

позволят

 

преодолеть

 

последствия

 

экономиче

-

ского

 

спада

Помимо

 

работ

 

по

 

реконструкции

 

и

 

содержа

-

нию

 

жилых

 

и

 

офисных

 

зданий

 

здесь

 

также

 

реализуются

 

программы

 

развития

 

сектора

 

услуг

профессиональной

 

подготовки

 

специалистов

трудоустройства

 

населения

 

и

 

здравоохранения

В

 

этом

 

процессе

 

интеллектуальная

 

сеть

 

играет

 

ключевую

 

роль

.

Применение

 

стандарта

 

IEC 61850

Одним

 

из

 

самых

 

значимых

 

направлений

 

в

 

проводи

-

мой

 

работе

 

в

 

настоящее

 

время

 

является

 

применение

 

информационных

 

технологий

 

как

 

основного

 

средства

 

увеличения

 

эффективности

 

эксплуатации

 

сети

В

 

иде

-

альных

 

условиях

 

это

 

способствует

 

повышению

 

надёж

-

ности

 

системы

 

энергоснабжения

 

за

 

счёт

 

придания

 

ей

 

свойства

 

самовосстановления

Предполагается

что

 

сеть

 

сможет

 

самостоятельно

 

выявлять

 

неисправности

 

в

 

системе

 

и

 

автоматически

 

устранять

 

их

 

без

 

вмеша

-

тельства

 

персонала

Внедрение

 

подобной

 

интеллекту

-

альной

 

системы

 

в

 

электроэнергетике

 

является

 

очень

 

сложной

  

комплексной

 

задачей

Для

 

повышения

 

надёжности

 

энергоснабжения

 

KCP&L 

внедряет

 

на

 

подстанции

 

в

 

Мидтауне

располо

-

женной

 

в

  «

Зелёной

 

зоне

», 

оборудование

 

автоматиза

-

ции

  

следующих

 

четырёх

 

областей

• 

АВР

 

при

 

блокировке

 

трансформатора

;

• 

ускоренное

 

отключение

 

шины

 

при

 

отказе

 

фидерного

 

выключателя

;

• 

резервную

 

максимальную

 

токовую

 

защиту

 

для

 

диф

-

ференциальной

 

защиты

 

шины

;

• 

перекрёстное

 

включение

 

всех

 

устройств

 

в

 

зависимо

-

сти

 

от

 

событий

 

в

 

распределительной

 

сети

;

• 

причём

 

все

 

из

 

них

 

реализованы

Предлагаемые

 

ре

-

шения

 

адаптируют

 

преимущества

 

стандарта

 IEC 

61850 

для

 

области

 

энергоснабжения

Работа

 

проводится

 

совместно

 

с

 Burns & McDonnell. 

В

 

результате

 

построения

 

новой

 

системы

 

достигает

-

ся

 

возможность

 

автоматического

 

восстановления

 

нормального

 

функционирования

 

системы

 

электро

-

снабжения

 

потребителей

сокращается

 

нагрузка

 

на

 

оборудование

 

и

 

обеспечивается

 

получение

 

данных

 

о

 

срабатывании

 

защиты

что

 

ранее

 

было

 

экономически

 

невыгодным

 

или

 

применялось

 

недостаточно

 

широко

.

Автоматическое

 

включение

 

выключателя

Схема

 

переключения

 

нагрузки

 

восстанавливает

 

по

-

дачу

 

электроэнергии

 

потребителям

 

за

 

счёт

 

автоматиче

-

ского

 

включения

 

секционного

 

выключателя

 

при

 

блоки

-

ровке

 

трансформатора

Проект

 

подстанции

 

в

 

Мидтауне

 

основан

 

на

  

применении

 

двух

 

четырёхпозиционных

 

шин

питаемых

 

от

 

двухобмоточного

 

распределительного

 

трансформатора

Соединительные

 

шины

 

используют

-

ся

 

для

 

обеспечения

 

работы

 

подстанции

 

и

 

аварийного

 

резервирования

 

в

 

тот

 

период

когда

 

трансформатор

 

вы

-

веден

 

из

 

эксплуатации

Суммарная

 

нагрузка

 

двух

 

шин

 

может

 

в

 

течение

 

двух

 

часов

 

превышать

 

номинальную

 

перегрузочную

 

способность

 

трансформатора

работаю

-

щего

 

на

 

шины

 

с

 

раздельными

 

секциями

.

Ранее

 

для

 

управления

 

подачей

 

электроэнергии

 

на

 

соединительную

 

шину

 

применялся

 

специализирован

-

ный

 

программируемый

 

логический

 

контроллер

 (PLC). 

В

 

рамках

 

программы

 

модернизации

 

системы

 KCP&L 

ре

-

шила

 

перенести

 

автоматику

 

переключения

 

в

 

релейные

 

цепи

что

 

делает

 

ненужным

 

применение

 PLC 

и

 

дополни

-

тельных

 

проводных

 

соединений

Практически

 

это

 

реа

-

лизовано

 

автоматизированной

 

логической

 

схемой

 

для

 

реле

 SEL-451 

с

 

возможностью

 

оповещения

 

о

 

событиях

 


Page 5
background image

17

www.tdworld.ru, www.tdworld.com

  

|

  

Май–июнь 2012

Сеть

 

передачи

 

данных

 

на

 

подстанции

 

в

 

Мидтаун

.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ

 Сети

в

 

режиме

 

реального

 

времени

 GOOSE, 

в

 

соответствии

 

со

 

стандартом

 IEC 61850.

Задачи

поставленные

 

в

 

проекте

были

 

решены

 

за

 

счёт

 

соответствующего

 

программирования

 

реле

 

фи

-

дера

 (SEL-751), 

контролирующего

 

нагрузки

 

отдельных

 

фидеров

 

и

 

суммарную

 

нагрузку

 

трансформатора

 

со

-

единительной

 

шины

 (SEL-487), 

для

 

чего

 

привлекают

-

ся

 GOOSE-

сообщения

 

по

 

стандарту

 IEC 61850. 

Реле

 

основной

 

защиты

 (SEL-451) 

управляется

 

сигналами

полученными

 

в

 

результате

 

обработки

 

этих

 

аналоговых

 

значений

 

вместе

 

с

 

сообщениями

 

о

 

статусе

 

системы

 

при

 

блокировке

 

шины

Реле

 

главного

 

выключателя

 

на

 

осно

-

вании

 

данных

 

по

 

нагрузке

 

каждого

 

фидера

 

и

 

доступной

 

мощности

 

непрерывно

 

готовит

 

АВР

 

для

 

корректной

 

ра

-

боты

 

в

 

случае

 

возникновения

 

неисправности

.

При

 

поступлении

 GOOSE-

сообщения

 

на

 

любое

 

реле

 

происходит

 

его

 

размыкание

если

 

только

 

это

 

требуется

 

до

 

включения

 

секционного

 

выключателя

Представлен

-

ная

 

логика

 

функционирования

 

системы

 

учитывает

 

на

-

личие

 

номинальной

 

перегрузочной

 

способности

 

транс

-

форматора

 

в

 

течение

 

двух

 

часов

Данный

 

промежуток

 

времени

 

предоставляется

 

оператору

 

распределитель

-

ной

 

сети

 

на

 

принятие

 

решения

 

о

 

реконфигурации

 

рас

-

пределительных

 

фидеров

При

 

этом

 

поставка

 

электро

-

энергии

 

потребителям

 

продолжается

 

без

 

перерывов

.

Ускоренная

 

работа

 

защиты

 

от

 

МТЗ

Для

 

оповещения

 

о

 

неисправности

 

выключателя

 

тра

-

диционно

 

применяется

 

релейная

 

схема

основанная

 

на

 

срабатывании

 

по

 

максимальному

 

току

Переход

 

на

 

циф

-

ровую

 

схему

 

оповещения

 

о

 

неисправности

 

выключате

-

ля

 

даёт

 

возможность

 

ускорить

 

срабатывание

 

вводного

 

и

 

секционного

 

выключателей

 

в

 

случае

 

отказа

 

питающе

-

го

 

фидера

При

 

срабатывании

 

линейного

 

выключателя

 

генерируется

 

соответствующее

 GOOSE-

сообщение

посылаемое

 

на

 

вводной

 

и

 

секционный

 

выключатели


Page 6
background image

18

Май–июнь 2012

  

|

  

www.tdworld.com, www.tdworld.ru

Типовая

 

схема

 

распределительных

 

устройств

.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ

 Сети

Если

 

такое

 

сообщение

 

не

 

было

 

получено

 

через

 

заранее

 

заданный

 

интервал

 

времени

вводной

 

и

 

секционный

 

вы

-

ключатели

 

автоматически

 

размыкаются

 

для

 

предотвра

-

щения

 

развития

 

аварии

Применение

 

такого

 

решения

 

сокращает

 

износ

снижает

 

вероятность

 

отказа

 

обору

-

дования

 

и

 

повышает

 

надёжность

 

энергоснабжения

 

по

-

требителей

.

Резервная

 

максимальная

 

токовая

 

защита

Резервная

 

максимальная

 

токовая

 

защита

 

для

 

диф

-

ференциального

 

реле

 

шины

 

обеспечивает

 

резервиро

-

вание

 

логических

 

схем

датчиков

 

и

 

проводных

 

линий

 

связи

 

для

 

реле

 

фидера

что

 

позволяет

 

им

 

отключать

 

фидер

 

в

 

случае

 

пропуска

 

или

 

невозможности

 

устране

-

ния

 

неисправности

Дифференциальная

 

защита

 

шины

 

использует

 

свою

 

токовую

 

цепь

 

и

 

датчик

 

для

 

мониторин

-

га

 

фидера

что

 

позволяет

 

устранить

 

неисправность

 

в

 

тех

 

случаях

когда

 

это

 

не

 

производит

 

реле

 

фидера

.

Подобное

 

решение

 

было

 

известно

 

ранее

однако

 

оно

 

не

 

применялось

 

из

-

за

 

своих

 

неудовлетворительных

 

экономических

 

параметров

Использование

 

типовой

 

полевой

 

шины

 

сокращает

 

стоимость

 

внедрения

 

этих

 

дополнительных

 

схем

Пред

-

полагается

что

 

результаты

 

разработок

 

в

 

этом

 

направ

-

лении

 

будут

 

тиражироваться

 

для

 

использования

 

в

 

бу

-

дущих

 

проектах

.

«

Перекрёстное

» 

включение

 

устройств

«

Перекрёстное

» 

включение

 

всех

 

устройств

 

по

 

плану

 

и

 

по

 

событию

 

предоставляет

 

инженерно

-

техническому

 

отделу

 

подробную

 

информацию

 

о

 

событиях

Данные

полученные

 

в

 

результате

 

выполнения

 

этой

 

процедуры

дают

 

представление

 

о

 

поведении

 

оборудования

 

защи

-

ты

 

и

 

управления

 

в

 

аварийных

 

ситуациях

Ранее

 

такая

 

информация

 

поступала

 

только

 

от

 

аварийных

 

регистра

-

торов

стоимость

 

применения

 

которых

 

на

 

распредели

-

тельных

 

подстанциях

 

была

 

чрезмерно

 

высока

.

Проект

 KCP&L 

позволяет

 

распространить

 

область

 

действия

 

реле

 

относительно

 

регистрации

 

форм

 

сигна

-

ла

 

и

 

генерации

 GOOSE-

сообщений

 

по

 

стандарту

 IEC 

61850 

на

 «

перекрёстное

» 

включение

 

устройств

Данная

 

опция

 

расширяет

 

функциональные

 

возможности

   

си

-

стемы

 

и

 

предоставляет

 

оператору

 

полную

 

информа

-

цию

 

обо

 

всей

 

подстанции

что

 

ранее

 

было

 

невозможно

Анализ

 

данной

 

информации

 

позволяет

 

оптимизировать

 

схемные

 

решения

 

и

 

настройки

 

оборудования

а

 

значит

повышает

 

надёжность

 

энергоснабжения

 

потребителей

.

Устойчивая

 

связь

 

на

 

базе

 

технологии

 Ethernet

Эксплуатация

 

системы

 

согласно

 

стандарту

 IEC 

61850 

требует

 

наличия

 

надёжной

 

связи

В

 

рамках

 

пи

-

лотного

 

проекта

 

на

 

подстанции

 

в

 

Мидтауне

 

была

 

вне

-

дрена

 

сеть

 Ethernet 

с

 

использованием

 

аппаратуры

 

про

-

изводства

 

компаний

 RuggedCom 

и

 Cisco. 

Обращение

 

к

 

продукции

 

двух

 

поставщиков

 

позволило

 KCP&L 

оценить

 

эффективность

 

использования

 

каждого

 

вида

 

аппарату

-

ры

 

и

 

определить

 

перспективы

 

их

 

применения

 

в

 

сетях

 

системы

 

защиты

 

и

 

управления

 

подстанциями

.

На

 

оборудовании

 

каждого

 

из

 

упомянутых

 

вендо

-

ров

 

на

 

подстанции

 

были

 

построены

 

две

 

отдельные

 

кольцевые

 

сети

 

связи

Каждое

 

реле

 

было

 

подключено

 

одновременно

 

к

 

обеим

 

сетям

Сети

 

соединялись

 

друг

 

с

 

другом

 

в

 

двух

 

точках

 

в

 

целях

 

резервирования

Цен

-

тральная

 

сеть

 

имеет

 

кольцевую

 

топологию

 

и

 

работа

-

ет

 

на

 

скорости

 1 

Гбит

/

с

 

по

 

волоконно

-

оптическим

 

ка

-

налам

 

связи

Каждое

 

реле

 

имеет

 

два

 100-

мегабитных

 

Ethernet-

интерфейса

 

и

 

поддерживает

 

функцию

  «

горя

-

чего

 

резервирования

». 

Каждый

 

поставщик

 

применяет

 


Page 7
background image

19

www.tdworld.ru, www.tdworld.com

  

|

  

Май–июнь 2012

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ

 Сети

свой

 

собственный

 

протокол

 

реконфигурирования

 

сети

 

Ethernet 

после

 

выявления

 

неисправности

 

в

 

линии

 

за

 

время

 

не

 

более

 50 

мс

Отдельные

 

кольцевые

 

сети

 

соединены

 

друг

 

с

 

другом

 

с

 

использованием

 

протокола

 

Rapid Spanning Tree, 

что

 

гарантирует

 

восстановление

 

связи

 

за

 

время

 

не

 

более

 250 

мс

При

 

построении

 

ЛВС

 

использовался

 

также

 

межсетевой

 

экран

позволяющий

 

выделить

 

сети

 

оборудования

 

системы

 

автоматизации

 

подстанции

 

и

 

системы

 

защиты

Третья

 

ЛВС

 

предна

-

значена

 

для

 

организации

 

связи

 

с

 

беспроводными

 

по

-

левыми

 

устройствами

 

за

 

пределами

 

экрана

Подобная

 

сегментация

 

ЛВС

 

подстанции

 

позволила

 

добиться

 

полного

 

соответствия

 

стандарту

 7628 

касательно

 

об

-

ласти

 

обеспечения

 

надёжности

 

интеллектуальной

 

сети

Одновременно

 

появилась

 

возможность

 

приоре

-

тизации

 

отдельных

 

сетевых

 

устройств

что

 

заметно

 

облегчило

 

эксплуатацию

 

технологической

 

информа

-

ционной

 

системы

Все

 

реле

кроме

 

реле

 

системы

 

за

-

щиты

 

трансформатора

были

 

установлены

 

на

 

дверях

 

корпусов

 

распределительных

 

устройств

Оптические

 

соединительные

 

шнуры

 

испытывают

 

повышенные

 

ме

-

ханические

 

нагрузки

Для

 

решения

 

этой

 

проблемы

 

в

 

проекте

 

использовались

 

шнуровые

 

изделия

 

на

 

основе

 

кабеля

 

производства

 

ОСС

 (Optical Cable Corporation). 

Применялись

 

шнуры

 

с

 

оболочками

 

красного

 

и

 

синего

 

цветов

что

 

упростило

 

распознавание

 

двух

 

отдельных

 

кольцевых

 

сетей

Линейная

 

часть

 

кабельной

 

системы

 

была

 

реализована

 

на

 12-

волоконных

 

претерминиро

-

ванных

 

сборках

 

с

 

групповыми

 

разъёмами

 MTP.

Функции

 

пользовательского

 

интерфейса

 

выполня

-

ли

 

кассеты

 

с

 

групповым

 

разъёмом

 

МТР

 

и

 

оконечными

 

разъёмами

 LC. 

К

 

каждой

 

такой

 

кассете

 

из

 

соображений

 

резервирования

 

подключалось

 

по

 

две

 

претерминиро

-

ванные

 

сборки

Обращение

 

к

 

модульно

-

кассетному

 

решению

 

позволяет

 

значительно

 

уменьшить

 

время

 

восстановления

 

связи

 

и

 

осуществлять

 

его

 

силами

 

не

-

квалифицированного

 

персонала

например

 

электриков

выполняющих

 

замену

 

реле

Усиленная

 

конструкция

 

кабеля

 

позволяет

 

прокладывать

 

его

 

вне

 

защитных

 

ка

-

бельных

 

каналов

 

совместно

 

с

 

другими

 

управляющими

 

кабелями

.

Первичный

 

мониторинг

 

и

 

управление

 

подстанцией

 

будут

 

осуществляться

 

через

 

централизованную

 

систе

-

му

 

распределённого

 

управления

  (

СРУ

и

 

локальный

 

контроллер

 SICAM PAS 

компании

 Siemens. SICAM 

бу

-

дет

 

осуществлять

 

связь

 

с

 

реле

 

по

 

протоколу

 MMS 

со

-

гласно

 

стандарту

 IEC 61850. 

В

 

ходе

 

осуществления

 

пилотного

 

проекта

 

предполагается

 

организация

 

после

-

довательной

 

передачи

 

данных

 

на

 

каждое

 

реле

что

 

по

-

зволяет

 

включить

 

в

 

работу

 

имеющуюся

 

на

 

подстанции

 

систему

 

управления

 

производством

 

и

 

распределением

 

электроэнергии

 (EMS).

Второй

 

канал

 

обеспечит

 

возможности

 

резервирова

-

ния

 

системы

 

управления

 

подстанцией

 

с

 

привлечением

 

созданных

 

ранее

 

систем

 

управления

 

энергетических

 

компаний

В

 

рамках

 

пилотного

 

проекта

 

это

 

обеспечит

 

гибкость

 

в

 

управлении

 

системой

 

СРУ

Одновременно

 

такой

 

подход

 

упрощает

 

создание

 

связи

 

с

 

системой

 EMS 

North American Electric Reliability Corp., 

весьма

 

важным

 

активом

 

для

 

защиты

 

основной

 

инфраструктуры

.

В

 

каждой

 

схеме

 

распределительных

 

устройств

 

пред

-

усмотрено

 

наличие

 

таймера

который

 

обеспечивает

 

не

-

обходимую

 

синхронизацию

В

 

случае

 

наличия

 

в

 

системе

 

управления

 

зарезервированных

 

волоконно

-

оптических

 

каналов

 

связи

 

на

 

базе

 

сети

 Ethernet 

допустимо

 

приме

-

нение

 

единственного

 

центрального

 

таймера

.

Готовность

 

к

 

применению

 IEC 61850

Применение

 

стандарта

 IEC 61850 

требует

 

наличия

 

подготовленных

 

специалистов

 

по

 

крайней

 

мере

 

в

 

четы

-

рёх

 

областях

защита

 

и

 

управление

информационные

 

технологии

обеспечение

 

надёжности

техобслужива

-

ние

Формирование

 

групп

 

специалистов

 

разного

 

про

-

филя

 

расширяет

 

базу

 

экспертных

 

знаний

 

предприятия

коллектив

 

с

 

необходимым

 

уровнем

 

профессиональной

 

квалификации

 

работает

 

более

 

эффективно

 

и

 

может

 

принимать

 

решения

 

о

 

применении

 

тех

 

или

 

иных

 

техно

-

логий

.

Возникает

 

также

 

задача

 

создания

 

комплексной

 

ла

-

боратории

 

для

 

тестирования

 

аппаратуры

выполняю

-

щей

 

также

 

функции

 

учебного

 

класса

 

для

   

обучения

 

новым

 

технологиям

 

всех

 

участвующих

 

в

 

проекте

 

спе

-

циалистов

Лабораторию

 

также

 

можно

 

использовать

 

в

 

целях

 

предварительной

 

проверки

 

оборудования

 

и

 

схем

 

перед

 

началом

 

их

 

использования

 

непосредственно

 

на

 

подстанции

.

За

 

пределами

 

экрана

Помимо

 

применения

 

стандарта

 IEC 61850 

к

 

систе

-

ме

 

связи

 

на

 

подстанции

компания

 KCP&L 

планирует

 

использовать

 

протокол

 MMS 

за

 

пределами

 

подстанции

 

в

 

отношении

 

связи

 SCADA 

между

 

полевыми

 

устрой

-

ствами

 

и

 

контроллером

 

автоматизации

 

системы

 

рас

-

пределения

 

и

 DMS 

на

 

подстанции

Сначала

 

к

 

полевым

 

Критическая

 

зависимость

 

современного

 

общества

 

от

 

ка

-

чественного

 

функционирования

 

сетей

 

энергоснабжения

 

резко

 

увеличивает

 

требования

 

в

 

отно

-

шении

 

их

 

надёжности

 

и

 

гибкости

Эффективнейшим

 

средством

 

решения

 

возникающих

 

при

 

этом

 

задач

 

явля

-

ется

 

внедрение

 

в

 

область

 

электроэнергетики

 

интел

-

лектуальной

 

техники

 

на

 

базе

 

последних

 

достижений

 

ИТ

-

индустрии

В

 

этой

 

связи

 

пилотный

 

проект

 

Мини

-

стерства

 

энергетики

 

США

 

может

 

рассматриваться

 

как

 

полигон

 

для

 

окончательной

 

отработки

 

конкрет

-

ных

 

инженерных

 

подходов

 

в

 

практически

 

наиболее

 

интересной

 

области

сетях

 

масштаба

 

города

Силь

-

ными

 

сторонами

 

проекта

 

является

 

удачное

 

сочета

-

ние

 

общепризнанных

 

решений

 

на

 

базе

 

стандарта

 IEC 

61850 

в

 

области

 

нижнего

 

уровня

 

и

 

сетей

 Ethernet — 

верхнего

 

уровня

 

с

 

их

 

сегментацией

 

по

 

классам

 

решае

-

мых

 

задач

Надёжность

 

собственно

 

системы

 

управле

-

ния

 

достигается

 

применением

 

сетевого

 

оборудования

 

ведущих

 

производителей

построения

 

системы

 

связи

 

на

 

базе

 

волоконно

-

оптической

 

техники

обращением

 

к

 

кольцевым

 

структурам

 

на

 

всех

 

уровнях

 

системы

 

управления

 

вплоть

 

до

 

отдельного

 

контроллера

 

и

 

мас

-

совому

 

использованию

 

претерминированной

 

техники

 

заводского

 

изготовления

 

при

 

построении

 

линейной

 

части

 

системы

Остаётся

 

пожелать

 

отечественным

 

энергетикам

 

обратить

 

самое

 

пристальное

 

внимание

 

на

 

опыт

 

наших

 

американских

 

коллег

 

и

 

как

 

можно

 

бы

-

стрее

 

начать

 

использование

 

аналогичной

 

техники

 

на

 

сетях

 

энергоснабжения

 

России

.

КОММЕНТАРИЙ

Андрей Семёнов, д.т.н., 
директор по развитию 
АйТи-СКС:


Page 8
background image

20

Май–июнь 2012

  

|

  

www.tdworld.com, www.tdworld.ru

устройствам

 

применят

 

протоколы

 

распределённой

 

сети

которые

 

затем

 

будут

 

преобразованы

 

в

 

протоколы

 

MMS, 

как

 

только

 

это

 

станет

 

возможно

 

для

 

систем

 

управ

-

ления

 

полевыми

 

устройствами

.

Применение

 

сложнозамкнутой

 

сети

 

в

 

полевых

 

устройствах

 

АПВ

конденсаторах

 

и

 

индикаторах

 

неис

-

правностей

 

требует

 

наличия

 

широкополосного

 

канала

 

связи

 

с

 

малой

 

задержкой

 

для

 

работы

 

за

 

пределами

 

экрана

Такой

 

подход

 

расширяет

 

функциональные

 

воз

-

можности

 

сети

позволяющей

 

передавать

 GOOSE-

сообщения

 

на

 

уровне

 

полевой

 

шины

Возможность

 

использования

 

данной

 

технологии

 

с

 

целью

 

предотвра

-

щения

 

кратковременных

 

отключений

 

энергоснабжения

 

в

 

настоящее

 

время

 

начинает

 

всё

 

больше

 

интересовать

 

потребителей

.

Будущее

 

интеллектуальной

 

сети

C

тандарт

 IEC 61850 

часто

 

учитывают

 

при

 

строи

-

тельстве

 

новых

 

подстанций

однако

 

опыт

 

реализации

 

пилотного

 

проекта

 

показал

что

 

его

 

можно

 

успешно

 

при

-

менять

 

и

 

для

 

существующих

 

подстанций

В

 

ходе

 

выполнения

 

работ

 

по

 

модернизации

 

подстанции

 

компании

 KCP&L 

удалось

 

внедрить

 

стандарт

 IEC 

61850, 

сохранив

   

на

 

подстанции

 

действующую

 

систему

 

защиты

 

и

 

управления

.

Пилотный

 

проект

 KCP&L 

направлен

 

на

 

улуч

-

шение

 

эффективности

 

энергоснабжения

 

в

 

обо

-

значенном

 

районе

Это

 

достигается

 

за

 

счёт

 

расширения

 

базы

 

знаний

 

и

 

наращивания

 

функ

-

циональных

 

возможностей

 

системы

 

обработки

 

информации

предназначенной

 

для

 

решения

 

за

-

дач

 

восстановления

 

энергоснабжения

 

и

 

защиты

 

оборудования

 

при

 

возникновении

 

неисправно

-

стей

 

в

 

системе

Применение

 

новых

 

технологий

 

особенно

 

выгодно

 

тем

 

энергетическим

 

компани

-

ям

которые

 

используют

 

традиционные

 

методы

т

.

к

предоставляет

 

им

 

новые

 

возможности

 

разви

-

тия

 

и

 

совершенствования

 

бизнеса

.

Благодарность

Авторы

 

статьи

 

выражают

 

признательность

 

Дейву

 

Ракеру

 (Dave Rucker) 

и

 

Тиму

 

Хинкену

 

(Tim Hinken), KCP&L, 

а

 

также

 

Чаду

 

Стилвэллу

 (Chad 

Stilwell) 

и

 

Меган

 

Лайонс

 (Meghan Lyons), Burns & 

McDonnell, 

за

 

помощь

оказанную

 

в

 

написании

 

ста