70
СЕТИ
РОССИИ
п
о
д
с
т
а
н
ц
и
и
подст
анции
С
татья
охватывает
пробле
-
му
создания
оборудования
для
шины
процесса
(
техно
-
логической
)
по
МЭК
61850
цифровой
подстанции
.
Известно
,
что
к
указанной
шине
присоединяются
информационные
цифровые
входы
трансформаторов
тока
,
напряже
-
ния
,
информационные
входы
терми
-
налов
РЗ
и
ПА
,
устройств
управления
и
мониторинга
силового
первичного
оборудования
подстанции
,
а
также
модули
связи
.
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ
ТРАНСФОРМАТОРЫ
ТОКА
И
НАПРЯЖЕНИЯ
На
российском
рынке
,
в
частно
-
сти
на
выставке
,
было
представлено
оборудование
трёх
производите
-
лей
: Nxt Phase (
Канада
),
Профотек
(
Россия
),
ФГУП
ВЭИ
им
.
В
.
И
.
Ленина
(
Россия
).
Датчики
тока
и
напряжения
Nxt
Phase,
представленные
на
стенде
компании
«
Пролайн
» (
Россия
),
ис
-
пользуют
оптические
технологии
при
измерении
токов
и
напряжений
.
Возможность
применения
эффекта
Фарадея
для
бесконтактного
изме
-
рения
величины
переменного
тока
в
токопроводе
очевидным
образом
вытекает
из
закона
Верде
.
Магнит
-
ное
поле
является
переменным
не
только
по
величине
,
но
и
по
направ
-
лению
,
изменяясь
на
противополож
-
ное
каждый
полупериод
,
т
.
е
.
каждые
10
мс
для
промышленного
тока
с
частотой
50
Гц
.
Вращение
плоскости
поляризации
света
в
чувствитель
-
ном
элементе
также
изменяется
на
противоположное
каждый
полупе
-
риод
.
Поэтому
для
полного
периода
синусоидального
тока
(
и
кратных
ему
периодов
)
угол
Фарадея
должен
быть
равен
нулю
.
Следовательно
,
Развитие
оборудования для
шины процесса
цифровой
подстанции по
МЭК 61850
В данной статье описаны новые виды измерительно-
го, регистрирующего, информационного и силово-
го оборудования, входящего в состав шины процесса
в соответствии со стандартом МЭК 61850 цифровой
подстанции, которое было представлено на выстав-
ке «Электрические сети России-2012», состоявшейся
27—30 ноября 2012 г. на ВВЦ.
Роберт ШУЛЬГА,
к.т.н., начальник отдела «Режимы и комплексы
электрооборудования» ФГУП ВЭИ им. В.И. Ленина
71
№ 1 (16), январь–февраль, 2013
все
измерения
угла
Фарадея
не
-
обходимо
проводить
раздельно
для
положительных
и
отрицательных
по
-
лупериодов
тока
,
синхронизируя
с
ними
начало
и
конец
соответствую
-
щих
измерений
.
Измеритель
тока
преобразует
сигнал
от
лазера
в
два
линейно
поляризованных
сигала
оптоволокна
,
посылаемых
с
потен
-
циала
земли
к
датчику
тока
.
Магнит
-
ное
поле
от
первичного
тока
шины
замедляет
один
сигнал
и
ускоряет
другой
сигнал
.
Оба
сигнала
доходят
до
кругового
поляризатора
и
вновь
преобразуются
в
линейно
поляризо
-
ванные
световые
потоки
,
которые
превращаются
в
электрические
сиг
-
налы
с
помощью
блоков
электронно
-
оптического
преобразователя
.
Эффект
Поккельса
заключается
в
возникновении
двойного
лучепре
-
ломления
в
оптических
средах
при
наложении
постоянного
или
пере
-
менного
электрического
поля
.
В
дат
-
чике
напряжения
сигнал
проходит
последовательно
через
три
кристал
-
ла
(
ячейки
Поккельса
)
внутри
изоля
-
тора
и
электрическое
поле
изменяет
оптических
преобразователей
(
рис
. 2).
Датчики
тока
также
основа
-
ны
на
эффекте
Фарадея
,
при
этом
измерение
напряжения
осущест
-
вляется
с
помощью
ёмкостного
делителя
напряжения
,
который
в
перспективе
может
быть
заменён
резистивным
делителем
.
Харак
-
теристики
датчиков
соответству
-
ют
требованиям
МЭК
и
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
».
На
сегодняшний
день
высокая
стоимость
полностью
оптических
технологий
и
датчиков
,
пожалуй
,
определяет
зону
их
экономического
применения
на
классы
напряжения
выше
220—330
кВ
.
ФГУП
ВЭИ
им
.
В
.
И
.
Ленина
про
-
демонстрировал
образец
комбини
-
рованного
трансформатора
тока
и
напряжения
класса
110
кВ
(
рис
. 3).
В
качестве
датчиков
тока
исполь
-
зованы
катушки
Роговского
на
пе
-
чатных
платах
,
выходной
сигнал
которых
оцифровывается
с
помо
-
щью
АЦП
и
по
оптоволокну
связи
передаётся
на
потенциал
земли
к
коммуникационному
блоку
.
Питание
АЦП
осуществляется
по
оптоволокну
от
лазера
накачки
в
коммуникаци
-
онном
блоке
,
а
также
опционно
от
ёмкостного
делителя
.
Напряжение
измеряется
с
помощью
ёмкостного
делителя
на
основе
металлоплёноч
-
ных
конденсаторов
,
который
раз
-
мещён
в
опорном
изоляторе
.
Вы
-
ходной
сигнал
датчика
напряжения
также
оцифровывается
на
высоком
потенциале
и
по
оптическому
кана
-
лу
передаётся
на
низкий
потенциал
.
На
потенциале
земли
оптический
его
круговую
диаграмму
на
эллип
-
тическую
.
Датчики
напряжения
до
-
полняются
электронно
-
оптическими
блоками
с
модулями
цифрового
ин
-
терфейса
,
с
выхода
которых
сигнал
поступает
на
шину
процесса
.
Датчики
тока
и
напряжения
соот
-
ветствуют
классу
точности
0,2
и
требованиям
МЭК
.
Возможными
недостатками
указанных
датчиков
тока
и
напряжения
является
за
-
висимость
поворота
век
-
тора
поляризации
света
от
вибрации
,
которая
влияет
сильнее
,
чем
эффект
Фа
-
радея
или
эффект
Поккель
-
са
.
В
выходном
сигнале
отличить
полезный
сигнал
,
пропорциональный
току
,
от
сигнала
,
пропорционально
-
го
вибрации
,
невозможно
.
Наибольшие
проблемы
свя
-
заны
с
наличием
и
постоян
-
ным
контролем
избыточно
-
го
давления
сухого
азота
в
изоляционной
колонне
,
не
-
обходимого
для
корректной
работы
эффекта
Поккельса
.
Мировая
тенденция
и
кон
-
куренция
,
возможно
,
заста
-
вят
изготовителей
перейти
к
использованию
делителя
напряжения
.
На
рис
. 1
при
-
ведено
фото
стенда
компа
-
нии
«
Пролайн
»
с
датчиком
тока
110
кВ
.
Компанией
«
Профотек
»
были
представлены
оптиче
-
ские
датчики
напряжения
,
тока
и
шкаф
электронно
-
Рис
. 1.
Датчик
тока
110
кВ
на
стенде
компании
ProLine
Слева
направо
:
Р
.
Н
.
Шульга
и
Б
.
Б
.
Малков
,
начальник
технического
отдела
компании
ProLine
Рис
. 2.
Оптические
датчики
напряжения
,
тока
и
шкаф
электронно
-
оптических
преобразователей
на
стенде
компании
«
Профотек
»
72
СЕТИ РОССИИ
сигнал
вновь
конвертируется
в
циф
-
ровой
,
обрабатывается
и
передаёт
-
ся
на
шину
процесса
по
протоколу
МЭК
61850-9-2 LE.
В
перспективе
предполагает
-
ся
выпуск
электронно
-
оптических
трансформаторов
напряжения
для
распределительных
систем
на
на
-
пряжение
от
10
до
110
кВ
на
основе
применяемого
ёмкостного
делителя
напряжения
.
В
центре
рис
. 3
представлен
так
-
же
регистратор
импульсных
токов
РИТ
,
выполненный
на
основе
кату
-
шек
Роговского
.
РИТ
оцифровыва
-
ет
и
передаёт
сигнал
импульсных
токов
,
проходящих
через
ОПН
по
протоколу
ZigBee
на
частоте
2,4
ГГц
на
приёмник
,
находящийся
на
по
-
тенциале
земли
.
Особенностью
применения
дат
-
чиков
тока
на
базе
катушек
Рогов
-
ского
с
использованием
печатного
монтажа
является
чувствительность
к
влиянию
внешних
магнитных
по
-
лей
,
что
требует
специального
испол
-
нения
и
электромагнитной
экрани
-
ровки
.
При
этом
указанные
датчики
имеют
несомненные
преимущества
по
габаритам
,
стоимости
,
безопас
-
ности
и
ряду
технических
характери
-
стик
в
сравнении
с
классическими
электромагнитными
трансформато
-
рами
тока
.
ПЕРВИЧНОЕ
СИЛОВОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
Комплексные
распределитель
-
ные
устройства
с
элегазовой
изо
-
ловых
трансформаторов
на
раз
-
личные
классы
напряжения
.
Наи
-
более
обширными
были
стенды
ОАО
«
ЭЛЕКТРОЗАВОД
» (
г
.
Москва
)
с
мощными
трансформаторами
и
реакторами
,
а
также
Группы
«
СВЭЛ
»
(
г
.
Екатеринбург
) —
с
сухими
транс
-
форматорами
(
рис
. 5)
и
реактора
-
ми
.
В
настоящее
время
ФГУП
ВЭИ
совместно
со
СВЭЛ
осуществляет
разработку
инновационного
сухого
трансформатора
на
класс
напряже
-
ния
110
кВ
,
при
этом
общемировой
уровень
разработки
не
превышает
72
кВ
.
Рядом
зарубежных
компаний
были
представлены
разработки
су
-
хих
трансформаторов
с
применени
-
ем
сердечников
из
аморфной
стали
на
класс
напряжения
10
кВ
.
КАНАЛООБРАЗУЮЩАЯ
АППАРАТУРА
И
УСТРОЙСТВА
РЗА
Терминалы
и
шкафы
РЗА
с
интер
-
фейсом
МЭК
61850
были
широко
представлены
на
стендах
ЧЭАЗ
,
ИЦ
«
Бреслер
»,
НПП
«
ЭКРА
» (
г
.
Чебок
-
сары
),
ЗАО
«
РАДИУС
Автоматика
»
(
г
.
Зеленоград
).
Указанные
устрой
-
ства
,
при
сопутствующей
обвязке
,
являются
одним
из
основных
зве
-
ньев
создаваемых
цифровых
под
-
станций
и
,
благодаря
цифровой
передаче
данных
по
оптоволокну
,
об
-
ладают
повышенной
надёжностью
и
устойчивостью
к
электромагнитным
наводкам
,
при
этом
терминал
БЭМП
(
производства
ЧЭАЗ
)
с
цифровым
выходом
(
согласно
МЭК
61850-9-2
LE)
успешно
прошёл
испытания
со
-
вместно
с
КТТН
-110 (
производства
ФГУП
ВЭИ
).
ляцией
являются
наиборлее
акту
-
альными
устройствами
приёма
и
распределения
электрической
энер
-
гии
,
информационные
каналы
кото
-
рых
соединены
с
технологической
шиной
подстанции
.
ФГУП
ВЭИ
также
представил
на
выставке
макет
КРУЭ
с
вакуумным
выключателем
и
изоляцией
из
сме
-
си
азот
/
элегаз
.
Определённое
со
-
отношение
и
избыточное
давление
указанной
смеси
газов
позволяет
осуществить
наружную
установку
устройства
в
любом
регионе
Россий
-
ской
Федерации
,
а
также
существен
-
но
увеличить
ресурс
выключателей
.
В
составе
устройства
предполага
-
ется
применение
измерительных
трансформаторов
напряжения
ко
-
аксиальной
конструкции
,
что
суще
-
ственно
уменьшает
габариты
и
уве
-
личивает
безопасность
установки
.
Благодаря
наличию
многочислен
-
ных
датчиков
в
отсеках
КРУЭ
,
мони
-
торингу
состояния
в
реальном
мас
-
штабе
времени
и
обработке
данных
в
шкафу
управления
можно
назвать
указанное
устройство
интеллекту
-
альным
.
Также
КРУЭ
были
представле
-
ны
рядом
зарубежных
компаний
,
в
частности
CHNT (
Китай
) —
на
на
-
пряжения
от
72
до
252
кВ
, Alstom
(
Франция
) —
на
напряжения
от
170
до
550
кВ
.
Французских
произво
-
дителей
отличает
использование
ка
-
чественных
сплавов
для
изготовле
-
ния
кожухов
и
высокая
надёжность
газовых
уплотнений
.
Пружинные
приводы
Alstom
имеют
существен
-
но
лучшие
показатели
надёжности
сравнительно
с
пневматическими
и
гидравлическими
приводами
.
Заметный
прогресс
в
разработке
одноразрывных
вакуумных
выклю
-
чателей
110
кВ
колонкового
типа
с
пружинным
приводом
ВРС
-110
достигнут
Высоковольтным
союзом
(
г
.
Нижняя
Тура
),
стенд
которого
представлен
на
рис
. 4.
Одноразрыв
-
ная
камера
китайского
производ
-
ства
размещена
в
верхних
чехлах
трёхполюсного
выключателя
.
Опор
-
ные
изоляторы
с
тягами
внутри
за
-
полнены
сухим
азотом
.
Пружинный
привод
размещён
в
торце
платфор
-
мы
и
обладает
такими
же
показате
-
лями
,
как
и
привод
двухразрывного
вакуумного
выключателя
завода
«
Контакт
» (
г
.
Саратов
).
Выставку
«
Электрические
сети
России
-2012»
отличало
обилие
си
-
Рис
. 3.
Образец
комбинированного
трансформатора
тока
и
напряжения
класса
110
кВ
Рис
. 4.
Одноразрывной
вакуумный
выключатель
110
кВ
колонкового
типа
с
приводом
ВРС
-110
73
№ 1 (16), январь–февраль, 2013
Высокого
технического
уров
-
ня
в
устройствах
РЗА
достигло
ме
-
нее
известное
ООО
«
НТЦ
«
ГОСАН
»
(
г
.
Москва
),
которое
представило
новую
модификацию
терминалов
БИМ
с
цифровым
входом
и
систе
-
мой
межтерминальной
связи
bbnet,
серию
шкафов
различного
назна
-
чения
для
цифровой
подстанции
,
а
также
систему
дистанционного
ав
-
томатического
учёта
электроэнер
-
гии
и
контроля
за
нагрузками
СУП
(
рис
. 6).
Компания
Panova (
Китай
,
офи
-
циальный
представитель
компании
в
России
—
фирма
EnLAB,
г
.
Чебок
-
сары
)
и
НПП
«
Динамика
» (
г
.
Чебокса
-
ры
)
продемонстрировали
устройства
для
конфигурирования
,
настройки
и
отладки
терминалов
РЗА
в
соответ
-
ствии
со
стандартом
МЭК
61850.
На
стенде
ООО
«
Микролинк
-
связь
» (
г
.
Москва
)
была
проде
-
монстрирована
универсальная
цифровая
система
передачи
и
муль
-
типлексирования
,
которая
в
рамках
единого
программно
-
аппаратного
комплекса
обеспечивает
как
циф
-
ровую
связь
(
передача
данных
,
тех
-
нологические
каналы
,
телефония
и
т
.
д
.),
так
и
надёжную
передачу
сиг
-
налов
и
команд
релейной
защиты
и
противоаварийной
автоматики
.
Мультиплексор
нового
поколения
MLink-PMX
имеет
модульное
ис
-
полнение
,
отказ
любого
модуля
не
влияет
на
передачу
сигналов
РЗ
и
ПА
остальным
модулям
.
Для
связи
мультиплексоров
могут
использо
-
ваться
как
традиционные
TDM-
сети
,
так
и
пакетные
сети
(IP/Ethernet).
По
словам
генерального
директо
-
ра
компании
«
Микролинк
-
связь
»
А
.
Бугаевского
,
мультиплексор
со
-
вместим
с
РЗА
различных
произво
-
дителей
и
позволяет
реализовывать
протоколы
бесшовного
резервиро
-
вания
по
МЭК
62439-3:
• PRP —
для
дублирования
отдель
-
ных
элементов
сети
;
• HSR
—
для
кольцевой
схемы
ком
-
муникационной
сети
.
Аналогичная
аппаратура
в
виде
коммуникационного
комплекса
МПР
-
Э
также
была
представлена
на
стенде
ООО
«
НПЦ
«
Приоритет
»
(
г
.
Москва
)
и
вклю
-
чает
каналообразу
-
ющую
аппаратуру
для
передачи
дис
-
кретных
сигналов
РЗ
и
ПА
,
а
также
систему
управле
-
ния
и
диагностиро
-
вания
состояния
устройств
.
Широкая
линей
-
ка
продукции
была
продемонстриро
-
вана
на
стенде
HIRSCHMAN
в
виде
преобразователей
в
оптический
сиг
-
нал
,
управляемых
и
неуправляемых
коммутаторов
,
ме
-
диаконверторов
,
систем
управления
сетью
и
др
.
Устрой
-
ства
в
виде
набора
модулей
облада
-
ют
повышенной
Рис
. 6.
Новая
модификация
терминалов
БИМ
с
цифровым
входом
и
системой
межтерминальной
связи
bbnet
производства
ООО
«
НТЦ
«
ГОСАН
»
надёжностью
и
зарекомендовали
себя
в
зарубежной
и
отечественной
практике
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выставка
«
Электрические
сети
России
-2012»
показала
готовность
производителей
как
основного
,
так
и
вспомогательного
оборудо
-
вания
к
переходу
на
цифровые
подстанции
.
Для
проверки
совме
-
стимости
работы
оборудования
разных
производителей
и
отладки
механизмов
резервирования
не
-
обходимо
создание
энергетиками
двух
-
трёх
пилотных
проектов
в
рам
-
ках
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
и
ОАО
«
Холдинга
МРСК
».
На
выставке
было
продемон
-
стрировано
освоение
новых
техно
-
логий
,
особенно
в
части
измерений
,
регистрации
,
управления
и
защиты
.
Выставка
явилась
форумом
для
встречи
производителей
и
потреби
-
телей
электротехнической
продук
-
ции
с
возможностью
заключения
договоров
и
контрактов
.
Однако
широкий
формат
ме
-
роприятия
снижает
его
эффектив
-
ность
.
По
-
видимому
,
целесообразно
использовать
определённую
спе
-
циализацию
,
например
по
линиям
или
подстанциям
,
по
первичному
или
вторичному
оборудованию
,
по
традиционным
или
инновационным
направлениям
.
Рис
. 5.
Сухой
трансформатор
производства
Группы
«
СВЭЛ
»
Оригинал статьи: Развитие оборудования для шины процесса цифровой подстанции по МЭК 61850
В данной статье описаны новые виды измерительного, регистрирующего, информационного и силового оборудования, входящего в состав шины процесса в соответствии со стандартом МЭК 61850 цифровой подстанции, которое было представлено на выставке «Электрические сети России-2012», состоявшейся 27—30 ноября 2012 г. на ВВЦ.