92
МИРОВОЙ ОПЫТ
Н
а
заседании
ИК
В
5
были
рассмо
-
трены
следующие
темы
:
•
системы
защиты
,
управления
и
мониторинга
следующего
десяти
-
летия
;
•
влияние
возобновляемых
источ
-
ников
электроэнергии
на
систе
-
мы
защиты
и
автоматики
под
-
станций
;
•
опыт
применения
в
электроэнер
-
гетических
системах
(
ЭЭС
)
стан
-
дарта
МЭК
61850.
Релейная защита
Релейная защита
следующего десятилетия
следующего десятилетия
На очередной сессии СИГРЭ, прошедшей в августе 2010 года в Париже, среди до-
кладов, представленных Российским национальным комитетом СИГРЭ, был до-
клад комитета ИК В5 (Исследовательский комитет «Релейная защита») «Концепция
развития интеллектуальной релейной защиты», представленный
ООО «ИЦ «Брес-
лер», ОАО «ВНИИР» и ОАО «СО ЕЭС».
Года НУДЕЛЬМАН, член президиума
Российского национального комитета СИГРЭ, председатель
Исследовательского комитета В5 — «Релейная защита и автоматика», к.т.н.
При
подготовке
настоящего
ма
-
териала
особое
внимание
уделено
нескольким
докладам
,
представлен
-
ным
на
сессии
СИГРЭ
[1—3].
Вопросы
развития
релейной
за
-
щиты
тесно
связаны
с
направлением
развития
автоматизации
подстанций
(
станций
)
и
развитием
Smart grid.
Важной
темой
на
заседании
сек
-
ции
В
5
стало
также
намечающее
-
ся
бурное
развитие
высоковольтных
вставок
постоянного
тока
(HVDC)
и
продолжение
внедрения
специаль
-
ных
устройств
переменного
тока
(FACTS).
Широкое
внедрение
сило
-
вой
электроники
в
ЭЭС
в
будущем
станет
основной
движущей
силой
для
разработки
защит
,
основанных
на
новых
,
нестандартных
принципах
.
Применение
силовой
электроники
в
ЭЭС
не
только
повысит
пропускную
способность
и
обеспечит
статиче
-
скую
и
динамическую
устойчивость
,
но
и
решит
вопрос
интеграции
рас
-
пределенного
производства
электро
-
энергии
в
ЭЭС
.
ВЗГЛЯД
НА
КОНЦЕПЦИЮ
РАЗВИТИЯ
SMART GRID
В
РОССИИ
До
настоящего
времени
отсут
-
ствует
однозначная
интерпретация
понятия
Smart grid.
При
этом
госу
-
дарственные
структуры
многих
за
-
рубежных
стран
чаще
всего
рассма
-
тривают
его
как
идеологию
нацио
-
нальных
программ
развития
элек
-
троэнергетики
.
Принимается
поло
-
жение
о
том
,
что
Smart grid —
это
кон
-
цепция
инновационного
преобразо
-
вания
электроэнергетики
,
предпо
-
лагающего
создание
для
его
реали
-
зации
необходимого
базиса
,
ориен
-
тированного
на
новые
технологии
и
оборудование
.
Ведущая
идеологическая
,
ресурс
-
ная
и
организационная
роль
в
раз
-
витии
Smart grid
в
передовых
зару
-
бежных
странах
принадлежит
госу
-
дарству
.
Важным
положением
,
харак
-
теризующим
существующий
за
рубе
-
жом
подход
,
является
его
ориентиро
-
ванность
на
клиента
:
требования
дру
-
гих
участвующих
в
процессе
сторон
достигаются
за
счет
компромисса
.
Smart grid —
это
концепция
пре
-
образования
электроэнергетики
в
целом
,
а
не
отдельных
её
сегмен
-
тов
.
Концепция
предполагает
ком
-
плексное
преобразование
энерго
-
системы
,
затрагивающее
все
основ
-
ные
её
составляющие
:
генерацию
,
передачу
и
распределение
электро
-
энергии
.
Представляется
,
что
с
учё
-
том
этого
русский
эквивалент
терми
-
на
Smart grid
должен
быть
«
Интеллек
-
туальная
электроэнергетическая
си
-
стема
» («
Интеллектуальная
ЭЭС
»)
Россия
также
должна
обеспечить
развитие
технологий
«
Интеллектуаль
-
ной
ЭЭС
».
Изучая
зарубежный
опыт
,
мы
должны
приложить
все
усилия
по
созданию
принципиально
новых
оте
-
чественных
технологий
и
оборудова
-
ния
.
«
Интеллектуальная
ЭЭС
»
предпо
-
лагает
«
умное
»
управление
—
управ
-
93
№ 2 (5), март-апрель, 2011
ление
генерацией
,
самой
сетью
в
це
-
лом
,
в
том
числе
управление
аварий
-
ными
режимами
и
потреблением
.
Факторы
,
обусловившие
возник
-
новение
новой
концепции
:
•
существенный
прогнозируемый
рост
потребления
электрической
энергии
;
•
нарастающая
степень
физическо
-
го
износа
электрооборудования
;
•
высокий
уровень
потерь
при
пе
-
редаче
и
распределении
электро
-
энергии
в
существующих
сетях
;
•
переход
к
системе
с
распределён
-
ной
генерацией
;
•
интенсивное
развитие
информа
-
ционных
технологий
.
Для
решения
задач
,
связанных
с
реализацией
«
Интеллектуальной
ЭЭС
»,
и
обеспечения
обозначен
-
ных
ключевых
свойств
новой
элек
-
троэнергетики
России
следует
опре
-
делить
проблемы
,
в
числе
важней
-
ших
из
которых
должна
стать
подго
-
товка
специалистов
новой
форма
-
ции
,
владеющих
знаниями
в
обла
-
сти
«
Интеллектуальной
ЭЭС
»,
из
числа
профессорско
-
преподавательского
состава
вузов
и
создание
материаль
-
ной
базы
кафедр
для
обеспечения
возможности
преподавания
основ
новой
энергетики
.
АВТОМАТИЗАЦИЯ
ПОДСТАНЦИЙ
.
ОЖИДАЕМЫЕ
ШАГИ
И
ВИДИМЫЕ
ПЕРСПЕКТИВЫ
Чтобы
понять
,
как
автоматизация
подстанций
(
АП
)
будет
развивать
-
ся
в
следующем
десятилетии
,
нужно
рассмотреть
,
как
будет
развиваться
энергосистема
,
каковы
тенденции
и
итоговые
требования
к
энергетиче
-
ским
компаниям
[3].
Другой
важный
фактор
—
техно
-
логическое
развитие
как
распред
-
устройств
,
так
и
системы
подстанци
-
онной
автоматики
.
В
настоящее
время
электроэнер
-
гия
производится
главным
образом
крупными
тепловыми
электростанци
-
ями
,
работающими
на
угле
или
мазу
-
те
,
атомными
и
гидроэлектростанци
-
ями
,
расположенными
в
ограничен
-
ном
числе
централизованных
райо
-
нов
.
Ожидаемая
нехватка
энергоре
-
сурсов
и
возросшие
требования
к
бо
-
лее
экологической
продукции
(«
зелё
-
ный
», «
экологически
чистый
», «
низко
-
углеродистый
», «
без
углерода
»)
и
к
со
-
ответствующим
техническим
возмож
-
ностям
явились
стартовой
площадкой
для
глобального
изменения
отноше
-
ния
к
энергетической
политике
[1]
и
обусловили
рост
применения
неболь
-
ших
распределённых
электростан
-
ций
(
ГТУ
,
термальные
,
фотоэлектри
-
ческие
,
ветряные
и
т
.
д
.).
Электриче
-
ская
энергия
превращается
в
опре
-
деляющий
энергоресурс
для
пользо
-
вателя
.
В
следующем
десятилетии
всё
больше
потребителей
будут
время
от
времени
реальными
или
виртуальны
-
ми
поставщиками
электроэнергии
(
от
солнечных
батарей
,
микро
-
ТЭЦ
,
элек
-
тромобилей
и
т
.
д
.)
и
поддержат
тен
-
денцию
децентрализованной
генера
-
ции
электроэнергии
[4].
Сегодня
,
так
же
как
и
прежде
,
электроэнергия
передаётся
от
источ
-
ников
к
потребителям
через
системы
передачи
и
распределения
.
При
на
-
личии
множества
небольших
децен
-
трализованных
объектов
генерации
в
распределительной
сети
электро
-
энергия
передаётся
и
в
обратном
на
-
правлении
,
по
крайней
мере
в
опре
-
деленные
моменты
времени
.
Поэто
-
му
не
только
количество
выработан
-
ной
электроэнергии
является
пере
-
менным
,
но
также
и
направление
её
передачи
.
Кроме
того
,
дерегулирова
-
ние
рынка
электроэнергии
позволя
-
ет
потребителям
индивидуально
при
-
нимать
решение
о
приемлемой
цене
и
,
следовательно
,
о
непостоянной
ве
-
личине
своего
потребления
в
любое
время
[3].
ЭЭС
имеет
крупномасштабную
структуру
с
перекрывающимися
уров
-
нями
напряжения
.
Основу
составляет
сеть
линий
электропередачи
,
которая
усилена
сегодня
в
некоторых
стра
-
нах
высоковольтными
линиями
(
ВЛ
)
сверхвысокого
напряжения
(
СВН
)
переменного
тока
(
≥
1000
кВ
)
и
/
или
длинными
ВЛ
постоянного
тока
,
име
-
нуемыми
в
зарубежной
литературе
как
HVDC.
Работы
по
строительству
и
вводу
в
эксплуатацию
ВЛ
1150
кВ
пе
-
ременного
тока
и
ВЛ
±750
кВ
посто
-
янного
тока
(
Экибастуз
—
Центр
)
про
-
водились
в
Советском
Союзе
,
но
не
были
завершены
.
Ограничения
линий
передачи
и
распределённая
выработ
-
ка
электроэнергии
привели
к
созда
-
нию
концепции
локальных
энергоси
-
стем
,
стремящихся
сбалансировать
выработку
и
потребление
,
но
имею
-
щих
возможность
при
необходимо
-
сти
импортировать
или
экспортиро
-
Таблица
.
Важные
аспекты
развития
ЭЭС
Аспект
Состояние
сегодня
Перспектива
следующего
десятилетия
Генерация
электроэнергии
Централизованная
(
ТЭС
,
АЭС
,
ГЭС
)
Децентрализованная
(
рост
возобновляемых
источников
энергии
)
Направление
потока
передачи
электроэнергии
Электроэнергия
передаётся
сверху
вниз
Непостоянное
направление
передачи
электроэнергии
Структура
электроэнергетической
системы
(
ЭЭС
)
Крупномасштабная
структура
ЭЭС
,
с
перекрывающимися
уровнями
напряжения
Взаимосвязанные
между
собой
небольшие
части
энергосистемы
Управление
потоком
электроэнергии
Пассивное
,
по
линиям
электропередачи
Активное
,
с
использованием
FACTS
и
DGFACTS
Информация
об
ЭЭС
Поток
массива
данных
с
уровня
процессов
к
центрам
управления
Поток
информации
к
центрам
управления
в
соответствии
с
задачами
Устойчивость
энергосистемы
Мониторинг
устойчивости
,
например
,
посредством
WAMS.
Управление
устойчивостью
диспетчером
Контроль
и
управление
устойчивостью
посредством
автоматики
типа
WAMPAC
Работа
ЭЭС
Работа
в
условиях
ограниченной
информации
и
посредством
локальных
воздействий
Работа
в
условиях
исчерпывающей
информации
и
глобальных
,
но
избирательных
действий
Интеллектуальная
ЭЭС
Внедрение
начинается
на
уровне
распределения
электроэнергии
Интеллектуальность
как
совокупный
эффект
для
всех
элементов
энергосистемы
94
МИРОВОЙ ОПЫТ
вать
электроэнергию
.
Поток
электроэнергии
в
линиях
и
кабелях
огра
-
ничен
их
сопротивлени
-
ями
.
Активные
элемен
-
ты
под
названием
FACTS
(
гибкие
системы
пере
-
дачи
переменного
тока
)
и
DGFACTS (
маломощ
-
ные
FACTS)
позволя
-
ют
управлять
импедан
-
сом
,
а
следовательно
,
и
потоком
электро
-
энергии
в
достаточно
широком
диапазоне
.
Вышеупомяну тые
изменения
в
энергоси
-
стеме
—
большая
про
-
блема
для
ее
работы
.
Наиболее
важный
во
-
прос
—
это
обеспечение
хорошего
запаса
устой
-
чивости
энергосистемы
и
предотвращение
си
-
стемных
отключений
.
Для
этого
необходимо
иметь
не
только
намно
-
го
больше
информации
от
всех
узлов
энергоси
-
стемы
,
но
также
обеспе
-
чить
скоординирован
-
ные
действия
значительно
больше
-
го
числа
центров
управления
энерго
-
системой
.
Все
эти
задачи
требуют
бы
-
строй
,
адаптивной
и
селективной
ре
-
акции
,
для
того
чтобы
справиться
с
любой
ситуацией
посредством
соот
-
ветствующих
автоматических
воздей
-
ствий
.
Таким
образом
,
хотя
термин
«
интеллектуальная
сеть
»
был
введён
с
акцентом
на
уровень
«
распредели
-
тельные
сети
»,
подобная
интеллекту
-
альность
необходима
на
всех
уров
-
нях
и
может
рассматриваться
как
со
-
вокупное
свойство
энергосистемы
.
Важный
побочный
эффект
заключает
-
ся
в
том
,
что
это
приведёт
к
размытию
границ
между
передачей
и
распреде
-
лением
.
ОСНОВНЫЕ
НАПРАВЛЕНИЯ
РАЗВИТИЯ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ
ЭЛЕКТРОННЫХ
УСТРОЙСТВ
(IED)
И
ФУНКЦИИ
АВТОМАТИЗАЦИИ
ПОДСТАНЦИЙ
Системы
АП
как
взаимодейству
-
ющие
по
цифровым
каналам
раз
-
личные
продукты
существуют
около
20
лет
.
В
течение
длительного
време
-
ни
протоколы
были
закрытыми
,
под
-
ключение
по
ним
устройств
защиты
осуществлялось
в
основном
для
на
-
блюдения
,
а
инжиниринг
был
ручным
.
Сегодня
системы
АП
все
чаще
исполь
-
зуют
протоколы
IEC 61850,
применяя
соединение
точка
—
точка
для
выпол
-
нения
быстрой
автоматизации
между
устройствами
и
обмена
конфигураци
-
онными
файлами
между
инжинирин
-
говыми
инструментариями
[1].
IED
имеют
приемлемую
мощность
вычислений
с
производительностью
процессоров
на
частотах
порядка
1
ГГц
.
В
будущем
архитектуры
чипов
CPU
станут
многопроцессорными
и
многоядерными
,
что
найдёт
примене
-
ние
также
для
встроенных
устройств
,
таких
как
IED.
Это
означает
,
что
бо
-
лее
высокая
производительность
вы
-
числений
будет
в
будущем
доступна
в
устройствах
IED.
Общее
использование
шины
про
-
цесса
обеспечит
разделение
между
промышленными
IED
для
обработки
прикладных
функций
и
электроникой
датчиков
и
приводов
на
подстанции
(MU, B/S-IED)
как
специализирован
-
ными
устройствами
ввода
-
вывода
.
По
-
этому
будет
проще
поддерживать
про
-
мышленные
инновационные
циклы
.
Оптоволоконные
кабели
уже
се
-
годня
используются
для
коммуника
-
ции
на
подстанциях
(
шина
подстан
-
ции
).
Есть
тенденция
к
замене
всех
сигналь
-
ных
проводов
оптово
-
локонным
интерфей
-
сом
.
В
следующем
деся
-
тилетии
будет
всё
боль
-
ше
таких
замен
,
начи
-
ная
главным
образом
с
оптоволоконного
интер
-
фейса
измерительных
трансформаторов
(U, I)
и
заканчивая
полностью
оптоволоконным
интер
-
фейсом
работы
распре
-
дустройства
(
срабатыва
-
ния
,
команды
) [3].
Суще
-
ственны
также
и
другие
положения
.
Сегодня
параметры
(
уставки
)
защиты
могут
быть
изменены
дистан
-
ционно
в
ответ
на
изме
-
нения
в
энергосистеме
.
В
будущем
функции
за
-
щиты
будут
приспоса
-
бливать
себя
,
используя
локальную
и
удалённую
информацию
.
Оценка
замыканий
централизованными
экспертными
система
-
ми
будет
заменена
или
,
по
крайней
мере
,
дополнена
оценкой
,
встроен
-
ной
в
IED
защиты
,
обеспечивая
крат
-
кий
отчёт
в
режиме
on-line,
напри
-
мер
,
для
того
,
чтобы
позволить
опе
-
ратору
вовремя
отреагировать
соот
-
ветствующим
образом
.
Использова
-
ние
нетрадиционных
трансформато
-
ров
тока
(NCIT)
с
высокой
линейно
-
стью
и
без
насыщения
позволит
при
-
менять
передовые
алгоритмы
.
Функ
-
ция
измерения
векторов
станет
цен
-
ным
свойством
защитных
IED.
В
настоящее
время
датчики
и
ал
-
горитмы
ограничивают
мониторинг
,
особенно
энергосистемы
и
её
обору
-
дования
.
В
будущем
будет
доступно
больше
данных
мониторинга
,
что
по
-
требует
расширения
модели
данных
МЭК
61850
и
более
совершенных
средств
оценивания
.
За
исключением
случаев
,
свя
-
занных
с
замыканиями
,
коммута
-
ционная
аппаратура
работает
,
глав
-
ным
образом
,
по
действию
операто
-
ров
.
В
будущем
функции
автоматики
для
нормального
и
аварийного
режи
-
мов
будут
поддерживать
или
частич
-
но
заменять
действия
оператора
.
Эти
функции
автоматики
представляют
особый
случай
распределения
задач
95
№ 2 (5), март-апрель, 2011
между
АП
и
управлением
электриче
-
ской
сетью
.
Инструменты
инжиниринга
,
бази
-
рующиеся
на
SCL (Substation Con
fi
gu-
ration Language —
Язык
конфигуриро
-
вания
подстанции
),
определённом
в
МЭК
61850,
уже
сегодня
имеют
все
основные
характеристики
системной
интеграции
.
В
следующем
десятиле
-
тии
их
усовершенствование
позволит
оптимизировать
системы
,
учитывая
свободное
распределение
функций
и
использование
ресурсов
для
автома
-
тического
обеспечения
требуемого
функционирования
системы
АП
.
Индивидуальное
обслуживание
бу
-
дет
де
-
факто
согласовано
путём
ссыл
-
ки
на
индексы
версий
и
использова
-
ния
SCD-
файла
(
в
качестве
созданной
конфигурации
)
согласно
МЭК
61850
для
инструментов
проверки
и
обслу
-
живания
.
Функции
защиты
,
управления
и
мониторинга
сегодня
содержатся
в
большом
числе
специализированных
IED.
Технология
позволяет
интегриро
-
вать
много
функций
в
одном
IED, —
на
-
пример
,
комбинация
защиты
и
управ
-
ления
не
только
на
уровне
распреде
-
ления
,
но
и
на
уровне
передачи
.
Тем
не
менее
следует
рассмотреть
мини
-
мально
возможное
число
IED
для
тре
-
бований
резервирования
или
защи
-
ты
от
отказов
.
В
следующем
десятиле
-
тии
будут
обсуждаться
и
приниматься
другие
комбинации
,
такие
как
разме
-
щение
функций
защиты
также
в
IED
уровня
процесса
,
поддерживаемые
МЭК
61850 (
свободное
распределе
-
ние
функций
).
НОВАЯ
РОЛЬ
АП
В
ЭЭС
Сегодня
задачи
систем
АП
огра
-
ничены
пределами
каждой
подстан
-
ции
независимо
от
других
подстан
-
ций
.
Каждый
диспетчерский
центр
,
управляя
конкретной
сетью
,
имеет
свои
собственные
задачи
.
Поскольку
МЭК
61850
поддерживает
неразрыв
-
ную
коммуникацию
в
энергосистеме
и
растут
требования
по
взаимодей
-
ствию
между
АП
различных
подстан
-
ций
и
между
АП
и
системами
управ
-
ления
сетью
,
может
возникнуть
необ
-
ходимость
интеллектуального
распре
-
деления
задач
для
интеллектуальной
ЭЭС
.
Примером
такой
задачи
явля
-
ется
координированное
управление
реактивной
мощностью
.
Взяв
в
ка
-
честве
основы
стандарт
МЭК
61850
с
его
семантикой
высокого
уровня
и
полагая
,
что
он
будет
использоваться
от
уровня
процесса
до
самого
верх
-
него
центра
в
иерархии
управления
,
можно
выявить
преобразование
се
-
годняшнего
восходящего
потока
дан
-
ных
к
потоку
информации
,
управля
-
емому
задачами
для
центров
управ
-
ления
,
делающему
возможными
,
на
-
пример
,
оценку
динамического
состо
-
яния
в
качестве
простого
приложения
для
WAMPACS.
При
этом
лучше
проис
-
ходит
выявление
возникших
качаний
мощности
и
обнаружение
асинхрон
-
ного
режима
в
ЭЭС
,
а
также
обеспе
-
чение
более
экономичных
режимов
отдельных
энергосистем
.
РАЗВИТИЕ
РЕЛЕЙНОЙ
ЗАЩИТЫ
,
УПРАВЛЕНИЯ
И
МОНИТОРИНГА
Как
уже
отмечалось
,
на
будущее
релейной
защиты
,
управления
и
мони
-
торинга
влияют
такие
внешние
факто
-
ры
,
как
изменения
в
инфраструктуре
энергосистем
,
разработки
в
области
децентрализованных
энергоресурсов
(DER),
вставок
постоянного
тока
вы
-
сокого
напряжения
,
интеграции
шин
процесса
непосредственно
в
распре
-
дустройство
,
сверхпроводящие
огра
-
ничители
тока
короткого
замыкания
.
Все
эти
вопросы
продвигаются
произ
-
водителями
и
требуют
разработки
до
-
полнительных
функций
РЗА
и
монито
-
ринга
,
а
также
новых
концептуальных
решений
.
Мировые
производители
сталкиваются
с
разнородными
услови
-
ями
эксплуатации
,
которые
одновре
-
менно
требуют
как
децентрализован
-
ных
,
так
и
централизованных
решений
для
электрических
сетей
.
БУДУЩЕЕ
ЗА
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМИ
И
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ
УСТРОЙСТВАМИ
РЗА
Микропроцессорная
технология
в
будущем
останется
определяющей
технологией
на
уровне
присоедине
-
ния
.
Бесспорно
,
что
дальнейшее
раз
-
витие
технологии
обеспечит
дальней
-
шее
увеличение
характеристик
ра
-
боты
процессора
(
несколько
сотен
МГц
),
больший
размер
и
более
высо
-
кую
плотность
памяти
,
высокую
раз
-
решающую
способность
и
быстрое
аналогово
-
цифровое
преобразова
-
ние
(
например
, 24-
битовое
разреше
-
ние
),
а
также
использование
новой
технологии
— FPGA [2].
Другой
движущей
силой
для
совер
-
шенствования
устройств
РЗА
станет
быстро
развивающаяся
технология
коммуникации
.
В
новых
устройствах
РЗА
будут
реализовываться
преиму
-
щества
новых
технологий
,
а
особенно
применение
каналов
связи
от
присо
-
единения
до
уровня
подстанции
.
Разнообразие
требований
дик
-
тует
изготовителям
устройств
необ
-
ходимость
разработки
гибкой
ар
-
хитектуры
программной
и
аппа
-
ратной
частей
,
оптимально
отвеча
-
ющей
на
изменяющиеся
условия
.
С
введением
стандарта
связи
на
под
-
станции
IEC61850
начался
объектно
-
ориентированный
подход
для
выбо
-
ра
системы
РЗА
.
Вследствие
такого
развития
,
а
так
-
же
создания
новых
структур
ЭЭС
ста
-
нет
более
разнородной
,
поэтому
все
еще
будет
потребность
в
классиче
-
ских
интерфейсах
,
таких
как
дискрет
-
ные
сигналы
и
традиционные
измери
-
тельные
трансформаторы
.
Дополнительные
функции
,
реа
-
лизуемые
в
новых
устройствах
РЗА
,
должны
быть
обеспечены
увеличени
-
ем
гибкости
программного
обеспе
-
чения
.
Дальнейшее
развитие
получат
практические
аспекты
внедрения
ин
-
формационной
теории
РЗА
[5]
и
но
-
вых
результатов
в
цифровой
обработ
-
ке
электрических
сигналов
.
Наконец
,
схема
защиты
и
управления
увеличит
частоту
использования
электронных
устройств
(
таких
как
FACTS, HVDC),
создавая
нелинейный
процесс
.
Необходимые
функциональные
возможности
отбираются
в
зависи
-
мости
от
требований
и
назначают
-
ся
на
соответствующее
устройство
.
Это
приводит
к
дальнейшей
функ
-
циональной
интеграции
,
которая
не
означает
,
что
все
функции
долж
-
ны
содержаться
в
одном
устройстве
.
В
зависимости
от
условий
и
требова
-
ний
функциональные
возможности
могут
быть
объединены
по
-
разному
.
При
выборе
устройства
применяется
классический
критерий
при
проек
-
тировании
,
такой
как
принцип
«n-1».
Релейная
защита
высоковольтных
линий
электропередачи
требует
при
-
менения
двух
основных
защит
,
име
-
ющих
различные
принципы
функци
-
онирования
.
На
практике
функциональная
ин
-
теграция
означает
,
что
в
отдельных
терминалах
защиты
распределены
дополнительные
функции
,
такие
как
мониторинг
,
повышенная
точность
измерения
,
ОМП
и
др
.
Потребности
обработки
«
в
реаль
-
ном
времени
»,
так
же
как
тяжелые
условия
эксплуатации
(
например
,
96
МИРОВОЙ ОПЫТ
EMC),
будут
в
будущем
приводить
к
использованию
различных
встраива
-
емых
устройств
.
Современным
техническим
ре
-
шением
должна
стать
эффектив
-
ная
связь
с
системой
управле
-
ния
,
между
устройствами
или
с
PDC
(phasor data concentrator).
В
слу
-
чае
использования
шины
процес
-
са
выборки
значений
(
для
функ
-
ций
РЗА
и
для
определения
пока
-
зателей
качества
электроэнергии
)
будут
доступны
через
устройство
измерения
(Measurement Unit —
MU)
по
связи
Ethernet.
Современные
устройства
должны
будут
не
только
контролировать
ве
-
личины
переходного
процесса
,
что
-
бы
гарантировать
селективность
,
но
и
обеспечивать
связь
между
устрой
-
ствами
.
Новая
концепция
автомати
-
зированной
системы
управления
пе
-
реходными
режимами
в
ЭЭС
разра
-
батывается
в
России
[6].
Она
может
быть
применена
при
создании
«
Ин
-
теллектуальной
ЭЭС
»
и
является
но
-
вой
формой
интеллектуализации
.
Следует
обратить
внимание
на
два
следующих
обстоятельства
:
•
международные
стандарты
,
такие
как
IEC 61850,
будут
поддержи
-
ваться
в
большем
количестве
про
-
дуктов
;
•
в
контексте
стандартизации
устройства
и
системы
становятся
все
более
и
более
схожими
в
ча
-
сти
функциональных
возможно
-
стей
,
удовлетворяя
таким
образом
ожидания
клиента
относительно
способности
к
взаимодействию
с
устройствами
других
производите
-
лей
.
Только
интеллектуальный
ин
-
терфейс
«
человек
—
машина
»
отли
-
чает
различных
поставщиков
.
ГИБКАЯ
СВЯЗЬ
—
ГЛАВНАЯ
ОСОБЕННОСТЬ
БУДУЩИХ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ
УСТРОЙСТВ
В
перспективе
большинство
устройств
будут
обеспечивать
бы
-
стрые
интерфейсы
связи
Ethernet.
Это
относится
также
и
к
менее
доро
-
гим
устройствам
,
которые
использу
-
ются
в
распределительной
сети
.
Существующая
последователь
-
ная
связь
с
устройством
«
Мастер
»
за
-
менится
на
связь
,
основанную
на
IP,
поэтому
уже
через
несколько
лет
по
-
следовательная
связь
будет
использо
-
ваться
только
для
обслуживания
,
ре
-
монта
и
восстановления
установлен
-
ных
в
эксплуатацию
устройств
.
В
IP-
инфраструктуре
устройство
действует
как
сервер
,
который
пере
-
дает
свои
данные
одному
или
более
клиентам
.
Через
быстрые
интерфей
-
сы
Ethernet
многие
протоколы
и
сер
-
висы
могут
быть
переданы
параллель
-
но
.
В
такой
же
манере
сервер
выпол
-
няет
различные
задачи
в
сети
в
соот
-
ветствии
со
своими
функциональны
-
ми
возможностями
как
поставщик
данных
.
Это
позволяет
автономно
вы
-
полнять
следующие
функции
защиты
и
мониторинга
и
затем
предоставить
результаты
различным
системам
:
• IEC 61850
является
больше
чем
протоколом
управления
на
под
-
станции
.
Он
всесторонне
определя
-
ет
функции
,
данные
и
системы
для
связи
в
сетях
электроэнергетики
;
•
там
,
где
сегодня
все
еще
общепри
-
нята
передача
данных
через
фик
-
сированные
коммуникационные
связи
,
в
будущем
она
будет
заме
-
нена
динамическими
процесса
-
ми
.
Это
способствует
очевидно
-
му
увеличению
гибкости
во
время
работы
,
поскольку
будут
прочита
-
ны
только
немедленно
требуемые
данные
;
•
уставки
функций
также
могут
быть
изменены
через
протокол
.
В
пере
-
ключении
между
фиксированны
-
ми
уставками
больше
нет
необ
-
ходимости
,
так
как
их
значение
в
устройстве
может
быть
просто
из
-
менено
во
время
работы
.
Вели
-
чины
уставок
могут
быть
провере
-
ны
и
приспособлены
к
условиям
в
Smart grid;
• GOOSE-
сообщения
в
IEC 61850
определяют
взаимодействие
меж
-
ду
серверами
в
сети
.
Таким
обра
-
зом
,
провода
между
устройствами
могут
быть
заменены
на
коммуни
-
кационные
связи
;
•
обеспечивается
возможность
об
-
мена
не
только
дискретными
сиг
-
налами
,
могут
быть
переданы
так
-
же
цифровые
значения
измерен
-
ных
величин
;
Рис
. 1.
Предполагаемые
шаги
развития
АП
МЭК
61850
МЭК
61850
97
№ 2 (5), март-апрель, 2011
• GOOSE-
сообщения
используются
также
для
обмена
информацией
между
подстанциями
;
•
преобладать
будут
новые
схе
-
мы
защиты
,
для
которых
требует
-
ся
связь
по
типу
«
точка
-
в
-
точку
».
GOOSE-
сообщения
заменят
уни
-
кальную
для
каждого
произво
-
дителя
связь
«
точка
-
в
-
точку
»
для
сравнения
сигналов
(
направле
-
ния
)
и
облегчат
обмен
данными
между
устройствами
различных
производителей
,
а
также
между
подстанциями
.
Отдельного
внимания
заслужива
-
ют
вопросы
развития
сетевых
техно
-
логий
;
кибербезопасность
как
осно
-
ва
надежной
работы
сетей
;
синхро
-
низм
и
соответствие
реальному
вре
-
мени
в
сети
.
НЕОБХОДИМОСТЬ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ЦЕЛОСТНОГО
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА
И
УНИВЕРСАЛЬНОСТИ
РЕШЕНИЙ
Обращая
внимание
на
глобаль
-
ные
тенденции
в
ЭЭС
,
следует
сделать
вывод
—
системы
передачи
и
распре
-
деления
энергии
становятся
развиты
-
ми
и
в
то
же
время
все
более
и
более
связанными
.
Очевидным
является
четкое
раз
-
деление
релейной
защиты
и
комму
-
никационных
схем
.
Новые
стандар
-
ты
,
такие
как
вторая
редакция
IEC
61850,
объединяют
РЗА
и
коммуни
-
кационные
сети
,
обеспечивая
боль
-
шие
гибкость
и
комплексность
.
Предполагаемые
шаги
развития
АП
(
рис
. 1)
основаны
главным
обра
-
зом
на
тенденциях
,
приведённых
в
стандарте
МЭК
61850.
Рассматрива
-
емый
период
времени
—
первая
по
-
ловина
следующего
десятилетия
.
Гра
-
мотная
реализация
двойного
резер
-
вирования
портов
приведет
к
новой
коммуникационной
архитектуре
АП
.
Коммуникация
между
подстанция
-
ми
,
согласно
МЭК
61850,
позволит
реализовать
схемы
защиты
линии
с
устройствами
различных
производи
-
телей
,
а
также
улучшенные
схемы
ре
-
зервных
защит
и
автоматики
,
действу
-
ющих
за
пределами
подстанции
.
Нетрадиционные
цифровые
пре
-
образователи
тока
и
напряжения
,
за
-
меняющие
электромагнитные
изме
-
рительные
трансформаторы
тока
и
трансформаторы
напряжения
,
и
со
-
ответствующая
шина
процесса
с
MU,
уже
эксплуатируемые
на
некоторых
пилотных
объектах
,
станут
привыч
-
ными
для
новых
и
модернизируемых
подстанций
.
Автономные
подключае
-
мые
для
АП
модули
(SAMU)
будут
пре
-
образовывать
сигналы
,
поступаю
-
щие
от
традиционных
трансформато
-
ров
в
стандартные
посылки
.
Поэтому
гибридные
подстанции
с
произволь
-
ной
комбинацией
новых
преобразо
-
вателей
и
традиционных
трансформа
-
торов
при
наличии
и
отсутствии
шины
процесса
будут
нормально
работать
.
Синхронизация
отсчётов
времен
-
ных
сигналов
с
точностью
1
мкс
через
Ethernet
станет
обычным
решением
.
Передача
сигналов
срабатывания
и
команд
выключателям
будет
посте
-
пенно
меняться
от
параллельного
ин
-
терфейса
по
медным
проводам
к
по
-
следовательному
оптическому
интер
-
фейсу
.
Интерфейсы
,
интегрирован
-
ные
в
коммутационное
оборудова
-
ние
,
в
результате
приведут
к
появле
-
нию
первых
интеллектуальных
(
под
-
держивающих
МЭК
61850)
выключа
-
телей
и
разъединителей
.
Функциональность
устройств
из
-
мерения
векторов
(PMU),
которая
важна
для
широкого
мониторинга
,
защиты
и
управления
ЭЭС
,
будет
ин
-
тегрирована
в
IED
защиты
с
исполь
-
зованием
стандарта
синхронного
из
-
мерения
векторов
,
согласованного
с
IEEE
и
IEC.
Это
подразумевает
исполь
-
зование
IEEE 1588
для
синхрониза
-
ции
и
возможность
послать
результат
измерения
в
центр
оценивания
,
где
будут
размещены
огромные
накопи
-
тели
векторных
данных
.
Средства
мониторинга
состоя
-
ния
оборудования
будут
всё
более
и
более
доступными
в
распредустрой
-
ствах
,
поддерживаемые
моделями
данных
из
2-
й
редакции
стандарта
МЭК
61850.
Эта
тенденция
должна
быть
поддержана
системой
АП
,
а
сам
процесс
продолжится
всё
следующее
десятилетие
.
Архитектура
систем
АП
будет
при
-
способлена
ко
всем
этим
новым
свой
-
ствам
.
То
же
самое
действительно
для
инструментов
инжиниринга
и
обслу
-
живания
АП
.
Функциональность
ин
-
струмента
будет
расширена
,
по
край
-
ней
мере
,
за
счёт
управления
ресур
-
сами
.
Уже
начата
разработка
концеп
-
ции
тестирования
и
обслуживания
.
ПЕРСПЕКТИВЫ
Соображения
,
изложенные
ниже
,
сформулированы
в
предположении
,
что
указанные
выше
шаги
развития
АП
будут
реализованы
учитывая
ра
-
стущие
требования
к
ЭЭС
и
положе
-
ния
проводимой
вне
рамок
2-
й
редак
-
ции
работы
по
МЭК
61850 (
рис
. 2).
Все
сигнальные
провода
меж
-
ду
IED
в
пределах
подстанции
будут
заменены
последовательным
опто
-
волоконным
интерфейсом
. NCIT
и
шина
процесса
полностью
будут
при
-
няты
и
апробированы
.
Опыт
с
развитой
оптоволоконной
коммуникацией
на
всей
подстанции
,
включая
шину
процесса
,
вызовет
дискуссии
и
о
свободном
размеще
-
нии
функций
в
IED,
и
о
физическом
размещении
IED
на
подстанциях
.
На
рынке
появятся
семейства
IED
сле
-
дующего
поколения
,
разработанные
изначально
для
шины
процесса
и
свободного
распределения
функций
.
IED
станут
модулями
обработки
с
ап
-
паратными
средствами
ввода
/
выво
-
да
,
отделёнными
от
уровня
процесса
.
Комбинированные
устройства
защи
-
ты
/
управления
для
вводов
1
и
2
на
уровне
передачи
обеспечат
управле
-
ние
с
резервированием
.
Некоторые
функции
управления
и
автоматики
могут
быть
перенесены
на
станцион
-
ный
уровень
,
некоторые
функции
за
-
щиты
—
на
уровень
процесса
в
MU
или
интеллектуальные
выключатели
/
разъединители
— BIED/SIED.
Видимая
перспектива
гибко
-
го
распределения
функций
требу
-
ет
не
только
соответствующих
IED
и
средств
коммуникации
,
но
также
и
технических
инструментов
,
позволя
-
ющих
соотносить
имеющиеся
ресур
-
сы
с
требуемым
функционировани
-
ем
.
Начиная
со
стадии
проектирова
-
ния
,
гибкое
распределение
функций
должно
быть
фактически
обоснова
-
но
для
потребителя
и
физически
—
в
FAT
и
/
или
SAT.
Поэтому
в
результате
особое
внимание
будет
уделяться
ин
-
струментам
системной
интеграции
.
Другой
момент
этой
перспекти
-
вы
—
намного
более
управляемая
возможность
модернизации
IED
(
обеспечивающая
при
этом
требуе
-
мую
высокую
надежность
устройств
)
путём
загрузки
программного
обе
-
спечения
и
расширения
систем
,
тре
-
бующих
только
разного
рода
инжини
-
ринга
и
тестирования
.
Мониторинг
состояния
всего
электрооборудования
будет
расши
-
рен
,
в
том
числе
добавлением
кон
-
троля
кабелей
,
линий
и
опор
.
Неразрывная
коммуникация
в
энергосистеме
,
основанная
на
МЭК
61850,
облегчит
задачу
распределе
-
98
МИРОВОЙ ОПЫТ
ния
функций
по
разным
уровням
,
осо
-
бенно
между
АП
и
системами
управ
-
ления
электрической
сетью
,
с
учётом
оценки
состояния
,
управления
ре
-
активной
мощностью
,
баланса
элек
-
троэнергии
,
мониторинга
системы
и
многого
другого
.
Неразрывная
ком
-
муникация
будет
сопровождаться
со
-
ответствующими
мерами
для
кибер
-
безопасности
,
такими
как
селектив
-
ный
доступ
.
Эти
меры
,
с
одной
сторо
-
ны
,
могут
оказать
существенное
вли
-
яние
на
технологию
автоматизации
энергосистемы
,
а
с
другой
—
требу
-
ют
обеспечить
эффективные
проце
-
дуры
обслуживания
.
Одна
из
целей
—
более
простое
обслуживание
(
начи
-
ная
с
более
простых
он
-
лайн
тестов
)
с
меньшим
вмешательством
челове
-
ка
,
где
вероятны
ошибки
,
что
тоже
яв
-
ляется
важной
сферой
исследования
.
ВЫВОДЫ
1.
Настоящий
обзор
не
претендует
на
всеобъемлющее
отражение
направлений
и
тенденций
разви
-
тия
РЗА
и
АП
,
наблюдаемых
в
раз
-
ных
странах
,
а
касается
только
основных
из
них
.
2.
Преобразованием
ЭЭС
и
внедре
-
нием
новых
технологий
будут
об
-
условлены
радикальные
измене
-
ния
идеологии
построения
систем
РЗА
и
АП
.
3.
Реализация
этих
изменений
воз
-
можна
только
при
условии
обеспе
-
чения
высокой
надежности
систем
РЗА
и
АП
и
,
в
частности
,
путем
вы
-
работки
нового
подхода
к
реше
-
нию
проблем
резервирования
.
обязательно
по
схожему
с
приве
-
денным
в
обзоре
сценарию
.
8.
Важнейшую
роль
в
реализации
программы
развития
РЗА
должны
сыграть
исследовательские
орга
-
низации
и
высшие
учебные
за
-
ведения
электроэнергетического
профиля
,
обеспечивающие
под
-
готовку
специалистов
,
готовых
к
решению
новых
задач
,
стоящих
перед
отраслью
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
L. HOSSENLOPP (AREVA T&D
France) Scenarios for Future
Substation Automation Systems.
Report
В
5_104_2010 CIGRE 2010.
2. N. SCHUSTER , H-J. HERRMANN,
N. T. JACHMANN (Siemens AG
Germany) Future developments in
protection, control and monitoring
from a manufacturer perspective.
Report
В
5_105_2010 CIGRE
2010.
3. Jorge Miguel Ordacgi Filho1, Raul B
Sollero (ONS CEPEL Brazil) Walter
Baass, Klaus-Peter Brand2, Ivan
De Mesmaeker, Thomas Werner
(ABB Switzerland Ltd) Substation
Automation in the next decade:
Predictable steps and sound
visions. Report
В
5_110_2010
CIGRE 2010.
4. L. Andersson, K.P.Brand, “Smart-
Grid meets IEC 61850”, APAP
2009, Jeju, Paper P-277, 5 pages
5. A.F. DYAKOV, Y.Y. LIAMETS, A.N.
PODSHIVALIN, G.S. NUDELMAN,
J. ZAKONJSEK, A.V. ZHUKOV
Intelligent Relay Protection
Development Concept (Research
Centre Bresler, VNIIR, SO UPS
Russia) Report
В
5_115_2010
CIGRE 2010
6.
А
Ф
.
Дьяков
,
Н
.
И
.
Зеленохат
.
Но
-
вая
концепция
создания
автома
-
тизированной
системы
управле
-
ния
переходными
режимами
в
объединенных
энергосистемах
:
Известия
Академии
электротех
-
нических
наук
РФ
№
3 (5),
де
-
кабрь
2009
г
.,
с
. 1—11.
4.
Увеличение
производительности
и
пропускной
способности
канала
связи
будет
способствовать
появ
-
лению
новых
свойств
систем
РЗА
и
АП
.
5.
Стандарт
МЭК
61850
является
на
данный
момент
краеугольным
камнем
стандарта
АП
.
В
будущем
будет
необходима
интеграция
«
добавочного
»
стандарта
:
новое
составление
схем
на
«
нижнем
уровне
» (
беспроводной
Ethernet,
OPC-UA)
или
на
«
уровне
приме
-
нения
» (
распределённая
генера
-
ция
),
новая
семантика
(
автома
-
тизация
или
графические
описа
-
ния
),
кибербезопасность
и
т
.
д
.
6.
Система
АП
будет
согласованно
развиваться
в
двух
противопо
-
ложных
направлениях
:
выходя
за
рамки
подстанции
,
с
одной
сторо
-
ны
,
и
приближаясь
к
процессам
внутри
подстанции
—
с
другой
.
7.
Развитие
релейной
защиты
в
Рос
-
сии
,
учитывая
имеющиеся
реа
-
лии
,
когда
процент
внедрённых
микропроцессорных
устройств
РЗА
только
приближается
к
10%,
будет
происходить
с
определен
-
ным
отставанием
во
времени
,
но
Член
президиума
Российского
национального
комитета
СИГРЭ
,
председатель
Исследовательского
комитета
В
5 — «
Релейная
защита
и
автоматика
»
СИГРЭ
—
Нудельман
Года
Семенович
,
председатель
совета
директоров
ОАО
«
ВНИИР
»,
действительный
член
АЭН
РФ
,
к
.
т
.
н
.
Куратор
ответит
на
все
интересующие
вопросы
по
данной
теме
,
которые
можно
направить
в
редакцию
по
e-mail:[email protected]
или
позвонить
по
тел
. +7 (495) 645 1221
Рис
. 2.
Видимая
перспектива
развития
АП
Оригинал статьи: Релейная защита следующего десятилетия
На очередной сессии СИГРЭ, прошедшей в августе 2010 года в Париже, среди докладов, представленных Российским национальным комитетом СИГРЭ, был доклад комитета ИК В5 (Исследовательский комитет «Релейная защита») «Концепция развития интеллектуальной релейной защиты», представленный ООО «ИЦ «Бреслер», ОАО «ВНИИР» и ОАО «СО ЕЭС».
