42
ÏÐÎÁËÅÌÀÒÈÊÀ È ÀÊÒÓÀËÜÍÎÑÒÜ ÂÎÏÐÎÑÀ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
В
2010—2011
гг
.
по
заказу
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
тре
-
мя
организациями
:
ОАО
«
НТЦ
электроэнергетики
»
(
в
настоящее
время
ОАО
«
НТЦ
ФСК
ЕЭС
»),
ОАО
«
Ин
-
ститут
«
ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ
»
и
ЗАО
«
Континуум
»
была
разработана
«
Концепция
программно
-
аппарат
-
ного
комплекса
(
ПАК
) «
Цифровая
подстанция
ЕНЭС
»
(
ЦПС
).
Тогда
же
были
начаты
работы
по
пилотному
проекту
— «
Создание
опытного
полигона
для
отработ
-
ки
и
комплексных
испытаний
основных
элементов
и
подсистем
цифровой
подстанции
,
а
также
комплекс
-
ных
технических
решений
по
управлению
технологи
-
ческими
процессами
».
Опытный
полигон
было
пред
-
ложено
создать
на
базе
действующей
эксперименталь
-
ной
подстанции
110
кВ
ОАО
«
НТЦ
ФСК
ЕЭС
».
Для
чего
нужен
опытный
полигон
«
Цифровая
под
-
станция
» (
ОП
ЦПС
)?
Внедрение
новой
технологии
в
эксплуатационную
практику
,
как
правило
,
осуществляется
через
меха
-
низм
пилотного
освоения
оборудования
.
Это
приводит
к
тому
,
что
на
объекте
создаётся
дополнительный
,
по
существу
,
экспериментальный
резервный
контур
,
обо
-
рудование
которого
работает
на
сигнал
,
что
удорожает
любой
проект
и
создаёт
проблемы
эксплуатационному
персоналу
.
Установленное
оборудование
,
использую
-
щее
новую
технологию
,
может
находиться
в
режиме
слежения
за
возмущениями
во
внешней
электрической
сети
и
на
подстанции
достаточно
длительное
время
без
срабатывания
даже
на
сигнал
ввиду
их
отсутствия
,
по
-
этому
получить
полноценный
эксплуатационный
опыт
при
таком
методе
освоения
техники
в
сравнительно
ко
-
роткий
период
(
квартал
,
полугодие
,
год
)
крайне
трудно
.
Построение
ОП
ЦПС
предусматривает
создание
«
цифрового
»
контура
по
первичному
и
вторичному
оборудованию
в
сочетании
с
тестово
-
моделирующими
комплексами
,
имитирующими
возмущения
во
внеш
-
ней
электрической
сети
.
Данный
подход
позволяет
проверить
как
технические
решения
по
компоновке
оборудования
,
так
и
функциональные
характеристики
собственно
оборудования
при
различных
видах
возму
-
щений
во
внешней
сети
в
достаточно
короткое
время
,
что
позволяет
сформулировать
требования
к
проект
-
ным
решениям
и
осуществлять
внедрение
на
объектах
без
дополнительных
экспериментальных
«
цифровых
»
резервных
контуров
.
ÖÅËÈ È ÇÀÄÀ×È
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
При
разработке
технологии
«
Цифровая
подстан
-
ция
»
необходимо
комплексно
решить
ряд
взаимоувя
-
занных
задач
.
Прежде
всего
необходимо
разработать
методологию
применения
положений
стандарта
МЭК
61850
и
про
-
верить
её
на
практике
.
Другими
словами
,
необходимо
создать
прототип
«
Цифровой
подстанции
»
и
проверить
технические
решения
на
опытных
образцах
и
разрабо
-
тать
рекомендации
для
отраслевых
организаций
по
при
-
менению
данной
инновационной
технологии
.
Кроме
этого
,
ОП
ЦПС
должен
выполнять
роль
на
-
учно
-
образовательного
центра
для
продвижения
тех
-
нологии
«
Цифровая
подстанция
»
в
эксплуатационную
практику
.
Накопленный
опыт
эксплуатации
прототипа
«
Цифровой
подстанции
»
должен
способствовать
раз
-
работке
нормативно
-
технической
документации
по
во
-
просам
проектирования
,
пусконаладки
подобных
объ
-
ектов
и
их
эксплуатации
.
Наиболее
значимые
задачи
,
для
которых
предназна
-
чен
ОП
ЦПС
, —
это
проведение
испытаний
оборудо
-
вания
,
разработанного
в
соответствии
с
требованиями
стандарта
МЭК
61850
на
возможность
совместной
работы
:
оптические
трансформаторы
тока
и
напряже
-
ния
,
преобразователи
аналоговых
и
дискретных
сигна
-
лов
,
интеллектуальные
электронные
устройства
(
англ
.
IED),
являющиеся
аналогами
терминалов
РЗА
и
ПА
.
Данная
технология
базируется
на
передаче
инфор
-
мационных
потоков
в
коммуникационной
среде
,
по
-
строенной
на
базе
Ethernet,
в
этом
случае
наиболее
актуальными
становятся
вопросы
выполнения
требо
-
вания
стандарта
по
доставке
сообщений
различных
категорий
в
заданные
интервалы
времени
,
а
также
ор
-
ганизация
синхронной
работы
устройств
.
Основные
технические
решения
по
компонентам
технологии
«
Цифровая
подстанция
»,
проверенные
на
ОП
ЦПС
на
прототипе
программно
-
аппаратного
ком
-
плекса
«
Цифровой
подстанции
» (
ПАК
ЦПС
),
создают
основу
для
разработки
типовых
решений
для
подстан
-
ций
различного
класса
напряжений
.
ÑÎÇÄÀÍÈÅ ÎÏÛÒÍÎÃÎ ÏÎËÈÃÎÍÀ
«ÖÈÔÐÎÂÀß ÏÎÄÑÒÀÍÖÈß»
 ÎÀÎ «ÍÒÖ ÔÑÊ ÅÝÑ»
Ïåðèîä ðåàëèçàöèè: 2010—2014
ãã
.
Ïðîåêòû ïîäñòàíöèé
СПЕЦВЫПУСК
,
декабрь
, 2014, www.EEPiR.ru
43
ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÏÐÎÅÊÒÀ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Создание
опытного
полигона
«
Цифровая
подстан
-
ция
»
включает
в
себя
научно
-
исследовательские
,
опыт
-
но
-
конструкторские
и
технологические
работы
(
далее
—
НИОКР
),
создание
прототипа
цифровых
устройств
вторичной
коммутации
,
работающих
на
новых
прин
-
ципах
,
проведение
испытаний
«
подстанционного
»
программно
-
аппаратного
комплекса
.
ОАО
«
НТЦ
ФСК
ЕЭС
»
начало
работы
по
созданию
опытного
полигона
с
сентября
2010
года
.
Структура
опытного
полигона
«
Цифровая
подстан
-
ция
»
представляет
собой
:
•
ПС
№
301
напряжением
110/10
кВ
—
действующая
электроустановка
,
имеющая
специализирован
-
ный
двухобмоточный
трансформатор
,
состоящий
из
трёхфазной
группы
по
40
МВА
,
вторая
обмотка
переключаемая
,
позволяющая
получать
10, 20, 35,
90
кВ
.
На
ОРУ
110
кВ
подстанции
установлены
две
группы
оптических
измерительных
трансформато
-
ров
тока
и
напряжения
(
ОПТТиТН
);
•
в
Центре
управления
«
Цифровой
подстанцией
»
(
ЦУПС
)
создан
цифровой
информационно
-
измери
-
тельный
комплекс
(
ЦИИК
),
состоящий
из
четырёх
интеллектуальных
электронных
устройств
(
ИЭУ
,
в
терминах
стандарта
IEC 61850 — IED),
информа
-
ционный
вычислительный
комплекс
(
ИВК
),
на
базе
SCADA «
КОТМИ
-2010»,
установлена
«
цифровая
»
защита
трансформатора
и
контроллер
управления
выключателем
110
кВ
(
применяется
оборудование
известных
зарубежных
и
отечественных
произво
-
дителей
устройств
РЗА
,
ПА
:
АББ
, SEL,
ИЦ
«
Брес
-
лер
», «
Альстом
-
Грид
», «
Экра
»);
•
лабораторная
часть
опытного
полигона
«
Цифровая
подстанция
» (
рис
. 1)
оснащена
тестово
-
моделиру
-
ющим
комплексом
(
ТМК
),
в
состав
которого
входят
:
программно
-
аппаратный
комплекс
RTDS,
моделиру
-
ющий
работу
энергосистемы
в
реальном
масштабе
времени
,
программно
-
аппаратные
испытательные
комплексы
OMICRON, RETOM 61850,
программ
-
ный
имитатор
цифровых
терминалов
(
ИЭУ
)
с
имита
-
торами
цифровых
информационных
потоков
данных
для
«
прогрузки
» «
шин
процесса
»
и
«
станционной
шины
»
при
«
штормовых
»
и
других
видах
испыта
-
ний
.
Коммуникационные
среды
ЦУПС
ПС
№
301
и
лабораторной
части
объединены
высокоскоростным
волоконно
-
оптическим
каналом
связи
.
Для
создания
современного
ТМК
,
позволяющего
получить
полноценную
модель
сложной
энергосисте
-
мы
,
включая
модели
подстанций
сверхвысокого
на
-
пряжения
,
необходимо
ориентироваться
на
мощные
мультипроцессорные
комплексы
,
имеющие
внутрен
-
ние
информационные
шины
не
менее
1
Гбайт
,
под
-
держивающие
стандарт
IEC61850
в
части
«
шины
про
-
цесса
»
и
обеспечивающие
потоки
быстрых
сообщений
(GOOSE).
Таким
комплексом
является
Real Time Digital
Power System Simulation (RTDS),
который
производится
одноимённой
фирмой
в
Канаде
(
г
.
Виннипег
)
и
приме
-
няется
в
десятках
стран
по
всему
миру
.
Рис
. 1.
Структурная
схема
ОП
ЦПС
.
Опытный
полигон
«
Цифровая
подстанция
»
Центр
управления
«
Цифровой
подстанцией
»
Тестово
-
моделирующий
комплекс
(
ТМК
)
Omicron
256 Plus
RTDS
C
имулятор
IED
REC-670:
контроллер
присоединения
ВЛ
110
кВ
RET-670:
дифференциальная
защита
трансформатора
Т
5 120
МВА
ТОР
-300:
дифференциальная
защита
трансформатора
Т
5 120
МВА
SEL-421:
резервная
защита
трансформатора
Т
5 120
МВА
SEL-421:
защита
ошиновки
110
кВ
ОПТТ
и
ТН
+
ЦИИК
ПТТ
и
ТН
+
шкаф
РЗА
АВВ
+
шкаф
РЗА
SEL&
ИЦ
«
Бреслер
»
Шкаф
РЗА
SEL&
ИЦ
«
Бреслер
»
Устройство
синхро
-
низированных
векторных
измерений
(
УСВИ
)
ППТТ
и
ТН
10/35
кВ
& 110
кВ
Шкаф
РЗА
АВВ
+
+
+
44
RTDS
сконструирован
специально
для
того
,
чтобы
имитировать
режимы
работы
электрических
систем
и
испытывать
оборудование
вторичной
коммутации
,
предназначенное
для
управления
и
защи
-
ты
.
Многочисленные
аналоговые
и
цифровые
каналы
входных
и
выходных
сигналов
передаются
по
оптическим
каналам
и
обеспе
-
чивают
возможность
разнообразных
соединений
испытываемого
оборудования
с
симулятором
с
высокой
точностью
(
рис
. 2).
На
опытном
полигоне
«
Цифровая
подстанция
»
ОАО
«
НТЦ
ФСК
ЕЭС
»
проведены
первые
комплексные
испытания
по
согла
-
сованной
Программе
с
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
» (
испытания
оборудо
-
вания
вторичной
коммутации
,
разработанного
в
соответствии
со
стандартом
IEC 61850).
Цель
испытаний
—
проверка
совместной
работы
оборудования
различных
производителей
,
предназначен
-
ного
для
электросетевого
кластера
«
Эльгауголь
»
МЭС
Востока
,
где
запланировано
создание
АСУ
ТП
ПС
по
технологии
«
Цифро
-
вая
подстанция
».
Для
данного
проекта
выполнены
комплексные
испытания
программно
-
аппаратного
комплекса
централизован
-
ной
РЗА
,
разработанного
компанией
«
ЛИСИС
».
ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
•
В
Российской
Федерации
впервые
на
действующей
электро
-
установке
создан
опытный
полигон
«
Цифровая
подстанция
»,
где
реализованы
технологии
«
шина
процесса
»
и
«
шина
стан
-
ции
»
в
соответствии
со
стандартом
IEC61850.
•
ОП
ЦПС
ОАО
«
НТЦ
ФСК
ЕЭС
»
де
-
факто
стал
отраслевой
площадкой
для
проведения
испытаний
оборудования
вторич
-
ной
коммутации
,
выполненной
на
базе
стандарта
IEC 61850.
•
Ввод
в
эксплуатацию
тестово
-
модели
-
рующего
комплекса
реального
времени
(RTDS)
ОП
ЦПС
ОАО
«
НТЦ
ФСК
ЕЭС
»
создал
условия
для
проведения
наукоём
-
ких
НИР
по
интеграции
ЦПС
в
интел
-
лектуальную
энергосистему
с
активно
-
адаптивной
сетью
(
ИЭС
ААС
).
ÏÅÐÑÏÅÊÒÈÂÛ ÏÐÈÌÅÍÅÍÈß
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
•
Проведение
сертификации
оборудова
-
ния
вторичной
коммутации
(
РЗА
и
ПА
,
ССПИ
,
объединяющих
устройств
—
SAMU)
на
соответствие
стандарту
IEC
61850.
•
Работы
по
исследованию
оптимальной
структуры
архитектуры
«
шины
(
шин
)
процесса
»
и
коммуникационной
среды
ЦПС
,
а
также
компоновке
IED
в
преде
-
лах
релейного
щита
оперативного
пун
-
кта
управления
ПС
(
ОПУ
).
•
Разработка
НТД
для
обеспечения
за
-
дач
проектирования
,
пусконаладочных
работ
и
эксплуатации
нового
оборудо
-
вания
,
а
также
обучение
специалистов
отрасли
новой
технологии
управления
подстанциями
.
•
Комплексные
испытания
средств
ЦПС
при
различных
возмущающих
воз
-
действиях
в
нормальных
и
аварийных
режимах
работы
электросетевого
ком
-
плекса
.
Ó×ÀÑÒÍÈÊÈ ÏÐÎÅÊÒÀ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»,
ОАО
«
НТЦ
ФСК
ЕЭС
»,
ЗАО
ИТЦ
«
Континуум
»,
ООО
«
ПроЛайн
»,
ООО
«
Континуум
-
сети
»,
ОАО
«
Институт
«
ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ
»,
ЗАО
«
Децима
»,
ЗАО
«
Компания
ДЭП
»,
ОАО
«
ВНИИР
»,
ООО
«
Силовые
и
Автоматизированные
системы
»,
ООО
«
Профессиональная
линия
».
Рис
. 3.
Оптические
трансформаторы
тока
и
напряжения
110
кВ
ПС
Опытного
полигона
ОАО
«
НТЦ
ФСК
ЕЭС
»
Рис
. 2.
Структурная
схема
подстанционной
части
ОП
ЦПС
MU —
полевой
преобразователь
аналоговых
сигналов
;
ABB REC670 —
терминал
управления
выключателем
;
ABB RET670 —
терминал
дифференциальной
защиты
трансформатора
;
SEL 421 —
терминал
дистанционной
защиты
линии
;
ТОР
300 —
терминал
дифференциальной
защиты
трансформатора
;
O
С
VT —
оптические
трансформаторы
тока
и
напряжения
(
рис
. 3);
NXMU —-
преобразователь
тока
и
напряжения
для
релейной
защиты
;
NXCVT —
преобразователь
тока
и
напряжения
для
измерений
и
учёта
;
ВОПН
—
волоконно
-
оптический
преобразователь
напряжения
;
ВОПТ
—
волоконно
-
оптический
преобразователь
тока
;
СТ
—
традиционные
трансформаторы
тока
;
Т
-5 —
силовой
трансформатор
;
СВ
—
секционный
выключатель
.
Ïðîåêòû ïîäñòàíöèé
OCVT
VT
T-5
120
МВА
110
кВ
MU110
CB
NXCVT
NXMU
OCVT
ВОПН
-220-0,2/6
Р
ВОПТ
-220-600-025/5
Р
MU10/35
10/35
кВ
Коммутаторы
RuggedCom
СТ
4000/5
СТ
600/5
ИЦ
«
Бреслер
»
ТОР
300
Приёмник
GPS/
ГЛОНАСС
SEL-421
SEL-421
ABB REC-670
ABB RET-670
Оригинал статьи: Создание опытного полигона «Цифровая подстанция» В ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»
Внедрение новой технологии в эксплуатационную практику, как правило, осуществляется через механизм пилотного освоения оборудования. Это приводит к тому, что на объекте создается дополнительный, по существу, экспериментальный резервный контур, оборудование которого работает на сигнал, что удорожает любой проект и создает проблемы эксплуатационному персоналу. Установленное оборудование, использующее новую технологию, может находиться в режиме слежения за возмущениями во внешней электрической сети и на подстанции достаточно длительное время без срабатывания даже на сигнал ввиду их отсутствия, поэтому получить полноценный эксплуатационный опыт при таком методе освоения техники в сравнительно короткий период (квартал, полугодие, год) крайне трудно.
Построение ОП ЦПС предусматривает создание «цифрового» контура по первичному и вторичному оборудованию в сочетании с тестовомоделирующими комплексами, имитирующими возмущения во внешней электрической сети. Данный подход позволяет проверить как технические решения по компоновке оборудования, так и функциональные характеристики собственно оборудования при различных видах возмущений во внешней сети в достаточно короткое время, что позволяет сформулировать требования к проектным решениям и осуществлять внедрение на объектах без дополнительных экспериментальных «цифровых» резервных контуров.
