Создание опытного полигона «Цифровая подстанция» В ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»

Page 1
background image

Page 2
background image

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» 

 ÎÀΠ«ÍÒÖ ÔÑÊ ÅÝÑ»

Ïåðèîä ðåàëèçàöèè: 2010—2014 

ãã

.

Ïðîåêòû ïîäñòàíöèé


Page 3
background image

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

+

+

+


Page 4
background image

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


Читать онлайн

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.

Поделиться:

Спецвыпуск «Россети» № 1(24), март 2022

Учебно-тренировочный комплекс ПАО «Россети Ленэнерго» по обучению современным цифровым технологиям

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Подготовка кадров
Виктор Катенев, Артем Суворов (ПАО «Россети Ленэнерго»)
Спецвыпуск «Россети» № 1(24), март 2022

Передовые технологии группы компаний «Россети»

Управление сетями / Развитие сетей Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция
Григорий Гладковский, Дмитрий Капустин (ПАО «Россети»), Эльдар Магадеев (НТС «Россети» / «Россети ФСК ЕЭС»)
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»