82
Сравнение различных вариантов
построения РЗА ЦПС
Волошин
А
.
А
.,
к
.
т
.
н
.,
и
.
о
.
заведующего
кафедрой
ФГБОУ
ВО
«
НИУ
«
МЭИ
»
Волошин
Е
.
А
.,
заместитель
генерального
директора
по
ИТ
ООО
«
ИЭЭС
»
Благоразумов
Д
.
О
.,
Грачева
Н
.
П
.,
Тяпкин
Н
.
В
.,
Чаругина
А
.
В
.,
магистры
кафедры
РЗиАЭ
ФГБОУ
ВО
«
НИУ
«
МЭИ
»
ВВЕДЕНИЕ
В
мире
широкое
развитие
получи
-
ла
идея
разработки
и
внедрения
«
цифровых
подстанций
» (
ЦПС
),
основанная
на
применении
стан
-
дарта
МЭК
61850.
Переход
от
традиционных
подстанций
к
ЦПС
обусловлен
возможностью
при
-
менения
локальных
вычислитель
-
ных
сетей
для
передачи
мгновен
-
ных
значений
токов
и
напряжений
от
измерительных
трансформато
-
ров
к
микропроцессорным
(
МП
)
устройствам
РЗА
.
Разработка
и
внедрение
ЦПС
вызывает
не
-
обходимость
проведения
техни
-
ко
-
экономического
анализа
раз
-
личных
вариантов
построения
комплекса
РЗА
.
СРАВНЕНИЕ
РАЗЛИЧНЫХ
ВАРИАНТОВ
ПОСТРОЕНИЯ
РЗА
ЦПС
В
настоящее
время
не
существу
-
ет
методических
указаний
по
проектированию
цифровых
под
-
станций
,
вследствие
отсутствия
единого
мнения
об
архитектуре
ЦПС
.
В
рамках
настоящей
работы
были
проанализированы
четыре
варианта
построения
комплек
-
са
РЗА
для
ЦПС
с
реализацией
«
шины
процесса
»
по
стандарту
МЭК
61850:
1)
установка
МП
терминалов
РЗА
и
реализация
в
них
функций
РЗА
в
соответствии
с
«
типовы
-
ми
»
проектными
решениями
;
2)
установка
двух
одинаковых
взаиморезервирующих
МП
тер
-
миналов
РЗА
на
каждый
защи
-
щаемый
элемент
с
функцио
-
нальной
интеграцией
всех
за
-
щит
(
основных
и
резервных
)
одного
защищаемого
элемента
в
каждом
МП
терминале
;
3)
установка
одного
функцио
-
нально
интегрированного
МП
терминала
РЗА
на
каждый
за
-
щищаемый
элемент
и
одной
централизованной
защиты
всех
элементов
ЦПС
,
выпол
-
ненной
на
базе
высокопроиз
-
водительного
сервера
;
4)
установка
для
каждого
за
-
щищаемого
элемента
одного
МП
терминала
РЗА
,
выпол
-
няющего
все
основные
и
ре
-
зервные
функции
РЗА
и
обе
-
спечивающего
при
отказах
автоматическое
перераспре
-
деление
функций
РЗА
по
МП
терминалам
,
находящимся
в
рабочем
состоянии
[1].
Для
каждого
варианта
были
разработаны
принципиальные
электрические
схемы
,
задания
заводу
на
изготовление
шкафов
,
структурные
схемы
ЛВС
,
кабель
-
ные
журналы
и
сводные
заказные
спецификации
.
При
разработке
рабочей
документации
были
уч
-
тены
требования
,
предъявляе
-
мые
к
надежности
релейной
за
-
щиты
на
подстанциях
.
Каждое
архитектурное
реше
-
ние
имеет
не
только
различия
в
концепциях
,
но
также
различа
-
ется
и
оборудование
,
на
котором
оно
реализовывается
.
В
первом
из
рассматривае
-
мых
вариантов
сохраняется
тра
-
диционный
подход
к
проектиро
-
ванию
РЗА
.
При
этом
в
качестве
прототипов
МП
РЗА
использова
-
лись
«
стандартные
»
терминалы
,
предлагаемые
производителем
,
в
данном
случае
НПП
«
ЭКРА
».
Основным
отличием
от
традици
-
онной
подстанции
является
ис
-
пользование
цифровых
каналов
связи
для
передачи
аналоговых
и
дискретных
сигналов
,
а
также
устройств
сопряжения
с
объек
-
том
(
УСО
или
MU)
для
оцифро
-
вывания
данных
,
необходимых
для
работы
комплекса
РЗ
.
Во
втором
и
третьем
вари
-
анте
в
качестве
прототипов
МП
РЗА
использовались
терминалы
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
И АВТОМАТИКА
Для
формирования
структуры
ЛВС
для
«
шины
процесса
»
был
разработан
алгоритм
син
-
теза
оптимальной
структуры
ЛВС
и
его
программная
реализация
на
языке
программиро
-
вания
Python.
На
основе
проведенных
исследований
были
сделаны
выводы
о
целесоо
-
бразности
применения
различных
вариантов
архитектур
РЗА
для
ЦПС
.
Ключевые
слова
:
релейная
защита
и
автоматика
,
МЭК
61850,
локальные
вычислитель
-
ные
сети
,
цифровая
подстанция
,
технико
-
экономическое
обоснование
Keywords:
relay protection and automation,
IEC 61850, local area network, digital
substation, technical and economic
assessment
83
W1C-Q
W3C-Q
W2C-Q
W4C-Q
AT1C-Q
AT2C-Q
1AT1C-Q
W1W2C-Q
W4AT2C-Q
AT1
AT2
AT2E-Q
AT1E-Q
W3E-Q
W4E-Q
W2E-Q
W1E-Q
W1C
W2C
W3C
W4C
LG1
QK1
LG2
QK2
QK3
QCE
фирмы
Siemens
серии
Siprotec 5.
Благодаря
возможности
модуль
-
ного
расширения
программного
и
аппаратного
обеспечения
каждое
устройство
может
быть
сконфигу
-
рировано
под
защищаемый
объект
в
конкретных
условиях
.
Данное
по
-
коление
МП
терминалов
позволя
-
ет
реализовать
в
одном
устройстве
полный
комплекс
защит
одного
элемента
,
включая
как
основные
,
так
и
резервные
защиты
.
Отличительной
особенностью
второго
варианта
является
ис
-
пользование
двух
терминалов
с
одинаковым
набором
защит
,
тем
самым
обеспечивается
вы
-
полнение
требований
к
резерви
-
рованию
релейной
защиты
в
слу
-
чае
отказа
одного
из
терминалов
.
В
третьем
варианте
на
защи
-
щаемый
элемент
устанавливается
по
одному
функционально
инте
-
грированному
МП
терминалу
РЗА
и
централизованная
защита
всех
элементов
ЦПС
,
выполненная
на
базе
высокопроизводительных
серверов
.
Таким
образом
,
выпол
-
няется
резервирование
отказа
от
-
дельных
МП
терминалов
защит
централизованной
защитой
,
вы
-
полненной
на
базе
высокопроиз
-
водительных
серверов
.
Особенностью
четвертой
ар
-
хитектуры
является
использо
ва
-
ние
специализированных
про
-
мышленных
компьютеров
,
в
ко
-
торых
реализованы
функции
релейной
защиты
в
соответствии
со
стандартом
МЭК
61850.
Для
каждого
защищаемого
элемента
на
ПС
предусматривается
уста
-
новка
одного
специализирован
-
ного
промышленного
компьюте
-
ра
,
выполняющего
все
основные
и
резервные
защиты
.
При
отказе
специализированного
промыш
-
ленного
компьютера
,
выполняв
-
шиеся
на
нем
функции
РЗА
ав
-
томатически
распределяются
по
находящимся
в
работе
специали
-
зированным
промышленным
ком
-
пьютерам
других
защищаемых
элементов
.
Потери
функции
РЗА
при
этом
не
происходит
[1].
Данные
для
работы
комплек
-
са
РЗ
собираются
при
помощи
УСО
(MU),
выполняющих
сбор
и
передачу
как
аналоговых
,
так
и
дискретных
сигналов
,
которые
в
дальнейшем
при
помощи
комму
-
таторов
объединяются
в
единую
сеть
с
устройствами
РЗА
.
Для
по
-
вышения
надежности
и
предотвра
-
щения
потери
информации
приме
-
няется
резервирование
УСО
.
Для
выполнения
функций
взаиморе
-
зервирующих
защит
используется
информация
с
разных
УСО
.
Реализация
АУВ
также
отли
-
чается
от
традиционной
.
Само
управление
выключателями
реа
-
лизовано
при
помощи
УСО
,
под
-
ключаемых
к
приводу
выключа
-
теля
.
УСО
устанавливаются
на
ОРУ
в
непосредственной
близо
-
сти
к
коммутационным
аппаратам
и
подключается
напрямую
к
при
-
водам
,
уменьшая
таким
образом
количество
используемого
кон
-
трольного
кабеля
.
При
этом
воз
-
действие
на
электромагнит
вклю
-
чения
и
на
оба
электромагнита
отключения
одного
выключателя
осуществляется
при
помощи
двух
взаиморезервирующих
УСО
.
В
варианте
,
основанном
на
применении
«
типовых
»
решений
,
сохраняется
использование
от
-
дельных
терминалов
АУВ
.
Во
вто
-
ром
варианте
в
каждом
термина
-
ле
РЗА
реализована
автоматика
управления
выключателем
(
АУВ
).
В
третьем
варианте
функция
АУВ
реализована
как
в
каждом
терми
-
нале
,
так
и
в
сервере
.
В
четвертом
варианте
каждый
специализиро
-
ванный
промышленный
компью
-
тер
также
имеет
функцию
АУВ
.
Схемы
локальных
вычисли
-
тельных
сетей
также
выполняются
с
соблюдением
требований
резер
-
вирования
с
использованием
про
-
токола
PRP.
УСО
,
а
также
терми
-
налы
РЗА
используют
100
Мбит
/
с
каналы
связи
,
в
то
время
как
соеди
-
нение
коммутаторов
друг
с
другом
и
с
серверами
в
третьем
варианте
,
а
также
и
коммутаторов
с
промыш
-
ленными
компьютерами
в
четвер
-
том
осуществляется
при
помощи
1
Гбит
/
с
каналов
связи
.
Указанные
решения
приняты
по
результатам
расчетов
в
соответствии
с
количе
-
ством
передаваемой
информации
,
чтобы
избежать
возможной
поте
-
ри
пакетов
вследствие
превыше
-
ния
информационной
нагрузкой
пропускной
способности
каналов
связи
.
Для
формирования
струк
-
туры
ЛВС
для
«
шины
процесса
»
был
разработан
алгоритм
синтеза
оптимальной
структуры
ЛВС
и
его
программная
реализация
на
языке
программирования
Python.
Выход
-
ными
данными
программы
являют
-
ся
не
только
таблица
соединений
между
собой
УСО
,
коммутаторов
и
IED,
но
и
визуализированные
графы
физических
и
логических
связей
,
что
позволяет
сразу
по
за
-
вершению
алгоритма
увидеть
схе
-
му
сети
и
распределения
в
ней
ин
-
формационных
потоков
.
Данная
работа
была
выполне
-
на
для
подстанции
500/220/10
кВ
(
рисунок
1),
имеющей
следующие
схемы
соединений
согласно
[2]:
–
ОРУ
500
кВ
имеет
«
полуторную
схему
»
с
четырьмя
отходящи
-
ми
линиями
;
–
ОРУ
220
кВ
выполнено
по
схеме
«
Одна
рабочая
,
секци
-
онированная
выключателем
,
система
шин
»
с
четырьмя
отхо
-
дящими
линиями
;
–
ЗРУ
10
кВ
выполнено
по
схе
-
ме
«
Одна
,
секционированная
выключателями
,
система
шин
».
Рис
. 1.
Принципиальная
схема
подстанции
500/220/10
кВ
№
2 (41) 2017
84
РЗ АТ
осн.
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
РЗ АТ
рез.
W1C-Q
AT1E-Q
AT-1
LR1
Q1K
AT1W1C-TA2
AT1W1C-TA3
AT1W1C-TA2
AT1W1C-TA3
AT
1
С
-T
A
4
AT1-TA1
AT1-TA2
AT1E-TA5
AT
1
K
-T
A
7
AT
1
K
-T
A
8
TV1K
AT1E-TA4
TV2E
TV1E
TV2C
TV1C
AT1W1C-Q
QC1E
AT
1
K
-T
A
4
TV2K
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
ДЗО ВН
ДЗТ, МТЗ с
ПОН, ДЗО НН,
ЗП
MU
MU
КСЗ ВН
ДЗТ 2к
КСЗ СН
W1C-Q
AT1E-Q
AT-1
LR1
Q1K
AT1W1C-TA2
AT1W1C-TA3
AT1W1C-TA2
AT1W1C-TA3
AT
1
С
-T
A
3
AT
1С-T
A
4
AT1E-TA5
AT1E-TA6
AT
1
K
-T
A
7
AT
1
K
-T
A
8
TV1K
AT1E-TA4 AT1E-TA3
TV2E
TV1E
TV2C
TV1C
AT1W1C-Q
QC1E
AT
1
K
-TA
4
TV2K
Также
на
рассматриваемой
подстанции
уставлено
два
авто
-
трансформатора
и
два
токоогра
-
ничивающих
реактора
.
Иллюстрация
описанных
архи
-
тектур
РЗА
ЦПС
приведена
на
при
-
мере
защит
АТ
.
Количество
УСО
в
ячейке
АТ
варьируется
в
зависи
-
мости
от
выбранной
архитектуры
,
так
же
как
и
количество
термина
-
лов
.
Для
защиты
автотрансформа
-
тора
в
соответствии
с
«
типовыми
»
проектными
решениями
устанав
-
ливаются
6
терминалов
релейной
защиты
:
ДЗТ
в
количестве
двух
комплектов
с
включением
в
зону
действия
одного
из
них
токоогра
-
ничивающего
реактора
,
ДЗО
ВН
,
КСЗ
ВН
,
КСЗ
СН
,
КИВ
.
Для
реа
-
лизации
данного
решения
тре
-
буется
применение
8
УСО
,
уста
-
навливаемых
непосредственно
на
АТ
(
по
два
с
каждой
стороны
).
В
данной
работе
использовались
терминалы
НПП
«
ЭКРА
».
Один
из
комплектов
дифференциаль
-
ной
защиты
автотрансформатора
,
включающий
в
зону
своего
действия
токоограничивающий
реактор
,
под
-
ключается
на
одну
из
вторичных
об
-
моток
ТТ
(
рисунок
2),
а
второй
ком
-
плект
и
терминалы
резервных
за
-
щит
подключаются
на
другой
керн
трансформатора
тока
(
рисунок
3).
Для
защиты
автотрансфор
-
матора
с
применением
архитек
-
туры
,
основанной
на
установке
одинаковых
взаиморезервирую
-
щих
МП
терминалов
РЗА
,
исполь
-
зуются
два
МПТ
7UT87,
в
каждом
из
которых
содержатся
все
функ
-
ции
основных
и
резервных
защит
(
рисунок
4).
Для
реализации
дан
-
ного
решения
требуются
5
УСО
,
устанавливаемых
непосредствен
-
но
на
АТ
.
Каждый
из
терминалов
подключается
к
разным
вторичным
обмоткам
трансформатора
тока
для
обеспечения
резервирования
аналоговых
сигналов
,
чтобы
ис
-
ключить
несрабатывание
защиты
в
случае
обрыва
канала
связи
.
Так
как
пропускная
способность
ка
-
нала
ограничена
и
во
избежание
потери
информации
количество
потоков
не
должно
превышать
пяти
.
Для
защиты
линий
и
шин
за
-
Рис
. 2.
Схема
размещения
РЗ
и
УСО
по
ТТ
и
ТН
на
примере
автотрансформатора
для
первого
варианта
построе
-
ния
комплекса
РЗА
груженность
информационными
потоками
от
УСО
—
не
больше
4.
Однако
,
для
защит
автотрансфор
-
матора
наблюдается
повышенная
загруженность
информационными
потоками
(9–10
шт
),
поэтому
в
за
-
казном
конфигураторе
необходи
-
мо
установить
дополнительный
интерфейс
связи
Ethernet.
В
данной
архитектуре
на
защи
-
щаемый
элемент
устанавливается
по
одному
функциональному
инте
-
грированному
МП
терминалу
РЗА
и
одна
централизованная
защита
всех
элементов
ЦПС
,
выполненная
в
сервере
(
рисунок
5).
Для
защиты
автотрансформатора
,
основанной
на
данной
концепции
,
использу
-
ется
один
терминал
релейной
за
-
щиты
7UT87,
в
котором
находится
весь
комплекс
защит
в
соответ
-
ствии
с
НТП
ПС
,
и
логика
защит
АТ
,
реализованная
в
сервере
по
стан
-
дарту
МЭК
61850.
Чтобы
реализо
-
вать
данную
архитектуру
,
приме
-
няется
два
УСО
,
устанавливаемых
непосредственно
на
автотранс
-
форматор
,
один
из
которых
явля
-
ется
модульным
(RTU)
и
исполь
-
Рис
. 3.
Схема
размеще
-
ния
РЗ
и
УСО
по
ТТ
и
ТН
на
примере
автотранс
-
форматора
для
второго
варианта
построения
комплекса
РЗА
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
И АВТОМАТИКА
85
СЕРВЕР
РЗ АТ
осн. И
рез.
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
RTU
W1C-Q
AT1E-Q
AT-1
LR1
Q1K
AT1W1C-TA2
AT1W1C-TA3
AT1W1C-TA2
AT1W1C-TA3
AT
1
С
-T
A
4
AT1-TA1
AT1-TA2
AT1E-TA5
AT
1
K
-T
A
7
TV1K
AT1E-TA4 AT1E-TA3
TV2E
TV1E
TV2C
TV1C
AT1W1C-Q
QC1E
AT
1
K-T
A
4
W1C-Q
AT1E-Q
AT-1
LR1
Q1K
РЗ АТ
осн. И
рез.
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
MU
AT1W1C-TA2
AT1W1C-TA3
AT
1С
-T
A
3
AT1-TA1
AT1E-TA6
AT
1
K
-TA
8
TV1K
AT1E-TA4
TV2E
TV1E
TV2C
TV1C
AT1W1C-Q
QC1E
AT
1
K-
TA
4
зуется
для
передачи
данных
со
всех
сторон
защищаемого
объек
-
та
.
Из
-
за
количества
потоков
SV,
превышающих
пропускную
способ
-
ность
информационного
канала
,
требуется
установка
дополнитель
-
ного
интерфейса
Ethernet
в
заказ
-
ном
конфигураторе
терминала
.
В
данной
архитектуре
на
за
-
щищаемый
элемент
устанавлива
-
ется
по
одному
промышленному
компьютеру
,
запараметрирован
-
ному
по
стандарту
МЭК
61850.
В
данном
устройстве
содержит
-
ся
логика
всех
требуемых
защит
в
соответствии
с
НТП
ПС
.
Для
защиты
автотрансформатора
тре
-
буется
4
УСО
,
устанавливаемых
непосредственно
на
защищаемое
оборудование
.
Резервирование
функций
защит
,
реализованных
на
компьютере
,
в
случае
отказа
будет
осуществляться
другими
компью
-
терами
сети
,
которые
распределят
функции
отказавшего
устройства
между
собой
.
В
таблицу
1
для
сравнения
до
-
бавлены
данные
по
традиционной
Рис
. 4.
Схема
размещения
РЗ
и
УСО
по
ТТ
и
ТН
на
примере
автотрансформатора
для
третьего
варианта
постро
-
ения
комплекса
РЗА
ПС
без
реализации
шины
процес
-
са
и
данные
для
варианта
с
цен
-
трализованной
архитектурой
РЗА
ЦПС
(
пятый
вариант
).
Данные
для
РЗА
традиционной
ПС
получены
на
основе
РД
по
реальному
про
-
екту
.
Данные
для
пятого
варианта
с
централизованной
архитектурой
Рис
. 5.
Схема
размещения
РЗ
и
УСО
по
ТТ
и
ТН
на
примере
авто
-
трансформатора
для
четвертого
варианта
построения
комплекса
РЗА
Табл
. 1.
Количество
используемых
терминалов
(
компьютеров
)
РЗ
Традици
-
онная
ПС
1
вариант
2
вариант
3
вариант
4
вариант
5
вариант
6
вариант
7
вариант
Коли
-
чество
терми
-
налов
Сторона
500
кВ
12
12
12
6
6
0
0
0
Сторона
220
кВ
10
10
10
6
4
0
0
0
АТ
1
6
6
2
1
1
0
0
0
АТ
2
6
6
2
1
1
0
0
0
Сервер
0
0
0
3
0
9
3
0
Итого
34
34
26
17
12
9
3
0
Коли
-
чество
шка
-
фов
Шкафы
УСО
0
56
54
48
54
48
54
54
Шкафы
РЗ
52
52
26
14
12
0
3
0
Шкафы
ШСК
0
2
2
2
2
6
2
2
ЗИП
УСО
0
9
9
8
9
8
9
9
РЗ
8
8
4
3
2
0
1
0
ШСК
0
2
2
2
1
4
1
1
№
2 (41) 2017
86
В
таблицах
обозначены
:
Традиционная
ПС
—
традицион
-
ная
архитектура
РЗА
без
приме
-
нения
«
шины
процесса
»
1
вариант
—
традиционная
ар
-
хитектура
РЗА
с
применением
«
шины
процесса
»
2
вариант
—
установка
двух
вза
-
иморезервирующих
МП
термина
-
лов
РЗА
для
каждого
защищае
-
мого
элемента
с
полным
набором
основных
и
резервных
функций
3
вариант
—
установка
одного
МП
терминала
РЗА
на
каждый
за
-
щищаемый
элемент
с
полным
на
-
бором
основных
и
резервных
за
-
щит
и
централизованной
защиты
для
всей
ЦПС
на
базе
высокопро
-
изводительного
сервера
4
вариант
—
установка
одного
специализированного
промыш
-
ленного
компьютера
на
каждый
защищаемый
элемент
с
полным
набором
основных
и
резервных
функций
с
автоматическим
пере
-
распределением
функций
при
от
-
казе
5
вариант
—
централизованная
архитектура
РЗА
ЦПС
6
вариант
—
установка
интеллек
-
туальных
УСО
с
полным
набо
-
ром
основных
и
резервных
защит
и
централизованной
защиты
для
всей
ЦПС
на
базе
высокопроизво
-
дительного
сервера
7
вариант
—
установка
интеллек
-
туальных
УСО
с
полным
набором
основных
и
резервных
защит
с
ав
-
томатическим
перераспределени
-
ем
функций
при
отказе
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
И АВТОМАТИКА
Табл
. 2.
Сводная
таблица
стоимости
ПС
при
различных
подходах
к
реализации
Традици
-
онная
ПС
1
вариант
2
вариант
3
вариант
4
вариант
5
вариант
6
вариант
7
вариант
Опт
.
кабель
Стоимость
,
млн
рублей
0 4,55
4,54
3,94
4,54
3,84
3,63
3,40
Длина
,
км
0 19,56
19,54
16,94
19,51
16,51
15,61
14,63
Контр
.
кабель
Стоимость
,
млн
рублей
10,99
2,74
2,70
2,44
2,70
2,44
2,70
2,70
Длина
,
км
73,24
18,24
18,01
16,29
18,01
16,29
18,01
18,01
Стоимость
шкафов
РЗ
,
млн
рублей
90 90 55,80
30 10,80
5,04
3,3
0
Стоимость
шкафов
УСО
,
млн
рублей
0 46,68
42,54
36,30
38,94
36,30
46,73
46,73
Стоимость
шкафов
СК
,
млн
рублей
0 8,40
7,20
6 4,80
6 6 6
Стоимость
СОПТ
,
млн
рублей
25 25
24,50
24,50
24 24 24 24
Стоимость
ОПУ
,
млн
рублей
100 100 82,84
78,15
77,91
33 33 33
Стоимость
ЗИП
,
млн
рублей
9,60
12,02
8,42
7,28
2,42
5,98
2,72
2,22
Общая
стоимость
,
млн
рублей
235,59
289,38
228,54
188,62
166,10
116,60
122,08
118,05
получены
с
применением
метода
экспертных
оценок
на
основе
тре
-
тьего
варианта
построения
ком
-
плекса
РЗА
.
На
основе
разработанной
РД
был
проведен
технико
-
экономи
-
ческий
расчет
,
данные
которого
представлены
в
таблице
2.
Срав
-
нительный
анализ
технико
-
эконо
-
мических
показателей
наглядно
отображает
,
что
первый
вариант
имеет
наибольшие
затраты
на
со
-
оружение
цифровой
подстанции
,
а
четвертый
вариант
—
наимень
-
шие
.
Очевидно
,
что
суммарная
стоимость
шкафов
УСО
(
устрой
-
ство
сопряжения
с
объектом
)
во
всех
вариантах
остается
прибли
-
зительно
одинаковой
,
в
то
время
как
разница
в
количестве
шкафов
релейной
защиты
влечет
за
собой
уменьшение
размеров
помещения
релейного
щита
,
что
сокращает
за
-
траты
на
строительство
.
В
табли
-
цах
также
учтены
затраты
на
ЗИП
подстанции
.
По
сравнению
с
первым
вари
-
антом
(201,348
м
2
),
второй
вари
-
ант
(148,428
м
2
)
уменьшает
раз
-
мер
здания
в
1,35
раза
;
третий
(134,69
м
2
) — 1,57
раза
;
четвертый
(133,948
м
2
) — 1,58
раза
.
Для
технико
-
экономического
расчета
взяты
следующие
данные
:
стоимость
MU — 90 000
руб
.,
RTU — 180 000
руб
., «
типовой
»
МП
терминал
РЗА
— 1,2
млн
руб
.,
функционально
интегрированный
МП
терминал
РЗА
— 1,5
млн
руб
.,
коммутатор
ЛВС
— 600 000
руб
.,
стоимость
изготовления
шкафа
—
600 000
руб
.,
стоимость
специ
-
ализированного
промышленного
компьютера
— 100 000
руб
.,
стои
-
мость
сервера
— 500 000
руб
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При
анализе
результатов
сле
-
дует
учитывать
,
что
указанные
стоимости
и
цены
получены
мето
-
дом
экспертных
оценок
и
исполь
-
зуются
только
для
относитель
-
ного
сопоставления
вариантов
.
Также
необходимо
отметить
,
что
в
вариантах
4
и
5
стоимость
программного
обеспечения
РЗА
может
варьироваться
в
широких
пределах
и
существенно
влиять
на
итоговую
стоимость
комплек
-
са
РЗА
.
Кроме
того
,
необходимо
отметить
,
что
в
рамках
настоя
-
щей
работы
не
учитывалась
сто
-
имость
реализации
ПА
,
АСУТП
и
АИИС
КУЭ
с
применением
«
шины
процесса
».
Тем
не
менее
,
с
учетом
при
-
нятых
допущений
проведенные
исследования
позволяют
сделать
следующие
выводы
.
1.
Применение
«
типовой
»
архитек
-
туры
комплекса
РЗА
с
«
шиной
процесса
»
приводит
к
суще
-
ственному
удорожанию
стоимо
-
сти
реализации
РЗА
.
2.
Применение
архитектуры
,
ба
-
зирующейся
на
установке
двух
одинаковых
взаиморезервиру
-
ющих
терминалов
РЗА
на
каж
-
дый
защищаемый
элемент
,
ве
-
дет
к
удешевлению
комплекса
РЗА
подстанции
по
сравнению
с
ЦПС
,
реализованной
на
«
ти
-
87
повых
»
решениях
,
но
все
же
стоимость
данного
варианта
близка
к
стоимости
традицион
-
ной
ПС
.
Количество
устройств
УСО
,
МП
РЗА
и
ЛВС
при
таком
варианте
архитектуры
комплек
-
са
РЗА
существенно
больше
,
чем
при
реализации
РЗА
без
применения
«
шины
процесса
»,
что
приводит
к
увеличению
экс
-
плуатационных
затрат
.
3.
Реализация
РЗА
ЦПС
с
гибрид
-
ной
архитектурой
,
основанной
на
применении
централизован
-
ной
защиты
на
базе
серверов
и
МП
терминалов
РЗА
,
дает
некоторое
снижение
стоимости
даже
по
сравнению
с
традици
-
онной
РЗА
ПС
.
Однако
органи
-
зация
эксплуатации
РЗА
с
ги
-
бридной
архитектурой
требует
дополнительной
проработки
.
4.
Реализация
РЗА
ЦПС
с
гибкой
функциональной
архитекту
-
рой
имеет
существенно
более
низкие
капитальные
затраты
.
Указанное
решение
выглядит
наиболее
приемлемым
с
точ
-
ки
зрения
капитальных
затрат
и
организации
эксплуатации
,
но
также
требует
дополнительной
проработки
.
5.
Реализация
РЗА
ЦПС
с
центра
-
лизованной
архитектурой
име
-
ет
самые
низкие
капитальные
ЛИТЕРАТУРА
1.
Дьяков
А
.
Ф
.,
Волошин
А
.
А
.,
Жуков
А
.
В
.,
Нудельман
Г
.
С
.
Применение
оптимизационных
методов
при
со
-
здании
функционально
интегриро
-
ванных
систем
релейной
защиты
и
автоматики
//
Релейщик
, 2016,
№
1.
2.
СТО
56947007-29.240.30.010-2008.
Стандарт
организации
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
».
Схемы
принципиальные
электрические
распределительных
устройств
подстанций
35-750
кВ
.
Типовые
решения
.
Дата
введе
-
ния
— 2007-12-20.
Жуков
А
.
В
.,
к
.
т
.
н
.,
заместитель
директора
по
управлению
режимами
ЕЭС
АО
«
СО
ЕЭС
»,
руководитель
подкомитета
В
5
РНК
СИГРЭ
«
Релейная
защита
и
автоматика
»
Применение
современных
информацион
-
ных
технологий
и
цифровой
техники
для
создания
комплексов
защиты
,
автоматики
и
управления
объектов
электроэнергетики
является
мировым
трендом
развития
,
обе
-
спечивающим
не
только
экономическую
привлекательность
разрабатываемых
тех
-
нических
решений
,
но
и
предоставляет
воз
-
можность
неограниченного
наращивания
функциональности
,
повышения
уровня
тех
-
нического
совершенства
систем
РЗА
,
пере
-
хода
на
иные
принципы
разработки
,
про
-
ектирования
и
эксплуатации
,
обеспечения
высокого
уровня
надежности
функциониро
-
вания
этих
комплексов
в
течение
всего
жиз
-
ненного
цикла
.
Все
указанные
выше
идеи
разработки
се
-
годня
объединяются
общим
термином
«
циф
-
ровая
подстанция
» (
ЦПС
).
Работы
по
развитию
технологии
ЦПС
ведутся
и
в
нашей
стране
.
Минэнерго
Рос
-
сии
утвердило
в
качестве
национальных
проектов
,
нацеленных
на
разработку
и
ши
-
рокомасштабное
внедрение
на
объектах
КОММЕНТ
АРИЙ
затраты
.
Однако
необходи
-
мы
специальные
решения
по
устранению
общих
причин
отка
-
за
централизованных
серверов
и
проработка
вопросов
органи
-
зации
эксплуатации
.
6.
Стоимость
УСО
практически
не
зависит
от
архитектуры
РЗА
ЦПС
и
в
основном
определяет
-
ся
главной
схемой
ПС
.
7.
Стоимость
СОПТ
также
в
ос
-
новном
определяется
нагруз
-
кой
цепей
управления
КА
,
вли
-
яние
архитектуры
РЗА
ЦПС
на
стоимость
СОПТ
невелико
.
8.
Стоимость
оборудования
ЛВС
зависит
от
выбранной
архитек
-
туры
РЗА
,
но
ее
вклад
в
общую
стоимость
реализации
РЗА
ЦПС
достаточно
мал
.
9.
Стоимость
оптических
и
кон
-
трольных
кабелей
также
не
ока
-
зывает
существенного
влияния
на
стоимость
реализации
РЗА
ЦПС
.
10.
Разница
в
абсолютных
значе
-
ниях
стоимости
реализации
РЗА
ЦПС
с
различными
архи
-
тектурами
составляет
около
20–30
млн
рублей
,
что
состав
-
ляет
порядка
10–15%.
Это
до
-
статочно
небольшая
разница
,
поэтому
при
выборе
вариантов
необходимо
учитывать
не
капи
-
тальные
затраты
,
а
совокупную
стоимость
владения
на
всем
жизненном
цикле
ЦПС
.
11.
При
определении
совокупной
стоимости
владения
необхо
-
димо
учитывать
,
что
разные
варианты
архитектур
РЗА
ЦПС
будут
иметь
различные
страте
-
гии
организации
технического
обслуживания
и
ремонтов
.
12.
Необходимо
также
рассматри
-
вать
совокупную
стоимость
вла
-
дения
ЦПС
в
целом
,
включая
АИИС
КУЭ
,
ПА
,
АСУТП
и
дру
-
гие
информационно
-
техноло
-
гические
системы
(
ИТС
).
Для
ИТС
также
необходимо
решать
задачу
технико
-
экономического
обоснования
выбора
варианта
построения
.
электроэнергетики
России
,
тех
-
нологии
ЦПС
:
проект
«
Развитие
и
внедрение
системы
автома
-
тизированной
защиты
и
управ
-
ления
электрической
подстан
-
ции
нового
поколения
(
АСЗУ
iSAS)»
и
проект
«
Разработка
и
внедрение
цифровых
электрических
подстанций
на
вновь
строящихся
и
реконструируемых
объек
-
тах
электроэнергетики
Российской
Федерации
».
ПАО
«
Россети
»,
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
»,
ПАО
«
РусГидро
»,
ПАО
«
ИнерРАО
»
и
другие
компании
топливно
-
энер
-
гетического
комплекса
являются
участниками
реа
-
лизации
данных
национальных
проектов
.
Поэтому
предлагаемая
вниманию
читателей
ста
-
тья
коллектива
авторов
ФГБОУ
ВО
«
НИУ
«
МЭИ
»
«
Сравнение
различных
вариантов
построения
РЗА
ЦПС
»
должна
заинтересовать
специалистов
и
,
я
на
-
деюсь
,
станет
началом
серии
публикаций
в
журна
-
ле
по
тематике
ЦПС
с
обязательной
дискуссией
по
предлагаемым
авторами
решениям
,
что
должно
способствовать
привлечению
широкого
круга
специ
-
алистов
в
области
РЗА
к
решению
этой
интересной
и
актуальной
технической
задачи
.
№
2 (41) 2017
Оригинал статьи: Сравнение различных вариантов построения РЗА ЦПС
Для формирования структуры ЛВС для «шины процесса» был разработан алгоритм синтеза оптимальной структуры ЛВС и его программная реализация на языке программирования Python. На основе проведенных исследований были сделаны выводы о целесообразности применения различных вариантов архитектур РЗА для ЦПС.