Сравнение различных вариантов построения РЗА ЦПС

Page 1
background image

Page 2
background image

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


Page 3
background image

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


Page 4
background image

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


Page 5
background image

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

-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

вариант

вариант

вариант

вариант

вариант

вариант

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


Page 6
background image

86

В

 

таблицах

 

обозначены

:

Традиционная

 

ПС

 — 

традицион

-

ная

 

архитектура

 

РЗА

 

без

 

приме

-

нения

 «

шины

 

процесса

»

вариант

 — 

традиционная

 

ар

-

хитектура

 

РЗА

 

с

 

применением

 

«

шины

 

процесса

»

вариант

 

— 

установка

 

двух

 

вза

-

иморезервирующих

 

МП

 

термина

-

лов

 

РЗА

 

для

 

каждого

 

защищае

-

мого

 

элемента

 

с

 

полным

 

набором

 

основных

 

и

 

резервных

 

функций

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

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

вариант

 

— 

централизованная

 

архитектура

 

РЗА

 

ЦПС

вариант

 

— 

установка

 

интеллек

-

туальных

 

УСО

 

с

 

полным

 

набо

-

ром

 

основных

 

и

 

резервных

 

защит

 

и

 

централизованной

 

защиты

 

для

 

всей

 

ЦПС

 

на

 

базе

 

высокопроизво

-

дительного

 

сервера

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

вариант

вариант

вариант

вариант

вариант

вариант

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