27 марта исследовательским комитетом B5 СИГРЭ был проведен открытый вебинар на тему: «Архитектуры защиты, автоматизации и управления с функциональностью, независимой от аппаратного обеспечения». Целью вебинара было ознакомление всех заинтересованных лиц с новыми архитектурами построения систем защиты и автоматизации управления, выработка новых критериев и условий, позволяющих использовать аппаратно-независимое программное применение функций РЗА, как описано в СИГРЭ TB-891. Представители журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» также приняли участие в вебинаре.
Ведущим вебинара выступил Томас Рудольф (Thomas Rudolph), руководитель рабочей группы СИГРЭ B5.60 «Архитектуры защиты, автоматизации и управления с функциональностью, независимой от аппаратного обеспечения», которая опубликовала техническую брошюру 891 в 2023 году. Рабочая группа была создана в 2017 году по предложению исследовательского комитета B5 РНК СИГРЭ. Руководителем рабочей группы до 2022 года являлся Александр Волошин, директор Центра НТИ МЭИ. Рабочая группа разработала две многообещающие технические концепции для создания устройств РЗА с использованием стандартизированного программного обеспечения и системы централизованной защиты и управления.
Докладчиком было отмечено существенное несовпадение жизненных циклов различных элементов электроэнергетической системы. Так, интеллектуальные устройства РЗА, как правило, имеют средний жизненный цикл 10–15 лет, работа системы РЗА предполагает стабильное функционирование в течение 20–30 лет, а первичное электросетевое оборудование служит в среднем 40–60 лет. Более того, необходимость обеспечения отвечающей современным требованиям функциональности устройств РЗА, стимулирует досрочный ретрофит системы, а широкое внедрение распределенной энергетики, предъявляет дополнительные требования к созданию гибкой системы, где программное обеспечение станет более универсальным и способным работать с любыми видами оборудования.
Ключевыми принципами создания такой системы могут стать:
- Отделение аппаратного обеспечения, связанного с процессом ввода-вывода сигналов, от аппаратного обеспечения, выполняющего прикладные функции.
- Использование стандартизированной модели данных для поддержки виртуализации функций и связанного с ними обмена информацией независимо от аппаратных средств и протоколов связи.
- Повышенная надежность за счет использования избыточной связи между распределенными функциями (например, процесс ввода-вывода сигналов и настройки приложений).
- Формирование масштабируемых аппаратных и программных платформ, на которых размещаются функции приложений.
Участники вебинара обсудили требования и ограничения для интеллектуальных устройств РЗА с функциональностью, независимой от аппаратного обеспечения. Одним из основных требований является внедрение распределенной архитектуры программного обеспечения. Структура IEC 61850 представляется наиболее подходящим решением. Также должна быть предусмотрена агрегация функций с виртуальными устройствами. Связь между функциями и управлением моделью данных должны быть спроектированы с помощью независимого инструмента, начиная с уровня спецификации IEC 61850–90–30. В части предъявляемых требований к коммуникации, архитектура связи должна соответствовать рекомендациям по проектированию для обеспечения надежной, безопасной и производительной связи — IEC 61850–904. В рамках реализации задач электромагнитной совместимости и безопасности необходимо опираться на существующие стандарты IEC 60255–26, –27, IEC 61850–3, IEEE C37.90.x, IEEE 1613.
Среди дополнительных требований по обеспечению интероперабельности были названы стандартизированный интерфейс, который скрывает детали, относящиеся к конкретному оборудованию, стандартизированная связь, позволяющая отделять сбор данных и выходные данные от приложения, синхронизация времени по локальной сети на основе IEC/IEEE 61850–9–3 с использованием протокола точного времени, совместимость и взаимозаменяемость, другие функции, и особенности.
Участники вебинара обсудили также требования к серверным платформам, способы тестирования оборудования и его технического обслуживания.
С учетом всех названных принципов и требований, членами рабочей группы было выделено пять видов архитектуры системы:
Архитектура 1: Интеллектуальные устройства с технологической шиной (использование существующих интеллектуальных электронных устройств и связанного с ними набора функций).
Архитектура 2: Интеллектуальные устройства со встроенным блоком управления и блоком защиты нескольких фидеров (установка устройств со встроенным блоком управления для каждого элемента основного оборудования, выполняющего все основные и резервные функции защиты).
Архитектура 3: Гибридные архитектуры с интеллектуальными устройствами, технологической шиной и резервной централизованной системой защиты и управления (установка одного модуля для каждого элемента основного оборудования с функциональной интеграцией функций защиты и управления и единой централизованной системой защиты (ЦСЗ) всех цифровых подстанций, включая функции на уровне станции).
Архитектура 4: Система ЦСЗ с блоками управления, обеспечивающая резервную защиту (применение интеллектуальных блоков управления для каждого элемента основного оборудования с функциональной интеграцией функций централизованной системы защиты (ЦСЗ) для всех функций цифровой подстанции).
Архитектура 5: Резервные системы.
Докладчики подробно остановились на описании преимуществ и недостатков каждой из предложенных архитектурных конструкций. Несколько прототипов и пилотных проектов подтвердили представленные концепции и связанные с ними архитектуры, а также их соответствие требованиям к производительности и надежности. Также в пилотных проектах были протестированы существующие операционные системы с открытым исходным кодом. Было установлено, что они обеспечивают высокий уровень стабильности, производительности и надежности и могут быть использованы для обеспечения необходимой функциональности, независимой от поставщика устройств.
В заключение докладчики отметили, что для новых исследовательских групп могут быть рассмотрены некоторые технические подходы, такие как влияние архитектуры на проектирование основного оборудования, повышение энергоэффективности на подстанциях или варианты использования цифровых двойников. Кроме того, следует рассмотреть такие связанные с бизнесом темы, как экономическая эффективность, управление знаниями и оптимизированное управление жизненным циклом оборудования.
Подписывайтесь на Telegram-канал журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»
Подписаться
