Вопрос эксперту

— Еще не так давно, 5-10 лет назад, при создании АСУ ТП ПС нормальной практикой считалось применение «фирменных» протоколов связи (например, Modbus, SPA-bus и т.д.) для объединения терминалов РЗА и контроллеров сбора данных с сервером SCADA-системы. Для связи терминалов между собой использовались связи по электрическим цепям вторичной коммутации (ВК) через дискретные входы-выходы, из-за этого кабельное хозяйство цепей ВК становилось огромным.

Разработчики средств автоматизации подстанций стремились унифицировать протоколы информационного обмена для применения на подстанции, по аналогии с офисными системами, где уже давно использовалась технология объединения компьютеров (аналог терминалов подсистем АСУ ТП ПС) в локальные вычислительные сети — Ethernet. Однако это невозможно, поскольку технология Ethernet не обеспечивает ряд необходимых требований для ее применения на подстанции.

Поэтому потребовалась разработка нового стандарта, удовлетворяющего требованиям создания АСУ ТП ПС при объединении терминалов в единое информационное пространство подстанции.

Возникла необходимость создания новой информационной модели коммуникации для управления большим количеством устройств и связи различных устройств друг с другом. Такая модель была разработана и оформлена в виде стандарта МЭК 61850 «Системы и сети связей на подстанции».

Международный стандарт МЭК 61850 регламентирует представление данных о ПС как объекте автоматизации, а также протоколы цифрового обмена данными между микропроцессорными интеллектуальными электронными устройствами (ИЭУ, IED) подстанции, включая устройства контроля и управления, РЗА и противоаварийной автоматики, телемеханики, технологической связи, счетчики электроэнергии и т.д.

Принятие  стандарта создало предпосылки для построения подстанции нового поколения — цифровой подстанции (ЦПС), в которой организация всех потоков информации осуществляется в цифровой форме при решении задач защиты оборудования и управления им, мониторинга его состояния.

 

— Были ли еще какие-то предпосылки для возникновения технологии цифровой подстанции?

— Когда был принят стандарт, возникла другая проблема: не было оборудования, которое бы позволяло переводить аналоговые сигналы в цифровой формат. Поэтому второй предпосылкой для создания ЦПС явились разработки измерительных электронных (оптических) трансформаторов тока и напряжения.

Кроме того, на сегодня есть и другой вариант получения цифровых потоков. Созданы преобразователи, которые дают возможность получить от традиционного трансформатора тока или напряжения цифровой поток. 

 

— С чего должно начинаться создание цифровой подстанции? 

— Прежде всего, нужна концепция ЦПС, отвечающая на ряд вопросов. Для чего создается цифровая ПС? Из каких компонентов она будет состоять? Необходимо понять, как увязать процессы изменения свойств оборудования, систем управления. Сформулировать все требования, которые влияют на программно-аппаратный комплекс. Нельзя забывать о такой серьезной позиции, как синхронизация времени. Одним словом, концепция должна учитывать все моменты развития технологии по внедрению цифровой ПС. 

В том числе, компонент, который сегодня не формализован, но, на мой взгляд, должен быть формализован — речь идет о выборе применяемого оборудования.

Сегодня получается, что мы либо используем те решения, которые уже применялись где-то за рубежом, либо мы помогаем развиваться отечественной производственной базе. Нужен компромисс, когда мы, формулируя тему пилотного проекта, говорим о том, насколько мы можем принять решение, предлагаемое тем или иным производителем.

 

— Вы сказали, что в первую очередь нужно ответить на вопрос: для чего создается ЦПС. А, в самом деле, для чего?

— Внедрение этой технологии преследует, в первую очередь, экономические цели. ЦПС позволяет снизить затраты на выполнение основной технологической функции подстанции — передачу, преобразование и распределение электрической энергии. Эта цель достигается за счет повышения качества и надежности функционирования и эксплуатации ПС, за счет снижения затрат на обслуживание.

Кроме того, нельзя забывать о том, что технология ЦПС обеспечивает экономическую безопасность подстанции.

 

— Какими должны быть следующие шаги в создании подстанции нового поколения?

— Далее следует ряд этапов. Сначала —  разработка технических требований к первичному и вторичному оборудованию ЦПС, а также ко всем остальным компонентам, системам и подсистемам, в том числе к АСУ ТП подстанции.

Затем можно приступать к созданию опытного полигона «Цифровая подстанция», который будет включать действующее электрооборудование, тестово-моделирующие и испытательные программно-технические комплексы.

Следующий этап — выполнение НИОКР по изготовлению опытных образцов оборудования, НИР по разработке технических решений для применения на ЦПС, с последующими испытаниями этого оборудования и решений.

Потом на базе методологии применения стандарта МЭК61850 необходимо разработать научно-техническую документацию, необходимую для создания и эксплуатации ЦПС. Затем провести сертификацию и аттестацию первичного оборудования и программно-аппаратного комплекса ЦПС, обучить эксплуатационный персонал.

По окончании этих работ на опытном полигоне, можно будет разработать требования к задачам пилотных проектов и начать их внедрение на подстанциях ЕНЭС. Анализ и обобщение результатов пилотного внедрения, позволит внести коррекции в применяемые решения, а затем разработать единую методологию проектирования ЦПС. 

 

— Внедрение любой новой технологии связано с определенными сложностями. Какие проблемы возникают при создании цифровой подстанции?

— Проблемных вопросов несколько, и сформулировать их необходимо еще на стадии формирования концепции ЦПС. 

Во-первых, это высокая стоимость цифровых измерительных трансформаторов. С традиционными трансформаторами тока и напряжения они сопоставимы только на напряжении более 110 кВ.

Во-вторых, при потере синхронизации, возникнут серьезные проблемы в эксплуатации ПС. 

Для повышения надежности работы ПС необходимо резервирование внутри подстанционных коммуникаций — «шины процесса» и «шины станции». Кроме того, на ЦПС, по сравнению с обычной подстанцией, требуется более тонкая система диагностики коммуникационной среды.

На практике существует и такая проблема, как отсутствие технологии проектирования цифровой ПС в полном объеме. Сегодня одна из самых актуальных задач  — вопрос автоматизации проектирования систем ЦПС.

 

— В какие сроки планируется реализовать проект по созданию цифровой подстанции на ЕНЭС?

— Работы ведутся с 2011 г. Речь идет о подготовке концепции, создании полигона ЦПС, НИРах и НИОКРах, разработке методологии проектирования и НТД, доработке силового оборудования и т.д. Эти работы будут продолжаться и дальше. В 2014 г. мы планируем приступить к сертификационным испытаниям и обучению персонала, а к 2016 г. — полностью реализовать пилотный проект.

 

 

Записала Кира Патракова

На фото — объекты полигона «Цифровая подстанция» ФСК ЕЭС

По материалам Международного электроэнергетического форума UP GRID 2012