ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ЦПС
Specification) стандарта [1]. Предприятие имеет опыт дли- тельной эксплуатации устройств с поддержкой протоколов стандарта МЭК 61850. Например, на ПС Чистополь были установлены устройство РЗ и устройство преобразования аналоговых сигналов для сопряжения с шиной процесса (УСО). Терминал УСО устанавливался в непосредственной близости к измерительному трансформатору тока (ТТ) в шкафу наружной установки и с применением оптоволокон- ного кабеля осуществлял передачу SV-потоков (Sampled Values) [2], соответствующих требованиям IEC 61850-9- 2LE [3], устройству РЗ. Опытная эксплуатация показала, что устройства работают корректно на протяжении всего срока эксперимента, который длился более двух лет.
III. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ СТАНДАРТОМ
МЭК 61850
Устройства РЗА для энергообъектов, выполненных с применением шины процесса IEC 61850-9-2LE, в отли- чие от МП терминалов защит с аналоговыми входами, имеют цифровые коммуникационные интерфейсы для приёма данных SV и специальные алгоритмы [4], обеспе- чивающие функционирование с учётом воздействия SV-потоков, на которые подписано устройство. С учетом этого, просто проверки уставок РЗА уже недостаточно – возникает необходимость проведения целого ряда допол- нительных специфических испытаний, что накладывает определённые требования к возможностям испытательных установок.
При проведении испытаний устройств, взаимодейству- ющих по протоколам стандарта МЭК 61850, возникают ошибки, обусловленные, например, некорректной настрой- кой оборудования связи, устройств синхронизации времени или устройств МП РЗА. Для выявления причин возникно- вения таких ошибок используется различное программное обеспечение (ПО), позволяющее анализировать сетевой трафик, например IEDScout [5] и SVScout [6].
Программа IEDScout получила широкое признание и часто выступает в роли «арбитра» при возникновении спорных ситуаций взаимодействия устройств, например устройств МП РЗА и SCADA-системы. Отличительными особенностями ПО IEDScout является возможность созда- ния имитации устройства с применением ICD-файла, отправки MMS и GOOSE-сообщений.
Программа SVScout позволяет визуализировать потоки аналоговых величин в виде осциллограмм (рис. 1) и век- торных диаграмм, анализировать состояние всех парамет- ров потока, таких как поля качества, флаг синхронизации и т.д. Использование программы не требует подключения дополнительного оборудования, что делает её незамени- мым инструментом в процессе работы с SV-потоками.
IV. ЦПС110/20 КВ«МЕДВЕДЕВСКАЯ»
Уникальным проектом в России безусловно можно назвать ПС Медведевскую, которая впервые в России вы- полнена с применением технологии цифровой подстанции (ЦПС), причем без резервирования «аналоговыми» защи- тами. На рис. 2 показана однолинейная схема ПС Медве- девская, включающая в себя: две системы шин с перефик- сацией присоединений, две двухцепные линии 110 кВ, два трансформатора 110/20/20 кВ. Защита указанного обору- дования выполнена на базе терминалов серии БЭ2704 производства ООО НПП «ЭКРА», реализованных с под- держкой протоколов SV, GOOSE и MMS стандарта МЭК 61850.
Рис. 1 – Окно ПО SVScout
КВЛ 110 кВ Очаково- Медведевская
II цепь
КВЛ 110 кВ Очаково- Медведевская
I цепь КВЛ 110 кВ
Медведевская- Одинцово
I цепь
КВЛ 110 кВ Медведевская-
Одинцово II цепь
1 с.ш. 110 кВ 2 с.ш. 110 кВ
Т1
110/20/20 кВ Т2
110/20/20 кВ
Рис. 2 – Однолинейная схема ПС 110/20 кВ «Медведевская»
Схема организации сетевого трафика представлена на рис. 3. По согласованию с заказчиком принято решение применения протокола резервирования PRP (Parallel Redundancy Protocol), причем отдельно выделяется шина процесса, шина подстанции и сеть автоматизированных систем управления (АСУ). Синхронизация времени всех устройств обеспечивается от единого сервера времени – устройства, которое обрабатывает информацию, получен- ную от навигационного приемника, и реализует набор стандартных протоколов синхронизации времени и мони- торинга: SNTP, IEEE1588(PTP), SNMP, NMEA-0183/TSIP, IRIGB-00x, PPS, PPM.
В терминалах РЗ серии БЭ2704 предусмотрено наличие до 6 LAN портов. Порты связи LAN 1, LAN 2 могут рабо- тать в режиме PRP или HSR резервирования для приёма и передачи трафика GOOSE и MMS. Для архитектуры, когда сеть АСУ выделяется отдельно, LAN 1 работает с трафиком АСУ, в том числе MMS, а LAN 2 – с трафиком GOOSE-сообщений. Для обеспечения резервирования GOOSE по протоколу PRP на каждый терминал РЗ в шкафу дополнительно устанавливалось устройство резервирования RedBox (Redundancy Box). Порты связи LAN 3A, LAN 3B, LAN 4A и LAN 4B обеспечивают прием терминалом до 16 SV-потоков и могут, в зависимости от настройки, работать в режиме PRP или HSR резервиро- вания.
V. НАЛАДКА ОБОРУДОВАНИЯ ЦПС
Наладка оборудования, выполненного с поддержкой технологии ЦПС, в значительной мере отличается от испы- таний устройств МП РЗА, применяемых в отечественной РЗ уже многие годы. Современные испытательные уста- новки различных производителей выполнены с поддерж- кой протоколов стандарта МЭК 61850, что позволяет выполнять испытания, в том числе и алгоритмов, обеспе- чивающих надёжную работу непосредственно РЗ.
Рис. 3 – Схема организации сетевого трафика для ПС «Медведевская»
Отдельно стоит отметить реализацию и наладку диффе- ренциальной защиты шин (ДЗШ). Фактически, на ПС
«Медведевская» установлена первая в России ДЗШ, рабо- тающая с применением протокола SV стандарта МЭК 61850.
Особенностью МП устройства ДЗШ является то, что с учётом значительного числа присоединений (не менее 12-ти для шин 110–220 кВ [7]) общая информационная нагрузка на сетевой интерфейс шины процесса устройства значительно выше, чем для МП устройств защит других типов. При проектировании локальной вычислительной сети (ЛВС) ЦПС, как правило, рекомендуется обеспечи- вать ограничение максимальной загрузки сети на уровне, не превышающем 80 %, что составляет примерно 16 SV- потоков с частотой 80 выборок за период для ЛВС с максимальной пропускной способностью 100 Мбит/с.
Учитывая возможность дополнительного включения в рассматриваемую ЛВС SV-потоков от испытательных установок в режиме симуляции, нагрузка на коммуника- ционный интерфейс может удвоиться. Таким образом, для реализации ИЭУ ДЗШ с числом присоединений больше 8-ми необходимо соответствующее увеличение числа сетевых интерфейсов шины процесса.
При загрузке ЛВС свыше расчётного предела, информа- ция о значениях мгновенных токов и напряжений (SV), дискретных сигналов (GOOSE) будет передаваться с задержкой или значительными искажениями, что без применения специальных алгоритмов, обеспечивающих блокировку действия защиты с соответствующей сигнали- зацией недостоверности принимаемых данных, может привести к неправильному действию защиты.
Процесс испытаний заключается в последовательной загрузке ЛВС шины процесса SV-потоками от испыта- тельной установки РЕТОМ 61850 [8] с оценкой поведения ИЭУ по исходящим GOOSE сообщениям, индикации и внутреннему регистратору терминала [9].
Так как ЛВС, обеспечивающие работу шины процесса и шины подстанции, являются неотъемлемой частью РЗА, выполненной с применением технологии ЦПС, было при- нято решение собрать все вторичное оборудование на площадях ООО НПП «ЭКРА» и выполнить испытания всего комплекса РЗА и АСУ ТП. Полученный опыт был признан успешным и аналогичный подход был рекомен- дован для применения на других объектах, выполняемых с поддержкой ЦПС.
VI. ВЫВОДЫ
1. ПС Медведевская является уникальной подстанцией, на которой впервые в России были реализованы различные решения, до сих пор не имеющие ана- логов.
2. Оборудование и программное обеспечение, приме- няемое на ЦПС, формирует новые требования к инженерному персоналу на всех уровнях, от про- изводства до эксплуатации. Например, инженеру РЗА, для полноценной работы с оборудованием на ЦПС, необходимы знания о работе ЛВС.
3. Благодаря реализации проекта на базе вторичных подсистем одного производителя, существует воз- можность проведения комплексных испытаний РЗА и АСУ ТП на территории предприятия до отгрузки оборудования заказчику, что позволяет значительно сократить сроки ввода объекта в эксплуатацию.
Список литературы
[1] IEC 61850-8-1: Communication networks and systems for power utility automation – Part 8-1: Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Mappings to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) and to ISO/IEC 8802-3.
[2] IEC 61850-9-2: Communication networks and systems for power utility automation – Part 9-2: Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Sampled values over ISO/IEC 8802-3.
[3] IEC 61850-9-2 LE (Lite Edition). Implementation Guideline for Digital Interface to Instrument Transformers using IEC 61850-9-2.
[4] Дони Н.А. Особенности совместного использования устройств релейной защиты на основе стандарта IEC 61850-9-2LE и защит с традиционными входными аналоговыми цепями // Релейщик.
2015. № 1.
[5] IEDScout: Versatile software tool for working with IEC 61850 devices.
Brochure.
[6] SVScout: User Manual. 2010.
[7] СТО 56947007-29.120.70.241-2017. Стандарт организации ПАО
«ФСК ЕЭС». Технические требования к микропроцессорным устройствам РЗА. М.: ПАО «ФСК ЕЭС», 2017.
[8] БРГА.441461.014 Комплекс программно-технический измери- тельный цифровой РЕТОМ-61850. Руководство по эксплуатации.
[9] Особенности тестирования цифровой дифференциальной защиты шин 110–750 кВ на основе протокола IEC61850-9-2LE / Безденежных М.Н. [и др.] // Релейная защита и автоматизация. 2018.
№ 2(31). С. 41–47.
© IX Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодежи – 2018»