Цифровая подстанция 35 кВ «Бабайки»

Технология цифровой подстанции как безусловная инновация в сфере электроэнергетики требует большого объема работы по ее опробованию на пилотных проектах. Сегодня компания ООО «АСТ» готова представить итоги очередного этапа внедрения ЦПС на реальном объекте. Цифровой подстанции, реализованной компанией ООО «АСТ» на днях исполняется 2 года. На наш взгляд, уже можно говорить о некоторых итогах эксплуатации и делать выводы о правильности принятых технических решений.

В 2013 году компанией «АСТ» был создан и реализован проект цифровой подстанции 35 кВ «Бабайки» расположенной в Московской области и принадлежащей ОАО «МОЭСК». Прежде всего, коротко основные характеристики объекта: подстанция «Бабайки» включает в себя два класса напряжения – 35 и 6 кВ. Распределительное устройство 35 кВ – открытого исполнения, состоит из 7 выключателей, собранных по схеме «Одна рабочая, секционированная система шин».

SingleLineDuagram
Электрическая схема ПС «Бабайки»

Распределительное устройство 6 кВ – комплектное распределительное устройство наружного исполнения, состоящее из 16-и ячеек. Подстанция двухтрансформаторная, мощность каждого трансформатора 5,6 МВА.

АСТ

CubicleBack
Шкаф РЗА – вид сзади

Цифровой комплект защит выполнен на основе терминалов Алгоритм NR, совместного производства компаний АСТ и NARI Relays. Он представляет собой релейную защиту нового поколения с использованием протокола МЭК 61850-9-2LE. Все токи и напряжения, получаемые от измерительных трансформаторов, передаются в цифровом виде.

Установленная система РЗА Алгоритм NR является двухуровневой:

  • Уровень контроллеров, выполняющих функции сбора, передачи аналоговой и дискретной информации, а так же непосредственного воздействия на коммутационный аппарат.
  • И уровень микропроцессорных терминалов РЗА, выполняющих обработку полученной информации, формирование необходимых воздействий на КА, взаимодействие со вспомогательными устройствами контроля, диагностики и сигнализации, а так же структурой верхнего уровня.

Взаимодействие уровней осуществляется по шине процесса, которая представляет собой совокупность оптических связей, объединенных в сеть. Сеть было решено разделить на две части, соответствующие классам напряжения, каждая из которых имеет топологию «звезда». Для повышения надежности выполнено 100% дублирование сети. Передача дискретных сообщений и измерений осуществляется по протоколам стандарта МЭК 61850. Все устройства ЦПС синхронизированы по времени с системой GPS. Сигналы точного времени передаются устройствам по оптическим каналам точка-точка в тайм-коде IRIG-B.

SSStructure
Структурная схема

Практический опыт эксплуатации ЦПС Бабайки можно разделить на 2 части:

  • Релейная защита. За 2 года произошло множество коротких замыканий в прилегающей к ЦПС сети. Каждый из этих случаев был рассмотрен на предмет правильности действий цифровых защит. Анализ проводился с помощью осциллограмм получаемых из трех источников – собственные осциллограммы цифровых защит; осциллограммы традиционной РЗА, установленной на подстанции; данные отдельного специализированного осциллографа. Анализ показал правильность действия защит во всех случаях. Ложной или излишней работы защит на ЦПС не выявлено, но так как за время эксплуатации не было ни одного случая появления повреждения на самой подстанции (в зоне работы ДЗТ и ДЗШ), то совместно со специалистами МОЭСК, было принято решение о проведении дополнительных натурных испытаний устройств РЗА. Для этого, по заранее согласованной программе, на подстанции 26.11.2014 были проведены испытания защит реальным первичным током КЗ путем подачи рабочего напряжения на предварительно установленную «закоротку». Всего за время испытаний было проведено три опыта – близкое двухфазное КЗ на линии, двухфазное КЗ на шинах 35 кВ, двухфазное КЗ на вводах 35 кВ трансформатора. Дальнейший анализ действий защит показал, что установленные цифровые РЗА работали верно во всех опытах КЗ, а кроме того, в некоторых случаях, защиты Алгоритм NR показали более высокое быстродействие, чем традиционные микропроцессорные устройства. На рисунке ниже представленна осциллограмма РАС «Чёрный ящик» (при КЗ на отходящей линии), в которой «Борщёво II Ком ОТКЛ ЭМО1» – контакт отключающего реле традиционной системы РЗА, «Борщёво II ШЗА от NR» – выходной отключающий контакт контроллера присоединения Алгоритм NR.
Waveforms
Осциллограмма РАС при КЗ
  • Вспомогательные системы. За время эксплуатации, введенная система цифровых защит, была дополнена системой телемеханики Алгоритм NR. Здесь необходимо отметить неоспоримое преимущество инновационных решений, основанных на применении протокола МЭК 61850 (SV, GOOSE, MMS) перед традиционными – расширение существующей ЦПС системой телемеханики было выполнено без вывода оборудования. Не потребовалось выводить из работы ни первичное, ни вторичное оборудование. А срок выполнения работ по монтажу и наладке ТМ составил 5 рабочих дней (без учета работ по оборудованию связи). В данный момент телемеханика прошла все необходимые испытания и находится в эксплуатации. Замечаний к ней у специалистов заказчика нет. Система работает штатно, сбоев в работе не зарегистрировано.

Таким образом, можно констатировать следующее: современные системы РЗА основанные на применении протоколов стандарта МЭК 61850 обладают достаточной надежностью и быстродействием для применения на реальных энергообъектах; цифровые решения действительно имеют ряд преимуществ перед традиционными, а именно – более короткие сроки строительства, простота интеграции и расширения систем, более высокое быстродействие.