Что должна дать эксплуатации ЦПС

Мне понравилась статья Дмитрия Василевского «Есть ли выгода релейщику от ЦПС?». Статья мне понравилась попыткой задать вопросы «зачем» и «почему». После массового восхваления цифровых ПС и SMART GRID чиновниками, которые лишь отдалённо понимают, о чём говорят, это один из немногих критических взглядов, которые должны быть. Автор обосновывает отсутствие преимуществ от внедрения ЦПС. В ответ я хотел бы донести свою точку зрения.

Я долго думал, в чём измерить эффект от ЦПС, и пришёл к выводу, что он должен измеряться в человеко-часах. Это может показаться непривычным и странным мнением, но давайте обратимся к экономике. Любое изделие, сооружение, работа могут быть выражены в человеко‑часах. Материалы имеются в земле, всё остальное: их добыча, энергия на переработку, изготовление — это человеческий труд. Поэтому основное предназначение ЦПС — это снижение человеко‑часов на всём жизненном цикле ПС.

1. Проектирование

При проектировании ЦПС резко уменьшается количество кабельных связей и шкафов.

Как следствие, упрощаются кабельные каналы и ОПУ. Вместо схем вторичной коммутации появляются таблицы с GOOSE‑сообщениями и SV‑потоками. С учётом выполняемой НИОКР по типовым шкафам большинство взаимосвязей будут типовыми и могут быть сделаны автоматически с помощью САПР.

Количество кабельных связей также минимальное. Для ячейки с выключателем мы фактически имеем 2 кабеля, идущих на присоединение, питание 1-го электромагнита отключения, электромагнита включения и 1-го преобразователя дискретных сигналов (ПДС), питание 2-го электромагнита отключения, 2-го ПДС и цепей оперативной блокировки. Там же пройдут два оптических кабеля для передачи GOOSE и SV. Разрабатываются типовые решения, которые можно будет просто и легко тиражировать. Типизация и упрощение должны дойти до уровня, когда РД на среднюю ПС 500кВ два релейщика смогут сделать с помощью САПР за одну, максимум две недели.

2. Изготовление

Изготовление шкафа РЗА с монтажом всех комплектующих и проводов занимает от одной до двух недель.

Теперь у нас будет шкаф с 2 — 3 терминалами, к которым нужно подключить по два провода питания и подвести провода к лампе сигнализации на шкафу. Есть шкафы наружной установки с ПДС, в которых монтажа больше, но эти шкафы можно сделать типовыми, и тогда изготовители смогут делать их для хранения на складе.

Задача в этой области — довести изготовление партии шкафов РЗА для той же ПС до 1 месяца и менее и существенно снизить стоимость шкафов.

3. Монтаж и наладка

Снижение объёма кабельных связей ведёт к сокращению количества строительных и монтажных работ.

Конечно, стоимость бетонных лотков невелика и не играет существенной роли в стоимости ПС, но при их количественном уменьшении можно перейти на полимерные, что увеличит срок службы и улучшит герметизацию. К шкафам можно подвести пару кабелей питания и оптические патч-корды — никакой сложности в этом нет.

Наладка ЦПС в настоящий момент занимает больше времени и сил, чем обычной ПС. Не хватает опыта, тем более прогонка самого терминала осталась прежней и существенно не меняется. Что касается поэлементного опробования, то при наличии типовых решений оно может оказаться проще. Нужно отказаться от GGIO и начать использовать типовые узлы из российского профиля, который сейчас разрабатывается. Типовая модель наладки, к которой необходимо стремится в будущем — это проведение испытаний комплекса РЗА и АСУ ТП на заводе и наладка комплекса РЗА на подстанции силами эксплуатации без привлечения наладочной организации для наладки самих терминалов. Наладочные организации должны будут проверить подведение кабельных связей к шкафам ПДС на ОРУ. В этом случае не нужно тратить время на приёмку комплекса РЗА из наладки, что, при соблюдении норм, равняется 50% времени наладки.

4. Эксплуатация

4.1 Текущее обслуживание

Основная характеристика ЦПС — это увеличение контролируемых связей и соединений.

Что контролируется сейчас: исправность цепей напряжения и исправность цепей отключения и включения. Все остальные цепи не контролируются. Сейчас в ПАО «ФСК ЕЭC» на двух ПС введен контроль аналого-цифрового тракта. Этот алгоритм включен в требования к АСУ ТП, и он обеспечивает контроль основных параметров АЦТ, но его реакция затягивается на 1—2 часа.

ЦПС обладает значительно большей наблюдаемостью соединений, ведь большинство из них цифровые и при потере сразу идёт сигнализация. Контроль ТН и ТТ также возможно сделать более быстрым и точным, неисправность цепей напряжения выявлять не по двум факторам (отечественный — «звезда» и «треугольник» цепей ТН и западный — ток и напряжение) а по трём, принимая два SV-потока цепей напряжения и SV-поток тока, что обеспечит правильную работу БНН. Сокращение кабельных связей приведет к уменьшению их повреждаемости. Проверять необходимо будет связи между выключателем, силовым маслонаполненным оборудованием и шкафами наружной установки, что в разы меньше. Текущее обслуживание микропроцессорных терминалов РЗА показало отсутствие необходимости проверять характеристики терминала, так как ПО и уставки не сбиваются с течением времени.

4.2 Послеаварийная проверка

Наблюдаемость и прозрачность всех цифровых связей сделают более простым и понятным расследование технологических нарушений и, как следствие, сократится время определения неправильно работающего оборудования. Выстраивать хронологию технологического нарушения можно будет удалённо, не выезжая на ПС.

4.3 Неисправности и ремонт

Неисправность в ЦПС, где всё будет продублировано, не будет сказываться на работоспособности всего комплекса РЗА (см. рис.1), и, как следствие, не потребуется вывод первичного оборудования из работы из-за неисправности РЗА.

Ремонт превратится в замену неисправных терминалов с загрузкой конфигураций и их проверкой.

Отключить питание с терминала и цифровые порты намного проще и быстрее, чем отключать 50—80 проводов. При наличии ЗИП нужно будет иметь фактически один терминал ведь они будут одинаковые и набор функционала будет определен при параметрировании. Вполне возможно, что подменный терминал будет постоянно включён в сеть и будет дистанционно параметрироваться: определение задействованных функций, подписка на SV-потоки и GOOSEсообщения и формирование выдаваемых GOOSE. Это резко сократит затраты на эксплуатацию электросетевых организаций.

Рис. 1 Структурная схема устройств РЗА на цифровой подстанции

Единственная ложка дёгтя — это то, что при отсутствии жёстких типовых решений все описанные преимущества превратятся в одну большую проблему с увеличением человеко-часов в период всего жизненного цикла объекта.

Теперь я попытаюсь изложить свой взгляд на вопросы, которые осветил Дмитрий Василевский в своей статье.

1. Чувствительность

Эффект может быть при установке оптических ТТ с характеристиками точности 1% во всем диапазоне, при этом исключится погрешность АЦП терминала, так как данные будут поставляться в готовом виде.

Коэффициент отстройки для 1 зоны ДЗ рассчитывается так:

Котс= 1/(1+ β +δ), где
β= 0,05 — коэффициент, зависящий от погрешности ТТ;
δ = 0,1 коэффициент зависящий от погрешностей расчёта параметров ВЛ.
Котс= 1/(1+ 0,05 +0,1) 0,87.

Если принять точность оптических ТТ в 10 раз лучше, то
Котс= 1/(1+ 0,005 +0,1) 0,9.

При применении волновых методов расчёта длины ВЛ мы придём к возможности уменьшения коэффициента δ до 0,05 и получим
Котс= 1/(1+ 0,005 +0,05) 0,95, что фактически приближает ДЗ к ЗАС.

Электромагнитные ТТ имеют недостатки: насыщаемость при больших токах КЗ и, как следствие, возможность излишней работы РЗА, а также ограничение подключаемых устройств РЗА. Оптические ТТ таких недостатков не имеют.

2. Быстродействие

Данный вопрос требует практического изучения и статистической наработки. Одно могу сказать, что из-за перехода на ЦПС устойчивость не пострадает, так как при расчёте динамической устойчивости берутся значения срабатывания РЗ с учётом работы УРОВ, т.е. 350 мс.

3. Надёжность

Этот показатель так же важен, как и снижение эксплуатационных затрат. Можно сказать одно: в ЦПС этот показатель должен быть такой же, как сейчас, или выше. Надёжность в ЦПС достигается за счёт дублирования всех основных систем: ПДС, шины станции и шины процесса, терминалы РЗА, оптические ТТ и ТН. При выходе из работы одного из устройств, в каждом звене цепи система продолжает работать за счёт принятия информации от параллельного устройства. И это должно происходить автоматически, без участия человека.

На современной ПС повреждение кабеля ТТ приводит к выходу из работы терминала РЗА.

В ЦПС информация поступает по другому кабелю или от другой петли ОТТ. Для выхода комплекса из работы нужно большее количество одновременных отказов (см. рис. 1), чем при существующей архитектуре. Возможность переходить на другие SV‑потоки, принимать GOOSE‑сообщения с другого ПДС при отказах делает систему более надёжной. В полной мере возникает возможность создания подменных панелей (терминалов) для замены вышедшего из работы, при этом переключать ничего не требуется, нужно только загрузить параметры выведенного терминала в подменный.

4. Взрыво- и пожаробезопасность оптических ТТ и электронных ТН

Применение элегаза тоже накладывает необходимость его контроля, а у нас в стране даже эталона элегаза нет чтобы плотномеры поверять. Применение сухих ТТ и ТН возможно до 35 кВ там, где применение оптических ТТ и ТН не рассматривается ПАО «ФСК ЕЭC» в силу отсутствия необходимости. Наибольший эффект будет на напряжении 330 кВ и выше.

5. Возможность измерения постоянного тока

Насыщенность московской энергосистемы ПС и генераторными мощностями уже показывает необходимость во вставках постоянного тока для разделения системы и снижения уровней токов КЗ. Многие страны переходят на передачу электроэнергии по ЛЭП постоянного тока. Также оптические ТТ актуальны для схем плавки гололёда с тиристорными выпрямителями. В определенных режимах неисправности выпрямителя через электромагнитные ТТ протекает постоянный ток, что приводит к отсутствию вторичного тока и отказу защит.

6. Возможность измерения до 100 гармоник переменного тока

Вопрос спорный и неоднозначный, но то, что мы не видим происходящих процессов в сети из-за фильтрации индуктивностями ТТ и ТН, это ясно. Может, если мы увидим истинную ситуацию, мы сможем воспользоваться этими знаниями для диагностики первичного оборудования.

7. Нет заноса потенциала на ОПУ

Исходя из того, что постоянный ток будет приходить из ОПУ на ОРУ, полностью разделить систему нам не удастся, но то, что ёмкость сети постоянного тока снизится и уменьшатся её повреждения, это однозначно.

Для ЦПС, возможно, имеет смысл отказаться от централизованного СОПТ и сделать её распределённой, но такие решения нужно принимать только после опыта эксплуатации и анализа полученных данных.

Про оперативную блокировку на собранных последовательно блок-контактах я могу сказать одно: работающей я её видел крайне редко. В качестве примера объекта с реально работающей ОБР, на котором я был сам, могу привести одну ТЭЦ «Башкирэнерго». Там была собрана бригада из слесаря и релейщика, которые всё рабочее время занимались ремонтом ОБР, т.е. более 4000 человеко-часов в год. ОБР на микропроцессорных терминалах реже выходят из строя и их проще ремонтировать, так как найти неисправность проще из-за прозрачности системы и отрегулировать одну пару блок-контактов легче, чем несколько.

Нужно осмыслить и предъявить к ЦПС следующие требования:

  • Снижение комплексных затрат на ЦПС;
  • Снижение трудозатрат на всём жизненном цикле;
  • Контроль и наблюдаемость всех связей и данных;
  • Быстрое вычисление и локализация неисправного устройства;
  • Непрерывный анализ и достоверизация аналоговых значений.

Подведём итоги

Я считаю ЦПС достаточно перспективной технологией, но периодически различные «специалисты» предлагают её превратить то в DATA-центр, то в саморегулирующийся искусственный разум (активно-адаптивные сети), то наделить её не до конца проработанными способностями защиты от вторжения извне и т.д.

Для того, чтобы ЦПС стала реальностью, нужен диалог между эксплуатацией и производителями, поиск оптимальных решений и здоровая критика с глубоким анализом и конкретными предложениями. Иначе мы можем из перспективной технологии получить танк «Маус» в который в 1945 году Германия вложила огромные средства, но он получился большой, неповоротливый и абсолютно бесполезный на поле боя.

Жду любого взвешенного, критического взгляда на ЦПС с предложениями по развитию этой технологии.

Цифровая подстанция

(close)

 

Цифровая подстанция

(close)

Имя пользователя должно состоять по меньшей мере из 4 символов

Внимательно проверьте адрес электронной почты

Пароль должен состоять по меньшей мере из 6 символов

 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: