Цифровая подстанция: где здесь РЗА?

«Цифровая подстанция» — термин, который почему-то прочно ассоциируется с релейной защитой и автоматикой. Эти темы, безусловно, связаны, но не настолько, чтобы между ними можно было ставить знак равенства.

Например, в некоторых проектных институтах есть условное разделение на релейщиков и вторичников.

Первые рассчитывают уставки и создают принципиальные схемы, а вторые по этим схемам формируют ряды зажимов, раскладывают кабели и подключают шкафы. Вроде и те, и другие разрабатывают схемы, но если приглядеться, то разница очевидна.

Так вот, цифровая подстанция как раз относится ко вторичным цепям подстанции, а не к релейной защите, то есть к тому, как именно нужно соединить между собой устройства релейной защиты, чтобы заложенные кем-то алгоритмы заработали. Только для ЦПС всё наоборот: сначала придумываются «монтажные схемы» в виде жёстко заданных логических узлов функций, а потом релейщики «втискивают» в них свои алгоритмы. И если это не получается, то тем хуже для релейщиков.

Сегодня некоторые начинающие специалисты, начитавшись популярных статей и отчетов с конференций, думают, что, изучив набор стандартов МЭК 61850, они станут релейщиками. Кто-то даже пишет дипломные работы по данной теме. Однако это примерно то же самое, что думать, будто станешь крутым программистом, если будешь играть в компьютерные игры. Почему? Потому что в стандартах МЭК 61850 мало что сказано про релейную защиту. Там сказано о том, как организовать связь между устройствами РЗА/АСУ в стандартизированном виде, фактически — как построить транспортную сеть для обмена данными, понятную для всех устройств.

Возьмем пример: кто-то делает автомобили, а кто-то строит дороги. Конечно, здесь есть связанные моменты (например, вес машины и материал дорожного покрытия), но никто не будет утверждать, что строитель дорог разбирается в двигателях внутреннего сгорания или тормозных системах. Та же самая ситуация и в подстанционных защитах и автоматике: есть входящие и исходящие сигналы алгоритмов, а уж как они «передвигаются», по оптике или по медным проводам, — нюансы.

Специалист в МЭК 61850 — это асушник, который пытается связать множество черных ящиков, не разбираясь, что в них содержится.

Там могут быть алгоритмы релейной защиты, а могут — алгоритмы для автомобильного конвейера. Асушнику нет до этого никакого дела, потому что он специалист по объединению стандартных модулей в скелет системы. А релейщик и наладчик конвейера — это те, кто оживляет систему. Их знания принципиально различны.

Я думаю, нужно разделять МЭК 61850 и релейную защиту, чтобы никого не обманывать. Релейная защита существовала 100 лет назад и просуществует еще столько же, потому что она неотъемлемая часть энергосистемы, без которой работа невозможна. МЭК 61850 — это интересная технология из разряда «наверное, неплохо было бы иметь». Да, сегодня это модно, но не жизненно необходимо.

Из чего состоит набор стандартов МЭК 61850?

Технология MMS — совершенно асушная часть. Она позволяет стандартизировать выдаваемую «наверх» информацию от терминалов РЗА и других устройств, но сильно нагружает ЛВС объекта. А делает она это, поскольку теперь никто не разбирается в том, что именно нужно выдавать, а все просто кидают всё, что есть. В реальных проектах MMS заканчивается на уровне подстанции, после которой уже идёт «устаревший» МЭК 60870-5-104, иначе весь получившийся информационный мусор по сетям связи будет не протолкнуть.

Технология GOOSE — более интересная часть, которая позволяет контролировать вторичные цепи, повышая их надежность (одно из основных требований к релейной защите). Также она позволяет уменьшить объем вторичных цепей за счет горизонтальных оптических связей между терминалами.

Именно SV превращает обычную подстанцию в полностью цифровую.

Технология SV — самая интересная технология, которая повышает устойчивость системы РЗА к помехам и кардинально снижает количество медных проводников.

По сути, к релейной защите в МЭК 61850 так или иначе относятся технологии SV и GOOSE; MMS же немного из другой оперы.

Теперь давайте посмотрим, из чего состоит релейная защита и автоматика. Условно можно выделить три глобальные части: схемотехника, логическая часть (алгоритмы) и расчёт уставок. Все эти три части присутствуют в системах РЗА независимо от элементной базы, однако их доли различны.

Например, в электромеханике практически отсутствует логическая часть. Вернее, логика работы алгоритмов РЗА видна непосредственно на принципиальной схеме (схемотехника). Небольшой процент логики не виден релейщику, потому что скрыт в самих реле. Однако схемы самих реле в основном простые, а алгоритмы их работы очевидны. Таким образом, релейная защита на электромеханике наглядна и понятна при изучении.

В обычных цифровых терминалах логическая часть намного больше, чем в электромеханике.

Здесь начинает действовать концепция «чёрного ящика», когда схемотехника сокращается и упрощается, а сложные логические связи «уходят» внутрь цифрового устройства. Количество алгоритмов в отдельно взятом устройстве резко увеличивается. Релейщик, работающий с микропроцессорными терминалами, должен знать всё, касающееся электромеханики, а также правила работы с логическими схемами. Кроме того, он должен понимать особенности применения цифровых устройств, таких как ЭМС, работы дискретных входов, оперативного питания терминала, правил работы с ПО и т. д. В такой ситуации к релейщику предъявляются более высокие требования, чем в случае использования электромеханики.

Ну и наконец, концепция «цифровой подстанции» на базе стандартов МЭК 61850.

Ну и наконец, концепция «цифровой подстанции» на базе стандартов МЭК 61850 — название, на самом деле, очень условное, потому что цифровой является и подстанция с обычными микропроцессорными (цифровыми) терминалами. Здесь схемотехника сокращается практически полностью, а логическая часть разрастается до гигантских размеров. Наглядность при изучении системы падает, а абстрактный уровень представления информации зашкаливает. Функции РЗА вообще не привязаны к устройству, а свободно плавают в виртуальной модели подстанции. Устройства общаются друг с другом не напрямую, а через локальную сеть, причём «говорят» все одновременно, параллельно пытаясь «услышать» то, что предназначено именно им. Когда что-то происходит (например, КЗ), все начинают не «говорить», а «кричать» — чтобы их точно услышали. Ситуация напоминает деревенский курятник, в который пробралась лиса. Только это очень высокотехнологичный курятник, и куры в нем интеллектуальные, поэтому у лисы никаких шансов. Чтобы работать с такой техникой, нужны еще более продвинутые релейщики, чем те, что работаю с обычными МП РЗА. Они должны иметь знания и про современную подстанцию с МП РЗА, и про транспортные протоколы МЭК 61850.

Изобразим этапы усложнения систем РЗА от электромеханики до цифровой подстанции на рисунке.

По рисунку можно сделать следующие выводы:

  • Основы релейной защиты для стандартных МП РЗА и для цифровой подстанции одинаковы, потому что ничего принципиально нового МЭК 61850 в этой части не предлагает. Его плюсы и минусы лежат в других областях.
  • Устройства релейной защиты усложняются, и специалистам нужно постоянно увеличивать свой багаж знаний и навыков, чтобы с ними работать.
  • Есть практически неизменные составные части системы релейной защиты: расчёт уставок и алгоритмы РЗА. Это базовые функции РЗА, такие как токовые, дистанционные и дифференциальные защиты, а также сетевая и подстанционная автоматика. Их небольшое изменение связано с переходом на новую элементную базу, при применении которой появляется возможность реализации новых алгоритмов (например, алгоритма дальнего резервирования в сетях 0,4 кВ или БАВР) либо улучшения существующих (например, полигональные характеристики дистанционной защиты). По сути, это и есть релейная защита и автоматика! Релейщику прежде всего нужно изучать именно эти части, а потом осваивать вспомогательные, такие как вторичные цепи подстанции. Асушнику, наоборот, интереснее последние части: протоколы передачи данных и ЛВС.
  • В ходе эволюции РЗА сильнее всего менялась схемотехника, которая прошла путь от полностью наглядной, но громоздкой релейной схемы до миниатюрного устройства, подключаемое к информационной сети цифровой подстанции, как обычный компьютер. С переходом к ЦПС и МЭК 61850 схемотехника РЗА перестанет быть специализированной темой релейщика. Такую схему запросто (и, скорее всего, более корректно) сможет построить специалист в области АСУ ТП или обычный системный администратор. Думаю, проблем в такой сети будет не меньше, но они станут другими. Это будут проблемы передачи данных: время доставки, гарантированность доставки, кибербезопасность и т. д. Соответственно, с увеличением доли цифровых подстанций под сокращения попадут те люди, которые сегодня в основном работают со схемами и «железом» (создание принципиальных и монтажных схем, обслуживание устройств РЗА). Не думаю, что это будет скоро, но сегодняшним студентам уже можно задумываться.
  • Неизменными в релейной защите останутся алгоритмы и расчет уставок. Они больше привязаны к первичной сети, чем к элементной базе релейной защиты.

Поэтому, если хотите быть релейщиком, отложите изучение МЭК 61850 и займитесь основами. С современными темпами развития компьютерных технологий через 5-10 лет может появиться какой-нибудь МЭК 62950, и всё, что вы изучали относительно предыдущего стандарта, потеряет актуальность. А вот основы РЗА точно не изменятся. Фактически это ваш шанс подняться над технологической суетой и получить знания с ценностью на долгое время.

Ну а если вы уже специалист в релейной защите, то почему бы не изучить стандарты МЭК 61850, чтобы быть в курсе последних событий?

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: