Оптимальная автоматизация подстанции 35 кВ
Для массового применения на ПС 35 кВ необходимы простые и недорогие решения.
Очевидно, что для этого класса объектов неприменима архитектура цифровой подстанции, разработанная для объектов магистральных сетей. Для массового применения на ПС 35 кВ необходимы простые и недорогие решения с оптимальным (а вовсе не максимальным) использованием новых технологий. Чтобы преодолеть консерватизм эксплуатации, необходимо предложить решение, которое сможет повысить надежность, улучшить эксплуатационные характеристики, снизить капитальные и операционные затраты, а также будет соответствовать действующим НТД и сложившимся сферам ответственности различных служб заказчика.
До оптимизации
На двухтрансформаторной подстанции 35/10 кВ проводилась реконструкция с заменой ОРУ-35 кВ и КРУН-10 кВ на оборудование закрытого исполнения с установкой трех блочно-модульных зданий (ЗРУ-35 кВ, ЗРУ-10 кВ, ОПУ). Большинство терминалов РЗА установлены в ячейках ЗРУ-35 кВ и ЗРУ-10 кВ.
Исходное проектное решение предусматривало установку в ОПУ:
- шкафа резервной центральной сигнализации (ЦС);
- двух шкафов (щитов) местного управления (ЩУ) с мнемосхемой (ключи, лампы и др.);
- автономного шкафа оперативной блокировки (ОБ);
- комплекса телемеханики (ТМ), состоящего из 5 шкафов.
Итого — 9 шкафов в ОПУ! И это без учета автоматики РПН, АИИСКУЭ, связи, СОПТ, ЩСН. Также было сравнительно большое для ПС 35 кВ количество контрольных кабелей между ОПУ и зданиями ЗРУ. Функциональность систем управления — минимальная: простейшая ТМ, отдельная ОБ, отсутствие интеграции вторичных подсистем в ТМ и АСТУ. Именно так и выполняются сегодня большинство проектов по строительству и реконструкции ПС 35–110 кВ.
Условия проекта потребовали существенного сокращения стоимости и габаритов оборудования вторичных систем. Поставка выполнялась в кратчайшие сроки с одновременной корректировкой проектного решения и разработкой РД. Состав устройств РЗА был принят в соответствии с проектом и действующими нормативными документами «Россетей». Что же касается общеподстанционных устройств и систем управления и сигнализации, то здесь понадобилась существенная оптимизация.
Оптимизация технических решений с использованием цифровых технологий
В описываемом проекте было применено оборудование РЗА серии «Бреслер-0107» производства «НПП Бреслер» и ПТК АСУ ТП «ИНБРЭС». Выполненные мероприятия описаны в следующих подразделах.
Организация централизованной селективной защиты от ОЗЗ с интеграцией в АСТУ
В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью остро стоит проблема селективного определения поврежденного фидера при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ). Исходное проектное решение предусматривало использование функции защиты от ОЗЗ, встроенной в устройства РЗА ячеек 6–10 кВ. Селективность данной функции ниже 50%, поэтому даже на новых и условно цифровых ПС поиск «земли», как правило, производится по месту в ручном режиме, что означает необходимость выезда ОВБ на объект и поочередное отключение отходящих фидеров.
Для повышения селективности ЗОЗЗ до 80–90% необходимо применение централизованных защит, работающих по принципу относительного замера и анализирующих токи нулевой последовательности (3Io) всех фидеров секции. Данный принцип реализован в терминале определения поврежденного фидера (ОПФ) «Бреслер-0107.081». Терминалы защиты и управления присоединений 6–10 кВ серии «Бреслер-0107.200» выполняют оцифровку токов 3Io своего присоединения и передают их в векторной форме по цифровой шине в центральный терминал ОПФ. Такая реализация ЗОЗЗ является ярким примером использования технологии цифровой подстанции для повышения селективности работы РЗА без ущерба для надежности.
Повышение надежности и безопасности местного и дистанционного управления коммутационными аппаратами
Также мы обратили внимание на множество шкафов, обслуживающих цепи ТС, ТУ, ОБ коммутационных аппаратов (КА). Функции этих шкафов формально различны, но по смыслу тесно связаны, а подведенные к ним цепи на 80% дублируют друг друга.
И здесь хотелось бы поспорить с консерваторами, утверждающими, что автономная работа различных устройств и подсистем повышает надежность работы энергообъекта. Автономная работа шкафов ТМ, ОБ, ЩУ допускает одновременно:
- местное управление КА силами ОВБ со щита управления;
- телеуправление КА силами диспетчера ЦУС через комплекс ТМ;
- «черный ящик» (шкаф ОБ), автоматически блокирующий некоторые недопустимые операции без уведомления об этом оперативного персонала ЦУС.
Без применения дополнительных технических решений и организационных мероприятий данная концепция несет в себе существенные риски для безопасности персонала ОВБ при его нахождении на объекте.
Для решения названной проблемы в этом проекте мы применили многофункциональный цифровой шкаф управления и оперативной блокировки (ШУ) на базе контроллера присоединений «ИНБРЭС-КПГ», оснащенный экраном для отображения мнемосхем и ключом выбора места управления (местное/дистанционное). Таким образом исключается возможность одновременного местного и дистанционного управления КА, запрещаются попытки подачи команд, не разрешенных логикой ОБ, а информация о состоянии блокировки каждого КА автоматически предоставляется персоналу ОВБ и ЦУС. Также персоналу ОВБ доступна функция аварийной деблокировки, защищенная отдельным паролем.
Создание легкой АСУ ТП с интеграцией МП РЗА
Цифровой шкаф управления служит основой для дальнейшего построения АСУ ТП. Установив шкаф телемеханики с контроллерами и 3G-модемами и подключив к нему ШУ и цифровые измерительные приборы, мы получили ПТК ССПИ, обеспечивающий полную наблюдаемость объекта и возможность безопасного телеуправления.
Также была реализована интеграция МП РЗА в ПТК. Для этого был выбран протокол стандарта IEC 60870-5-104, так как по быстродействию он существенно превосходит протокол стандарта IEC 60870-5-103, а переход на IEC 61850 привел бы к превышению бюджета проекта.
Отдельно отметим, что интеграция защиты от ОЗЗ в АСТУ исключает необходимость выезда на объект для обнаружения и отключения поврежденного присоединения. Это позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей и безопасность персонала, а также снизить повреждаемость основного электрооборудования.
* * *
На выходе мы получили:
- комплекс РЗА с улучшенной селективностью и полной наблюдаемостью со стороны АСТУ;
- повышение надежности и безопасности управления коммутационными аппаратами;
- компактную АСУ ТП по цене простого комплекса телемеханики;
- 3 шкафа в ОПУ вместо 9;
- сокращение затрат на кабельную продукцию и монтаж;
- упрощение наладки и эксплуатации комплекса вторичных систем.
Объект был введен в работу в 2017 году.
* * *
Читатель ждет уж рифмы «IEC 61850», а что сказать? Скажем правду: в разбираемом проекте по автоматизации подстанции 35 кВ этот стандарт не нашел применения. Использование IEC 61850-8-1 могло бы упростить организацию ОБ, исключить большинство кабельных связей между зданиями, но заказчик не согласовал данное предложение. Но это не трагедия: для эффективной работы ПС в составе интеллектуальных сетей функции ПТК АСУ ТП более полезны и важны, чем выбор протокола связи внутри объекта.
Мы считаем, что выбранное решение оптимально для массового применения на новых и реконструируемых ПС 35 кВ, а также в качестве ПТК объектового уровня для построения «умных» сетей.
Разверните, пожалуйста, тезис. За счёт чего именно произошло бы превышение?
Устройства РЗА и АСУ ТП с поддержкой МЭК 61850, как правило, стоят дороже, чем без нее.
Это вызвано в общем случае следующими факторами:
1) Аппаратно – для устройств с 61850 зачастую требуется более мощный CPU (это не наш случай, но у многих так)
2) Программно – лицензия на 61850 обычно стоит доп.денег.
В данном конкретном случае эти факторы и особенности проекта привели к принятию решения в пользу 104.
Но вы не волнуйтесь, есть у нас и другие проекты, про которые мы еще расскажем 😉
Как-то раз заменили мы RS-485 / Modbus, выходящий в ОРУ, на ВОЛС / MMS+GOOSE, но это уже другая история…
Правильно ли я пониманию, что производитель терминала Бреслер-0107 берёт дополнительные деньги за поддержку IEC 61850, и программная лицензия на 61850 в ПТК АСУ ТП «ИНБРЭС» стоит дополнительных денег?
Вопрос прям с подвохом да с подвыподвертом ))
Но, в общем, да.
Ок.