Εξοπλισμός ψηφιακού υποσταθμού με πρωτόκολλο 16850. Ψηφιακός υποσταθμός στη Ρωσία: η διαδικασία έχει ξεκινήσει. Σχεδιασμός και θέση σε λειτουργία

Προστασία ρελέ

Το πρότυπο IEC 61580 επέτρεψε τη δημιουργία μιας νέας γενιάς υποσταθμών - ψηφιακών, που θα πρέπει να γίνουν στοιχεία ενός έξυπνου δικτύου,
Πιο συγκεκριμένα, «ένα ευφυές σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας με ενεργό-προσαρμοστικό δίκτυο». Η εισαγωγή του IEC 61850 κατέστησε δυνατή τη σύνδεση όλου του τεχνολογικού εξοπλισμού του υποσταθμού με ένα ενιαίο δίκτυο πληροφοριών, το οποίο μεταδίδει όχι μόνο δεδομένα από συσκευές μέτρησης σε τερματικά προστασίας ρελέ και αυτοματισμού, αλλά και σήματα ελέγχου.
Σε αυτή τη δημοσίευση, οι συγγραφείς εξετάζουν υποσυστήματα προστασίας ρελέ, αυτοματισμού και εμπορικής μέτρησης ηλεκτρικής ενέργειας, που έχουν δημιουργηθεί με βάση ψηφιακά συστήματα μετάδοσης δεδομένων χρησιμοποιώντας τα πρωτόκολλα που περιγράφονται στο IEC 61580.

ΨΗΦΙΑΚΟΙ ΥΠΟΣΤΑΘΜΟΙ
Προβλήματα υλοποίησης συσκευών ρελέ προστασίας και αυτοματισμού

IEC 61850

Το IEC 61850 είναι ένα παγκόσμιο πρότυπο επικοινωνιών του οποίου το πεδίο εφαρμογής, σύμφωνα με τα σχέδια της Διεθνούς Ηλεκτροτεχνικής Επιτροπής, θα επεκταθεί πέρα ​​από τη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας. Το πρότυπο IEC 61850 "Δίκτυα επικοινωνίας και συστήματα για συστήματα αυτοματισμού στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας" έχει έναν αριθμό κεφαλαίων που περιγράφουν 3 πρωτόκολλα μεταφοράς δεδομένων, καθώς και απαιτήσεις για το μοντέλο πληροφοριών που πρέπει να εφαρμοστεί στις συσκευές, τη γλώσσα διαμόρφωσης και το διαδικασία μηχανικής του συστήματος.
Η σαφής περιγραφή του μοντέλου πληροφοριών των συσκευών είναι ένα από τα σημαντικά χαρακτηριστικά του προτύπου IEC 61850, το οποίο το διακρίνει από άλλα πρότυπα για την ανταλλαγή πληροφοριών στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας. Σύμφωνα με τις απαιτήσεις, κάθε φυσική συσκευή πρέπει να περιέχει έναν λογικό διακομιστή, εντός του οποίου τοποθετείται ένα ιεραρχικό μοντέλο, συμπεριλαμβανομένων μιας ή περισσότερων λογικών συσκευών που περιέχουν λογικούς κόμβους. Κάθε λογικός κόμβος με τη σειρά του περιλαμβάνει στοιχεία δεδομένων και ιδιότητες (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Ιεραρχικό μοντέλο πληροφοριών

Οι λογικοί κόμβοι είναι μια τυποποιημένη περιγραφή της διεπαφής επικοινωνίας διαφόρων λειτουργιών της συσκευής. Για παράδειγμα, η συνάρτηση υπερέντασης στην προστασία ρελέ (RPA) αντιστοιχεί στον λογικό κόμβο PTOC. Ο λογικός κόμβος περιέχει διάφορα στοιχεία δεδομένων, όπως το στοιχείο str, το οποίο παρέχει σήμα ότι η προστασία έχει ξεκινήσει. Τα χαρακτηριστικά του στοιχείου str θα είναι πεδία όπως γενικά (γενική έναρξη), phsA (έναρξη φάσης Α) και άλλα.

Όπως αναφέρθηκε ήδη, το πρότυπο IEC 61850 προσφέρει τη χρήση τριών πρωτοκόλλων μεταφοράς δεδομένων (Εικ. 2):

• MMS (Manufacturing Message Specification - Πρότυπο ISO/IEC 9506) - ένα πρωτόκολλο για τη μεταφορά δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και εντολών ελέγχου εποπτείας μεταξύ συσκευών δικτύου ή/και εφαρμογών λογισμικού.
• Το GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event - Πρότυπο IEC 61850-8-1) είναι ένα πρωτόκολλο μεταφοράς δεδομένων συμβάντων υποσταθμού. Στην πραγματικότητα, αυτό το πρωτόκολλο χρησιμεύει για να αντικαταστήσει τις συνδέσεις καλωδίων χαλκού που έχουν σχεδιαστεί για τη μετάδοση διακριτών σημάτων μεταξύ συσκευών.
• Το SV (Δειγματικές Τιμές - Πρότυπο IEC 61850-9-2) είναι ένα πρωτόκολλο για τη μετάδοση ψηφιοποιημένων στιγμιαίων τιμών από τη μέτρηση των μετασχηματιστών ρεύματος και τάσης (CT και VT). Αυτό το πρωτόκολλο σάς επιτρέπει να αντικαταστήσετε τα κυκλώματα AC που συνδέουν συσκευές RPA με CT και VT.

Ρύζι. 2. Πρωτόκολλα IEC 61850

Πρώτα απ 'όλα, οι κατασκευαστές έχουν εφαρμόσει υποστήριξη για τα πρωτόκολλα MMS και GOOSE. Μόνο 10 χρόνια μετά τη δημοσίευση της πρώτης έκδοσης του προτύπου, οι κατασκευαστές έφτασαν κοντά στην εφαρμογή υποστήριξης για το πρωτόκολλο SV. Η ώθηση για την ανάπτυξη αυτού του πρωτοκόλλου ήταν η προετοιμασία κατευθυντήριων γραμμών για την εφαρμογή του πρωτοκόλλου IEC 61850-9-2 (κοινώς αναφέρεται ως IEC 61850-9-2 LE από την αγγλική έκδοση Light Edition - light έκδοση). Οι οδηγίες έχουν σαφώς καθορισμένες παραμέτρους υλοποίησης πρωτοκόλλου που είναι κρίσιμες για τη διαλειτουργικότητα της συσκευής, όπως ο ρυθμός δειγματοληψίας, η σύνθεση του πακέτου πληροφοριών κ.λπ.

Ορισμένες από τις παραμέτρους που ορίζονται από την προδιαγραφή 9-2 LE προκάλεσαν δυσαρέσκεια στους κατασκευαστές. Για παράδειγμα, ο επιλεγμένος ρυθμός δειγματοληψίας των 80 δειγμάτων ανά περίοδο δεν συνέπεσε με την εσωτερική συχνότητα επεξεργασίας σήματος σε συσκευές RPA Ρώσων και πολλών ξένων (Ιαπωνία, Γαλλία) κατασκευαστές. Αυτό προκάλεσε κάποια καθυστέρηση στην ανάπτυξη συσκευών προστασίας ρελέ με υποστήριξη για το πρωτόκολλο SV, αλλά τώρα μπορούμε να πούμε ότι αυτό το πρόβλημα έχει λυθεί και σχεδόν όλοι οι μεγάλοι κατασκευαστές συσκευών προστασίας ρελέ και αυτοματισμού έχουν παρουσιάσει πρωτότυπα συσκευών με υποστήριξη για το πρωτόκολλο IEC 61850-9-2.

Έτσι, ένα από τα βασικά καθήκοντα στον δρόμο της κατασκευής ψηφιακών υποσταθμών, δηλαδή η δημιουργία του απαραίτητου συγκροτήματος δευτερογενούς εξοπλισμού με την υποστήριξη ψηφιακών πρωτοκόλλων, έχει λυθεί σήμερα. Ωστόσο, εξακολουθούν να υφίστανται μια σειρά από οργανωτικά και τεχνικά ζητήματα, χωρίς τη λύση των οποίων δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί η μετάβαση στο ψηφιακό σε δευτερεύοντα συστήματα. Ας τα απαριθμήσουμε:

• λειτουργική συμβατότητα συσκευών για διάφορους σκοπούς και από διαφορετικούς κατασκευαστές.
• αξιοπιστία της μετάδοσης δεδομένων μέσω ψηφιακών δικτύων·
• απαιτούμενος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων·
• κανονιστική βάση κατάλληλη για τεχνολογίες, πρώτα απ' όλα στον τομέα της μετρολογίας·
• επίλυση θεμάτων σχεδιασμού ψηφιακών υποσταθμών.

Ας εξετάσουμε κάθε μία από αυτές τις πτυχές με περισσότερες λεπτομέρειες.

ΕΞΑΣΦΑΛΙΣΗ ΣΥΜΒΑΤΟΤΗΤΑΣ

Η συμβατότητα συσκευών διαφορετικών κατασκευαστών για ψηφιακά πρωτόκολλα μεταφοράς δεδομένων είναι μία από τις βασικές αρχές του IEC 61850.

Σε πρώιμο στάδιο της ανάπτυξης του προτύπου, η σκοπιμότητα αυτής της αρχής τέθηκε υπό αμφισβήτηση. Η βάση γι' αυτό ήταν η σχετικά ωμή εφαρμογή πρωτοκόλλων στις πρώτες εκδόσεις συσκευών: κάθε κατασκευαστής βιαζόταν να δηλώσει ότι είχε μια συσκευή με υποστήριξη IEC 61850. Για τη δοκιμή τέτοιων συσκευών, δημιουργήθηκε μια σειρά από ερευνητικά εργαστήρια διαλειτουργικότητας που εργαστεί στο εξωτερικό και στη Ρωσία.

Τα αποτελέσματα των δοκιμών σε εργαστήρια, καθώς και οι ανεξάρτητες δοκιμές από κατασκευαστές, δείχνουν ότι το πρόβλημα της διασφάλισης της συμβατότητας με τα πρωτόκολλα GOOSE, MMS και SV (στην έκδοση LE) δεν είναι πλέον ζήτημα σήμερα.

Μια ξεχωριστή εργασία εδώ είναι η διασφάλιση της συμβατότητας όσον αφορά τη γλώσσα διαμόρφωσης σύμφωνα με το IEC 61850-6. Αυτό το κεφάλαιο του προτύπου περιγράφει τη γλώσσα διαμόρφωσης Substation Configuration Language (SCL), που βασίζεται στη γλώσσα σήμανσης XML και προορίζεται για τη δημιουργία αρχείων διαμόρφωσης συσκευής.

Υπάρχουν οι ακόλουθοι τύποι αρχείων SCL:
ICD - αρχείο περιγραφής δυνατοτήτων συσκευής.
SSD - αρχείο περιγραφής προδιαγραφών υποσταθμού.
SCD - αρχείο περιγραφής διαμόρφωσης υποσταθμού.
CID - αρχείο περιγραφής διαμόρφωσης συσκευής.

Η διαδικασία διαμόρφωσης της συσκευής που περιγράφεται από το πρότυπο περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα (Εικ. 3):

• δημιουργία αρχείου προδιαγραφών SSD χρησιμοποιώντας εξειδικευμένο λογισμικό σχεδιασμού.
• χρησιμοποιώντας το λογισμικό που παρέχεται με τις συσκευές RPA, τα αρχεία της περιγραφής των δυνατοτήτων - ICD εξάγονται από τις συσκευές.
• ενσωμάτωση αρχείων που περιγράφουν τις δυνατότητες των συσκευών ICD στο αρχείο SSD και διαμορφώνουν τις συνδέσεις επικοινωνίας μεταξύ συσκευών. Αυτή η λειτουργία εκτελείται επίσης σε εξειδικευμένο λογισμικό σχεδιασμού. Το αποτέλεσμα θα είναι ένα αρχείο περιγραφής διαμόρφωσης υποσταθμού - SCD.
• εισαγωγή του αρχείου SCD στο λογισμικό διαμόρφωσης της συσκευής και λήψη μεμονωμένων αρχείων διαμόρφωσης για κάθε μία από τις συσκευές - CID - και στη συνέχεια λήψη αυτών των αρχείων στις συσκευές.

Ρύζι. 3. Διαδικασία διαμόρφωσης IEC 61850

Ενδέχεται να απαιτούνται μερικές αλλαγές διαμόρφωσης κατά τη ρύθμιση της συσκευής. Σε τέτοιες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται ένας άλλος τύπος αρχείου - IID. Αυτό το αρχείο προορίζεται να κάνει αλλαγές στο αρχείο περιγραφής διαμόρφωσης του υποσταθμού SCD. Μετά την αλλαγή του αρχείου SCD, όλες οι διαμορφώσεις στις συσκευές πρέπει να ενημερωθούν.

Μέχρι σήμερα, η σύνδεση των κατασκευαστών λογισμικού συσκευών και λογισμικού για τη διαμόρφωση συστήματος δεν παρέχεται πλήρως. Το IEC 61850 Interoperability Lab μπόρεσε να χρησιμοποιήσει το λογισμικό Atlan Design για τη διαμόρφωση μιας συσκευής MiCOM P141, SEL-451 και SIPROTEC 7SJ80. Δεν είναι δυνατή η εισαγωγή ενός ολοκληρωμένου έργου σε μορφή SCD στο λογισμικό ορισμένων κατασκευαστών. Αντίθετα, πρέπει να διαμορφώσετε τις παραμέτρους για κάθε συσκευή ξεχωριστά.

Γενικά, αυτό το μειονέκτημα δεν εμποδίζει την οργάνωση της επικοινωνίας μέσω των πρωτοκόλλων GOOSE, MMS ή SV μεταξύ συσκευών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων των διαφορετικών κατασκευαστών συσκευών προστασίας ρελέ, ωστόσο, περιπλέκει τη διαδικασία σχεδιασμού και θέσης σε λειτουργία και αυξάνει τις απαιτήσεις για τα προσόντα προσωπικό των οργανισμών ανάθεσης.

ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ

Ένα χαρακτηριστικό των δευτερευόντων συστημάτων που κατασκευάζονται σύμφωνα με το πρότυπο IEC 61850 είναι η υλοποίηση των περισσότερων λειτουργιών προστασίας και αυτοματισμού χρησιμοποιώντας ένα δίκτυο πληροφοριών. Αντίστοιχα, η αξιοπιστία του συστήματος προστασίας ρελέ θα σχετίζεται με την αξιοπιστία του υποσυστήματος μετάδοσης δεδομένων.

Το πρότυπο IEC 61850 προσφέρει μια σειρά λύσεων που στοχεύουν στη βελτίωση της αξιοπιστίας της μετάδοσης δεδομένων. Αυτό το σύμπλεγμα περιλαμβάνει τόσο τα μέσα που περιγράφονται από το ίδιο το πρότυπο όσο και τα τυπικά μέσα πρωτοκόλλων επικοινωνίας Ethernet, τα οποία περιλαμβάνουν τον φυσικό πλεονασμό της πληροφοριακής υποδομής σε συνδυασμό με τη χρήση πρωτοκόλλων πλεονασμού.

Επί του παρόντος υπάρχουν τρία κύρια πρωτόκολλα πλεονασμού: RSTP, PRP, HSR.

Η επιλογή του πρωτοκόλλου και των παραμέτρων του θα καθοριστεί από την τοπολογία του δικτύου πληροφοριών και τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά ως προς τον επιτρεπόμενο χρόνο διακοπής μετάδοσης.

Οι τεχνικές αξιοπιστίας που περιγράφονται από το πρότυπο IEC 61850 για τα πρωτόκολλα MMS, GOOSE, SV θα είναι διαφορετικές λόγω των σημαντικών διαφορών μεταξύ αυτών των πρωτοκόλλων.

Το πρωτόκολλο MMS είναι ένα τυπικό πρωτόκολλο πελάτη/διακομιστή πάνω από τη στοίβα TCP/IP. Για να διασφαλίσει τη μεταφορά δεδομένων, χρησιμοποιεί έναν μηχανισμό αιτήματος και απόκρισης (Εικ. 4). Έτσι, σε περίπτωση αποτυχημένης προσπάθειας μεταφοράς δεδομένων, η συσκευή θα μπορεί να δημιουργήσει μια κατάλληλη αναφορά.

Ρύζι. 4. Μηχανισμός μεταφοράς δεδομένων μέσω πρωτοκόλλου MMS.

Το πρωτόκολλο GOOSE μεταφέρει δεδομένα χρησιμοποιώντας την τεχνολογία "εκδότης-συνδρομητής" χωρίς επιβεβαίωση λήψης δεδομένων. Η διασφάλιση της εγγυημένης παράδοσης των μηνυμάτων σε αυτό το πρωτόκολλο πραγματοποιείται με επαναλαμβανόμενη επανάληψη του μεταδιδόμενου μηνύματος με ελάχιστη χρονική καθυστέρηση (μικροδευτερόλεπτα).

Για να γίνει διάγνωση του καναλιού επικοινωνίας, ακόμη και αν δεν υπάρχουν αλλαγές στα μεταδιδόμενα σήματα, η συσκευή εκδότη στέλνει περιοδικά ένα πακέτο με αυτά τα δεδομένα. Σε περίπτωση βλάβης του καναλιού επικοινωνίας, η συσκευή συνδρομητή δεν θα λάβει μήνυμα μετά από ένα καθορισμένο διάστημα και θα μπορεί να εκδίδει ειδοποίηση για προβλήματα στο κανάλι επικοινωνίας.

Στο σχ. 5 απεικονίζει τον μηχανισμό μετάδοσης δεδομένων του πρωτοκόλλου GOOSE, όπου T0 είναι το διάστημα σε κανονική λειτουργία, (T0) είναι το διάστημα από τη μετάδοση του τελευταίου μηνύματος στο μήνυμα μετά την αλλαγή δεδομένων στο πακέτο μηνυμάτων GOOSE, T1-T4 είναι το μεταβαλλόμενο διάστημα μεταξύ των πακέτων μηνυμάτων GOOSE από το ελάχιστο έως το ονομαστικό.

Ρύζι. 5. Αλλαγή του χρονικού διαστήματος για τη μετάδοση πακέτων μηνυμάτων GOOSE

Το πρωτόκολλο SV, όπως και το GOOSE, είναι ένα πρωτόκολλο δημοσίευσης-συνδρομής. Τα δεδομένα του πρωτοκόλλου SV μεταδίδονται σε σταθερή ροή, έτσι ώστε μια συσκευή συνδρομητή να μπορεί να ανιχνεύσει αστοχία σύνδεσης λόγω έλλειψης δεδομένων.

Εκτός από τα διαγνωστικά καναλιών επικοινωνίας, τα δεδομένα πρωτοκόλλου GOOSE και SV παρέχονται με ενδείξεις ποιότητας. Η ετικέτα ποιότητας περιέχει πολλά πεδία, καθένα από τα οποία προορίζεται να μεταφέρει δεδομένα σχετικά με την κατάσταση της συσκευής που μεταδίδει δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων πληροφοριών σχετικά με την υγεία, την ακρίβειά της κ.λπ.

Η εφαρμογή των περιγραφόμενων αρχών σε συστήματα κατασκευασμένα σύμφωνα με το πρότυπο IEC 61850 σάς επιτρέπει να ανιχνεύετε άμεσα ζημιές σε στοιχεία υποδομής δικτύου και συσκευές προστασίας αναμετάδοσης και να παρέχετε γρήγορη απόκριση σε αυτά.

Ωστόσο, για να διατηρείται το σύστημα σε καλή κατάσταση λειτουργίας και να διασφαλίζεται η αδιάλειπτη απόδοση κρίσιμων λειτουργιών, είναι απαραίτητο να επιλέξετε τη σωστή δομή συστήματος, να προβλεφθεί δομικός πλεονασμός στοιχείων όπου χρειάζεται και να δημιουργηθούν πρωτόκολλα για πλεονάζουσες συσκευές δικτύου. Αυτά τα ζητήματα δεν εμπίπτουν στο πεδίο εφαρμογής του IEC 61850 και θα πρέπει να επιλυθούν σε εθνικό επίπεδο. Λόγω της πολυπλοκότητας του υπό εξέταση ζητήματος, φαίνεται σκόπιμο να αναπτυχθούν κατευθυντήριες γραμμές που δίνουν συστάσεις σχετικά με την επιλογή της τοπολογίας του δικτύου πληροφοριών και τις αρχές του πλεονασμού σε σχέση με τυπικά σχήματα διακοπτών που υιοθετήθηκαν στη Ρωσία.

BAUD RATE

Η ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων μέσω του δικτύου πληροφοριών ενός ψηφιακού υποσταθμού, μαζί με την αξιοπιστία, είναι η πιο σημαντική παράμετρος. Ο χρόνος παράδοσης δεδομένων για σημαντικά σήματα (π.χ. εκκίνηση ή απενεργοποίηση προστασίας, εντολή απενεργοποίησης διακόπτη κυκλώματος κ.λπ.) θα καθορίσει τον συνολικό χρόνο για την εξάλειψη των μη φυσιολογικών συνθηκών και θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί.

Η τρέχουσα έκδοση του IEC 61850-5 κανονικοποιεί τον επιτρεπόμενο χρόνο μετάδοσης σήματος (Πίνακας 1).

Αυτί. 1. Ομαλοποιημένος χρόνος μετάδοσης σήματος

Από τα πρωτόκολλα που συζητήθηκαν παραπάνω, ο χρόνος μετάδοσης πακέτων είναι κρίσιμος μόνο για το GOOSE και το SV. Το πρότυπο IEC 61850 για αυτά τα πρωτόκολλα παρέχει έναν αριθμό μηχανισμών που αυξάνουν την προτεραιότητά τους σε σύγκριση με όλη την άλλη κίνηση στο δίκτυο πληροφοριών. Αυτό σημαίνει ότι η λήψη αρχείων καταγραφής συναγερμών από μία από τις συσκευές προστασίας ρελέ μέσω πρωτοκόλλου MMS ή FTP δεν θα παρεμποδίσει τη γρήγορη μετάδοση ενός πακέτου με μήνυμα GOOSE. Από αυτή την άποψη, κατά το σχεδιασμό του δικτύου πληροφοριών ενός συστήματος αυτοματισμού ψηφιακού υποσταθμού, όλη η υπόλοιπη κίνηση μπορεί να αγνοηθεί.

Τα μηνύματα GOOSE, παρά το σχετικά μικρό μέγεθος του πακέτου, μπορούν να δημιουργήσουν ένα αρκετά μεγάλο φορτίο στο δίκτυο τη στιγμή της αλλαγής δεδομένων στο μεταδιδόμενο μήνυμα GOOSE (όταν το ίδιο μήνυμα αναμεταδίδεται με ελάχιστη χρονική καθυστέρηση). Στη ρωσική πρακτική κατασκευής υποσταθμών χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο GOOSE, υπήρχε μια εμπειρία διεξαγωγής των λεγόμενων δοκιμών "καταιγίδας", όταν ο χρόνος παράδοσης του μηνύματος ελέγχονταν σειριακά όταν ένας μεγάλος αριθμός συσκευών προστασίας ρελέ ενεργοποιούνταν ταυτόχρονα.

Προφανώς, είναι δύσκολο να εφαρμοστούν τέτοιες δοκιμές κατά τη δημιουργία ψηφιακού υποσταθμού. Ωστόσο, είναι πολύ πιθανό να προσομοιωθούν όλες οι διεργασίες στο δίκτυο πληροφοριών του σχεδιασμένου υποσταθμού χρησιμοποιώντας εξειδικευμένο λογισμικό.

Συνιστάται να χωρίσετε αυτή την εργασία στα ακόλουθα στάδια:

1. Ανάπτυξη ενός σχηματικού διαγράμματος μεταφοράς δεδομένων μεταξύ λογικών κόμβων και φυσικών συσκευών κατά την εκτέλεση διαφόρων λειτουργιών.
2. Προσομοίωση λογικών λειτουργιών σε διάφορους τρόπους λειτουργίας του PS με καταχώρηση ταυτόχρονων εκπεμπόμενων σημάτων.
3. Μοντελοποίηση του φορτίου πληροφοριών στο δίκτυο κατά την εκτέλεση διαφόρων λειτουργιών με βάση τα αποτελέσματα του προηγούμενου σταδίου.

Η μοντελοποίηση του φορτίου πληροφοριών που δημιουργείται από το πρωτόκολλο IEC 61850-9-2 είναι μια απλούστερη εργασία λόγω του γεγονότος ότι τα δεδομένα μεταδίδονται σύμφωνα με το καθορισμένο πρωτόκολλο σύμφωνα με έναν ντετερμινιστικό νόμο.

Ωστόσο, κατά το σχεδιασμό εδώ, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη διάφοροι τρόποι λειτουργίας του ίδιου του δικτύου, για παράδειγμα, περιπτώσεις αστοχίας ενός από τα τμήματα.

Ως προς τη δομή τους, τα δίκτυα πληροφοριών των υποσταθμών δεν είναι τα πιο περίπλοκα και η μοντελοποίησή τους μπορεί να γίνει με μεγάλη ακρίβεια. Το πρότυπο IEC 61850, ωστόσο, παρέχει ένα μεγάλο σύνολο εργαλείων που έχουν σχεδιαστεί για να αυξάνουν την προτεραιότητα μεμονωμένων μηνυμάτων έναντι άλλων, γεγονός που μειώνει τον χρόνο παράδοσής τους.

Η ανάπτυξη κατευθυντήριων γραμμών σε αυτόν τον τομέα δεν είναι επί του παρόντος εφικτή. Αυτό οφείλεται κυρίως στην έλλειψη μιας ολοκληρωμένης πρακτικής εφαρμογής του διαύλου διεργασίας σύμφωνα με το πρωτόκολλο IEC 61850-9-2, καθώς και σε σοβαρές διαφορές στα χαρακτηριστικά του εξοπλισμού.

Πρέπει να σημειωθεί η σημασία μιας σοβαρής μελέτης των έργων ψηφιακών υποσταθμών σε αυτό το κομμάτι, καθώς μόνο μια επιφανειακή ανάλυση μπορεί να οδηγήσει είτε σε μη ικανοποιητικά αποτελέσματα όσον αφορά την απόδοση του συστήματος είτε σε σοβαρή υπερεκτίμηση του κόστους του εξοπλισμού, που θα κάνει τους ψηφιακούς υποσταθμούς μη ανταγωνιστική.

ΜΕΤΡΟΛΟΓΙΚΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ

Η εφαρμογή ενός συστήματος μεταφοράς φύλαξης που βασίζεται στον δίαυλο διεργασιών σύμφωνα με το πρωτόκολλο IEC 61850-9-2 είναι μια μη τετριμμένη εργασία από μετρολογική άποψη. Σε αυτή την περίπτωση, ένας μετρητής με ψηφιακή διεπαφή γίνεται μόνο ένας υπολογιστής που εκτελεί τις λειτουργίες του πολλαπλασιασμού και της πρόσθεσης. Ωστόσο, οι απαιτήσεις ακρίβειας πρέπει να ισχύουν για έναν μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό, ανεξάρτητα από το αν αυτός ο μετατροπέας είναι πρωτεύων (ψηφιακός ή οπτικός μετασχηματιστής ρεύματος) ή δευτερεύων (μονάδα συγχώνευσης).

Οι εργασίες στον τομέα αυτό θα πρέπει να περιλαμβάνουν τη δημιουργία μεθοδολογίας για μετρολογική επαλήθευση μορφοτροπέων μέτρησης με διεπαφή IEC 61580-9-2 και τη δημιουργία μορφοτροπέων μέτρησης αναφοράς με ψηφιακή διεπαφή. Στο επόμενο στάδιο, θα πρέπει να επιλυθεί το ζήτημα της προστασίας του διαύλου διεργασίας από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση. Αυτές οι εργασίες είναι οι πιο σημαντικές στο δρόμο για τη δημιουργία ενός νόμιμου συστήματος μεταφοράς επιμέλειας βασισμένο στο δίαυλο διεργασίας IEC 61850-9-2.

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΘΕΣΗ

Η εισαγωγή των ψηφιακών πρωτοκόλλων αλλάζει σημαντικά τη διαδικασία εγκατάστασης. Εάν παλαιότερα η κύρια εργασία εδώ ήταν η τοποθέτηση καλωδίων και η συνένωση τους, τώρα μέρος αυτής της εργασίας γίνεται στο στάδιο του σχεδιασμού κατά τη διαμόρφωση του συστήματος σύμφωνα με το IEC 61850 σύμφωνα με τη διαδικασία που περιγράφεται παραπάνω. Ταυτόχρονα, εάν εντοπιστούν σφάλματα στο στάδιο της θέσης σε λειτουργία, το προσωπικό του οργανισμού ανάθεσης πρέπει να έχει επαρκή ικανότητα να κάνει αλλαγές στα αρχεία διαμόρφωσης του IEC 61850. Από αυτή την άποψη, στην πραγματικότητα, η εργασία του σχεδιαστή και του εγκαταστάτη συνδυάζονται.

Η τεκμηρίωση σχεδιασμού για τον ψηφιακό υποσταθμό θα αποτελείται από δύο μέρη: τεκμηρίωση σχεδιασμού στην κλασική προβολή και αρχεία διαμόρφωσης σε μορφή αρχείου SCL.

Η τεκμηρίωση του έργου (έντυπη έκδοση) θα περιλαμβάνει:

• ΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΕΡΓΟ;
• ηλεκτρικά διαγράμματα πρωτογενούς εξοπλισμού.
• ηλεκτρικά κυκλώματα δευτερευόντων κυκλωμάτων.
• καλωδιακά περιοδικά?
• Ρυθμίσεις RZA και άλλες ενότητες.

Η διαμόρφωση των πρωτοκόλλων επικοινωνίας IEC 61850 πρέπει να περιλαμβάνει μόνο το αρχείο περιγραφής υποσταθμού - SCD.

Στην πράξη, για ένα μικρό έργο υποσταθμού με 20 θέσεις, το αρχείο SCD είναι ένα έγγραφο κειμένου με περισσότερα από 1500 φύλλα. Η ανάγνωση και η επεξεργασία αυτού του εγγράφου είναι εξαιρετικά δύσκολη (Εικ. 6), και επομένως είναι σχεδόν αδύνατο να ελέγξετε και να εντοπίσετε την πηγή ενός πιθανού σφάλματος. Επομένως, κατά την ανάπτυξη έργων για ψηφιακούς υποσταθμούς όσον αφορά τη μετάδοση δεδομένων σύμφωνα με το IEC 61580, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται εξειδικευμένα συστήματα CAD με δυνατότητα πλήρους τεκμηρίωσης όλων των επικοινωνιών σύμφωνα με το IEC 61850 σε γραφική μορφή, υποδεικνύοντας στο σχέδιο τα αναγνωριστικά των λογικών κόμβων, σύνολα δεδομένων, μηνύματα GOOSE κ.λπ.

Ρύζι. 6. Δείγμα αρχείου SCD

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Επί του παρόντος, ένα μεγάλο σύνολο θεμάτων που στάθηκαν εμπόδιο στην εισαγωγή των ψηφιακών υποσταθμών έχει ήδη επιλυθεί. Αυτές οι ερωτήσεις περιλαμβάνουν:

1. Δημιουργία πλήρους συγκροτήματος δευτερογενούς εξοπλισμού με υποστήριξη όλων των πρωτοκόλλων που περιγράφονται από το πρότυπο IEC 61850.
2. Διασφάλιση της συμβατότητας του εξοπλισμού σύμφωνα με τα πρωτόκολλα του προτύπου, που επιβεβαιώνεται από μεγάλο αριθμό επιτυχημένων δοκιμών.

Τέτοια αποτελέσματα ήδη σήμερα καθιστούν δυνατή την υλοποίηση πιλοτικών έργων ψηφιακών υποσταθμών και την απόκτηση εμπειρίας στο σχεδιασμό, την εγκατάσταση, τη θέση σε λειτουργία και τη λειτουργία.

Για τη σειριακή υλοποίηση έργων ψηφιακού υποσταθμού πρέπει να δημιουργηθεί ένα κανονιστικό πλαίσιο για τη διασφάλιση της νομιμότητας των αποφάσεων που λαμβάνονται στο πλαίσιο έργων, καθώς και κατευθυντήριες γραμμές για το σχεδιασμό και τη θέση σε λειτουργία τέτοιων εγκαταστάσεων.

Η σύνθεση των εργασιών προτεραιότητας σε αυτόν τον τομέα θα πρέπει να περιλαμβάνει την ανάπτυξη:

• κατευθυντήριες γραμμές για τη διασφάλιση της αξιοπιστίας της μετάδοσης δεδομένων σε ψηφιακούς υποσταθμούς·
• Μέθοδοι μοντελοποίησης του δικτύου πληροφοριών ψηφιακών υποσταθμών για την αξιολόγηση του φορτίου πληροφοριών σύμφωνα με τα πρωτόκολλα IEC 61850.
• κανονιστικό πλαίσιο, δημιουργία προτύπων και μεθόδων επαλήθευσης όσον αφορά τα μετρολογικά χαρακτηριστικά μετατροπέων αναλογικού σε ψηφιακό με ψηφιακή διεπαφή σύμφωνα με το πρωτόκολλο IEC 61850·
• απαιτήσεις για τη σύνθεση και το περιεχόμενο της τεκμηρίωσης σχεδιασμού για ψηφιακούς υποσταθμούς όσον αφορά τη μετάδοση δεδομένων με τη χρήση προτύπων πρωτοκόλλων IEC 61850.

Η υλοποίηση των παραπάνω βημάτων θα δημιουργήσει όχι μόνο ένα ρυθμιστικό πλαίσιο για τα έργα που εγκρίνονται στο πλαίσιο αποφάσεων, αλλά και μια σταθερή βάση για την αύξηση της οικονομικής απόδοσης των έργων ψηφιακού υποσταθμού.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Οδικός χάρτης τυποποίησης έξυπνου δικτύου IEC. Εκδ. 1.0 - 2009-12.
2. Μητρώο συμβατών συσκευών. http://mek61850.rf/compatibility
3. Tazin V.O., Golovin A.V., Anoshin A.O. Μηχανική συστημάτων αυτοματισμού για ψηφιακούς υποσταθμούς // Relayshchik. 2012. Νο. 1.

ΨΗΦΙΑΚΟ

ΜΙΚΡΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ

ΨΗΦΙΑΚΟ

ΜΙΚΡΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ

ΔΙΑΔΡΑΣΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΑΣ ΥΠΟΣΤΑΘΜΟΥ ΜΕΣΩ ΤΟΥ ΠΙΝΑΚΑΣ ΑΦΗΣ ΤΟΥ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΕΛΕΓΚΤΗ

ΤΕΡΜΑΤΙΚΟΙ ΜΙΚΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ ΓΙΑ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΚΑΙ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟ, ΜΕΤΡΗΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΟΥ ΥΠΟΣΤΗΡΙΖΟΥΝ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ IEC 61850

ΣΥΜΒΑΤΙΚΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΣ ΤΑΣΗ ΜΑΖΙ ΜΕ ΔΙΑΠΡΑΞΗ ΔΙΑΦΟΡΑ

ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ, ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΑΙ ΣΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ ΕΦΑΡΜΟΖΟΝΤΑΙ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑ SCADA ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΟ ΜΕΣΩ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ ΜΕ ΠΙΝΑΚΑΣ ΑΦΗΣ HMI

Τι είναι ένας ψηφιακός υποσταθμός;

Πρόκειται για έναν υποσταθμό εξοπλισμένο με ένα σύμπλεγμα ψηφιακών συσκευών που διασφαλίζουν τη λειτουργία συστημάτων προστασίας ρελέ και αυτοματισμού, μέτρησης ηλεκτρικής ενέργειας, αυτοματοποιημένων συστημάτων ελέγχου διεργασιών και καταχώρησης συμβάντων έκτακτης ανάγκης σύμφωνα με το πρωτόκολλο IEC 61850.

Η εφαρμογή του IEC 61850 καθιστά δυνατή τη σύνδεση όλου του τεχνολογικού εξοπλισμού του υποσταθμού με ένα ενιαίο δίκτυο πληροφοριών, μέσω του οποίου μεταδίδονται όχι μόνο δεδομένα από τις συσκευές μέτρησης στα τερματικά RPA, αλλά και σήματα ελέγχου.

Μια αποκλειστική λύση έχει γίνει διαθέσιμη

Το πρότυπο IEC 61850 είναι πολύ γνωστό σε υποσταθμούς με τάξη τάσης τροφοδοσίας 110kV και άνω, προσφέρουμε μια λύση για την εφαρμογή αυτού του προτύπου σε κατηγορίες 35kV, 10kV και 6kV.

Γιατί είναι απαραίτητος ένας ψηφιακός υποσταθμός;

Μειώστε το χρόνο σχεδίασης κατά 25%

Τυποποίηση κυκλωμάτων και λειτουργικών λύσεων. Μείωση του αριθμού λειτουργικών κυκλωμάτων, σειρών ακροδεκτών στα διαμερίσματα ρελέ των κυψελών.

Μείωση του όγκου εργασιών εγκατάστασης και ρύθμισης κατά 50%

Χρησιμοποιείται διάλυμα υψηλής προκατασκευής. Το εργοστάσιο εκτελεί την εγκατάσταση εξοπλισμού διακοπτών για τα κύρια και βοηθητικά κυκλώματα. Τοποθετούνται επικοινωνίες μεταξύ ντουλαπιών λειτουργικών συστημάτων ρεύματος, τοποθετούνται αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου διεργασιών, τοποθετούνται ASKUE. Πραγματοποιείται παραμετροποίηση, διαμόρφωση και δοκιμή συστημάτων RPA.

Μειώστε το κόστος συντήρησης κατά 15%

Η μετάβαση από την προγραμματισμένη συντήρηση εγκαίρως στη συντήρηση με βάση την κατάσταση του εξοπλισμού λόγω On-line διάγνωσης της κατάστασης του εξοπλισμού. Αυτό μειώνει τον αριθμό των ταξιδιών των εργαζομένων για τακτική συντήρηση.

Η 100% εναλλαγή λειτουργίας εκτελείται εξ αποστάσεως με παρακολούθηση λειτουργιών μέσω βίντεο

Η απλή ενσωμάτωση όλων των συστημάτων σε έναν ενιαίο ψηφιακό χώρο σάς επιτρέπει να διαχειρίζεστε τον υποσταθμό με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα, καθώς και να ενσωματώνετε άλλα επίπεδα συστημάτων ελέγχου διεργασιών στο σύστημα.

Πως δουλεύει?

ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΥΠΟΣΤΑΘΜΟΣ IEC 61850

Ο πελάτης εφοδιάζεται με 100% εργοστασιακά έτοιμους ψηφιακούς συσκευασμένους υποσταθμούς μετασχηματιστών, συμπεριλαμβανομένων όλων των μεγάλων συστημάτων υποσταθμών: APCS, ASKUE και SN.

Το KRU "Classic" έχει μοντέρνα αρχιτεκτονική και ως προς τον σχεδιασμό και τις λειτουργικές τους παραμέτρους ανταποκρίνεται στον υψηλότερο βαθμό σε όλες τις σύγχρονες απαιτήσεις. Χάρη σε ένα ευρύ πλέγμα διαγραμμάτων κύριων κυκλωμάτων, επιτυγχάνεται υψηλός βαθμός ευελιξίας στο σχεδιασμό και την εφαρμογή του εξοπλισμού διανομής.

Όλες οι κυψέλες διακοπτών 10 kV που είναι εγκατεστημένες στον υποσταθμό είναι εξοπλισμένες με ηλεκτρική κίνηση του διακόπτη γείωσης και ένα αποσπώμενο στοιχείο κασέτας με διακόπτη.

Η μονάδα SKP είναι ένα ειδικό ηλεκτρικό δοχείο με μόνωση, εξοπλισμένο με συστήματα φωτισμού, θέρμανσης και αερισμού και ηλεκτρικό εξοπλισμό ενσωματωμένο σε αυτό.

Αυτές οι μονάδες έχουν υψηλή εργοστασιακή ετοιμότητα με σύντομο χρόνο εγκατάστασης και θέσης σε λειτουργία, γεγονός που, σε συνδυασμό με την υψηλή αντιδιαβρωτική αντοχή και την ικανότητα λειτουργίας σε δύσκολες κλιματολογικές συνθήκες, τις καθιστά απαραίτητες για την κατασκευή πλήρων υποσταθμών μετασχηματιστών.

■ Το αρθρωτό κτίριο δεν απαιτεί συντήρηση καθ' όλη τη διάρκεια ζωής του.

■ κατασκευαστήςπαρέχει εγγύηση για αντιδιαβρωτική προστασία και βαφή για όλη τη διάρκεια ζωής.

■ Το αρθρωτό κτίριο έχει ικανότητα απώλειας θερμότητας όχι μεγαλύτερη από 4 kW σε κανονική λειτουργία (εξωτερική θερμοκρασία-40°C, εσωτερική θερμοκρασία +18°C) και 3 kW σε λειτουργία εξοικονόμησης ενέργειας (εξωτερική θερμοκρασία -40°C, εσωτερική θερμοκρασία +5°C).

Οι μονάδες SKP είναι κατασκευασμένες από μέταλλο με επίστρωση αλουμινίου-ψευδάργυρου (Al-55%-Zn-45%), η οποία παρέχει εγγυημένη προστασία από τη διάβρωση για όλη τη διάρκεια ζωής των μονάδων.

Πως δουλεύει?

Πως δουλεύει?

ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΥΠΟΣΤΑΘΜΟΣ IEC 61850

Τα ντουλάπια διακοπτών είναι εξοπλισμένα με ακροδέκτες μικροεπεξεργαστή για προστασία και αυτοματισμό, καθώς και με μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό. Η μετατροπή των αναλογικών σημάτων σε ψηφιακά δεν υπερβαίνει ένα ερμάριο διακοπτών.

Για τη λειτουργία των προστασιών UROV, ZMN, AVR, LZSH, προστασίας τόξου, DZT, OBR απαιτείται ενδοτερματική σύνδεση. Χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο IEC 61850, όλα τα σήματα μεταξύ των τερματικών μεταδίδονται μέσω ενός οπτικού καλωδίου ή ενός καλωδίου Ethernet. Έτσι, η ανταλλαγή μεταξύ των ντουλαπιών πραγματοποιείται μόνο σε ψηφιακό κανάλι, το οποίο εξαλείφει την ανάγκη για παραδοσιακά κυκλώματα που συνδέουν ντουλάπια.

Η χρήση οπτικού καλωδίου ή καλωδίου Ethernet αντί για συμβατικά καλώδια σήματος μειώνει τη διάρκεια και το κόστος του χρόνου διακοπής λειτουργίας του υποσταθμού κατά την ανακατασκευή του δευτερεύοντος εξοπλισμού και δημιουργεί την ευκαιρία για εύκολη και γρήγορη αναδιαμόρφωση του συστήματος προστασίας και αυτοματισμού.

Τα περισσότερα από τα διακριτά σήματα που μεταδίδονται μεταξύ συσκευών RPA επηρεάζουν άμεσα τον ρυθμό εξάλειψης της κατάστασης έκτακτης ανάγκης, επομένως το σήμα μεταδίδεται χρησιμοποιώντας τη διάτρηση IEC 61850-8.2. (GOOSE), που χαρακτηρίζεται από υψηλή απόδοση.

Χρόνος μετάδοσης ενός πακέτου δεδομένων GOOSE

τα μηνύματα δεν υπερβαίνει τα 0,001 δευτερόλεπτα.

Έγινε

Η μετάδοση μετρήσεων και διακριτών σημάτων από συσκευές RPA στο σύστημα APCS πραγματοποιείται με χρήση του πρωτοκόλλου MMS (χρησιμοποιώντας υπηρεσίες αναφοράς σε προσωρινή μνήμη και χωρίς προσωρινή αποθήκευση). Κατά τη λειτουργία των συστημάτων τηλεσηματοδότησης και τηλεμετρίας, μεταδίδεται μεγάλος όγκος δεδομένων. Για τη μείωση του φορτίου στο δίκτυο πληροφοριών χρησιμοποιείται το πρωτόκολλο MMS, το οποίο χαρακτηρίζεται από τη συμπαγή των μεταδιδόμενων πληροφοριών.

Πως δουλεύει?

Το πρωτόκολλο επικοινωνίας IEC 61850 επιτρέπει την αυτοδιάγνωση σε πραγματικό χρόνο του εξοπλισμού και όλων των συστημάτων που είναι εγκατεστημένα στον υποσταθμό. Σε περίπτωση εντοπισμού αποκλίσεων από τον κανονικό τρόπο λειτουργίας, το σύστημα ενεργοποιεί αυτόματα το εφεδρικό κύκλωμα, και το αντίστοιχο μήνυμα εκδίδεται στο προσωπικό χειρισμού.

Το σύστημα αναλύει τα δεδομένα που λαμβάνονται και δημιουργεί συστάσεις για τη συντήρηση του εξοπλισμού, που σας επιτρέπει να αλλάξετε την αρχή της εργασίας από την τακτική προγραμματισμένη προληπτική συντήρηση σε εργασία σε περίπτωση εμφάνισης δυσλειτουργιών. Αυτή η αρχή λειτουργίας καθιστά δυνατή τη μείωση του κόστους του προσωπικού για τη συντήρηση του εξοπλισμού.

Χάρη στο πρωτόκολλο IEC 61850 με τυποποιημένη διεπαφή, κατά το σχεδιασμό ενός υποσταθμού, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί εξοπλισμός οποιουδήποτε κατασκευαστή που υποστηρίζει αυτό το πρωτόκολλο. Το DSP έχει τη δυνατότητα να ενσωματώνεται εύκολα στο σύστημα ελέγχου διεργασιών ανώτερου επιπέδου.

Πως δουλεύει?

ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΥΠΟΣΤΑΘΜΟΣ IEC 61850

Στον ψηφιακό υποσταθμό ETZ Vector εφαρμόζεται πλήρης τηλεχειρισμός όλων των συσκευών μεταγωγής συνδέσεων: διακόπτης κυκλώματος, αποσπώμενο στοιχείο, διακόπτης γείωσης. Έτσι, ο πλήρης έλεγχος του υποσταθμού πραγματοποιείται εξ αποστάσεως, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την ασφάλεια του προσωπικού.

Η συλλογή πληροφοριών από ολόκληρο τον υποσταθμό και ο έλεγχος σε πραγματικό χρόνο των συσκευών μεταγωγής πραγματοποιείται με τη χρήση του συστήματος Scada, το οποίο περιλαμβάνεται στο βασικό πακέτο όλων των ψηφιακών υποσταθμών ETZ Vector.

Προβλέπεται να υπάρχει αυτοματοποιημένος χώρος εργασίας για το επιχειρησιακό προσωπικό στον υποσταθμό ή/και στην αίθουσα ελέγχου. Το σύστημα Scada σάς επιτρέπει να οπτικοποιείτε τα σήματα και τα συμβάντα που συμβαίνουν στον υποσταθμό και παρέχει λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τον συναγερμό ή το συμβάν σε μια γραφική οθόνη.

Επιπλέον, μία από τις λειτουργίες του συστήματος Scada είναι η μετάδοση εικόνων βίντεο από κάμερες που είναι εγκατεστημένες στα διαμερίσματα των κυψελών, η οποία σας επιτρέπει να παρακολουθείτε την κατάσταση των συσκευών μεταγωγής.

Scada - το σύστημα ενσωματώνεται εύκολα με οποιαδήποτε συστήματα λογισμικού ανώτατου επιπέδου, επομένως δεν θα είναι δύσκολο να συμπεριληφθεί ο υποσταθμός σε έναν ενιαίο ψηφιακό χώρο της ενεργειακής περιοχής.

Παρά το γεγονός ότι η τάση μετάβασης στις ψηφιακές τεχνολογίες στα συστήματα συλλογής και επεξεργασίας πληροφοριών, ελέγχου και αυτοματοποίησης των υποσταθμών σκιαγραφήθηκε πριν από περισσότερα από 15 χρόνια, ο πρώτος ψηφιακός υποσταθμός στον κόσμο ξεκίνησε μόλις το 2006. Σήμερα, κορυφαίοι κατασκευαστές της βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας σε όλο τον κόσμο εργάζονται ενεργά προς αυτή την κατεύθυνση. Η Ρωσία δεν αποτελεί εξαίρεση.

Η ανάπτυξη της βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας τα τελευταία χρόνια οφείλεται στον παράγοντα ενοποίησης του ηλεκτρικού δικτύου και της πληροφοριακής υποδομής. Ένας ψηφιακός υποσταθμός είναι ένα στοιχείο ενός ενεργού-προσαρμοστικού (ευφυούς) δικτύου ισχύος με σύστημα παρακολούθησης, προστασίας και ελέγχου που βασίζεται στη μετάδοση πληροφοριών σε ψηφιακή μορφή.

Παρά το γεγονός ότι αυτό το θέμα είναι σχετικά νέο, υπάρχουν τώρα πάνω από 100 DSP στον πλανήτη στην Κίνα, τις ΗΠΑ, τον Καναδά και άλλες χώρες. Ειδικότερα, με τη συνδρομή του Υπουργείου Ενέργειας της Ρωσίας, εκπροσωπούμενου από τη Ρωσική Υπηρεσία Ενέργειας, στη διεθνή έκθεση CIGRE-2014 που πραγματοποιήθηκε στο Παρίσι, παρουσιάστηκε κοινή τεχνική λύση εγχώριων εταιρειών, σχεδιασμένη για την αυτοματοποίηση υποσταθμών χρησιμοποιώντας τον Ψηφιακό Υποσταθμό. τεχνολογία.

Προαπαιτούμενα
Ανεξάρτητα από τον σκοπό τους, όλα τα δίκτυα στον πλανήτη γίνονται πιο ισχυρά και πιο περίπλοκα. Συμπεριλαμβανομένων των εκθετικά αυξανόμενων όγκων ροών πληροφοριών που διασφαλίζουν τη διαχείριση των εγκαταστάσεων του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, την παρακολούθηση της τεχνικής τους κατάστασης, τον ποιοτικό έλεγχο της ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και την εμπορική της λογιστική. Αυτό, με τη σειρά του, συνεπάγεται αυξανόμενη χρήση ακριβών έξυπνων ηλεκτρονικών συσκευών, οι οποίες γίνονται όλο και περισσότερες καθημερινά στις εγκαταστάσεις και η τιμή τους είναι ολοένα και υψηλότερη. Συχνά, τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούν διαφορετικά πρότυπα μετάδοσης δεδομένων, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη συνεργασία τους και, επιπλέον, αρχίζει να επιβραδύνει την ανάπτυξη της βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας, και ως εκ τούτου της βιομηχανίας στο σύνολό της. Αυτό ισχύει όχι μόνο για τη Ρωσία, αλλά και για όλες τις βιομηχανικές χώρες. Γενικά, όπως και στην εποχή του στον τομέα των ΤΠΕ, έχει έρθει η στιγμή στη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας που είναι απαραίτητο να αναθεωρηθούν οι ίδιες οι αρχές της κτιριακής ενεργειακής υποδομής και όχι να βελτιωθεί ο εξοπλισμός στο παλιό παράδειγμα.

Προϋπόθεση για την εμφάνιση μιας οικιακής λύσης ήταν η ενεργός ανάπτυξη της τεχνολογίας "Ψηφιακός Υποσταθμός" - η εμφάνιση προτύπων που περιγράφουν το μοντέλο πληροφοριών του υποσταθμού και τα πρωτόκολλα για την ανταλλαγή μεταξύ των στοιχείων του, καθώς και εξοπλισμό που υποστηρίζει αυτά. πρωτόκολλα. Η ουσία της νέας προσέγγισης είναι να αλλάξει η αρχιτεκτονική των συστημάτων προστασίας και ελέγχου κτιρίων για υποσταθμούς, με βάση την ψηφιακή επεξεργασία δεδομένων.

Η χρήση του πρωτοκόλλου IEC61850, που περιγράφεται στην τεχνολογία Digital Substation, καθιστά δυνατή τη λήψη μιας ενιαίας ροής ψηφιακών δεδομένων που χαρακτηρίζει την κατάσταση του ελεγχόμενου αντικειμένου. Αυτό μας επιτρέπει να αφαιρέσουμε το υπάρχον παράδειγμα της κατασκευής ενός συστήματος προστασίας και ελέγχου υποσταθμού, στο οποίο κάθε λειτουργία αυτοματισμού εκτελείται από μια ξεχωριστή συσκευή, και να μετακινηθούμε σε μια πλατφόρμα λογισμικού που φιλοξενείται σε καθολικές συσκευές υλικού και διαθέτει δωρεάν διανομή λειτουργιών. Αυτό καθιστά δυνατή την απόκτηση λύσεων που έχουν τόσο πλήρως κατανεμημένη όσο και κεντρική αρχιτεκτονική. Επιπλέον, η χρήση μιας ενιαίας πλατφόρμας λογισμικού που διασφαλίζει την υλοποίηση και την αλληλεπίδραση λειτουργιών με βάση το διεθνές πρότυπο θα τροποποιήσει περαιτέρω την αγορά συσκευών υλικού για συστήματα προστασίας και ελέγχου υποσταθμών κτιρίων και θα μεταβεί στην αγορά λειτουργικών αλγορίθμων. Έτσι, καθίσταται δυνατό να ξεφύγουμε από τα υπάρχοντα στερεότυπα κατασκευής υποδομής διαχείρισης εγκαταστάσεων ηλεκτρικής ενέργειας και να δημιουργήσουμε μια πραγματικά καινοτόμο πρωτοποριακή λύση, η οποία είναι ένα περιβάλλον λογισμικού παρόμοιο με το Apple ή το Android OS για συστήματα αυτοματισμού κτιρίων για ηλεκτρικούς υποσταθμούς.

Τα κύρια στοιχεία που κατέστησαν δυνατή τη σχεδίαση μιας τέτοιας λύσης βασίζονται στις εξελίξεις των δύο εταιρειών: ψηφιακοί μετασχηματιστές οπτικών οργάνων από την Profotech και ψηφιακό σύστημα προστασίας και ελέγχου της LISIS. Αυτή είναι μια μοναδική συμμαχία ρωσικών εταιρειών που προσφέρουν μια αποτελεσματική λύση που δεν έχει ανάλογες στον κόσμο σήμερα.

Πως δουλεύει
Στην πραγματικότητα, η λύση που αναπτύχθηκε αποτελείται από συσκευές που πραγματοποιούν βασικές μετρήσεις των παραμέτρων του ηλεκτρικού δικτύου και σχηματίζουν μια ψηφιακή ροή πληροφοριών που μεταδίδεται μέσω οπτικών καλωδίων στο σύστημα προστασίας και ελέγχου που λειτουργεί σε τυπικούς βιομηχανικούς διακομιστές. Οι ψηφιακοί οπτικοί μετασχηματιστές μέτρησης χρησιμοποιούνται ως πηγή πληροφοριών για το σύστημα.

Όσον αφορά τους ψηφιακούς μετασχηματιστές οπτικών οργάνων, είναι εναλλακτική των παραδοσιακών. Σκοπός τους είναι η μέτρηση υψηλής ακρίβειας των στιγμιαίων τιμών του ρεύματος, της τάσης και των χαρακτηριστικών φάσης τους, καθώς και η έξοδος των μετρούμενων τιμών μέσω ψηφιακής διεπαφής για χρήση από δευτερεύοντα εξοπλισμό - εμπορικοί λογιστικοί μετρητές, συσκευές τηλεμετρίας, ποιότητα ισχύος έλεγχος, προστασία ρελέ και αυτοματισμός. Οι εξελιγμένοι ψηφιακοί μετασχηματιστές οπτικών οργάνων είναι καινοτόμοι και παρέχουν πλήρως ψηφιακές μετρήσεις με το χαμηλότερο επίπεδο σφάλματος που μπορεί να επιτευχθεί σήμερα. Όταν ενσωματώνονται στη δομή ενός υποσταθμού, τέτοιοι μετασχηματιστές επιτρέπουν τη βελτιστοποίηση της αρχιτεκτονικής των συστημάτων για τη μέτρηση, την προστασία, τον έλεγχο και την παρακολούθηση της ποιότητας της ηλεκτρικής ενέργειας. Στην πραγματικότητα, οι ψηφιακοί οπτικοί μετασχηματιστές μέτρησης είναι η βάση πάνω στην οποία κατασκευάζεται ο Ψηφιακός Υποσταθμός.

Με τη σειρά του, το iSAS είναι ένα συγκρότημα λογισμικού και υλικού για την αυτοματοποίηση ηλεκτρικών υποσταθμών που βασίζεται σε μια ενοποιημένη τεχνολογική πλατφόρμα με την ενοποίηση όλων των λειτουργιών προστασίας, ελέγχου, μέτρησης και ελέγχου σε έναν υποσταθμό που βασίζεται σε ενότητες λογισμικού που είναι εύκολα φορητές σε όλες τις πλατφόρμες υλικού που εκτελούνται. Linux. Γενικά, το iSAS παρέχει έναν πλήρη κύκλο ζωής για τη δημιουργία ενός κέντρου συστήματος ελέγχου υποσταθμού, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού, των δοκιμών, της θέσης σε λειτουργία, της συντήρησης και της λειτουργίας.

Σήμερα, το iSAS PTK εφαρμόζει μια πλήρη γκάμα λειτουργιών αυτοματισμού υποσταθμού 35-220 kV σε μια ενιαία πλατφόρμα σύμφωνα με την ιδέα του "Ψηφιακού Υποσταθμού" με πλήρη υποστήριξη για το πρότυπο IEC 61850 ("διαύλου διεργασίας"), συμπεριλαμβανομένων:

Μετρήσεις;
έλεγχος;
προστασία ρελέ και αυτοματισμός.
καταγραφή συμβάντων και διαδικασιών έκτακτης ανάγκης·
αυτόματη ρύθμιση?
τεχνική και εμπορική λογιστική των ενεργειακών πόρων·
έλεγχος ποιότητας ισχύος.

Αυτό το PTK επιτρέπει επίσης την υλοποίηση της λειτουργικότητας προστασίας και ελέγχου ενός υποσταθμού με αυθαίρετη συνθετική αρχιτεκτονική και λειτουργική δομή - από ένα σύνολο συγκροτημάτων σε επίπεδο σύνδεσης σε ένα ενιαίο ολοκληρωμένο συγκρότημα υποσταθμών.

Τι δίνει
Η προτεινόμενη λύση είναι θεμελιωδώς νέα για τη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας. Σας επιτρέπει να δημιουργήσετε μια πλήρως ψηφιακή αξιόπιστη ολοκληρωμένη λύση για αυτοματισμό, έλεγχο, μεταφορά φύλαξης και προστασία ρελέ ενός υποσταθμού. Φυσικά, όλα αυτά σας επιτρέπουν να έχετε ένα ευρύ φάσμα πλεονεκτημάτων. Το κύριο πλεονέκτημα είναι η οικονομική επίδραση σε όλα τα στάδια του κύκλου ζωής ενός ηλεκτρικού υποσταθμού, από το σχεδιασμό έως τη λειτουργία.

Η μείωση του κόστους στο στάδιο της κατασκευής συμβαίνει λόγω της μείωσης της ποσότητας του χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού και της απόρριψης μεγάλου αριθμού χάλκινων αγωγών (μερικές φορές μετρώνται σε τόνους), καθώς και της μείωσης της πολυπλοκότητας του σχεδιασμού, της εγκατάστασης και της θέσης σε λειτουργία εξοπλισμού.

Κατά τη λειτουργία, η χρήση ψηφιακών έξυπνων συσκευών και ψηφιακών μετασχηματιστών οργάνων χωρίς συντήρηση στο τμήμα υψηλής τάσης μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό του προσωπικού συντήρησης στον υποσταθμό και το κόστος αυτοεξυπηρέτησης.

Επιπρόσθετη εξοικονόμηση επιτυγχάνεται επίσης με τη μείωση του κόστους επαλήθευσης αυξάνοντας το διάστημα βαθμονόμησης και απλοποιώντας την επαλήθευση των μετασχηματιστών, καθώς και μειώνοντας τις απώλειες ενέργειας, αυξάνοντας την ακρίβεια μέτρησης και αποφεύγοντας την ανάγκη κανονικοποίησης του φορτίου των δευτερευόντων κυκλωμάτων.

Η χρήση συσκευών με υψηλό βαθμό πλεονασμού λειτουργιών και εναλλαξιμότητας μειώνει τον χρόνο αντικατάστασης του εξοπλισμού σε περίπτωση εργασιών επισκευής ή τακτικής συντήρησης, γεγονός που επιτρέπει τη λειτουργία της εγκατάστασης σχεδόν χωρίς διακοπή.

Εξίσου σημαντική είναι η ευκολία υλοποίησης, καθώς εκατοντάδες ντουλάπια που περιέχουν δευτερεύοντα εξοπλισμό αντικαθίστανται από έναν μόνο διακομιστή. Ταυτόχρονα, το τμήμα μέτρησης είναι πλήρως ψηφιακό και έχει σημαντικά μικρότερα χαρακτηριστικά βάρους και μεγέθους σε σχέση με τους παραδοσιακούς μετασχηματιστές μέτρησης, γεγονός που επιτρέπει την αναβάθμιση της εγκατάστασης χωρίς μακροπρόθεσμη διακοπή λειτουργίας του συγκροτήματος εξοπλισμού διανομής ρεύματος.

Η προτεινόμενη λύση έχει αυξημένο επίπεδο ασφάλειας. Πρώτον, το εξάρτημα υψηλής τάσης είναι χωρίς συντήρηση, εξαιρετικά πυρίμαχο και ανθεκτικό στις εκρήξεις, σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς μετασχηματιστές, δεν περιέχει εξαρτήματα που μπορούν να καούν ή να δημιουργήσουν κίνδυνο έκρηξης. Δεύτερον, μόνο καλώδια οπτικών ινών χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση του κύριου τμήματος υψηλής τάσης με δευτερεύουσες συσκευές, οι οποίες δεν περιέχουν αγώγιμα υλικά και παρέχουν πλήρη γαλβανική απομόνωση και ηλεκτρική απομόνωση του προσωπικού και ακριβό δευτερεύον εξοπλισμό από την έκθεση σε υψηλή τάση.

Λόγω της χρήσης πλήρως ψηφιακού πρωτογενούς εξοπλισμού μέτρησης και ψηφιακών μεθόδων επεξεργασίας και ελέγχου, οι μέθοδοι αυτοδιάγνωσης για ολόκληρο το σύστημα ανεβαίνουν σε ένα εντελώς νέο επίπεδο και η χρήση οπτικών καλωδίων για τη μετάδοση πληροφοριών εξαλείφει εντελώς την παραμόρφωση και τις παρεμβολές στη μετάδοση και επεξεργασμένα δεδομένα. Ταυτόχρονα, οι ψηφιακές μέθοδοι μετάδοσης και επεξεργασίας δεδομένων καθιστούν δυνατή την παροχή αξιόπιστου και πολυεπίπεδου πλεονασμού όλων των συστημάτων. Και ακόμη και η εγκατάσταση δύο ακόμη διακομιστών για την οργάνωση διπλού πλεονασμού σε περίπτωση ατυχήματος ή έκτακτης ανάγκης δεν οδηγεί σε σημαντική αύξηση του κόστους του DSP.

Αυτό το άρθρο εξετάζει τα πλεονεκτήματα της χρήσης ψηφιακών συστημάτων ελέγχου χρησιμοποιώντας το IEC 61850-8-1. Η προστασία και ο έλεγχος μπορούν να επεκταθούν εφαρμόζοντας το IEC 61850 και στους δύο σταθμούς/υποσταθμούς με διασύνδεση μέσω διαύλου επικοινωνίας. Η χρήση του διαύλου ανταλλαγής καθιστά δυνατή την αντικατάσταση της παραδοσιακής σύνδεσης με τον κύριο εξοπλισμό με Ethernet, καθώς και τη μετατροπή του πρωτεύοντος ρεύματος και τάσης για ρελέ προστασίας και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές (IED) που λαμβάνονται μέσω οπτικής ίνας. Η ψηφιακή υλοποίηση συμβάλλει στη μείωση του φυσικού μεγέθους του υποσταθμού και ακόμη και στη μετακίνηση των εργασιών διαμόρφωσης και δοκιμής των δοκιμών αποδοχής στο βοηθητικό πρόγραμμα και εξαλείφει το πρόβλημα συμβατότητας (συγχρονισμού) πρωτογενούς και δευτερεύοντος εξοπλισμού.

Ψηφιακός υποσταθμός.
Εάν θέσετε την ερώτηση: «Τι είναι ένας ψηφιακός υποσταθμός;», τότε αυτή η ερώτηση μπορεί να απαντηθεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, αφού δεν υπάρχει τυπικός ορισμός. Προφανώς, οι περισσότεροι υποσταθμοί σήμερα αλλάζουν και μεταδίδουν HV/UHV AC, και αυτή η κύρια ροή δεν είναι ψηφιακή. Αυτό σημαίνει ότι μιλάμε για δευτερεύοντα συστήματα, όλες τις λειτουργίες προστασίας, ελέγχου, μέτρησης, παρακολούθησης καταστάσεων, καταγραφής και ελέγχου συστημάτων που σχετίζονται μόνο με την πρωτογενή «διαδικασία».
Σε γενικές γραμμές, ένας πλήρης ψηφιακός υποσταθμός είναι αυτός στον οποίο όσο το δυνατόν περισσότερα από τα δεδομένα που σχετίζονται με την κύρια διαδικασία ψηφιοποιούνται αμέσως, στο σημείο μέτρησης. Μετά από αυτό, η ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ συσκευών μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας Ethernet, σε αντίθεση με τα πολλά χιλιόμετρα χάλκινου σύρματος που υπάρχουν σε έναν συμβατικό υποσταθμό.
Οι ψηφιακοί υποσταθμοί συνεπάγονται μια λύση και αρχιτεκτονική στην οποία η λειτουργικότητα του υποσταθμού επιτυγχάνεται πλέον κυρίως από λογισμικό, με λιγότερη εξάρτηση από υλοποιήσεις υλικού, όπως οι εγκατεστημένες ενσύρματες συνδέσεις.

Πλεονεκτήματα των ψηφιακών υποσταθμών

• Βελτιωμένη αξιοπιστία και διαθεσιμότητα: Η βαθιά δυνατότητα αυτοδιάγνωσης των ψηφιακών συσκευών εξασφαλίζει τη μέγιστη βιωσιμότητα του υποσταθμού. Οποιαδήποτε επιδείνωση της απόδοσης καταγράφεται σε πραγματικό χρόνο. Ο υπάρχων πλεονασμός δεδομένων στο σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αντιμετώπιση προβλημάτων, γεγονός που επιτρέπει την αντιμετώπιση προβλημάτων χωρίς την ανάγκη τερματισμού λειτουργίας του συστήματος στο κύριο δίκτυο.
• Βελτιστοποίηση εργασίας: Η ανάλυση που παράγεται από τα ψηφιακά κυκλώματα των υποσταθμών επιτρέπει την προσεκτική παρακολούθηση του όγκου των δεδομένων που προέρχονται από τον εξοπλισμό του σταθμού, σε σχέση με τα επίπεδα σχεδιασμού του.
• Μειωμένο κόστος συντήρησης: ο ψηφιακός υποσταθμός παρακολουθεί λεπτομερώς όλες τις διεργασίες που συμβαίνουν στον εξοπλισμό. Τα έξυπνα συστήματα ανάλυσης δεδομένων παρέχουν συστάσεις συντήρησης και επισκευής. Αυτό σας επιτρέπει να μεταβείτε σε προγνωστική ή προσανατολισμένη στην αξιοπιστία συντήρηση, αποφεύγοντας απρογραμμάτιστες διακοπές λειτουργίας και έκτακτο κόστος επισκευής.
• Βελτιωμένες επιλογές επικοινωνίας: Η ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ ευφυών συσκευών, τόσο εντός όσο και μεταξύ διαπεριφερειακών υποσταθμών, βελτιστοποιείται μέσω Ethernet. Οι υψηλής ποιότητας τοπικές και παγκόσμιες μονάδες ελέγχου επιτρέπουν την ανταλλαγή δεδομένων εντός υποσταθμών, καθώς και μεταξύ υποσταθμών. Οι απευθείας συνδέσεις μεταξύ των υποσταθμών, χωρίς την ανάγκη διέλευσης μέσω του κέντρου ελέγχου, μειώνουν τον χρόνο απόκρισης.

Αρχιτεκτονική ψηφιακών υποσταθμών
Α. Επίπεδο διαδικασίας
Η λειτουργία του ψηφιακού υποσταθμού βασίζεται σε μια αρχιτεκτονική που επιτρέπει μετρήσεις λειτουργίας σε πραγματικό χρόνο από δεδομένα από το πρωτεύον σύστημα. Αυτά τα δεδομένα λαμβάνονται χρησιμοποιώντας αισθητήρες που είναι ενσωματωμένοι στο πρωτεύον σύστημα. Η ανταλλαγή μεταξύ των συσκευών πραγματοποιείται σύμφωνα με τα αποτελέσματα των μετρήσεων που βασίζονται στον "διαύλου διαδικασίας". Το πιο σημαντικό, έξυπνες συσκευές και συστήματα μπορούν να επεξεργαστούν αμέσως αυτά τα λειτουργικά δεδομένα εντός του υποσταθμού.
Εγγεγραμμένοι ως πελάτες ροής δεδομένων στο δίαυλο διεργασίας Ethernet, οι πληροφορίες από τα "μάτια και τα αυτιά" του συστήματος ισχύος μεταδίδονται πολύ πιο αποτελεσματικά στο επίπεδο του κεντρικού τερματικού σε σχέση με τα συμβατικά ενσύρματα κυκλώματα.

Η ανταλλαγή δεδομένων πραγματοποιείται με βάση τα αποτελέσματα των μετρήσεων (πίεση ή θερμοκρασία στο σύστημα μεταγωγής GIS, μετρήσεις ρεύματος και τάσης που λαμβάνονται από οπτικούς μετασχηματιστές ή μετασχηματιστές Rogowski, ψηφιακά όργανα ή πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση των διακοπτών) με τη χρήση του "διαύλου διεργασίας".
Το πιο σημαντικό είναι ότι οι έξυπνες συσκευές μαζί με τις συσκευές υποσταθμού (ρελέ προστασίας, καταγραφείς, διανυσματικές (φασικές) μονάδες μέτρησης, ελεγκτές τερματικών, πολυλειτουργικοί ελεγκτές ή συσκευές ελέγχου) μπορούν να επεξεργάζονται άμεσα επιχειρησιακά δεδομένα. Εγγεγραμμένοι ως πελάτες αυτής της ροής δεδομένων μέσω του διαύλου διεργασίας Ethernet, οι πληροφορίες από τα "μάτια και τα αυτιά" του συστήματος ισχύος διανέμονται και παραδίδονται στο επίπεδο τερματικού πολύ πιο αποτελεσματικά από ότι στα συμβατικά ενσύρματα κυκλώματα.
Ο δίαυλος διεργασίας παρέχει επίσης μια σύνδεση μέσω της οποίας οι πληροφορίες από τον πρωτεύοντα εξοπλισμό του δρόμου επιστρέφουν στο OPU (στον εξοπλισμό ελέγχου του σταθμού) - παρέχει ανατροφοδότηση στον υποσταθμό.
Σε μια πλήρως ψηφιακή αρχιτεκτονική, οι εντολές ελέγχου (εντολές χειριστή, διαδρομές προστασίας) δρομολογούνται επίσης στις κύριες συσκευές μέσω του διαύλου διεργασίας, προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Ο δίαυλος διεργασίας υποστηρίζει έτσι την υπηρεσία έκτακτης ανάγκης.

Β. Προστασία και έλεγχος.

Οι συσκευές μεταξύ του διαύλου διεργασίας και του διαύλου σταθμού ορίζονται ιστορικά ως "δευτερογενής εξοπλισμός". Σε έναν ψηφιακό υποσταθμό, αυτές οι συσκευές είναι IED που επικοινωνούν με ροές μέσω του διαύλου διεργασίας, καθώς και με ομότιμες συσκευές σε ράφι τερματικών, με άλλα τερματικά και με το ψηφιακό σύστημα ελέγχου μέσω του διαύλου σταθμού (Εικόνα 1).

Γ. Αντικείμενα Ελέγχου Φυτών
Το ψηφιακό λεωφορείο του υποσταθμού, οι σταθμοί είναι πολύ μεγαλύτεροι από τον παραδοσιακό δίαυλο SCADA, καθώς επιτρέπει σε πολλούς πελάτες να ανταλλάσσουν δεδομένα, υποστηρίζει την αλληλεπίδραση μεταξύ ομότιμων συσκευών και επίσης ανταλλαγές μεταξύ υποσταθμών. Το GOOSE χρησιμοποιείται πιο συχνά για ανταλλαγή υψηλής ταχύτητας δυαδικών πληροφοριών κατάστασης/εντολών.
Το IED εκτελεί τις κρίσιμες για το χρόνο λειτουργίες του, όπως η διακοπή προστασίας, ο διακόπτης λειτουργίας υποσταθμού ή άλλες εργασίες μέσω άμεσης επικοινωνίας με το δίαυλο διεργασίας.
Ωστόσο, ορισμένες εγκαταστάσεις υποσταθμού ενδέχεται να απαιτούν την ανταλλαγή όλων ή μέρους αυτών των προεπεξεργασμένων δεδομένων. Για παράδειγμα, τα σχήματα προστασίας και ελέγχου μπορούν να κατανεμηθούν μεταξύ πολλών τερματικών και γενικά, στην περίπτωση αυτόματου εκ νέου κλεισίματος (AR), η αποτυχία του διακόπτη, η φραγή και η δυναμική αλλαγή σχήματος ("ταχεία μετάδοση εντολών") συμβαίνει συχνά σε μια συγκεκριμένη διεύθυνση. Αυτό γίνεται συχνά στο πρωτόκολλο IEC 61850 GOOSE.
Εκτός από την ανάγκη κατανομής πληροφοριών μεταξύ των τερματικών σε επίπεδο σταθμού, υπάρχει ανάγκη να κοινοποιούνται πληροφορίες τόσο σε τοπικούς όσο και σε απομακρυσμένους φορείς εκμετάλλευσης που παρακολουθούν οπτικά την κατάσταση λειτουργίας του υποσταθμού. Αυτό απαιτεί ο υποσταθμός να έχει ένα HMI (Human Machine Interface) και έναν διακομιστή μεσολάβησης συνδεδεμένο σε έναν απομακρυσμένο διακομιστή HMI για παρακολούθηση και έλεγχο σε πραγματικό χρόνο. Ένας ή περισσότεροι σταθμοί εργασίας, καθοδηγούμενοι από οδηγίες (οδηγίες), περιφερειακοί αποστολείς μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μηχανικός σταθμός για τη διαμόρφωση τερματικών ή για τοπική συγκέντρωση και αρχειοθέτηση δεδομένων του συστήματος ισχύος. Για την on-line παρακολούθηση της κατάστασης μπορούν να χρησιμοποιηθούν εξειδικευμένοι σταθμοί προειδοποίησης (συναγερμοί), λαμβάνοντας υπόψη το ιστορικό στη βάση δεδομένων κάθε κύριας συσκευής.
Ψηφιακά Μετασχηματιστές
Χρόνια εντατικής έρευνας έχουν επινοήσει, κατασκευάσει και δοκιμάσει έναν μη συμβατικό μετασχηματιστή οργάνων που είναι ακριβής, ψηφιακός, ασφαλής, οικονομικά αποδοτικός και το πιο σημαντικό, χωρίς πυρήνα.

Η ρίζα πολλών ελλείψεων των παραδοσιακών μετασχηματιστών οργάνων είναι ο σιδερένιος πυρήνας.
Ο πυρήνας είναι πηγή λάθους, λόγω της ανάγκης να τον μαγνητίσουμε χωρίς να τον υπερφορτώνουμε ταυτόχρονα. Όταν χρησιμοποιείτε συμβατικούς μετασχηματιστές ρεύματος, είναι μεγάλη πρόκληση να επιτύχετε το απαιτούμενο δυναμικό εύρος και ακρίβεια μέτρησης σε χαμηλά επίπεδα ρεύματος ταυτόχρονα. Αντί για σιδερένιο πυρήνα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οπτικοί μετασχηματιστές, μετασχηματιστής Rogowski ή χωρητική ψηφιακή συσκευή με μόνωση αέρα ή αερίου κατάλληλου μεγέθους για τον μετασχηματισμό της κύριας τιμής μέτρησης, η οποία με τη σειρά της επιτρέπει τη βελτιστοποίηση του μεγέθους του διακόπτη.
Ακολουθούν ορισμένα παραδείγματα μετασχηματιστών ρεύματος:
Οι αισθητήρες οπτικού ρεύματος χρησιμοποιούν το φαινόμενο Faraday. Ένας βρόχος οπτικής ίνας που μεταφέρει μια πολωμένη δέσμη φωτός τυλίγεται γύρω από έναν αγωγό που μεταφέρει ρεύμα. Αυτό το φως θα παρουσιάσει γωνιακή εκτροπή λόγω του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από το πρωτεύον ρεύμα. Οι δυνατότητες του αισθητήρα επιτρέπουν τον ακριβή προσδιορισμό του πρωτεύοντος ρεύματος με βάση τις οπτικές μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο.
Οι αισθητήρες Rogowski εξαλείφουν την ανάγκη για έναν παραδοσιακό πυρήνα CT. Ένα δακτυλιοειδές πηνίο τοποθετείται γύρω από το πρωτεύον σύρμα ακριβώς όπως το δευτερεύον τύλιγμα σε έναν συμβατικό μετασχηματιστή ρεύματος, αλλά χωρίς σιδηρομαγνητικό πυρήνα. Η τάση εξόδου του αισθητήρα είναι μια χαμηλή τάση που συσχετίζεται ακριβώς με το πρωτεύον ρεύμα.
Οι χωρητικοί αισθητήρες σε συστήματα με μόνωση αέρα (AIS) είναι χωρητικά διαχωριστικά που ταιριάζουν με δομικούς μετασχηματιστές τάσης λεπτής μεμβράνης. Για τη μόνωση SF6, ο αισθητήρας GVT (Gas Insulated VT) τοποθετείται στην εσωτερική επιφάνεια της ράβδου ζυγού στον αγωγό, έτσι ώστε η εύκαμπτη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) να τυλίγεται σε πλήρη κύκλο. Τα ηλεκτρόδια στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος έχουν ακριβές (αναφορά) (χωρητικότητα, pf) χωρητικό ζεύγος με αγωγό ρεύματος

Πλεονεκτήματα στη χρήση

• Αυξημένη ασφάλεια: δεν υπάρχει κίνδυνος έκρηξης, δεν υπάρχουν καλώδια στο δευτερεύον κύκλωμα CT

• Ακρίβεια μέτρησης σε συνδυασμό με μεγάλο δυναμικό εύρος μέτρησης
• Χωρίς κορεσμό, σιδηροσυντονισμό ή ανεπιθύμητα παροδικά.
• Μακροπρόθεσμη και σταθερή ακρίβεια δεδομένων
• Σεισμική αντίσταση
• Αυξημένη αξιοπιστία και πλήρης αυτοδιάγνωση
• Ελαφρύ, συμπαγές και ευέλικτο
• Λίγα εξαρτήματα, ουσιαστικά χωρίς συντήρηση

Energenet. Παράδειγμα έργου στη Δανία

Σε αυτό το έργο προστατεύονται δίκτυα υβριδικών γραμμών 400 kV, που αποτελούνται από το εναέριο τμήμα της γραμμής και το τμήμα καλωδίων που τοποθετείται υπόγεια. Επιπλέον, υπάρχει ένα ζευγάρι παράλληλων καλωδίων, μήκους 5 χιλιομέτρων το καθένα. Οι λειτουργικές απαιτήσεις είναι οι εξής - απαιτείται αυτόματη επανασύνδεση σε περίπτωση ζημιάς στα εναέρια τμήματα της γραμμής, αλλά σε περίπτωση ζημιάς στο τμήμα του καλωδίου, το αυτόματο κλείσιμο δεν πρέπει να λειτουργεί. Η διαφορική προστασία χρησιμοποιείται για τον γρήγορο και ακριβή εντοπισμό σφαλμάτων καλωδίων. Τα καλώδια αποτελούν μέρος δύο κύριων γραμμών 400 kV που εκτείνονται από τα νότια προς τα βόρεια της Δανίας.
Ο παρεχόμενος εξοπλισμός περιλαμβάνει 72 οπτικά στοιχεία CT, 24 μπλοκ σύνδεσης και 24 γραμμές με διαφορικά ρελέ για την ενοποίηση της ανταλλαγής διαύλου διεργασίας στο κύκλωμα προστασίας.
Ελαφρύς μονωτές ξηρού τύπου, ο σχεδιασμός με παράθυρο επιτρέπει την τοποθέτηση οπτικού CT και VT στο ίδιο στήριγμα, δεδομένου του περιορισμένου χώρου. Για την Energinet, Δανία, χρησιμοποιείται μια ενιαία κατασκευή και τοποθέτηση φάσεων γραμμών μεταφοράς, με μεγάλη μάζα καλωδίου, καθώς και εγκατάσταση CT σε πλαίσιο προβόλου, όταν αφαιρείται σε απόσταση 2 m οριζόντια από η υποστήριξη.
Το μειωμένο μέγεθος και το βάρος είναι ένα απτό πλεονέκτημα σε σχέση με τα συμβατικά δίκτυα, επιτρέποντας στους συμπαγείς υποσταθμούς να τοποθετούνται σε μέρη όπου ο χώρος είναι περιορισμένος. Τα μεγάλα δυναμικά όρια των CT τα καθιστούν επιθυμητά σε ανεξάρτητους σταθμούς όπου απαιτείται εξαιρετική ακρίβεια σε πλήρη ισχύ εξόδου και απαιτείται συντήρηση του σταθμού. Η απουσία συρμάτινων κυκλωμάτων στον μετασχηματιστή ρεύματος μειώνει τον κίνδυνο θανατηφόρου τραυματισμού λόγω τυχαίου ανοίγματος του κυκλώματος ρεύματος από το προσωπικό και αυξάνει τον βαθμό ηλεκτρικής ασφάλειας γενικά. Η απουσία λαδιού στους μετασχηματιστές οργάνων μειώνει επίσης τον κίνδυνο έκρηξης (Εικόνα 3).
Όλα τα ρελέ προστασίας και οι συσκευές μεταγωγής είναι εγκατεστημένα σε ράφι 19". Οι οπτικές ίνες από το κουτί καλωδίων σε εξωτερικούς χώρους στο πλαίσιο προστασίας ενώνονται στο ράφι, μέσα στο ντουλάπι. πίσω πίνακας σε ράφι 19" (Εικόνα 4 και 5).

Δοκιμή πλατφόρμας

Κιτ δοκιμής. Χρησιμοποιήθηκε ένα Omicron για την τροφοδοσία ρεύματος απευθείας μέσω του πρωτεύοντος του COSI-TT. Για να περιοριστεί η ποσότητα του ρεύματος, πέρασαν πολλές στροφές μέσω του COSI-CT. Αυτό κατέστησε δυνατή την εφαρμογή ρεύματος για δοκιμή στον τρόπο λειτουργίας και τον έλεγχο της λειτουργίας της διαφορικής προστασίας με το πρωτεύον ρεύμα. Το βασικό χαρακτηριστικό κατασκευάστηκε για να ελέγχει ότι οι προστιθέμενοι αισθητήρες (συσκευές) δεν επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά προστασίας. Περαιτέρω, επιβεβαιώθηκε η λειτουργία του κυκλώματος προστασίας και ο χρόνος απόκρισης για εσωτερικά βραχυκυκλώματα αντιστοιχούσε στα αποτελέσματα που προέκυψαν κατά τους προηγούμενους ελέγχους.
Συμπέρασμα:η υλοποίηση ενός ψηφιακού υποσταθμού μπορεί να μειώσει το συνολικό κόστος του υποσταθμού. Το μειωμένο μέγεθος και βάρος των μετασχηματιστών οργάνων, των συσκευών ψηφιακής προστασίας και ελέγχου παρέχουν ελκυστικά πλεονεκτήματα, επιτρέποντας την κατασκευή υποσταθμών με περιορισμένο χώρο.
Το έργο Energinet μαρτυρεί την αυξανόμενη εμπιστοσύνη στη σκοπιμότητα των ψηφιακών υποσταθμών στην Ευρώπη. Αυτό είναι πολύ σημαντικό στις τρέχουσες τάσεις του δικτύου, όπου η οικονομία, η υγεία και η ασφάλεια είναι υψίστης σημασίας. Έτσι, αυτό το έργο επιτρέπει τη χρήση της συσσωρευμένης εμπειρίας και την παρακολούθηση της, τόσο για νέα όσο και για ανακατασκευασμένα αντικείμενα.

Συγγραφείς: Richards, S., Alstom Grid, UK, Pavaiya, N., Omicron Electronics, Boucherit, M. and Ferret, P., Alstom Grid, France, Diemer P., Energinet.dk, Δανία