ПАО «Россети» приступает к масштабной программе цифровизации электросетевого комплекса. Отечественные разработчики и производители цифрового оборудования и программного обеспечения также не остаются в стороне, развивают и совершенствуют свои продукты и решения, расширяют производственный и инженерный потенциал.

Компания «ИНБРЭС» совместно со своим ключевым партнером «НПП Бреслер» принимает активное участие в разработке и внедрении цифровых решений для электросетевого комплекса.

Ключевое условие успешности внедрения новых технологий – это их эффективность. Новые решения должны обеспечивать снижение полной стоимости владения по сравнению с традиционными и обеспечивать простоту эксплуатации и повышение функциональности, надежности, безопасности.

В соответствии с данными требованиями, нормативными документами и общим вектором цифровизации электрических сетей, были выработаны типовые технические решения по созданию цифровых подстанций (ПС) и интеллектуальных сетей.

Для построения цифровых ПС используется следующая концепция:

• комплексный подход к построению всех вторичных систем ПС;

• протоколы обмена МЭК 61850‑8‑1 (MMS, GOOSE) как базовое решение;

• использование протокола МЭК 61850‑9‑2 (SV) в обоснованных случаях (в зависимости от класса напряжения и схемы ПС);

• полевые преобразователи дискретных и аналоговых сигналов (ПДС, ПАС);

• многофункциональные устройства (МФУ), объединяющие в себе функции защиты, управления, оцифровки информации;

• инновационные архитектуры ЦПС с применением новых решений:

– многофункциональных устройств;

– централизованных резервных защит;

– адаптивных схем резервирования;

– гибкой функциональной архитектуры;

• оптимизированные архитектуры для ПС 35-110 кВ;

• выборочная модернизация объектов, для которых полная цифровизация технически невозможна или экономически нецелесообразна;

• типовая модель выбора оптимальной архитектуры ЦПС в зависимости от класса объекта;

• универсальный масштабируемый ПТК для построения систем автоматизации ПС (САПС).

Это позволяет получить цифровые ПС, по капитальным затратам (CAPEX) не уступающие традиционным, а по эксплуатационным затратам (OPEX) ожидается экономия до 20‑30 %. Кроме того, новые архитектурные решения позволяют улучшить селективность работы РЗА, повысить надежность и безопасность управления энергообъектом.

В данной статье мы хотим поделиться опытом реализации эффективных цифровых решений на объектах электросетевого хозяйства и в нефтегазовой отрасли.

ПАО «ФСК ЕЭС» давно и активно внедряет цифровые технологии на подстанциях 220‑750 кВ. В 2018 г. разработаны и утверждены типовые решения ФСК по вторичным системам для ЦПС трех вариантов архитектуры, отличающихся объемом применения технологий шины подстанции МЭК 61850‑8‑1 и шины процесса МЭК 61850‑9‑2 для систем РЗА и АСУ ТП, а также корпоративный профиль МЭК 61850. Компания «ИНБРЭС» разработала и подготовила к серийному производству линейку шкафов АСУТП в соответствии с данными требованиями. Образцы шкафов полевых преобразователей дискретных сигналов «ИНБРЭС-ШПДС» и контроллеров присоединений «ИНБРЭС-ШКП» были представлены специалистам ФСК в ходе соревнований персонала АСУТП, проводившихся на базе учебного центра «Белый Раст». По результатам обучения, практической работы и выполнения заданий этапа шкафы «ИНБРЭС» получили высокую оценку специалистов ФСК ЕЭС. Данные типовые решения по ЦПС готовы к серийному внедрению на объектах магистральных электрических сетей.

Для объектов 35-110 кВ распределительного сетевого комплекса применение архитектур ЦПС, разработанных для ПС 220-750кВ, представляется неэффективным. Здесь нужны упрощенные и недорогие решения, оптимизированные для массового применения на ПС данного класса. По результатам всестороннего анализа отраслевых требований и доступных технологий рекомендуются к применению следующие варианты цифровизации:

• инновационная архитектура ЦПС с применением шины подстанции, шины процесса и МФУ;

• облегченная архитектура ЦПС с применением шины подстанции МЭК 61850‑8-1 и ПДС;

• современные комплексы САПС (АСУТП, ССПИ, телемеханики);

• цифровые КРУ на базе МФУ.

Один из вариантов инновационной архитектуры ЦПС был разработан в рамках НИОКР для АО «Тюменьэнерго».

Для ОРУ 35кВ, как правило, применяется только один комплект защит. При отказе данного устройства теряются все функции защиты и автоматики соответствующего присоединения, а установка второго комплекта защит экономически нецелесообразна. Для повышения надежности работы РЗА без существенного увеличения затрат применена инновационная архитектура ЦПС:

• МФУ выполняют функции РЗА, оцифровку информации и ее передачу в шину процесса МЭК 61850‑9‑2;

• устанавливается централизованное цифровое устройство резервных защит (ЦЦЗ) с функциями ДЗШ, РАС, ОМП, селективной защиты от ОЗЗ (опционально);

• при отказе терминала РЗА одного присоединения ЦЦЗ программно восстанавливает его ток на основании данных, получаемых по шине процесса от других МФУ, и автоматически принимает на себя выполнение функций РЗА данного присоединения.

Это позволяет существенно повысить надежность релейной защиты при небольших затратах за счет оптимального применения цифровых технологий.

Указанный комплекс цифровых защит разработан и успешно прошел заводские испытания на полигоне «НПП Бреслер».

Для существующих ПС 35-110 кВ, где не планируется комплексная реконструкция, рекомендуется создание системы автоматизации подстанции (САПС) с поддержкой МЭК 61850‑8–1, что обеспечит возможность ее развития при дальнейшей модернизации ПС.

САПС поставляется в следующих типовых исполнениях:

• АСУТП;

• ССПИ;

• ТМ;

• ОБР.

Архитектура системы может быть централизованной или распределенной. Также возможна поставка САПС в нетиповых (комбинированных) конфигурациях.

Пример внедрения САПС на ПС 110 / 35 / 10 кВ ПАО «МРСК Сибири»:

• ОБР+ТМ распределенной структуры;

• 3 шкафа, в том числе 2 ШПДС, установленные в ОРУ-110 кВ и ОРУ-35 кВ;

• Сбор ТС положения всех коммутационных аппаратов;

• Горизонтальные связи между ПДС и КП по МЭК 61850‑8‑1 GOOSE (физическая среда передачи – ВОЛС);

• Оперативная блокировка разъединителей;

• Местная визуализация;

• Интеграция с комплексом ТМ.

Пример внедрения САПС ПС 35 / 6кВ ПАО «МРСК Центра и Приволжья»:

• ТМ централизованной структуры

• 1 компактный навесной шкаф;

• Реализация ТС, ТИ, ТУ;

• Подключение цифровых измерительных преобразователей по МЭК 61850‑8‑1 MMS;

• Подключение МП РЗА по Modbus;

• Местное управление.

Для строящихся или реконструируемых ПС и РУ 6-35 кВ в закрытом исполнении оптимальным решением является:

• применение МФУ с функциями защиты и управления;

• использование протокола МЭК 61850‑8‑1 (MMS, GOOSE);

• реализация «цифрового КРУ» с минимизацией объема контрольных кабелей между ячейками и помещениями;

• распределенная цифровая система селективной защиты от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) с определением поврежденного фидера (ОПФ);

• компактный ПТК АСУТП с функциями ТМ, оперативной блокировки, безопасного дистанционного и местного управления оборудованием, интеграции МП РЗА, сбора и хранения информации.

Пример внедрения АСУТП и РЗА для 35/10кВ ПАО «Ленэнерго»:

• Комбинированная архитектура САПС;

• Устройства МП РЗА, в том числе терминал ОПФ, с поддержкой МЭК 61850-8-1 и интеграцией в АСУТП

• Цифровые измерительные приборы;

• 1 многофункциональный шкаф сбора информации, местного управления на базе контроллера ИНБРЭС-КПГ;

• 1 шкаф телемеханики с резервированными контроллерами ТМ;

• ТС,ТИ,ТУ,ОБР, интеграция РЗА и ОПФ, местное управление

Для объектов нефтегазового комплекса (основные классы напряжения – 6‑35 кВ) широко применяются компактные САПС распределенной структуры на базе многофункциональных устройств, устанавливаемых в ячейках КРУ, и шкафов серии «ИНБРЭС-ШУ» с функциями ТМ, учета, местного управления. Цифровые КРУ 6-35 кВ создаются на базе многофункциональных устройств «ИНБРЭС-КП», «Бреслер-0107.2хх».

Для быстрого решения задачи наблюдаемости старых объектов (ПС, РП, ТП) сетевых компаний и промышленных предприятий применяется комплекс «легкой» телемеханики на базе типовых шкафов «ИНБРЭС-ШТМ».

Все указанные продукты поддерживают МЭК 61850‑8-1, что позволяет уже сегодня максимально эффективно использовать возможности цифровой техники.

В рамках направления цифровизации распределительных сетей мы разработали и реализуем концепцию «цифрового РЭС» (ЦРЭС), включающую оптимальные технические решения и инновационную методику их комплексной реализации, подразумевающую:

• сбалансированное применение различных технологий и мероприятий;

• типовую модель выбора оптимального уровня автоматизации объектов распределительной сети (ВЛ, КЛ, РП, ТП);

• детальную проработку и технико-экономическое обоснование вариантов оптимизации и автоматизации сети с учетом различных факторов (схемы и топологии сети, географического местоположения ее элементов, архивных данных по аварийности, технического состояния);

• применение отечественного оборудования и ПО.

Состав комплекса ЦРЭС:

• современная SCADA-система;

• расчетно-аналитическое ПО;

• индикаторы короткого замыкания для ВЛ и КЛ;

• реклоузеры и другие телеуправляемые коммутационные аппараты;

• САПС и САВС для центров питания, РП, ТП;

• «умные» счетчики электроэнергии;

• селективная защита от ОЗЗ;

• устройства компенсации емкостных токов.

Одним из ключевых элементов цифрового РЭС являются программно-аппаратные средства системы определения повреждений (СОП, ОМП) и системы автоматического восстановления сети (САВС), обеспечивающие выделение поврежденного участка воздушной или кабельной сети, а также аналитическое ПО для моделирования вариантов схем распределительной сети и расчетов – показателей надежности и эффективности. Данные программно-аппаратные средства разработаны и производятся компаниями «ИНБРЭС» и «НПП Бреслер» и находят свое применение в проектах цифровых РЭС для различных сетевых компаний.

В настоящее время выполнены и находятся на различных этапах реализации проектные и аналитические работы по 6 проектам ЦРЭС в различных ДЗО ПАО «Россети».

Цифровизация энергетики – инструмент достижения качественно нового уровня в области надежности, доступности, эффективности и клиентоориентированности. Применение оптимальных технических решений отечественного производства позволит успешно решить данную задачу.

Приглашаем посетить наш стенд №B95 в рамках Международного форума  «Электрические сети» 
(4–7 декабря, Москва, ВДНХ, павильон №75, зал В).