Применение корпоративного профиля МЭК 61850 на возводимых и комплексно реконструируемых цифровых подстанциях

Введение 7
1 Сравнительный анализ корпоративного профиля МЭК 61850 ПАО «ФСК ЕЭС» и СТО МЭК 61850 11
1.1 Традиционная и цифровая подстанции 12
2 Требования МЭК 61850 к цифровой подстанции 18
2.1 Информационная модель цифровой подстанции 18
2.2 Протокол МЭК 61850-8-1 MMS 22
2.3 Протокол МЭК 61850-8-1 GOOSE 24
2.4 Протокол МЭК 61850-9-2 SV 26
3. Требования корпоративного профиля МЭК 61850 к цифровой подстанции 28
3.1 Требования корпоративного профиля к организации информационной модели 28
3.2. Требования корпоративного профиля к протоколу MMS 32
3.3 Требования корпоративного профиля к протоколу GOOSE 34
3.4 Требования корпоративного профиля к протоколу SV 36
3.5 Промежуточный итог 38
4 Разработка программного обеспечения 42
4.1 Составление технического задания 42
4.2 Расчет размера GOOSE-сообщения 42
4.3 Расчет размера SV-потока 43
4.4 Расчет нагрузки на сеть 45
4.5 Реализация программы 46
Заключение 54
Литература 56

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время одним из направлений развития отечественной и мировой электроэнергетики является использование на энергообъектах цифровых устройств релейной защиты, противоаварийной автоматики, контроллеров АСУ ТП, систем коммерческого учета и контроля качества электроэнергии.
В области автоматизации электрических подстанций в настоящее время происходит изменение не только технических средств защиты систем управления объектами энергосистемы, но и изменение правил построения электросетевого комплекса, переход на интеллектуальную энергосистему с активно-адаптивной сетью.
Сравнивая традиционную подстанцию с цифровой подстанцией, последняя имеет очень компактную структуру, высокую степень системной интеграции, общий обмен информацией, высочайшую надежность и безопасность и другие характеристики, при этом являясь экологически чистой и энергосберегающей подстанцией. Приложения на основе МЭК 61850 реализуют унифицированное моделирование и обмен информацией между первичным и вторичным оборудованием. Интегрированная информационная платформа обеспечивает экономичную работу, интеллектуальное принятие решений, оптимальное управление и другие дополнительные функции. Использование цифровой подстанции позволяет повысить производительность, повысить уровень управляемости энергосистемы и минимизировать эксплуатационные расходы.
Переход от традиционных к цифровым подстанциям обусловлен возможностью использования локальных компьютерных сетей для передачи мгновенных значений токов и напряжений от измерительных трансформаторов к микропроцессорным релейным защитам. Разработка и внедрение цифровых подстанций требует технико-экономического обоснования различных вариантов построения комплекса релейной защиты и автоматики.
Установка цифровых подстанций, по сравнению с действующими, традиционными, должна в первую очередь обеспечивать:
 более надежное и помехоустойчивое электроснабжение
потребителей;
 меньшее время отключения электроснабжения в случае аварии;
 более низкую или хотя бы такую же стоимость подстанции;
 поэтапную модернизацию существующих подстанций в цифровом
направлении, в частности, замену вторичных кабельных установок на современные на базе ВОЛС без существенной модернизации других микропроцессоров и силового оборудования.
Цифровая подстанция — это подстанция с высокой степенью автоматизации, в которой практически все процессы обмена информацией между элементами подстанции, а также управление работой подстанции осуществляются в цифровом виде на основе стандартов серии МЭК 61850.
Все основные устройства цифровых подстанций в идеале должны поддерживать обмен данными по стандартам МЭК 61850-8-1 и МЭК 61850-9-2 (MMS, GOOSE, SV).
Технология MMS предназначена для обмена с устройствами "верхнего уровня" - вплоть до сервера системы автоматического управления. Использование только MMS в реализации цифровой ПС характеризует первую архитектуру цифровой подстанции.
Технология GOOSE необходима для «горизонтальной» связи между терминалами релейной защиты и контроллерами присоединения. Использование MMS и GOOSE позволяет реализовать вторую архитектуру цифровой подстанции.
Технология SV предназначена для передачи мгновенных значений от измерительных трансформаторов тока и напряжения на устройства релейной защиты. Использование трех технологий - MMS, GOOSE, SV характерно для цифровой подстанции третьей архитектуры.
Базовая архитектура построения цифровой подстанции представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Базовая архитектура построения цифровой подстанции
05.10.2020 приказом ПАО «ФСК ЕЭС»/ПАО «Россети» от 05.10.2020 № 335/458 был первоначально утвержден и введен в действие новый организационный стандарт - Корпоративный профиль МЭК 61850 ПАО «ФСК ЕЭС». Этот стандарт, основанный на втором издании МЭК 61850 с принятыми дополнениями и расширениями, был создан с целью утверждения подходов к созданию электронного описания оборудования подстанции с использованием функций и связи в рамках стандарта МЭК 61850.
Стандарт предназначен для использования производителями и устройств средств релейной защиты и автоматики, автоматизированных систем управления технологическими процессами, проектными, строительно-монтажными и пусконаладочными организациями, специализированными подразделениями и службами ПАО «ФСК ЕЭС».
Данный стандарт распространяется на строительство новых подстанций, а также на техническое перевооружение и реконструкцию существующих подстанций. При строительстве новых подстанций, а также при комплексном техническом перевооружении и реконструкции требования стандарта должны быть полностью соблюдены для вновь устанавливаемого оборудования.
В связи с конструктивными особенностями цифровых подстанций возникает задача: выявить существенные преимущества цифровой подстанции (2 и 3 архитектур) при реализации в соответствии с корпоративным профилем МЭК 61850 ПАО «ФСК ЕЭС» по сравнению с реализацией цифровой подстанции в соответствии с требованиями СТО МЭК 61850, а также в сравнении с традиционными подстанциями. Эта задача остается актуальной и в наше время в связи с активной реализацией национального проекта «Цифровая энергетика» и широким внедрением цифровой подстанции на территории Российской Федерации. Также актуальность задачи обеспечивается новизной принятых требований и, на данный момент, относительно небольшим опытом внедрения и эксплуатации цифровых подстанций в РФ.
Цель работы - выявление преимуществ цифровых подстанций перед традиционными, а также преимуществ внедрения цифровой подстанции по корпоративному профилю МЭК 61850 ПАО «ФСК ЕЭС» путем проведения сравнительного анализа реализации традиционной и цифровой подстанций и анализ подходов к реализации цифровых подстанций (2-3 архитектур) в соответствии с требованиями корпоративного профиля и второй редакции МЭК 61850.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Сравнительный анализ корпоративного профиля МЭК 61850 ПАО «ФСК ЕЭС» и СТО МЭК 61850

Для повышения эксплуатационных показателей централизованной РЗА нужно установить следующие положения.
Использование только типовых проектных решений с минимальным свободным программированием функциональных звеньев и централизованной РЗА только от основных компаний-производителей с обязательной сертификацией и аттестацией;
Разделение работ на пусконаладочные и ремонтные работы при
наладке централизованной системы релейной защиты и автоматики. Важно отметить, что помимо наладочных работ, требующих специальных знаний специфики устройств релейной защиты, проводимых специализированной организацией, для подтверждения правильности функционирования необходимы приемо-сдаточные испытания устройств релейной защиты с участием оперативного персонала;
Обучение оперативного персонала. Учитывая сложность системы централизованной релейной защиты, большое количество производителей с очень разными концепциями построения и формирования защитных функций, от оперативного персонала требуется наличие навыков соответствующего «внешнего» управления - оперативного переключения, изменения уставок, считывания сообщения и осциллограммы. При этом обязательно наличие эксплуатационной документации на каждое устройство централизованной РЗА, где описаны и фиксированы возможные режимы устройства, учитывающие конкретную реализацию проекта и конкретные действия эксплуатационного персонала в различных случаях.

Весь текст будет доступен после покупки

1 СТО 56947007-25.040.30.309.-2020. Корпоративный профиль МЭК 61850. – Москва: ПАО «ФСК ЕЭС», ПАО «Россети», 2020. – 257 с
2 Цифровая подстанция: сайт. – 2021. – URL: https://digitalsubstation.com
3 CТО 56947007-29.240.10.299-2020. Цифровая подстанция. Методические указания по проектированию ЦПС. – Москва: ПАО «ФСК ЕЭС», 2018. – 125 с
4 Мутумуни Д. Моделирование насыщения трансформаторов тока для изучения устройств релейной защиты / Р. Джаясинхе, Д. Мутумуни // Релейщик. – 2014. -№2. – с.44-46
5 Министерство Энергетики российской Федерации: сайт. – 2019 URL: https://minenergo.gov.ru

Весь текст будет доступен после покупки