XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Сейчас не одна отрасль не обходится без электричества. Всевозможные станки, конвейеры, прессы, упаковщики, печи, дополнительные системы и многое другое не может работать без этого. На промышленных предприятиях источник питания может представлять собой электрическую станцию центральной системы электроснабжения или собственную станцию предприятия. Электрической подстанцией называют электроустановку, которая служит для преобразования и распределения электроэнергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительного устройства, устройства управления и вспомогательных сооружений. Электрическая подстанция – это связанные первичная силовая и вторичная системы. Вторичная система объединяет релейную защиту, автоматику, управление, учет электроэнергии и много другое. Естественно, что все это превращается в довольно большое количество устройств, которые связаны медными кабелями для питания и передачи данных. Схематическое изображение классической подстанции представлено на рисунке 1.

Рис.1 Схематическое изображение электрической подстанции

Электрические подстанции, которые служат для приема, преобразования, распределения электроэнергии, выполняются на все ступени напряжения. Они могут быть повышающими, если находятся в непосредственной близости от электростанций и преобразуют для передачи от них в сеть электроэнергию более высокого напряжения, и понижающими, к которым относится подавляющее число подстанций, осуществляющих электроснабжение потребителей.

Существует также такая подстанция, как цифровая. Что же она представляет?

Цифровая подстанция (ЦПС) – это автоматизированная подстанция, оснащенная взаимодействующими в режиме единого времени цифровыми информационными и управляющими системами и функционирующая без присутствия постоянного дежурного персонала.

Отличительными характеристиками цифровой подстанции являются: наличие встроенных в первичное оборудование интеллектуальных микропроцессорных устройств, применение локальных вычислительных сетей для коммуникаций, цифровой способ доступа к информации, её передаче и обработке, автоматизация работы подстанции и процессов управления ею.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что цифровая подстанция лучше. Внедрение технологий «Цифровая подстанция» дает следующие технологические преимущества:

Значительное сокращение кабельных связей;

Повышение точности измерений;

Простота проектирования, эксплуатации и обслуживания;

Унифицированная платформа обмена данными (МЭК 61850);

Высокая помехозащищенность;

Снижение количества модулей ввода/вывода на устройства АСУ ТП.

Рис. 2. Схематическое изображение цифровой подстанции

Цифровая подстанция невозможна без протокола МЭК 61850. Внедрение этого стандарта дает возможность связать всё технологическое оборудование подстанции единой информационной сетью, по которой передаются не только данные от измерительных устройств к терминалам РЗА, но и сигналы управления.

Чем лучше цифровая подстанция?

Сокращение времени проектирования на 25%. Типизация схемных и функциональных решений. Сокращение числа функциональных цепей, клеммных рядов в релейных отсеках ячеек.

Сокращение объема монтажных и наладочных работ на 50%. Применяется решение высокой заводской готовности. На заводе производится монтаж оборудования КРУ по главным и вспомогательным цепям. Прокладываются межшкафные связи систем оперативного тока, монтируются системы АСУ ТП. Осуществляется параметрирование, конфигурирование и тестирование систем.

Сокращение затрат на обслуживание на 15%. Переход от проведения планового технического обслуживания по времени к обслуживанию по состоянию оборудования за счет Online диагностики состояния оборудования. Тем самым снижается количество выездов работников для проведения регламентых работ.

100% оперативных переключений производится дистанционно с видеоконтролем операций. Простая интеграция всех систем в единое цифровое пространство позволяет управлять подстанцией безопасно и оперативно, а также встраивать в систему АСУ ТП других уровней.

Благодаря применению протокола МЭК 61850 все сигналы между терминалами передаются по одному оптическому кабелю или одному кабелю Еthernet. Таким образом, обмен между шкафами осуществляется только по цифровому каналу, который исключает необходимость в традиционных цепях, соединяющих шкафы.

Использование оптического кабеля или кабеля Еthernet вместо обычных сигнальных кабелей снижает длительность и стоимость простоя подстанций в процессе реконструкции вторичного оборудования и создает возможность для легкой и быстрой переконфигурации системы РЗА.

Протокол передачи данных МЭК 61850 обеспечивает возможность самодиагностики оборудования и всех систем, установленных на подстанции, в режиме реального времени. В случае выявления отклонений от нормального режима работы, системой автоматически задействуется резервная схема, а оперативному персоналу выдается соответствующее сообщение.

Благодаря протоколу МЭК 61850 со стандартизированным интерфейсом при проектировании подстанции возможно применение оборудования любых производителей, поддерживающих данный протокол. ЦПС имеет возможность легко интегрироваться в систему АСУ ТП верхнего уровня.

Сбор информации со всей подстанции и управление коммутационными аппаратами в режиме реального времени осуществляется при помощи Scada-системы.

Предусматривается наличие автоматизированного рабочего места для оперативного персонала на подстанции и\или в диспетчерском пункте. Scada-система позволяет визуализировать сигналы и события, происходящие на подстанции, и предоставляет подробную информацию о сигнале тревоги или событии в графическом отображении.

В заключении необходимо еще раз сказать о том, цифровая подстанция является подстанцией с высоким уровнем автоматизации, в которой все процессы информационного обмена между элементами ПС, а также управление работой ПС осуществляются в цифровом виде на основе стандарта МЭК 61850. В отличие от простых электрических подстанций, она основывается на технологии для повышения безопасности, производительности и надежности работы сети, а также для снижения итоговой стоимости подстанции.

Список литературы:

Возможна ли цифровая подстанция? – стандарт МЭК 61850 вселяет надежду [Электронный ресурс] // Сайт компании КОМПЭЛ. – Режим доступа: https://www.copmel.ru/lib/96422 (дата обращения 01.02.2021г.)

Цифровые подстанции. Российские и зарубежные: НТД, опыт, примеры [Электронный ресурс] // Сайт компании ELENSIS.RU. – Режим доступа: https://elensis.ru/2019/04/20/ цифровые-подстанции/ (дата обращения: 01.02.2021г.)

Жарков, Ю.И. Диагностика технологий и технических средств систем электроснабжения / Ю.И. Жарков, А.В. Костюков // Вестник РГУПС.- 2010.- №2.- С. 103-106.

Структура стандарта МЭК 61850 [Электронный ресурс] // Режим доступа: https://digitalsubstation.com/blog/2012/10/18/struktura-standarta-me-k-61850/ (дата обращения: 02.02.2021г.)

SCADA [Электронный ресурс] // Режим доступа: https://en-res.ru/stati/scada.html (дата обращения: 02.02.2021г.)

Код для цитирования: Скопировать