Цифровые подстанции Подготовил студент гр. ИЭ-М-16 Харенко В.Н.

Цифровая подстанция – это подстанция с широким внедрением систем автоматизации и управления, построенных на базе открытых стандартов МЭК (стандарт «Коммуникационные сети и системы подстанций», описывающий свод правил для организации событийного протокола передачи данных).

Цели создания цифровой подстанции: Унификация информационных протоколов обмена данными; Обеспечение интероперабельности устройств; Сокращение кабельного хозяйства; Обеспечение наблюдаемости каналов сбора, передачи информации и управления; Снижение метрологических потерь во вторичных цепях; Упрощение способов тиражирования первичной информации; Упрощение механизмов поверки устройств; Унификация механизмов конфигурирования подстанции; Формирование единой системы диагностики устройств вторичной коммутации. Переход к выполнению удаленной функциональной диагностики; Обеспечение информационной безопасности энергообъекта; Переход к необслуживаемым подстанциям.

Преимущества перехода к передаче сигналов в цифровом виде на всех уровнях управления ПС: существенное сокращение затрат на кабельные вторичные цепи и каналы их прокладки за счет приближения источников цифровых сигналов к первичному оборудованию; повышение электромагнитной совместимости современного вторичного оборудования – микропроцессорных устройств и вторичных цепей благодаря переходу на оптические связи; упрощение и, в конечном итоге, удешевление конструкции микропроцессорных интеллектуальных электронных устройств за счет исключения трактов ввода аналоговых сигналов; унифицирование интерфейсов устройств IED, упрощение взаимозаменяемости этих устройств (в том числе замена устройств одного производителя на устройства другого производителя) и др.

Рассмотрим подробнее структуру цифровой подстанции, выполненную в соответствии со стандартом МЭК Система автоматизации энергообъекта, построенного по технологии «Цифровая подстанция», делится на три уровня: полевой уровень (уровень процесса); уровень присоединения; станционный уровень. Полевой уровень состоит из: первичных датчиков для сбора дискретной информации и передачи команд управления на коммутационные аппараты (micro RTU); первичных датчиков для сбора аналоговой информации (цифровые трансформаторы тока и напряжения). Уровень присоединения состоит из интеллектуальных электронных устройств: устройств управления и мониторинга (контроллеры присоединения, многофункциональные измерительные приборы, счётчики АСКУЭ, системы мониторинга трансформаторного оборудования и т.д.); терминалов релейной защиты и локальной противоаварийной автоматики. Станционный уровень состоит из: серверов верхнего уровня (сервер базы данных, сервер SCADA, сервер телемеханики, сервер сбора и передачи технологической информации и т.д., концентратор данных); АРМ персонала подстанции.

Снижение эксплуатационных характеристик (безопасность, эксплуатационные расходы) Ухудшение метрологических характеристик измерительных комплексов Пониженная сейсмостойкость Наличие масла или элегаза Опасность размыкания вторичных цепей ТТ Большой вес и габариты Повышенный тангенс диэлектрических потерь и ухудшенные переходные характеристики емкостных ТН Ширина и неравномерность полосы пропускания ТН Влияние вторичных цепей на точностные характеристики ИИК Насыщение ТТ при КЗ Феррорезонанс Недостатки традиционных измерительных трансформаторов

Преимущества оптических трансформаторов Эксплуатационные характеристики (безопасность, эксплуатационные расходы) Метрологические характеристики измерительных комплексов Точное воспроизведение формы тока при КЗ Расширенная полоса пропускания Широкий динамический диапазон ТН Улучшенные точностные х-ки оптических ТТ Высокая вандалостойкость Отсутствие масла или элегаза Нет опасности размыкания вторичных цепей ТТ Малый вес и габариты Легкая утилизация Отсутствие феррорезонанса Сохранение точности при внешних механических воздействиях Сохранение точности при внешних климатических воздействиях

Переход к качественно новым системам автоматизации и управления возможен при использовании стандартов и технологий цифровой подстанции, к которым относятся: 1. стандарт МЭК 61850: модель данных устройств; унифицированное описание подстанции; протоколы вертикального (MMS) и горизонтального (GOOSE) обмена; протоколы передачи мгновенных значений токов и напряжений (SV); 2. цифровые (оптические и электронные) трансформаторы тока и напряжения; 3. аналоговые мультиплексоры (Merging Units); 4. выносные модули УСО (Micro RTU); 5. интеллектуальные электронные устройства (IED).

Функциональная схема оптического трансформатора напряжения Измерение напряжения основано на измерении электрического поля ячейкой Поккельса с использованием двухканального метола, обеспечивающего устойчивость к колебаниям температуры, вибраций и изменению интенсивности света от лазерного источника.

Функциональная схема оптического трансформатора тока Измерение тока основано на принципе Фарадея с отражением световой волны в конце оптического волокна, что обеспечивает независимость выходного сигнала датчика от температурных воздействий механических вибраций.

Спасибо за внимание!