Глава 3;pdf

ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ
www.autosystech.ru
Общие сведения о цифровой подстанции
 Цифровая подстанция – новое направление развития
энергосистемы в мире.
 Цифровая подстанция состоит из интеллектуального
первичного и вторичного оборудования, объединѐнного в
сеть для обеспечения информационного обмена и
взаимодействия на основе стандарта IEC 61850.
Интеллектуальное
оборудование



Электронные (или
оптические) ТТ/ТН
Интеллектуальные
выключатели
Цифровые устройства
РЗА
Сетевые вторичные
устройства
МЭК-61850

Шина станции

MMS

Шина процесса

GOOSE

SV
Компоненты "Цифровой подстанции"
•
1. Цифровые (оптические или электронные) трансформаторы тока и напряжения;
2. Аналоговые и дискретные контроллеры (Merging Units);
3. Системы мониторинга встроенные в первичное оборудование на базе интеллектуальных
выносных модулей УСО (Micro RTU) и интеллектуальных электронных устройств (IED);
4. Объединения всех устройств в пределах объекта наблюдения и управления с помощью
локальных вычислительных сетей "шины процесса", "шины станции";
5. Полностью цифровой способ доступа к информации, еѐ передаче , обработке , регистрации
и хранения;
6. Обязательная синхронизация к единой метке времени всех взаимодействующих между
собой устройств в пределах объекта, через систему спутников "GLONASS".
7. Использование для всех интеллектуальных устройств единого стандарта протокола IEC
61850 9.2 (SV) , IEC 61850 8.1(MMS , GOOSE);
8. Использование единой системы измерений и информационного взаимодействия для всех
подсистем объекта;
9. Передача всей исходной ( аналоговой и дискретной) информации на оперативный пункт
управления из ОРУ и помещений ЗРУ , включая величины напряжений и токов от ТТ и ТН,
состояния блок-контактов от коммутационного оборудования и распределительных устройств
в виде цифровых сигналов , в протоколе IEC 61850, по оптическим каналам связи.
10. Полная автоматизация работы на подстанции для управления ею.
•
Цифровая подстанция ключевой компонент в создании интеллектуальной сети "Smart Grid".
•
•
•
•
•
•
•
•
Структура цифровой подстанции
Три уровня, две шины
Диспетчерский
пункт
СКАДА
Алгоритм NR PCS-9700
Сервер A
Сервер B
Уровень
станции
Алгоритм NR PCS-9882
АРМ
АРМ
персонала релейщика
Система
оперативной
блокировки
ГЛОНАСС
IEC60870-5-101,
IEC60870-5-104,
DNP3.0, т.д.
Принтер
Алгоритм NR RCS 9785
Устройство
синхронизации
времени по GPS
RTU
Устройство
Телемеханики
Алгоритм NR RCS 9785
Шины станции
MMS
SNTP
GOOSE
Маршрутизаторы
Уровень
ячейки
Алгоритм NR PCS-9882
Маршрутизаторы
Алгоритм NR PCS-900
Алгоритм NR PCS-9600
Алгоритм NR PCS-9705
Алгоритм NR PCS-9794
Устройства
защиты
110-500 кВ
Устройства
защиты
6-35 кВ
Устройства
измерения и
управления
Конвертор
протоколов
IEC 61850 9.2
IEC 61850 8.1
Шины процесса
Алгоритм NR PCS-221
Уровень
процесса
SV
Алгоритм NR PCS-222
Merging Units
(MU)
IBC
Медные
кабели
Оптический
кабель
Алгоритм NR PCS-9850
Оптические ТТ/ТН
ОРУ
Выключатель
ОРУ
MicroRTU
Устройства других
производителей
GOOSE
Алгоритм NR PCS-221
Алгоритм NR PCS-222
Merging Units
(MU)
IBC
Медные
кабели
Оптические
кабели
Алгоритм NR PCS-9250
Электронные ТТ/ТН
КРУЭ
MicroRTU
КРУЭ
IED
Структура цифровой подстанции

Уровень станции

Сервер/рабочая станция с ПО «СКАДА», сетевые принтеры

Устройство телемеханики для обмена данными с центром
диспетчеризации

Устройство синхронизации времении (GPS-приѐмник)

Уровень ячейки

Устройства управления и измерения ячеек

Устройства защиты и автоматики

Другие интеллектуальные устройства, такие как контроллеры
ЩПТ, ЩСН, регистраторы аварий и т.д.
Структура цифровой подстанции

Уровень процесса

Электронные ТТ/ТН или оптические ТТ

Объединяющее устройство для электронных ТТ/ТН или
оптических ТТ (MU - Merging Unit )

Интеллектуальное устройство управления выключателем (IBC Intelligent Breaker Control)

Сетевые устройства

Одиночная/двойная сеть с распределенной или кольцевой
структурой (электрическая или оптическая)

Преобразователь протоколов

Коммутатор Ethernet на 1Гбит/100Mбит
Структура цифровой подстанции

Шина процесса независима от шины станции
 Это гарантирует высокоскоростную передачу приоритетных данных
(сигналы отключения по GOOSE, потоки SV)
Шина
Шина
станции
Данные
на шине
Характеристики данных
Требования к передаче
Формирование
данных
Объем данных
Скорость
Надежность
MMS
Дискретное
Средний
Низкая
Низкая
GOOSE
Дискретное
Малый
Высокая
Высокая
SV
Непрерывное
Большой
Высокая
Высокая
Шина
процесса
Сравнение с традиционной подстанцией
Традиционная подстанция
Цифровая подстанция
SNTP в локальной сети,
заменен аппаратной
шиной времени
Шина процесса,
использующая несколько
оптических кабелей вместо
Интеллектуальное
большого количества
устройство управления
медных
выключателем,
реализующее функции
контроля и диагностики
ЭТT/ТН или
оптические ТТ,
без магнитного
насыщения
Преимущества цифровой подстанции
 Упрощение вторичных соединений:
• большое количество электрических кабелей заменяется
малым количеством волоконно-оптических соединений:
• отсутствие необходимости обслуживания оптических
связей
 Повышение качества измерений:
• передача и обработка цифровых сигналов без
дополнительных погрешностей;
• повышение надежности передачи информации;
• проверка CRC, самоконтроль каналов связи;
• упрощение вопроса электромагнитной совместимости;
• повышение точности при использовании электронных
трансформаторов тока и напряжениея;
• отсутствие проблем насыщения ТТ, обрыва цепей ТТ,
феррорезонанса;
Преимущества цифровой подстанции
 Отсутствие электрической связи между
первичным и вторичным оборудованием:
• повышение безопасности при работе со вторичным
оборудованием;
• отсутствие наводок от первичного оборудования во
вторичных цепях;
 Единая информационная платформа:
• интеграция систем мониторинга, управления,
телемеханики, релейной защиты, регулирования
напряжения и реактивной мощности VQC, системы
оперативной блокировки;
 Уменьшение размеров диспетчерских помещений
на подстанции:
• минимизация оборудования, рост степени унификации и
гибкости конфигурирования вторичных систем
Электронные трансформаторы
Электронные трансформаторы решили много проблем, существующих в
традиционных трансформаторах. (насыщение сердечника, большой габарит и вес,
сложная структура изоляции.)
Наши измерительные трансформаторы охватывают классы напряжения
10kV-500kV элегазового и открытого исполнения (GIS и AIS).
Названия
Тип
Класс напряжения
GIS электронный трансформатор тока
PCS-9250-EGC
66kV500kV
GIS электронный трансформатор напряжения
PCS-9250-EGV
66kV500kV
GIS электронный трансформатор тока/напряжения
PCS-9250-EGI
66kV500kV
АIS электронный трансформатор тока
PCS-9250-EAC
66kV500kV
АIS электронный трансформатор напряжения
PCS-9250-EAV
66kV500kV
AIS электронный трансформатор тока/напряжения
PCS-9250-EAI
66kV500kV
АIS оптический трансформатор тока
PCS-9250-OAC
66kV500kV
GIS оптический трансформатор тока
PCS-9250-OGC
66kV500kV
Оптический трансформатор тока/напряжения
PCS-9250-OAI
66kV500kV
Электронный трансформатор постоянного тока
PCS-9250-EACD
50kV800kV
Электронный трансформатор напряжения(пост.)
PCS-9250-EAVD
50kV800kV
Электронный трансформатор тока для среднего и
низкого напряжения
PCS-9250-LAC
10kV35kV
Электронный трансформатор напряжения для среднего
и низкого напряжения
PCS-9250-LAV
10kV35kV
Электронные ТТ/ТН
Катушка без сердечника
Дистанционный модуль
Изолятор
Оптоволокно
Емкостной делитель напряжения
Масло
Оптический
кабель
лазер
PIN
привода цели
обработка
данных
Объединение
устройства
LPCT
LPCT
IEC60044-8
IEC61850-9-1/2
защита, управление,
измерение
Оптические ТТ
Оптический
токовый сенсор
Первичный провод
Фаза C
Оптоволокно
Фаза B
Оптический
кабель
Оптическая
сцепка
Оптический
поляризатор
Оптический
модулятор
Привод
источника
света
Демодуляция
сигналов
Объединение устройства
Изолятор
защита
управление
измерение
Фаза A
Первичное
оборудование
Первичные
оборудование
Помещение
дляуправления
устройств управления,
Помещение
или защиты
защиты, измерений
Электронные ТТ/ТН для КРУЭ
Уровень напряжения 220кВ-500кВ.
Элекронные трансформаторы тока
и напряжения в КРУЭ
Электронные ТТ/ТН открытого
исполнения
Электронные ТТ/ТН в действии
ЭТТН 220 кВ
ЭТТН 220 кВ
Электронные ТТ/ТН в действии
Электронный трансформатор постоянного тока на ПС 500кВ
Оптические ТТ в действии
ОТТ 220кВ
ОТТ 110кВ
Объединяющие устройства
MU для традиционных ТТ/ТН
Медные кабели
IEDs
МЭК 61850-9-2 или
МЭК 60044 -8
Традиционные ТТ/ТН
MU для ЭТН/ТТ
Оптоволокно
IEDs
МЭК 61850-9-2 или
МЭК 60044 -8
ЭТТ/ЭТН
MU для ОТТ
Оптоволокно
IEDs
МЭК 61850-9-2 или
МЭК 60044 -8
ОТТ
Интелектуальное устройство управления
выключателем (IBC)
Сбор данных
Входы
Оптический кабель
CPU
Выходы
Команды операции
GOOSE
GOOSE
Устройство защиты,
управ. и измер.
IBC
Электр.кабель
Выкл.
Разъед.
 IBC + сеть GOOSE
Электр.кабель
ИЧМ
PCS-222
 Размещается
в
помещении
РУ
в
качестве
промежуточного звена между устройствами уровня
ячейки и первичным оборудованием для реализации
информационного обмена и взаимодействия на основе
стандарта IEC 61850.
• Контроль и управление выключателем, разъединителем;
• Мониторинг положения отпайки трансформатора,
температуры;
• Логика оперативной блокировки при операциях с
коммутационными аппаратами (по сигналам GOOSE)
Технология GOOSE
•
GOOSE
•
GOOSE – механизм связи, определенный протоколом
IEC61850, предназначен для быстрой передачи информации о
событиях на подстанции, например, команды на отключение
или сигнала предупреждения.
•
Информация передается по шине данных и может
использоваться одновременно несколькими устройствами.
Generic Object Oriented Substation Event
Преимущества GOOSE
 Обеспечивает быструю передачу информации между
устройствами;
 Наличие постоянного самоконтроля и защиты от помех;
 Возможность передачи как дискретных, так и незначительно
меняющихся аналоговых сигналов;
 Заменяет медные кабели:
• Снижение расходов, сокращение срока монтажа;
• При изменении схемы ПС требуется только изменение
файла конфигурации.
Практическое применение IEC 61850
Шкаф контроллера ячейки
Шкаф сетевых коммутаций
Сертификаты
Свидетельство
Сертификаты соответствия
Спасибо за
внимание!
www.autosystech.ru