Решения / Цифровые решения на базе стандарта IEC 61850

Цифровые решения на базе стандарта IEC 61850

За последние несколько десятилетий совершенствование технологий и улучшение оптических датчиков привели к появлению на рынке оптических трансформаторов тока и напряжения. Однако они не были широко приняты проектными, строительными и эксплуатационными организациями, поскольку их вторичные выходы не обеспечивали мощность, необходимую для защитных реле с аналоговыми входами, и было немного электросчетчиков или терминалов релейной защиты с цифровыми интерфейсами из-за отсутствия стандартного протокола цифровой коммуникации.

Принятие в 2004 году стандарта IEC 61850 «Коммуникационные сети и системы подстанций» открыло новые возможности для использования современных информационных технологий для автоматизации электрических подстанций.

Основная цель стандарта – определить требования к модели базовых данных и обеспечить в пределах одной подстанции полной функциональной совместимости интеллектуальных электронных устройств различных производителей и системам автоматизации различных уровней управления.

Реализация стандарта в значительной степени сконцентрирована на вопросах реализации станционной шины IEC 61850-8-1, моделирующей и совершенствующей традиционные подходы SCADA и заменяющей аппаратный обмен сигналами между устройствами защиты и управления подстанции на обмен GOOSE сообщениями. Тем не менее, станционная шина - только часть направлений развития решений, предлагаемых стандартом IEC 61850.

Ввиду того, что технология развивается в направлении использования преобразователей напряжения и тока нового поколения, возникает необходимость преобразовывать в цифровую форму основные значения параметров с датчиков, установленных на первичном оборудовании энергосистемы и передавать полученные значения выборок на подстанцию. Часть стандарта IEC 61850-9-2 описывает способы взаимодействия с электронными измерительными трансформаторами, работающими на основе нетрадиционных, например, оптических технологий, в которых устранены ограничения, свойственные существующим электромагнитным трансформаторам тока и напряжения.

Трехуровневая архитектура современной подстанции в соответствии с концепцией стандарта IEC 61850, позволила отделить основные функции используемых в энергосистемах приложений от функций обмена данными и базовых сетевых функций.

Она разделена на три отдельных уровня:

  • Уровень Подстанции;
  • Уровень Ячейки;
  • Уровень Технологического шины.
     

Архитектура цифровой подстанции

 

В данной архитектуре представлены три основных типа средств связи в подстанции:

На уровне станционной шины:

  • Соединения «Клиент – Сервер» главным образом осуществляющие взаимодействие HMI или других функций подстанции с интеллектуальными электронными устройствами (ИЭУ);

На уровне технологической шины:

  • Соединения "Точка-Точка" основанные на GOOSE (Общие объектно-ориентированные события подстанции) сообщениях между ИЭУ, обеспечивающие получение данных о состоянии и передачу команд управления оборудованием;
  • Соединения «Измерительные (оптические) трансформаторы - ИЭУ», основанные на передаче выборочных значений, формируемых отдельными или встроенными в оборудование модулями объединения.

На уровне «технологической шины» измеренные данные, а также данные о состоянии собираются через дублированный оптоволоконный Ethernet (100Мбит/с) с оптических/электронных трансформаторов напряжения и тока. Пунктами сбора данных являются дублированные Ethernet коммутаторы, которые поддерживают приоритет Ethernet и виртуальную ЛВС Ethernet (VLAN). Виртуальная ЛВС Ethernet позволяет Ethernet коммутаторам передавать наборы данных только на те порты коммутаторов/ ИЭУ, которым необходимы эти данные. IEC 61850 описывает сбор этих данных с использованием двух различных протоколов, а именно, Часть 9.1 определяет однонаправленный многоточечный (типа точка-точка) канал передачи фиксированных данных, а Часть 9.2 определяет «конфигурируемый» набор данных, которые можно передавать многоадресно от одного источника (издателя) к нескольким абонентам.

Появление на рынке оптических трансформаторов с цифровыми интерфейсами IEC 61850 9 2 открыло пути к созданию полностью цифровой системы защиты и измерения. Электронно-оптический блок трансформаторов, где производится вся обработка сигналов, в настоящее время оснащен высокоуровневыми и низкоуровневыми аналоговыми интерфейсами и дополнительным цифровым интерфейсом.

Электронно-оптический блок NXVCT с цифровым интерфейсом IEC 61850-9-2
 

На задней панели электронно-оптического блока выведены оптические разъемы для подключения к технологической шине IEC 61850-9-2 и шине сигналов синхронизации 1PPS. Для приложений защиты цифровой интерфейс посылает 80 наборов с отсчетами дискретных значений на период питающей сети. В этот набор данных входят данные параметров трехфазного напряжения, напряжения шины, напряжения нейтрали, трехфазных токов для защиты и измерения. Для приложений учета, контроля качества электроэнергии и осциллографирования в одном кадре Ethernet передаются 8 наборов данных с частотой 256 отсчетов на период сети.

Проведенные лабораторные исследования и пилотные проекты доказали технические возможности новых технологий и повысили доверие к “измерению и защите на основе технологической шины IEC 61850-9-2”. Использование этого высокотехнологичного оборудования при реализации проектов для объектов нового строительства, реконструкции и расширении действующих объектов открывает новые возможности в создании современных автоматизированных полностью цифровых систем подстанций.

 

ООО "Профессиональная линия", Ярославль, ул.Б.Октябрьская, 52а. Тел./факс: +7 (4852) 73-00-02. e-mail: info@pro-ln.ru (Схема проезда)