АСУ ТП и РЗА
В
настоящее время в российской энергетике одной из важнейших задач
является повышение экономической эффективности энергообъектов и всей
энергосистемы в целом. Одним из решений этой задачи является внедрение
автоматизированных систем управления технологическими процессами
подстанций (АСУ ТП ПС) магистральных и распределительных сетей.Сегодня,
одно из перспективных направлений деятельности ЗАО «ЗЭТО» - развитие
возможности комплексных поставок электрооборудования (в том числе,
релейной защиты и автоматики, автоматизированных систем управления) и
выполнения работ «под ключ».В рамках этого проекта в 2006 году
ЗАО «Завод электротехнического оборудования» г. Великие Луки, совместно с хорватскими партерами компанией «Энергоконтроль» организовано дочернее предприятие:
ООО «ЭНЕРГОКОНТРОЛЬ АВТОМАТИЗАЦИЯ». Основное
направление деятельности которого – разработка, проектирование и
внедрение систем релейной защиты и АСУ ТП ПС на базе компонентов фирмы
General Electric, которая является разработчиком и производителем. В
настоящее время мы сотрудничаем с двумя подразделениями этой компании
GE Multilin и GE Energy.
C
нашей стороны, выбор в пользу сотрудничества с General Electric был
сделан не случайно. Подразделения этой компании разрабатывают и
производят весь спектр компонентов для построения современных систем
релейной защиты и автоматики (РЗА) на все классы напряжений, систем АСУ
ТП ПС, а также систем мониторинга, управления и диагностики
высоковольтного трансформаторного оборудования.
По
нашему мнению, комплектование подстанции системами, собранными из
компонентов фактически одного производителя – в нашем случае General
Electric, имеет преимущества перед применением систем разных фирм.
Например, будут исключены проблемы с интеграцией различных систем и
подсистем в АСУ ТП ПС, что иногда имеет место из-за различий в
протоколах обмена данными (иногда даже в протоколах одного типа).
Эксплуатирующему персоналу будет проще осваивать и работать с техникой,
имеющей одну техническую концепцию. Обучение персонала, консультации,
гарантийное и сервисное обслуживание будет проводиться одной фирмой,
специалисты которой будут иметь глубокие знания о работе и
взаимодействии всех систем: защиты, управления и мониторинга.
GE Multilin
является разработчиком и производителем микропроцессорных терминалов
защит нескольких серий, но наиболее полнофункциональной является серия
UR (Universal Relay – универсальные реле), терминалы которой
предназначены для построения систем РЗА объектов производства, передачи
и распределения электроэнергии на напряжение от 110 до 750 кВ.
Терминалы
серии UR – это устройства, построенные на единой платформе.
Конструктивно построены по модульному принципу (рисунок 1), что
позволяет производить замену, или установку дополнительных модулей не
разбирая реле и не демонтируя подключенных к нему проводов (если реле
смонтировано в шкафу). На рисунке 2 показан внешний вид терминала серии
UR.Модули,
из которых построены терминалы максимально унифицированы, могут
устанавливаться в различные реле, что в эксплуатации позволяет
экономить на комплекте ЗИП.
В функциях терминалов можно выделить четыре основные возможности:1. Защита и управление.Серия
UR обладает самыми полными и усовершенствованными алгоритмами защиты на
рынке, так как уникальные запатентованные алгоритмы защиты в терминалах
этой серии обеспечивают не имеющей себе равных период безотказной
работы системы и ее надежности. Для поддержки функций защиты и
управления в терминалах имеются различные виды и формы входов/выходов.
Предусмотрены также статические твердотельные реле с высокой
коммутационной способностью, быстрым срабатыванием и временем возврата
для выполнения задач прямого отключения.
2. Мониторинг и измерение.Терминалы
обладают широкими возможностями мониторинга и измерения, в том числе и
основными функциями цифрового аварийного регистратора. Измеряемые
величины: синхронные векторы, векторы тока и напряжения, симметричные
составляющие тока и напряжения, активная, реактивная и полная мощность,
коэффициент мощности, энергия и частота, действующее
среднеквадратическое значение тока за период. Терминалы также
производят: осциллографирование, регистрацию событий, регистрацию
данных, записи о КЗ, мониторинг цепей отключения.
Заложенная в терминалы серии UR непрерывная самодиагностика позволяет обеспечить высокую степень надежности системы защит.
3. Программирование.Терминалы
поставляются с эффективными программными инструментами, что позволяет
настроить функции защиты и управления в соответствии с требованиями
заказчика. Использование гибкой логики FlexLogic™ значительно упрощает
конфигурирование терминала, сводит к минимуму потребность в
дополнительных промежуточных реле и проводных соединениях, и в то же
время даже сложные схемы делает легкими для воплощения. Эту логику,
определяющую взаимодействие входов, элементов и выходов, можно
программировать в условиях эксплуатации, последовательно преобразовывая
логические уравнения. Распределенная гибкая логика предоставляет
возможность использовать входы/выходы удаленных устройств в дополнение
к аппаратным, а через порты осуществлять связь с другими терминалами.
Определяемые
пользователем защитные функции, возможно выполнить на элементах
FlexElement™. Элемент гибкой логики можно запрограммировать таким
образом, чтобы он реагировал на: любое измеряемое терминалом значение,
любой сигнал или разность любых двух сигналов, величину или скорость
изменения входного сигнала, например повышение напряжения обратной
последовательности, низкий коэффициент мощности, разница температур и
другие. Использование FlexElement™ позволяет наилучшим образом
запрограммировать терминал в соответствии с требованиями.
В терминалах серии UR заложены стандартные кривые МТЗ с выдержкой времени (формы кривых IEEE, МЭК, GE тип IAN, и I2t).
Для тех случаев, когда необходимы другие кривые, пользователь, при
помощи средств FlexCurves™ может получить желаемую характеристику
срабатывания.
4. Каналы связи.Терминалы
серии UR предоставляют широкий выбор каналов связи и протоколов,
поддерживающих новые и существующие инфраструктуры связи. Возможности
выбора передачи данных по сети включают оптоволокно Ethernet c
возможностью резервирования, порты RS422, RS485, интерфейсы G.703 и
C37.94.
Терминалы
поддерживают протоколы связи МЭК 61850, UCA 2.0, DNP 3.0, Modbus, МЭК
60870-5-104 и протокол EGD (Ethernet Global Data). Эти протоколы
обеспечивают легкое встраивание в систему автоматизации, они
интегрированы в терминал, что исключает возможность применения внешних
конверторов протоколов.
Терминалы
серии UR обладают свойством передачи данных с прямых входов/выходов,
которые обеспечивают обмен двоичными данными между несколькими
терминалами по выделенному оптоволокну через порт RS422 или интерфейс
G.703.
Используя
оптоволоконные соединения и свойства прямых входов/выходов можно без
дополнительного коммутационного оборудования присоединять к сети
устройства UR, расположенные на расстоянии до 100км.
GE Energy
является разработчиком и производителем компонентов и программного
обеспечения для построения систем АСУ ТП для энергообъектов, а также
систем мониторинга, управления и диагностики высоковольтного
трансформаторного оборудования FARADAY™ tMEDIC, Intellix® и HYDRAN® .
Интегрированная
система управления подстанцией – iSCS, разработанная компанией General
Electric, строится как распределенная и территориально рассредоточенная
трехуровневая система, базирующаяся на дублированной локальной
вычислительной сети, на основе оптоволокна и витой пары.
К
нижнему уровню относятся устройства, которые непосредственно связаны с
объектами контроля и управления. С их помощью обеспечивается сбор
информации и выдача команд управления. В качестве таких устройств
применяются микропроцессорные контроллеры D25 (рисунок 3).Рисунок 3
Рисунок 4
Также к устройствам нижнего уровня относятся: система РЗА, tMEDIC и другие системы, например, технологическое видеонаблюдение.
Устройства нижнего уровня обеспечивают:- сбор и первичную обработку аналоговой и дискретной информации- осциллографирование токов и напряжений- выдачу команд управления- технический контроль электроэнергии- присвоение метки времени
- самодиагностику
Средний
уровень образуют средства локальной вычислительной сети, объединяющие
рабочие станции системы, а также дублированное центральное
вычислительное устройство системы на базе высокопроизводительного
контроллера D200 (рисунок 4), предназначенное для дополнительной
обработки информации, поступающей от устройств нижнего уровня и
интегрированный подсистем. Система, как правило, строится так, что два
устройства D200 работают в режиме «горячего» взаимного резервирования.
Устройства среднего уровня обеспечивают:- передачу информации на устройства верхнего уровня с дополнительной обработкой - передачу команд управления от устройств верхнего уровня на устройства нижнего уровня- синхронизацию компонентов системы
Верхний
уровень образуют два взаимно резервированных высокопроизводительных
сервера, а также локальные автоматизированные рабочие места.
Устройства верхнего уровня обеспечивают:- интерфейс оператора и инженеров подстанции- ведение архивов- формирование отчетов- анализ осциллограмм- удаленный доступ- обмен информацией с диспетчерским пунктом
Структурная схема АСУ ТП подстанции приведена на рисунке 5.
Системы
мониторинга, управления и диагностики высоковольтного трансформаторного
оборудования представлены подразделением GE Energy тремя торговыми
марками: HYDRAN®, Intellix®, FARADAY™tMEDIC.
Датчики системы HYDRAN® (рисунок 6) представляют собой экономичное, но мощное устройство мониторинга трансформаторов.
Они
обеспечивают в режиме реального времени измерение влаги и
газов-индикаторов в трансформаторном масле. Опционально, в комплексе с
внешними датчиками и математическими моделями трансформатора могут
обеспечить мониторинг любого маслонаполненного электрооборудования с
целью обнаружения зарождающихся повреждений.
В настоящее время система HYDRAN® адаптирована к российским условиям эксплуатации.Система
мониторинга Intellix MO150 (рисунок 7) включает всё необходимое для
решения большинства преобладающих видов отказа оборудования: встроенную
систему датчиков, модели для выполнения анализа и средства обработки
данных. Она отличается большим количеством контролируемых параметров и
большим количеством моделей диагностики. Например, используется модель
износа изоляции, вычисляющая показатель износа в соответствии с
указаниями IEEE или IEC, модель эффективности охлаждения, выполняющая
мониторинг реальной эффективности системы охлаждения и другие.
Система
мониторинга трансформаторов FARADAY™tMEDIC наиболее полная и развитая
система управления и диагностики трансформаторного оборудования. Эта
система осуществляет комплексный мониторинг и интерактивную диагностику
состояния при помощи набора датчиков, включая HYDRAN®, а также обладает
возможностью интегрироваться в системы автоматизации подстанций и
обеспечивать связь с другими интеллектуальными электронными
устройствами. Пакет FARADAY™ tMEDIC™ способен выполнять мониторинг и
онлайновую диагностику, позволяя обнаруживать большую часть самых
распространенных аварийных ситуаций — это помимо таких мгновенных
катастрофических явлений, как удар молнии. В большинстве случаев
обнаружение происходит еще до того, как агрегат подвергнется
катастрофическому отказу; тем самым исключается дорогостоящая замена,
затраты на ликвидацию последствий аварии и внеплановый останов. Раннее
обнаружение потенциальных проблем с трансформатором является жизненно
важным для продления срока службы ключевых трансформаторов, принося
значительные деловые и эксплуатационные преимущества.
ООО «ЭНЕРГОКОНТРОЛЬ АВТОМАТИЗАЦИЯ»
имеет возможность работы с каждым из описанных видов оборудования. На
нашем предприятии предусмотрено обучения эксплуатационного персонала не
только после монтажа на объекте, но и нашими специалистами на
специальных учебных комплектах защит, размещенных в цехе.
Таким
образом, современные средства релейной защиты GE Multilin, и средства
мониторинга и автоматизации GE Energy, разработанные специально для
применения в электроэнергетике, позволяют построить безопасную,
надежную и экономически эффективную систему автоматизации практически
для любого энергообъекта.