Марка • Оборудование

ЭЛЕКТРОПРИБОР
Решения для цифровой подстанции становятся доступнее

Открыть в формате PDF

Алексей Долженков, технический директор
Владимир Алексеев, к.т.н., ведущий научный сотрудник ОАО «Электроприбор»,
Андрей Кузьмин, технический директор ЗАО «ИТЦ Континуум»

Тенденция перехода на цифровые технологии в системах сбора и обработки информации, управления и автоматизации в промышленности и энергетике наметилась более 15 лет назад и в настоящее время стремительно развивается. Практически все ведущие фирмы электроэнергетической отрасли активно работают в этом направлении. Можно выделить два основных направления в решении задач измерения электрических параметров при автоматизации подстанций.

Новые решения для измерения электрических параметров на традиционных ПС. Данное направление подразумевает замену классических стрелочных электроизмерительных приборов цифровыми, которые могут измерять десятки электрических параметров и передавать их значения по цифровой линии связи на различные серверы, контроллеры и диспетчерские пункты.

Номенклатура цифровых приборов, выпускаемых заводом «Электроприбор» (г. Чебоксары), позволяет решить задачи измерения электрических параметров при автоматизации традиционных подстанций и полностью закрывает потребности отечественной энергетики в этой продукции.

Например, одни из самых передовых в России – инновационные универсальные приборы серии ЩМК96 и ЩМК120С. Их функции:

• измерение всех электрических параметров сети;
• контроль показателей качества электроэнергии в соответствии с требованиями класса А по ГОСТ 30804.4.30-2013;
• технический и коммерческий учет электроэнергии.

Хорошо известные потребителю многофункциональные приборы ЩМ96, ЩМ120 и многофункциональный преобразователь Е900ЭЛ выпускаются с обновленными индикаторами – более крупными и яркими, обладают расширенными коммуникационными возможностями благодаря внедрению протоколов МЭК 60870-5-104, МЭК 60870-5-101, аналоговых выходов, дискретных входов и выходов. Всё это позволяет применять приборы в системах сбора и передачи информации, в системах телемеханики и АСУТП подстанций, облегчает оперативному персоналу контроль состояния энергообъектов.

Решение задач измерения электрических параметров для цифровых подстанций (ЦПС). Ключевой принцип данной технологии – концентрация функций аналого-цифрового преобразования измерительных систем в одной точке с последующей передачей измеренных значений на вторичные приборы исключительно в цифровом виде через коммуникационные интерфейсы. Замена аналоговых вторичных цепей на цифровые потенциально обещает значительные преимущества перед традиционными подходами к построению автоматизированных систем, но массовое внедрение технологии ЦПС, как и любой другой новой технологии, сопряжено со значительными трудностями.

ПРОБЛЕМЫ ВНЕДРЕНИЯ ЦПС

Первым из важных факторов, сдерживающим массовое внедрение ЦПС, является высокая стоимость технических средств для реализации новой технологии. Как правило, на первых этапах развития технологии разрабатываются специализированные приборы, наиболее полно реализующие потенциал новых подходов. При этом немалые затраты на разработку неминуемо закладываются в конечную стоимость разработанных устройств. На время переходного периода о крупносерийном производстве таких приборов говорить не приходится и вклад затрат на ОКР в стоимости устройств выходит весьма значительным. Получается типичный для внедрения новых технологий замкнутый круг: дорого, так как малая серия; малая серия, так как дорого.

Вторым важным фактором, сдерживающим развитие ЦПС, который хотелось бы отметить, является фрагментарное развитие технического обеспечения. В первую очередь развиваются ключевые системообразующие элементы: трансформаторы с цифровым выходом, терминалы РЗА. При этом многие другие элементы, на первый взгляд менее ответственные, но при этом совершенно необходимые для нормальной эксплуатации объекта автоматизации, остаются обделенными должным вниманием. Эта неравномерность в развитии приборного парка вскрывается, когда дело доходит до реального проектирования объектов ЦПС. Выясняется, что многие, на первый взгляд простейшие, но нормативно и реально необходимые приборы для ЦПС, на рынке не представлены.

РЕШЕНИЯ ДЛЯ ЦПС СТАНОВЯТСЯ ДОСТУПНЕЕ

Решение описанных проблем в лоб требует значительных инвестиций, длительных сроков разработки нового оборудования и не менее длительных сроков избавления от «детских болезней», характерных для любой разработки с нуля.

Совместными усилиями ОАО «Электроприбор» и компании ЗАО «ИТЦ Континуум» в настоящий момент реализуется альтернативный путь развития технического обеспечения ЦПС переходного периода, потенциально способный значительно ослабить влияние указанных факторов и сделать переход на новую технологию более плавным и безболезненным.

Вместо разработки принципиально нового приборного парка в рамках реализации тактики переходного периода, предлагается создавать решения для ЦПС как расширение линейки уже существующего оборудования, предназначенного для традиционных решений. Новые приборы разрабатываются на платформе уже существующих, массово производящихся и эксплуатирующихся устройств. Таким образом, достигается сразу несколько преимуществ перед радикальным переходом на новый приборный парк:

• приборы на базе отлаженных технических и технологических решений лишены «детских болезней», обладают высоким уровнем надежности и низкой себестоимостью;
• затраты на разработку решений для ЦПС не закладываются в себестоимость мелкосерийной специализированной продукции, а распределяются по всей линейке, делая решения для ЦПС более доступными;
• унификация габаритных, присоединительных и коммуникационных решений между традиционными и цифровыми приборами обеспечивает возможность последовательного внедрения новых подходов параллельно с традиционными системами и оставляет возможность частичного возврата к традиционным решениям с сохранением работоспособности объекта в случае возникновения временных сложностей с переходом на технологии ЦПС.

На первом этапе для реализации нового подхода было выбрано традиционное для завода направление многофункциональных измерительных показывающих приборов. На базе отлично зарекомендовавшей себя серии многофункциональных измерителей ЩМК была разработана линейка щитовых показывающих приборов с цифровым входом в соответствии с требованиями IEC 61850-9-2. В зависимости от габаритных размеров новые исполнения приборов получили названия ЩМК96-ЦПС (габариты по передней панели 96х96 мм) и ЩМК120-ЦПС (габариты по передней панели 120х120 мм).

Приборы ЩМК96-ЦПС выполняют функции щитовых показывающих приборов, производят вычисления значений электроэнергетических параметров и передачу этих значений через коммуникационные интерфейсы. Прибор ЩМК120-ЦПС дополнительно выполняет функции коммерческого учета электроэнергии. Устройства в исполнении ЦПС не имеют собственной аналоговой измерительной части, выполняя все вычисления на базе получаемых цифровых потоков в формате IEC 61850-9-2LE (256 отчетов на период), т. е. являются классическими интеллектуальными электронными устройствами (IED) в рамках идеологии ЦПС.

Кроме протоколов МЭК 61850-9-2/8-1, специфичных для ЦПС, приборы ЩМК96/120-ЦПС унаследовали от базовой линейки весь набор коммуникационных возможностей (МЭК 60870-5-101/104, Web-интерфейс, синхронизация по протоколам NTP/PTP и пр.), позволяющий интегрироваться в традиционные системы телеизмерений. Новые приборы построены на хорошо отлаженной, технологичной, массово производимой аппаратной платформе, поэтому их стоимость сравнима со стоимостью приборов, предназначенных для применения на объектах, построенных на традиционных принципах.

Снижение стоимости цифровых решений открывает путь для развития ЦПС в России, в том числе на объектах среднего и низкого уровня напряжения.

Очевидно, что переход на цифровые технологии, как в сфере электроэнергетики, так и в автоматизации вообще, неминуем. Несмотря на некоторое замедление развития технологий ЦПС, в России правильность направления движения не вызывает сомнения. В условиях кризиса перспективы радикального перехода от традиционных ПС сразу к идеальным ЦПС выглядят утопично.

В настоящее время именно решения, сочетающие в себе преимущества новых технологий с надежностью и доступностью традиционных подходов, смогут обеспечить мягкий переход на новые цифровые принципы автоматизации в электроэнергетике.

ОАО «Электроприбор»
(8352) 39-99-18, 39-99-71
marketing@elpribor.ru

www.elpribor.ru