Инновационные системы автоматизации с применением технологии «Цифровая подстанция» в соответствии с МЭК 61850

«Цифровая подстанция» – это технология построения системы автоматизации и управления на базе открытых стандартов МЭК 61850 с использованием инновационных способов сбора информации, таких как цифровые трансформаторы тока и напряжения, выносные УСО и интеллектуальные электронные устройства.

 

Пример построения программно-технического комплекса АСУ ТП NPT Expert для Цифровой подстанции разработки ООО «ЭнергопромАвтоматизация»

 

Для применения в составе инновационных проектов были созданы следующие устройства и программные средства:

  • универсальный программируемый контроллер АСУ ТП NPT BAY 9.2: прием МЭК 61850-9-2 SV, МЭК 61850-8-1 GOOSE+MMS. Реализация логических схем, в том числе поддержка функций РЗА;

  • блок преобразования NPT MU для оцифровки и передачи сигналов от традиционных ТТ и ТН по шине процесса в протоколе МЭК 61850-9-2 SV;

  • выносное УСО NPT MicroRTU для сбора сигналов от коммутационного оборудования и передачи команд управления, с возможностью установки на ОРУ и в КРУЭ, в непосредственной близости от объекта управления;

  • централизованный регистратор сообщений для записи потоков SV и сигналов GOOSE;

  • система автоматизированного проектирования SCADA Studio, соответствующая стандарту МЭК 61850;

  • SCADA NPT Expert с поддержкой МЭК 61850.

 

Структура технических средств цифровой подстанции

Структура технических средств цифровой подстанции включает:

1. Полевой уровень

Полевой уровень состоит из:

-        первичных датчиков для сбора дискретной информации;

-        устройств передачи команд управления на коммутационные аппараты;

-        первичных датчиков для сбора аналоговой информации;

-        шины процесса.

В качестве первичных датчиков для сбора дискретной информации и устройств передачи команд управления на коммутационные аппараты выступают выносные устройства сопряжения с объектом – NPT microRTU.

В качестве первичных устройств для сбора аналоговой информации выступают  блоки оцифровки электромагнитных ТТ и ТН – NPT MU.

NPT MU создан на платформе контроллера NPT с использованием следующих модулей:

  • модуля ввода аналоговых сигналов от ТН и ТТ (M6-XVT-ZCT-Y/Y) для подключения к электромагнитным трансформаторам тока и напряжения;

  • модуля передачи цифровых сигналов (M6-SV-OUT) для передачи оцифрованных данных величин токов и напряжений в шину процесса.

Также в качестве первичных преобразователей могут использоваться оптические трансформаторы тока и напряжения.

Для создания шины процесса используются промышленные коммутаторы, отвечающие требованиям МЭК 61850–3, поддерживающие технологию VLAN.

Для обеспечения резервирования передачи данных устройства полевого уровня и уровня присоединения производства компании ООО «ЭнергопромАвтоматизация» поддерживают протокол резервирования PRP.

2. Уровень присоединения

Уровень присоединения состоит из:

-   устройств управления и мониторинга (контроллеры присоединения, многофункциональные измерительные приборы и т.д.);

-   терминалов релейной защиты и локальной противоаварийной автоматики.

В качестве контроллера присоединения используется контроллер присоединения NPT BAY(9.2) с поддержкой протоколов МЭК 61850–8-1 и МЭК 61850 – 9-2.

Устройства уровня присоединения поддерживают протокол резервирования PRP для подключения к шине процесса, а также имеют два резервируемых порта для  подключения к станционной шине с поддержкой RSTP.

Для регистрации и архивирования информации, передаваемой с использованием GOOSE и SV, на программной платформе NPT был создан централизованный регистратор сообщений для ЦПС.

Регистратор сообщений поддерживает протоколы MMS (МЭК 61850-8-1, ISO 9506), GOOSE (МЭК 61850-8-1), SV (МЭК 61850-9-2LE). Подсистема логической обработки информации позволяет запускать регистратор по критериям, заданным пользователем.

3. Станционный уровень

Станционный уровень, аналогично традиционному решению, состоит из:

-        сервера верхнего уровня (сервер базы данных, сервер SCADA);

-        АРМ персонала подстанции;

-        станционных контроллеров (серверов телемеханики, СКСУ);

-        сервера сбора и передачи технологической информации;

-        станционной шины.

 

Структура технических средств цифровой подстанции

ЦПС_нов

Программные решения для «Цифровой подстанции»

SCADA NPT Expert для Цифровой подстанции

В SCADA NPT Expert реализована  поддержка протокола MMS ISO 9506 в соответствии со стандартом МЭК 61850-8-1. Основное назначение протокола MMS  - сбор данных телесигнализации и телеизмерений, а также передача команд телеуправления.

Модель данных в устройствах NPT соответствует требованиям стандарта МЭК 61850. Имена логических узлов определяются в соответствии со Стандартом и отображают функции энергосистемы. Такой подход обеспечивает простоту расширения, модернизации системы и ее информационную интеграцию в системы верхнего уровня, в том числе с использованием описания CIM-модели.

SCADA Studio

Для проектирования систем автоматизации, параметрирования всех уровней ПТК на платформе NPT и проверки проектов используется специализированное программное обеспечение SCADA Studio разработки ООО «ЭнергопромАвтоматизация».

SCADA Studio – модульный программный продукт, предназначенный для проектирования и наладки систем автоматизации в соответствии с требованиями стандарта МЭК 61850, МЭК 61968/61970 и МЭК 61131. Программный комплекс поддерживает SCL и позволяет решать все задачи, связанные с созданием, импортом и экспортом SCD/SSD/ICD/CID файлов. Поддержка CIM при формировании конфигураций подстанций обеспечивает единство информационной модели и возможность решения расчетно-аналитических задач, а также и простоту межсистемной интеграции.  Встроенный редактор распределённой логики МЭК 61131 обеспечивает создание логических схем, применяемых на всех уровнях системы.

Программный модуль SCADA Studio Симулятор устройств МЭК 61850 предназначен для тестирования готовых конфигураций и проверки проекта.

Для работы с интеллектуальными электронными устройствами (IED) различных производителей используется программный модуль SCADA Studio Конфигуратор МЭК 61850, обеспечивающий cчитывание дерева MMS с любого устройства, поддерживающего МЭК 61850, проверку прохождения команд управления и  проверку работоспособности обмена данных по протоколам МЭК 61850-8-1.

 

Внедрение технологий «Цифровая Подстанция» дает следующие технологические преимущества:

  • значительное сокращение кабельных связей;
  • повышение точности измерений;
  • простота проектирования, эксплуатации и обслуживания;
  • унифицированная платформа обмена данными (МЭК 61850);
  • высокая помехозащищенность;
  • снижение количества модулей ввода/вывода на устройства АСУ ТП и РЗА, обеспечивающие снижение стоимости устройств.

 

Внедрения:

Филиал ПАО «РусГидро» - Нижегородская ГЭС.

Проектирование:

Филиал ПАО «ФСК ЕЭС» - МЭС Юга: ПС 330 кВ «Ильенко»;

Филиал ПАО «ФСК ЕЭС» - МЭС Юга: ПС 330 кВ «Каспий».