Подстанции нового поколения это: Отличительные свойства подстанций нового поколения

Сергей Попов, к.т.н, руководитель опытного полигона «Цифровая подстанция» ОАО «ФСК ЕЭС», рассказал о внедрении этой новой технологии на объектах Единой национальной электрической сети (ЕНЭС).

— Сергей Григорьевич, расскажите, как возникла тема создания цифровой подстанции (ПС).

— Еще не так давно, 5-10 лет назад, при создании АСУ ТП ПС нормальной практикой считалось применение «фирменных» протоколов связи (например, Modbus, SPA-bus и т.д.) для объединения терминалов РЗА и контроллеров сбора данных с сервером SCADA-системы. Для связи терминалов между собой использовались связи по электрическим цепям вторичной коммутации (ВК) через дискретные входы-выходы, из-за этого кабельное хозяйство цепей ВК становилось огромным.

Разработчики средств автоматизации подстанций стремились унифицировать протоколы информационного обмена для применения на подстанции, по аналогии с офисными системами, где уже давно использовалась технология объединения компьютеров (аналог терминалов подсистем АСУ ТП ПС) в локальные вычислительные сети — Ethernet. Однако это невозможно, поскольку технология Ethernet не обеспечивает ряд необходимых требований для ее применения на подстанции.

Поэтому потребовалась разработка нового стандарта, удовлетворяющего требованиям создания АСУ ТП ПС при объединении терминалов в единое информационное пространство подстанции.

Возникла необходимость создания новой информационной модели коммуникации для управления большим количеством устройств и связи различных устройств друг с другом. Такая модель была разработана и оформлена в виде стандарта МЭК 61850 «Системы и сети связей на подстанции».

Международный стандарт МЭК 61850 регламентирует представление данных о ПС как объекте автоматизации, а также протоколы цифрового обмена данными между микропроцессорными интеллектуальными электронными устройствами (ИЭУ, IED) подстанции, включая устройства контроля и управления, РЗА и противоаварийной автоматики, телемеханики, технологической связи, счетчики электроэнергии и т.д.

Принятие  стандарта создало предпосылки для построения подстанции нового поколения — цифровой подстанции (ЦПС), в которой организация всех потоков информации осуществляется в цифровой форме при решении задач защиты оборудования и управления им, мониторинга его состояния.

— Были ли еще какие-то предпосылки для возникновения технологии цифровой подстанции?

— Когда был принят стандарт, возникла другая проблема: не было оборудования, которое бы позволяло переводить аналоговые сигналы в цифровой формат. Поэтому второй предпосылкой для создания ЦПС явились разработки измерительных электронных (оптических) трансформаторов тока и напряжения.

Кроме того, на сегодня есть и другой вариант получения цифровых потоков. Созданы преобразователи, которые дают возможность получить от традиционного трансформатора тока или напряжения цифровой поток. 

— С чего должно начинаться создание цифровой подстанции? 

— Прежде всего, нужна концепция ЦПС, отвечающая на ряд вопросов. Для чего создается цифровая ПС? Из каких компонентов она будет состоять? Необходимо понять, как увязать процессы изменения свойств оборудования, систем управления. Сформулировать все требования, которые влияют на программно-аппаратный комплекс. Нельзя забывать о такой серьезной позиции, как синхронизация времени. Одним словом, концепция должна учитывать все моменты развития технологии по внедрению цифровой ПС. 

В том числе, компонент, который сегодня не формализован, но, на мой взгляд, должен быть формализован — речь идет о выборе применяемого оборудования.

Сегодня получается, что мы либо используем те решения, которые уже применялись где-то за рубежом, либо мы помогаем развиваться отечественной производственной базе. Нужен компромисс, когда мы, формулируя тему пилотного проекта, говорим о том, насколько мы можем принять решение, предлагаемое тем или иным производителем.

— Вы сказали, что в первую очередь нужно ответить на вопрос: для чего создается ЦПС. А, в самом деле, для чего?

— Внедрение этой технологии преследует, в первую очередь, экономические цели. ЦПС позволяет снизить затраты на выполнение основной технологической функции подстанции — передачу, преобразование и распределение электрической энергии. Эта цель достигается за счет повышения качества и надежности функционирования и эксплуатации ПС, за счет снижения затрат на обслуживание.

Кроме того, нельзя забывать о том, что технология ЦПС обеспечивает экономическую безопасность подстанции.

— Какими должны быть следующие шаги в создании подстанции нового поколения?

— Далее следует ряд этапов. Сначала —  разработка технических требований к первичному и вторичному оборудованию ЦПС, а также ко всем остальным компонентам, системам и подсистемам, в том числе к АСУ ТП подстанции.

Затем можно приступать к созданию опытного полигона «Цифровая подстанция», который будет включать действующее электрооборудование, тестово-моделирующие и испытательные программно-технические комплексы.

Следующий этап — выполнение НИОКР по изготовлению опытных образцов оборудования, НИР по разработке технических решений для применения на ЦПС, с последующими испытаниями этого оборудования и решений.

Потом на базе методологии применения стандарта МЭК61850 необходимо разработать научно-техническую документацию, необходимую для создания и эксплуатации ЦПС. Затем провести сертификацию и аттестацию первичного оборудования и программно-аппаратного комплекса ЦПС, обучить эксплуатационный персонал.

По окончании этих работ на опытном полигоне, можно будет разработать требования к задачам пилотных проектов и начать их внедрение на подстанциях ЕНЭС. Анализ и обобщение результатов пилотного внедрения, позволит внести коррекции в применяемые решения, а затем разработать единую методологию проектирования ЦПС. 

— Внедрение любой новой технологии связано с определенными сложностями. Какие проблемы возникают при создании цифровой подстанции?

— Проблемных вопросов несколько, и сформулировать их необходимо еще на стадии формирования концепции ЦПС. 

Во-первых, это высокая стоимость цифровых измерительных трансформаторов. С традиционными трансформаторами тока и напряжения они сопоставимы только на напряжении более 110 кВ.

Во-вторых, при потере синхронизации, возникнут серьезные проблемы в эксплуатации ПС. 

Для повышения надежности работы ПС необходимо резервирование внутри подстанционных коммуникаций — «шины процесса» и «шины станции». Кроме того, на ЦПС, по сравнению с обычной подстанцией, требуется более тонкая система диагностики коммуникационной среды.

На практике существует и такая проблема, как отсутствие технологии проектирования цифровой ПС в полном объеме. Сегодня одна из самых актуальных задач  — вопрос автоматизации проектирования систем ЦПС.

— В какие сроки планируется реализовать проект по созданию цифровой подстанции на ЕНЭС?

— Работы ведутся с 2011 г. Речь идет о подготовке концепции, создании полигона ЦПС, НИРах и НИОКРах, разработке методологии проектирования и НТД, доработке силового оборудования и т. д. Эти работы будут продолжаться и дальше. В 2014 г. мы планируем приступить к сертификационным испытаниям и обучению персонала, а к 2016 г. — полностью реализовать пилотный проект.

Записала Кира Патракова

На фото — объекты полигона «Цифровая подстанция» ФСК ЕЭС

По материалам Международного электроэнергетического форума UP GRID 2012

(С) Медиапортал сообщества ТЭК www.EnergyLand.info

Копирование возможно только для платных подписчиков

Комплектные трансформаторные подстанции «Трансформер» нового поколения

Многообразие предложений на рынке комплектных трансформаторных подстанций часто ставит заказчика в затруднительное положение: найти оптимальную бетонную оболочку для данной электрической схемы можно только после того, как будет проанализировано большое количество технической информации из каталогов производителей.

Для облегчения выбора проекта и размещения заказа на комплектую трансформаторную подстанцию подольский завод «Трансформер» сгруппировал все многообразие компоновок и схем в шесть базовых предложений. Это серийные ТП «Стандарт», «Гарант», «Оптима», «Абонент», «Бизнес» и «Регион».

Подстанции серии «Стандарт» — это двухблочные ТП с совмещенными КРУ ВН и НН. Такая компоновка получила широкое применение в случае, когда высоковольтное и низковольтное оборудование обслуживает одна организация — к примеру, городская электросеть, энергослужба предприятия и так далее. В каждом блоке находится один силовой трансформатор (ТМГ до 1250 кВА, ТСЛ до 2500 кВА), одно КРУ ВН, одно КРУ НН. Устройство АВР в данной серии отсутствует.

Двухблочные подстанции серии «Гарант» обеспечивают бесперебойное питание потребителей за счет устройства АВР на стороне низкого напряжения. Подходит для питания социально значимых объектов — больниц, школ, административных зданий, учреждений культуры и так далее. В каждом блоке находится один силовой трансформатор (ТМГ до 1250 кВА, ТСЛ до 2500 кВА), одно КРУ ВН, одно КРУ НН, одно устройство АВР-НН. Комплектные распредустройства высокого и низкого напряжения совмещены.

Подстанции серии «Бизнес» — это двухблочные ТП с устройством АВР на стороне высокого напряжения. Наиболее часто применяются для энергоснабжения крупных потребителей — бизнес-центров, торговых комплексов, развлекательных центров, банков и так далее. В каждом блоке находится один силовой трансформатор (ТМГ до 1250 кВА, ТСЛ до 2500 кВА), КРУ ВН, состоящее из двух блоков (кабельного и трансформаторного), одно КРУ НН. Устройство АВР-ВН устанавливается в одном из блоков.

Подстанции серии «Абонент» — это двухблочные ТП с выделенной абонентской частью. В одном блоке находится один силовой трансформатор и два КРУ ВН, в другом — один силовой трансформатор и два КРУ НН. АВР в данной серии отсутствует. Подстанции рассчитаны на установку трансформаторов ТМГ мощностью до 1250 кВА или трансформаторов ТСЛ мощностью до 2500 кВА.

Подстанции серии «Оптима» — это двухблочные ТП с выделенной абонентской частью и устройством АВР на стороне низкого напряжения. В одном блоке находится один силовой трансформатор и два КРУ ВН, в другом — один силовой трансформатор и два КРУ НН с устройством АВР или ГРЩ. ТП серии «Оптима» широко используются в городских сетях, на крупных предприятиях. Обеспечивают бесперебойное питание потребителей за счет устройства АВР на стороне низкого напряжения. Рассчитаны на установку трансформаторов ТМГ мощностью до 1250 кВА или трансформаторов ТСЛ мощностью до 2500 кВА.

Подстанции серии «Регион» — это одноблочные ТП, комплектация и компоновка которых наиболее востребованы в небольших городах и сельских поселениях. В блоке ТП находится один силовой трансформатор, одно КРУ ВН и одно КРУ НН. Устройство АВР в данной серии отсутствует. Рассчитаны на установку трансформаторов ТМГ мощностью до 1250 кВА.

Таким образом, типовые предложения завода «Трансформер» сформированы с учетом количества блоков комплектной трансформаторной подстанции, компоновки оборудования в блоках, наличия АВР в электрической схеме подстанции, схемам РУ ВН и РУ НН, мощности трансформатора и типу оборудования. Габаритные размеры каждой серии могут меняться от 3,5 до 6,5 метров в длину и от 2,5 до 3,0 метров в ширину. Это позволяет комплектовать подстанции каждой серии как импортным (к примеру, RM6 «Schneider Electric», 8DJ10, 8DJ20 «Siemens», Safe Ring «ABB»), так и отечественным оборудованием («Аврора» ОАО «ПО Элтехника», КСО-203 ЗАО «ПЗЭМИ», КСО-395«М» ОАО «МЭЛ» и другие). Завод осуществляет полный заводской монтаж ТП «под ключ». Поставкой низковольтного оборудования занимается ООО «Сборочный завод «Электромодуль» (сегодня — Подольский завод коммутационного оборудования), входящий, как и завод «Трансформер», в группу компаний «ХАЙТЕК» (ныне — производственная группа «Трансформер»).

Модульный принцип производства подстанций и передовая технология изготовления бетонных оболочек позволяют реализовывать нестандартные решения, которые специалисты завода «Трансформер» готовы разработать и предложить заказчику.

Подробно познакомиться с информацией о серийных подстанциях «Трансформер», техническими характеристиками ТП, составом оборудования и компоновками, выполненными в объемном 3D-изображении, можно на сайте www. трансформер.рф. Здесь же размещен бланк заказа комплектных трансформаторных подстанций.

Производственная группа «Трансформер»


142100, г. Подольск, ул. Б.Серпуховская, 43, кор. 101, пом. 1


Телефоны: (495) 545-45-11, (495) 580-27-27/20


Факс: (495) 580-27-23


email: [email protected]

Подстанции следующего поколения

В развитых странах подстанции нередко эксплуатируются в течение нескольких десятилетий с небольшими инвестициями, модернизацией или изменением способа их эксплуатации. Более того, поскольку подстанциям необходимо поддерживать бесперебойное электроснабжение, необходимы сложные планы для проведения этих обновлений. Однако потребность в модернизации подстанций быстро становится обязательной.

Драйверы для модернизации

Энергетический переход в мире уже привел к резкому увеличению использования возобновляемых источников энергии и распределенных энергетических ресурсов (DER), каждый из которых создает свои проблемы для сетевых операторов.

Динамический поток энергии, связанный с возобновляемой генерацией, может привести к перегрузке сети, если не будет эффективно управляться. Кроме того, изменчивый характер возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая, может создать огромные трудности для коммунальных служб при балансировании потребительского спроса и предложения. Другие РЭР, такие как микросети, резервная генерация и хранение энергии, также создают проблемы, связанные с контролем и мониторингом активов сети. Подстанции, конечно, являются основным активом в этой инфраструктуре и должны управлять работой сети.

Внутренние проблемы подстанций

Подстанции практически не изменились с момента их создания. На объектах часто недостаточно используются цифровые технологии, которые могли бы повысить производительность подстанций, такие как оборудование для защиты, измерения или тестирования. Чаще всего объекты оснащены устаревшими технологиями, которые различаются по поставщику, возможностям и протоколу связи.

Отсутствие стандартизации оборудования означает, что анализ данных с подстанции может быть трудоемким, а иногда и невозможным процессом. Плохая способность анализировать данные может оставить для операторов слепые зоны в важных областях, таких как измерения, состояния устройств и производительность. Отключение от этих ценных показателей может повлиять на качество подстанции и привести к растрате капитала, который коммерческая организация могла бы использовать для других инициатив.

Объединение этого с данными из более широкой сетки — не менее сложная история. Без возможности стандартизировать данные с каждой подстанции невозможно эффективно визуализировать работу сети и, что важно, выявить потенциальные проблемы и возможности. Например, если в сети происходит неожиданное увеличение энергии, вырабатываемой ветровой электростанцией, но оператор не может видеть варианты хранения энергии в режиме реального времени, сеть рискует получить скачок напряжения. Если Европа достигнет своей цели по 40-процентному производству энергии из возобновляемых источников, способность подстанций справиться с этим изменением окажется под угрозой.

МЭК 61850 как вспомогательная технология

Подобно переходу на возобновляемые источники энергии, подстанции должны претерпеть собственную трансформацию для интеграции цифровых технологий. Наиболее важным элементом этого изменения является стандартизация данных — подвиг, которого можно достичь с помощью IEC 61850, всеобъемлющей структуры для цифровых подстанций.

IEC 61850 — это международный стандарт для определения протоколов связи для устройств на подстанциях. Стандарт ориентирован на целостность оборудования и помогает энергетическим компаниям эффективно перейти на цифровые технологии.

Часть стандарта включает отказ от физических кабелей и связанных с ними требований к зданию, а также внедрение цифровых технологий, таких как программная платформа zenon, для обеспечения универсальной связи внутри и снаружи подстанции. Эта универсальная связь прокладывает путь к автоматизации подстанций.

Ключевым элементом этих цифровых подстанций является независимая конструкция оборудования, свободная от ограничений производителя, которые обычно встречаются на объектах с различными типами оборудования. Для подстанций с широким спектром поставщиков оборудования и протоколов связи независимое программное обеспечение является основой этого плана.

Будущие подстанции

Цифровизация подстанций имеет решающее значение для достижения миром своих энергетических амбиций. Заглядывая в будущее, эти технологии также сыграют значительную роль в создании автономных энергетических систем (АЭС) — технологии нового поколения энергии.

Теоретически AES может автоматизировать крупномасштабное управление сетью, используя алгоритмы и технологию машинного обучения для реагирования на данные в реальном времени. Система будет точно балансировать нагрузку и генерацию в режиме реального времени, реагировать на внешние наборы данных, такие как отчеты о погоде для прогнозов возобновляемой генерации, и сокращать время восстановления сети, немедленно исследуя и решая проблемы по мере их возникновения. Как и в случае с нашими нынешними подстанциями, для этого необходимо независимое от поставщика программное обеспечение.

По мере того, как Европа интегрирует все больше возобновляемых источников энергии в свою структуру производства энергии, цифровизация электрических подстанций и автоматизация подстанций должны отражать этот уровень трансформации. В будущем унифицированные коммуникации будут необходимы не только для эффективных подстанций, но и для более сложных энергосистем и АЭС.

Дополнительную информацию о zenon Energy можно найти на веб-сайте COPA-DATA.

Полный информационный документ о преимуществах стандарта IEC 61850 можно найти здесь: https://go.copadata.com/iec-61850-white-paper/ 

Enedis и Schneider Electric запускают инновационное решение для подстанций нового поколения
Новости

Партнерские отношения

Управление энергией

Enedis и Schneider Electric запускают проект нового поколения оборудования для подстанций среднего и низкого напряжения в качестве альтернативы использованию элегаза (гексафторида серы). Этот газ, используемый в электрооборудовании среднего напряжения из-за его высоких изолирующих и диэлектрических свойств, чрезвычайно полезен для распределения электроэнергии среднего и высокого напряжения. Безвредный для здоровья, он, тем не менее, является одним из шести парниковых газов, на которые направлен Киотский протокол из-за его очень высокого потенциала глобального потепления (ПГП) в случае выброса в атмосферу.

Проект под руководством Enedis и Schneider Electric, давних партнеров в этой области знаний, будет осуществляться в научно-исследовательской лаборатории Enedis, где будут установлены два распределительных щита RM AirSeT RMU от Schneider Electric, первое предложение нового поколения для изучения для распределительных сетей среднего напряжения.

Цель состоит в том, чтобы за 18 месяцев оценить поведение оборудования в различных электрических конфигурациях. Близость между отделами исследований и разработок Enedis и Schneider Electric в Гренобле позволит проводить эти испытания в ограничительных условиях, отражающих ситуации, возникающие при эксплуатации.

Инновационное решение, способствующее достижению углеродной нейтральности к 2050 году

Разработанное Schneider Electric, это нововведение потребовало более десяти лет исследований и разработок: новая технология изоляции на основе чистого воздуха обеспечивает те же электрические характеристики, что и сегодня. , а также оптимальную безопасность для установок и людей. Эта новая линейка экологически ответственного вторичного распределительного оборудования среднего напряжения предлагает двойное преимущество: компактность и наличие всех подключений, необходимых для эффективного управления энергопотреблением.

Серия пилотных проектов Schneider Electric по исследованиям и разработкам финансируется совместно с программой ЕС Life.  

«Enedis взяла на себя обязательство сократить свой углеродный след на 20% к 2025 году. Этот проект должен позволить нам внедрять инновации для разработки промышленных решений, щадящих окружающую среду, с целью их индустриализации. Инновации играют важную роль в поиске новых технических и технологических решений для электрических сетей, которыми мы управляем», — говорит Марианна Лайно, председатель правления Enedis.

 «Мы в Schneider Electric убеждены, что лучший газ — это чистый воздух. Этот зеленый и цифровой диапазон без SF6 стал самым значительным прогрессом в области распределительных щитов среднего напряжения за более чем сорок лет.