Что такое Цифровая подстанция?

Сегодня идет много разговоров про технологию “Цифровая подстанция”. Когда-то это тема в России развивалась под эгидой ФСК ЕЭС для больших подстанций на сверхвысокие классы напряжения (220 кВ и выше), но сейчас ее можно найти и на более скромных объектах. Более того, самыми передовыми, в части применения цифровых технологий, являются несколько опытных подстанций 110 кВ, такие как ПС “Олимпийская” в Тюменьэнерго. Отчасти это связано с попыткой снизить затраты на опытные полигоны, отчасти попыткой снизить ущерб от возможной неправильной работы нового оборудования в реальной энергосистеме.

Вместе с тем не всегда понятно какую именно подстанцию можно считать полностью цифровой? Само внедрение цифровых технологий в энергетике началось более 20 лет назад с приходом первых микропроцессорных блоков РЗА, которые имели возможность интеграции в системы АСУ по цифровым каналам связи.

Но сегодня под цифровой подстанцией обычно понимается несколько другой объект.

С выходом в этом году измененных Норм технологического проектирования ПС 35-750 кВ ФСК (от 25.08.2017) можно разобраться с этим вопросом более подробно. Думаю, статья будет полезна не только интересующимся коммуникационными технологиями, но и простым релейщикам, многим из которых придется столкнуться с подобными объектами в будущем.

 

Начнем с определений НТП ФСК 2017 (здесь и дальше вырезки из документа с пояснениями)

Как мы видим, согласно позиции ФСК, цифровыми являются только те подстанции, где применено оборудование, поддерживающее стандарты МЭК-61850.

Стоит отметить, что стандарты МЭК-61850 изначально разрабатывались для работы внутри отдельно взятой подстанции, поэтому выдача информации на диспетчерский пункт производится другими протоколами (обычно МЭК-60870-5-104), что по всей видимости не противоречит термину “цифровая подстанция”

Самое важное на мой взгляд определение потому, что оно содержит требование применения оптических ТТ и электронных ТН, как самых передовых технологий из набора МЭК-61850 (SV). Получается, если подстанция не содержит этих элементов, то она не может считаться цифровой. Таким образом, в России пока нет ни одной цифровой подстанции потому, как ко всем существующим ОТТ и ЭТН подключена релейная защита, работающая только на сигнал (например, цифровой полигон Русгидро на Нижегородской ГЭС).

Таким образом, Цифровая подстанция – технология будущего.

Туда же. Все устройства должны поддерживать обмен по стандартам МЭК-61850-8-1 (MMS, GOOSE). Технология MMS предназначена для обмена с устройствами верхнего уровня (до сервера АСУ конкретной подстанции), а GOOSE – для горизонтального обмена между терминалами РЗА и контроллерами присоединений. Таким образом, дискретных входы и реле микропроцессорных устройств должны остаться в прошлом. Хорошая новость для тех, кто устал протягивать клеммы

  А вот это очень интересная новость для проектировщиков – теперь не только строить, но и проектировать цифровые подстанции нужно согласно стандартам МЭК-61850.

По-сути, это означает, что вы должны проектировать не на бумаге или в Автокаде, с последующим переносом на бумагу, а сразу в цифровом виде. Т.е. на выходе у проектировщика должно получаться готовое задание на наладку РЗА и АСУ в цифровом виде (файл в формат языка описания SCL). Это позволит существенно сократить время на наладку, но возможно увеличит время на проектирование. Для того, чтобы время на разработку проекта не увеличилось нужно создать типовые проекты на каждое присоединение подстанции. Этим сейчас и занимается ФСК ЕЭС в рамках разработки национального профиля МЭК-61850.

Еще один момент – теперь для того, чтобы обеспечить работоспособность системы РЗА, нужно рассчитывать параметры локально-вычислительной сети (ЛВС). Т.е. РЗА избавиться от дискретных цепей, но будет зависеть от коммуникационной сети подстанции.

Все функции РЗА и АСУ на подстанции будут жестко стандартизированы и реализованы на совокупности логических узлов (logical node). Прочите еще раз абзац выше – думаю, в энергетике скоро начнет расти спрос на программистов и спецов по информационным технологиям) Как у вас дела с английским языком и абстрактным мышлением?

Теперь нужно будет внимательно следить за информационной безопасностью подстанции. Стандартизация имеет обратную сторону потому, как вирусы и другое вредоносное ПО пишется под наиболее популярные операционные системы.

“Устаревшие” протоколы передачи данных применять будет можно, но только при серьезном обосновании.

 

Какие можно сделать выводы из данного документа?

Пожалуй, я в этот раз не буду делать никаких выводов потому, что не являюсь экспертом в этих технологиях.

А что думаете вы? Пойдет Цифровая подстанция “в массы”?

 

  • Алексей

    Протокол передачи данных Манчестер-2 в авиационную и космическую технику внедрялся стихийно. Несколько лет назад состоялось совещание по внедрению в космическую технику SpaceWire, имевшее целью избежать стихийности. Не знаю, чем кончилось. Здесь будет примерно то же самое, с поправкой на большую постоянную времени. Цифра победит. Ещё аналогия — телефонные сети, аналоговых практически не осталось.

    Насчет «внимательно следить за информационной безопасностью подстанции» — надо, никто не спорит. Чтобы было легче — разумно вовсе не использовать массово распространенные платформы и операционные системы, а разработать линейку спец-ЦВМ для электростанций и подстанций. Абсолютной защиты, конечно, не бывает, но количество успешных атак и уж тем более «вирусов» снизится минимум на три порядка. Что-то не слышно про «вирусы» под ту же БЦВМ «Багет».

    • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

      Думаю, аналоговые телефоны вытеснили не цифровые, а мобильные телефоны. Скоро все домашние стационарные трубки станут раритетом.
      Насчет кибербезопасности — закрытый полувоенный протокол был бы кстати, тем более, что на мировой рынок нас не слишком-то собираются пускать тамошние старожилы) Если делать в рамках страны, то свой протокол на кириллице — лучшая защита от хакеров))

  • Ian

    Лично у меня к цпс смешанные чувства, то что энергетика идёт вперёд большими шагами, это хорошо, но я бы больше предпочел развитие в области альтернативных источников энергии. Для чего хотят ввести цпс? Ведь не из за того что все устарело и работает не так, ввести хотят для упрощения, экономии, в том числе и на персонале. Но если бы нашелся такой источник альтернативной энергии, который положил бы на лопатки существующие, был бы не таким опасным как атомная энергетика, и был бы гибким для регулирования в системе, заменив ТЭС, с экономил бы на транспортеровке, вот это была бы реальная экономия. А цпс был бы уже побочным продуктом. Мечтать не вредно, как говориться)))

    • Алексей

      По альтернативным источникам как-то раз читал статью одного австралийца, опубликованную то ли в 2004, то ли в 2006 году. В статье был добротный анализ большого количества альтернативных источников в цифрах, с учетом многих действующих ограничений, например, сезонных колебаний длительности светового дня, среднего количества пасмурных дней по месяцам и пр. Вывод довольно неожиданный: все эти источники могут быть ДОБАВКОЙ к общераспространенным, но никак не заменой.

    • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

      По «альтернативке» вот интересная статья — https://econet.ru/articles/170125-petr-kapitsa-o-besperspektivnosti-alternativnoy-energetiki
      Я все же думаю, что нам стоит этим заниматься, чтобы быть в курсе и развивать соответствующие технологии. Но скорее всего полноценной замены не будет