Нет такого определения как «цифровая подстанция». Это просто маркетинговый термин, обозначающий, что вторичные системы, устройства защиты и управления на подстанции используют цифровые, а не аналоговые измерения тока и напряжения.
Существует две основные схемы, которые используются для передачи цифровых измерений на подстанции: коммутируемая сеть и точка-точка.
Коммутируемая сеть основана на сети Ethernet.
Преимущество коммутируемой сети состоит в том, что, как только измерение становится доступно в сети, любое устройство может «подписаться» на него.
Недостатком являются:
- Недетерминированный характер Ethernet.
- Необходимость тщательного проектирования сети (система защиты может не работать в плохо спроектированных сетях).
- Необходима внешняя, высокоточная синхронизация времени. Обычно в виде часов GPS, которые необходимы для работы системы защиты.
- Положение кибербезопасности должно быть тщательно оценено.
- Требуются новые инструменты для ввода в эксплуатацию и устранения неисправностей.
Строение второй сети основано на двухточечных оптоволоконных соединениях между устройствами CT / PT и P & C.
Основным преимуществом являются:
- Не зависит от сети Ethernet, что означает отсутствие сетевой инженерии.
- Не требует внешней синхронизации времени.
- Лучше состояние кибербезопасности, поскольку нет сети для подключения.
- Более легкое устранение проблем со связью.
Недостатки:
- Требуется выделенное оптоволоконное соединение для каждого устройства, «подписавшегося» на измерения.
- Меньше гибкости в случаях, когда подписчики часто добавляются и удаляются из системы.
Перспективы реализации нетрадиционных измерительных трансформаторов
Специалисты в области энергетики всего мира ответили на несколько вопросов о нетрадиционных измерительных трансформаторах:
- Как оцениваются перспективы внедрения нетрадиционных трансформаторов тока и напряжения? Какую стратегию внедрения нетрадиционных измерительных трансформаторов следует выбрать? Какие типы измерительных трансформаторов следует применять в различных типах отсеков и оборудования?
- Какие факторы мешают распространению нетрадиционных трансформаторов тока и напряжения? Если некоторые из факторов являются техническими, то каковы они?
- Оцените перспективы внедрения объединяющихся единиц. Будут ли они реализованы в будущем при массовом внедрении нетрадиционных трансформаторов тока и напряжения, и если да, то для каких целей?
- Какие типы трансформаторов тока и напряжения, для каких уровней напряжения можно их использовать наиболее оптимальным образом и почему?
- Каким образом массовое внедрение нетрадиционных трансформаторов тока и напряжения повлияет на вторичные системы подстанций?
- Сколько времени займет массовое внедрение нетрадиционных трансформаторов тока и напряжения? Чем определяется их общая популярность (например, с точки зрения объема или доли рынка)?
1. Неуместно говорить о перспективах всех типов нетрадиционных измерительных трансформаторов (NCIT) . В силовой электронике такие устройства использовались десятилетиями и показали себя только с лучшей стороны. На станциях десятки систем оснащены так называемыми датчиками LEM, и это всего лишь электронные измерительные трансформаторы. Применение таких измерительных устройств в высоковольтных цепях электростанций и сетей является еще одним подтверждением конкурентоспособности технологий, используемых в конструкции NCIT, по сравнению с обычными измерительными трансформаторами, что становится более очевидным с появлением оптических измерительных трансформаторов.
Однако не стоит забывать о «детских болезнях» новых устройств, которые еще не позволяют утверждать, что оптические электрические технологии (ОЭТ) по своим эксплуатационным характеристикам достигли уровня обычных трансформаторов.
Тем не менее, в настоящее время оптические преобразователи практически готовы к использованию на промышленных объектах среднего уровня ответственности. Что касается электростанций, то в ближайшие три года РусГидро планирует установить такие устройства на одном из объектов, находящихся в стадии строительства.
2. Массовое внедрение оптических измерительных трансформаторов в первую очередь сдерживается следующими факторами :
- Отсутствие единой отраслевой стандартной документации, устанавливающей требования к NCIT. При разработке, тестировании и сертификации NCIT в настоящее время производители применяют нормативные документы, устанавливающие требования для традиционных трансформаторов тока / трансформаторов напряжения (CT / VT), что исключает некоторые потенциальные преимущества NCIT.
- Дизайнеры не понимают качеств, характеристик и свойств нового оборудования. Из этого следует инертность в разработке новых, специальных знаний, компьютерных сетей, например, нехватка схем автоматизированного проектирования (САПР) для проектирования цифровых подстанций.
- Отсутствие справочных материалов и методов технического обслуживания нового оборудования, которые определяли бы квалификацию персонала, инструменты и сроки выполнения работ.
- Отсутствие накопленной статистики, характеризующей операционные показатели, в частности, показатели продолжительности жизни. Следует отметить, что такие препятствия актуальны практически для любых новых технологий. Механизм преодоления этих проблем традиционно основан на постепенном переходе от исследований и разработок (НИОКР) к единичным реализациям на объектах с низким приоритетом, а затем распространяется на более широкие приложения в отрасли. Между тем, за каждым следующим шагом должен следовать период, достаточный для сбора и анализа полученных результатов, а именно: изменение конструкции, обслуживание, обучение персонала и последующая организация производственной среды. В настоящее время происходит переход к реализации такого оборудования.
3. Следует отметить, что даже сейчас, без массового внедрения NCIT, нельзя сказать, что MU широко используются на энергетических объектах.
В существующем понимании MU - это устройство, предназначенное для преобразования аналоговых измерений в цифровую форму с последующей передачей результатов по протоколу SV IEC 61850. В этой форме, очевидно, потребность в таких устройствах будет дополнительно уменьшена с массовым введением NCIT.
Хорошие перспективы есть у таких устройств, как контроллеры отсеков (контроллеры подключения).
Однако помимо измерительных цепей существуют также сигнальные и контрольные цепи, передача которых в цифровые линии связи будет оставаться важной задачей. Возможно, решить эту проблему, возможно, используя контроллеры отсеков (контроллеры подключения). Разработка таких контроллеров направлена на сочетание их с автоматическим мониторингом автоматического выключателя. Будущее за процессорами автоматического контроля автоматического выключателя, которые будут играть роль прокладки в системах автоматизации станций и подстанций. Кроме того, широкое внедрение NCIT будет только способствовать этому. В некоторых компаниях уже реализуются проекты автоматизации ГИС с газовой изоляцией напряжением от 110 до 330 кВ, в комплекте с применением процессора автоматического контроля автоматического выключателя.
4. Оптические трансформаторы тока - для всех классов напряжения от 110 кВ и выше, а также для применений при напряжениях генератора. Что касается измерительных трансформаторов напряжения, ответ пока не столь очевиден: потребуется еще один или два года, чтобы протестировать уже предложенные устройства и сделать некоторые выводы.
Есть много технических, организационных и нормативных вопросов, которые необходимо решить, но здесь нет никаких фундаментальных препятствий.
5. Очевидно, воздействие будет довольно сильным. В результате останется одно устройство (NCIT), которое сможет обеспечить любое требуемое количество вторичных устройств измерительной информацией, и концепция разделения системы измерительных трансформаторов (IT) на сердечниках трансформаторов тока (CT) станет историей, и останется только для обеспечения надежности при большом количестве оборудования. Есть много технических, организационных и нормативных вопросов, которые необходимо решить, но нет никаких основополагающих препятствий.
6. Пройдет 5–7 лет, прежде чем конкуренция NCIT с КТ станет очевидной.