Что такое цифровая подстанция?
Все давно пытаются понять, что же такое цифровая подстанция. Команда медиапроекта ЦПС совместно с комитетом B5 РНК СИГРЭ собрала мнения отраслевых специалистов по этой непростой теме.
Мы задали респондентам следующие вопросы:
- Что такое ЦПС?
- Какие технологии являются неотъемлемой частью ЦПС?
- Какая архитектура должна применяться на ЦПС?
- Какой принцип построения сети на ЦПС наиболее оптимален?
- Каковы цели внедрения технологии ЦПС? Каковы причины, по которым нужно внедрять выбранные вами технологии ЦПС?
- Какие проблемы мешают разработке и внедрению технологии ЦПС? Какие есть пути их решения?
Все реплики, приведенные в рубрике «Коллективный разум», — личные мнения специалистов и не отражают позиции компаний по рассматриваемым вопросам (если, конечно, не указано иное).
Янез Законесец, Relarte (Словения)
1. Термин «цифровая подстанция» используется по отношению к вторичному оборудованию подстанций (микропроцессорным терминалам), а также цифровому обмену данными между этими устройствами. Применение технологии цифровой подстанции позволяет оперировать большим количеством данных, что обеспечивает более эффективную работу как первичного и вторичного оборудования подстанции, так и всей энергосистемы.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме.
- Телеуправление выключателями.
- Телеуправление всеми коммутационными аппаратами.
- Системы, использующие СВИ.
- Системы мониторинга технического состояния оборудования ПС.
- Система контроля качества электроэнергии.
- АИИС КУЭ
- Традиционные трансформаторы + ПАС.
- Системы кибербезопасности.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
Централизованная архитектура РЗА.
Кластерная архитектура РЗА.
Децентрализованная архитектура РЗА.
Все перечисленные варианты архитектуры применимы для цифровых подстанций, но их использование зависит от решений, реализованных на конкретном объекте. Поэтому они используются в разных ситуациях. Кроме того, важно учитывать экономические факторы и факторы надежности.
4. Наиболее оптимальный принцип построения сети:
- Разделить на две шины — шину процесса и шину станции.
- Все зависит от уровня напряжения и степени важности подстанции в энергосистеме. Кроме того, ключевым фактором является объем передаваемой информации.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Эффективная работа с большими объемами данных сделает работу всей энергосистемы эффективнее.
- Экономический эффект, хотя этот вопрос по-прежнему открыт.
- Возможное внедрение новых технологий.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Производители слишком сильно продвигают внедрение своих решений из экономических соображений.
- Экономический эффект не всегда очевиден.
- Недостаточная надежность современных систем.
* * *
Валерий Кириленков, «Россети»
1. Цифровая подстанция — это подстанция с высоким уровнем автоматизации управления технологическими процессами, оснащенная развитыми информационно-технологическими и управляющими системами и средствами (ССПИ, АИИС КУЭ, РЗ, ПА, РАС, ОМП и др.), в которой все процессы информационного обмена между элементами подстанции, информационного обмена с внешними системами, а также управления работой подстанции осуществляются в цифровом виде на основе протоколов стандартов IEC 61850, 61968/61970. Первичное силовое оборудование подстанции и компоненты информационно-технологических и управляющих систем ориентированы на поддержку цифрового обмена данными.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме.
- Телеуправление всеми коммутационными аппаратами.
- Системы, использующие СВИ.
- Системы мониторинга тех. состояния оборудования ПС
- АИИС КУЭ.
- Электронный проект.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС
- Определяется проектом.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Определяется проектом.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Повышение надежности электроснабжения.
- Снижение удельных операционных и инвестиционных расходов.
- Внедрение новых сервисов и услуг.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Пробелы в НТД.
- Низкая надежность предлагаемых решений.
- Отсутствие опыта эксплуатации.
* * *
Алексей Аношин, «Теквел»
1. Цифровая подстанция — это объект, на котором передача информации между устройствами выполняется в цифровой форме, за исключением тех случаев, когда использование цифрового интерфейса экономически неоправданно или невозможно технически.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме.
- Телеуправление выключателями.
- Системы мониторинга тех. состояния оборудования ПС.
- Электронный проект.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Централизованная архитектура РЗА.
- Децентрализованная архитектура РЗА.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Все данные по одной шине.
- Оптимальное решение должно выбираться на этапе проектирования с учетом особенностей и возможностей оборудования. Но в перспективе — безусловно, стремиться к одной шине.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Повышение надежности функционирования и наблюдаемости электроэнергетических объектов в условиях сокращения совокупной стоимости владения энергетическими активами.
- Создание инфраструктуры для внедрения новых бизнес-моделей функционирования энергетики.
6. Думаю, никаких факторов в действительности нет. Есть объективные причины, не позволяющие совершить переход к чему-либо мгновенно, и это касается любой сферы деятельности. Работа в части внедрения ЦПС, как известно, ведется весьма активно
* * *
Алексей Морозов, «РусГидро»
1. Цифровая подстанция — это объект электроэнергетики, на котором взаимодействие между всеми элементами подстанции осуществляется в цифровом виде.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме.
- Телеуправление всеми коммутационными аппаратами.
- Электронные трансформаторы с цифровым интерфейсом.
- Системы мониторинга тех. состояния оборудования ПС.
- Система контроля качества электроэнергии.
- АИИС КУЭ.
- Электронный проект.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Централизованная архитектура РЗА.
- Децентрализованная архитектура РЗА.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Отдельные шины для SV, GOOSE и MMS.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Электронный измерительные трансформаторы — точность измерений, контроль измеряемых величин.
- Взаимодействие между терминалами РЗА — контроль и мониторинг сигналов взаимодействия между устройствами.
- Телеуправление всеми КА — управляемость энергосистем.
- Мониторинг тех. состояния оборудования — тех. обслуживание по состоянию.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Отсутствие нормативной базы.
- Отсутствие единого подхода субъектов энергетики к цифровизации объектов.
* * *
Дмитрий Харитонов, «НТЦ Механотроника»
1. Цифровая подстанция — это технология построения системы автоматизации и управления на базе стандарта IEC 61850 с использованием передовых способов сбора и передачи информации, с применением устройств полевого уровня как цифровые трансформаторы тока, напряжения, устройств РЗиА, УСО и т. д.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме.
- Телеуправление выключателями.
- Телеуправление всеми коммутационными аппаратами.
- Электронные трансформаторы с цифровым интерфейсом.
- Системы, использующие СВИ.
- Системы мониторинга тех. состояния оборудования ПС.
- Система контроля качества электроэнергии.
- АИИС КУЭ.
- Электронный проект.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Децентрализованная архитектура РЗА.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Отдельные шины для SV, GOOSE и MMS.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Снижение ошибок и повышение, надежности решений применяемых на ПС. Как следствие повышение обоснованности и своевременности принятия управленческих решений.
- Повышение функциональной совместимости устройств на новый уровень.
- Сокращение времени на проектирование и наладку.
- Сокращение затрат на проектирование и строительство.
- Сокращение затрат на эксплуатацию ЦПС.
- Повышение метрологических характеристик.
- Использование моделей для управления ПС.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
Технические вопросы, требующие дополнительной стандартизации. Нужно время для выработки и применения определенных стандартизированных решений.
Необходимо разрабатывать ПО для проектирования ЦПС. Разработка ПО в соответствии с IEC 61850-4.
Применение новых технологий. Оборудование и ПО должно проходить опытную эксплуатацию для определения явных преимуществ.
Повышение квалификации наладочных, эксплуатирующих и проектных организации. Создание и проведение курсов по ЦП на базе сформированных стандартов по ЦПС.
* * *
Андрей Шеметов, ФСК
1. Цифровая подстанция — это подстанция, на которой информация необходимая для выполнения технологических задач различными устройствами и электрооборудованием передается в цифровом виде.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме.
- Электронные трансформаторы с цифровым интерфейсом.
- Системы мониторинга тех. состояния оборудования ПС.
- Использование GOOSE-сообщений для передачи дискретной информации.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Децентрализованная архитектура РЗА.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Разделить на две шины — шину процесса и шину станции.
- Шина станции = GOOSE + MMS, шина процесса = SV.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Снижение затрат.
- Повышение надежности.
6. Проблемам, мешающим внедрению ЦПС, нужно посвящать отдельную статью, в двух предложениях бесполезно писать.
* * *
Любовь Андреева, «Росэнергоатом»
1. Цифровая подстанция — это подстанция, построенная на современных решениях по автоматизации с использованием открытых стандартных протоколов и эксплуатация которой происходит без оперативного персонала вообще.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Телеуправление выключателями.
- Электронные трансформаторы с цифровым интерфейсом.
- Системы, использующие СВИ.
- Системы мониторинга тех. состояния оборудования ПС.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Децентрализованная архитектура РЗА.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Отдельные шины для SV, GOOSE и MMS.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Технологии дают эффект от единовременного внедрения. Просто заменить трансформаторы на оптические не выход.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Устаревшие нормы и стандарты проектирование. Сейчас проектируем по-старому на 2023 год…
- Неочевидность эффектов от внедрения. В каждом случае надо смотреть. Иногда ЦПС не окупается.
* * *
Артем Перепелицын, «НИИ Транснефть»
1. Цифровая подстанция — это объект энергетического хозяйства, выполняющий основные технологические функции передачи, преобразования, распределения и снабжения электроэнергией потребителей, состоящий из интеллектуального первичного и вторичного оборудования, использующего унифицированный (в соответствии со стандартом IEC 61850) цифровой информационный обмен данными для организации внутренних (вторичных) систем энергообъекта с целью поддержания его работоспособности и выполнения основных функций.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме.
- Телеуправление всеми коммутационными аппаратами.
- Электронные трансформаторы с цифровым интерфейсом.
- Системы мониторинга тех. состояния оборудования ПС.
- Система контроля качества электроэнергии.
- АИИС КУЭ.
- Электронный проект.
- Plug and Play.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Централизованная архитектура РЗА.
- Кластерная архитектура РЗА.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Все данные по одной шине.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Системы мониторинга — предоставление персоналу постоянной информации о состоянии оборудования, организация ремонтов по состоянию и как конечный эффект — повышение надежности.
- Электронный проект — повышение качества конкурсной документации, снижение трудозатрат персонала на подготовку конкурсной документации, повышение качества проектной и рабочей документации, снижение сроков проектирования.
- Электронные трансформаторы — повышение надежности за счет исключение отказов связанных с технологическими особенностями электромагнитных трансформаторов (срабатывания диф. защит по токам небаланса при сквозных КЗ, повреждения вторичных цепей и т. д.), снижение трудозатрат на обслуживание.
- Телеуправление коммутационными аппаратами — повышение надежности за счет снижения количества ошибок персонала при производстве оперативных переключений.
- Plug and Play — упрощение и снижение сроков наладки, уменьшение количества ошибок наладочного персонала.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Проблема кадров. Эта ключевая проблема. Проблема всех уровней, от рядовых исполнителей до руководителей. И она касается не только технических компетенций, но и отношения к работе в целом. Часто приходится сталкиваться с подходом, когда технические и организационные решения направлены на купирование уже случившихся проблем и затыкания дыр, без продумывания шагов на будущее и формирования системного подхода. Технический персонал часто перегружен совершенно ненужной бумажной работой на корзину и им некогда заниматься ни самообразованием, ни проработкой ТЗ, ни уже реализованными пилотными проектами. Во многих компаниях отсутствует система повышения квалификации персонала, система допуска персонала к отдельным видам работ (например, сотрудника с опытом работы 2 месяца ставят на самостоятельное проектирование подстанции). Зачастую приходится сталкиваться с ситуациями, когда компании ориентируются на использование готовых специалистов и не готовы их выращивать внутри компании. Также не редки случаи, когда высококвалифицированные технические специалисты стремятся занять руководящую должность не потому, что им такая работа интереснее, а потому что исчерпаны возможности повышения финансового стимулирования на меньшей должности. При этом компания теряет квалифицированного инженера и получает посредственного руководителя, т. е. на лицо неэффективная модель финансового стимулирования. Еще одна кадровая проблема, с которой приходится периодически сталкиваться — очень сложно найти квалифицированного сотрудника и в этот же момент специалисты не могут найти работу. Работа отделов кадров и рекрутинговых агентств не выдерживает никакой критики, технических специалистов подбирают технические руководители самостоятельно с ежедневным посещением рекрутинговых сайтов. Пути решения — пересмотр всей системы образования, снижение не целевой нагрузки на технический персонал, введение адекватной системы стимулирования персонала (не как сейчас в большинстве случаев — метод кнута без пряника), формирование системных подходов к развитию электроэнергетики, более тесное взаимодействие образовательных учреждений и предприятий отрасли, повышение престижности технических специальностей, формирование продуманной кадровой политики в компаниях отрасли.
- Проблема взаимодействия. В отрасли ведется множество интересных НИОКР, результаты и ход которых известны только специалистам, которые в нем заняты. Проблемы, которые были выявлены в рамках их выполнения так же не выносятся на широкую аудитория. Вследствие чего замедляется развитие отрасли в целом. Пути решения — создание дистанционных дискуссионных площадок (видеоконференций) для оперативного обмена опытом. Приглашение специалистов сторонних компаний в качестве наблюдателей на приемку результатов (в т. ч. промежуточных) НИОКР.
- Проблема государственного регулирования. В настоящее время участие Минэнерго как руководства отрасли ограниченно общеконтрольной функцией, а, на мой взгляд, нужно более пристальное внимание уделить руководящей функции — определению конкретизированной технической политики, консолидации компаний отрасли в реализации этой политики. Так же хочется получать от Минэнерго экспертную оценку результатов НИОКР. На мой взгляд, эффективность национального проекта / реализации дорожной карты была бы выше при большем участии министерства в выполняемых проектах.
* * *
Давид Кишиневский, «Лисис»
1. Цифровая подстанция — это подстанция, управление которой осуществляется на базе цифровой программной платформы, имеющей цифровой интерфейс обмена с первичным оборудованием.
2. Функционал ЦПС может быть любой. Должна быть единая цифровая платформа, обеспечивающая необходимую функциональность управления технологическим процессом и вспомогательные функции: самодиагностику, восстановление, безопасность.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Та, которая наиболее эффективна для данной ПС.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Разделить на две шины — шину процесса и шину станции.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Повышение эффективности сетевого комплекса.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Отсутствие понятной политики в области цифровизации: четко выстроенных целей, решаемых задач и путей их решения.
* * *
Игорь Архипов, ФСК
1. Цифровая подстанция — это энергетический объект, где все сигналы имеют понятное человеку и компьютеру название.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме.
- Электронный проект.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Кластерная архитектура РЗА.
- Децентрализованная архитектура РЗА.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Разделить на две шины — шину процесса и шину станции.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Типизация.
- Кадры.
- Запрос на цифровые решения.
- Снижение стоимости.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Резкий рост сложности по управлению требованиями.
- Применение сервисов цифрового проектирования, наладки, снижающих сложность для использования.
* * *
Павел Горожанкин, «Институт Энергосетьпроект»
1. Цифровая подстанция — это подстанция, в которой все функций контроля, управления защиты реализуются цифровыми средствами, отличающаяся тем, что взаимодействие между устройствами осуществляется исключительно цифровыми каналами связи.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Телеуправление выключателями.
- Телеуправление всеми коммутационными аппаратами.
- Электронные трансформаторы с цифровым интерфейсом.
- Системы мониторинга тех. состояния оборудования ПС.
- Система контроля качества электроэнергии.
- АИИС КУЭ.
- Традиционный трансформаторы + ПАС.
- Электронный проект.
- Доработка силового электрооборудования для оптимальной стыковки с устройствами MU.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Децентрализованная архитектура РЗА.
- Централизованная архитектура РЗА используется для управляющих (защитных) систем только в тех случаях, когда этого требует принцип действия (ДЗШ). В остальных случаях — децентрализованная архитектура.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Разделить на две шины — шину процесса и шину станции.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Увеличение срока службы силового электрооборудования.
- Уменьшение случаев внезапных отказов, повышение надежности.
- Уменьшение эксплуатационных затрат.
- Уменьшение затрат на проектирование и реализацию.
- В целом — обеспечение ретрофита существующих систем контроля, управления и защиты.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Предлагаемые решения соответствуют лозунгам цифровизации, но не обеспечивают существенного улучшения эксплуатационных или каких-либо других характеристик.
- Разобщенность разработчиков, отсутствие руководителя проекта (ЦПС — комплекс взаимозависимых решений множества устройств и функций, рынок такой задачи никогда не решит).
* * *
Глеб Соколов, GE (Россия)
1. Цифровая подстанция — это объединение нескольких протоколов (IEC 61850-8.1/9.2LE, IEEE1588 v2, C37.113) в единую архитектуру, формируемую исходя из требований конкретной задачи.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме.
- Телеуправление всеми коммутационными аппаратами.
- Электронные трансформаторы с цифровым интерфейсом.
- Системы, использующие СВИ.
- Системы мониторинга тех. состояния оборудования ПС.
- Электронный проект.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Соответствующая требованиям заказчика.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Все данные по одной шине.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Снижение капитальных затрат (CAPEX).
- Снижение операционных затрат (OPEX).
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Минимизация количества используемого оборудования за счет пересмотра существующей НТД.
* * *
Александр Шапеев, ВНИИР
1. Полностью цифровая подстанция — это подстанция, на которой аналоговые сигналы и дискретные сигналы передаются от/в устройства защиты, управления, измерения и другие интеллектуальные устройства в цифровом виде. Преобразование аналоговых сигналов в цифровой вид выполняется устройствами сопряжения с объектами (Merging units), либо нетрадиционными ТТ и ТН.
Частично цифровая подстанция — дискретные сигналы передаются от/в устройства защиты, управления, измерения и другие интеллектуальные устройства в цифровом виде. Аналоговые сигналы подводятся с помощью кабелей непосредственно на входы устройств защиты, управления, измерения и другие интеллектуальные устройства. Преобразование аналоговых сигналов в цифровой вид осуществляется непосредственно в устройствах защиты, управления, измерения и других интеллектуальных устройствах.
Нецифровая подстанция — передача аналоговых и дискретных сигналов от/в устройства защиты, управления, измерения и другие интеллектуальные устройства осуществляется через их дискретные и аналоговые входы/выходы. Связи между устройствами выполняются кабелями.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме.
- Электронные трансформаторы с цифровым интерфейсом.
- Традиционный трансформаторы + ПАС.
- Преобразование аналоговых сигналов в цифровой вид отдельными устройствами (Merging Units или нетрадиционные ТТ/ТН) и передача их по системе цифровой передачи данных устройствам/функциям РЗА, измерения, управления, мониторинга и другим интеллектуальным электронным устройствам.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Централизованная архитектура РЗА.
- Децентрализованная архитектура РЗА.
- Архитектура должна определяться техническими требованиями к комплексу (в первую очередь требованию к надежности) с учетом показателей экономической эффективности.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Отдельные шины для SV, GOOSE и MMS.
- Целесообразно выделить шины с учетом технологического назначения сигналов с точки зрения управления энергообъектом. Возможно использование WLAN для дополнительного сегментирования. MMS, SV, GOOSE для оперативной блокировки, GOOSE для оперативного управления аппаратами и передачи сигналов срабатывания защит выделить в разные подсети.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Повышение качества обработки аналоговых сигналов (нетрадиционные ТТ и ТН) для РЗА.
- Повышение наблюдаемости объектов за счет использования Ethernet и технологии клиент-сервер (использование информации одновременно в нескольких подсистемах).
- Значительное увеличение регистрируемых сигналов на энергообъектах — облегчение анализа работы РЗА и ПА для эксплуатационного персонала.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Принципиально разные подходы к обеспечению надежности в цифровых системах передачи данных на основе Ethernet и системах РЗА, ПА.
- Отсутствие промышленных образцов цифровых ТТ и ТН, годных к широкому внедрению на энергообъектах.
- Необходимость изменения системы эксплуатации комплексов РЗА, ПА и АСУ ТП с учетом применения технологии цифровой ПС.
- Отсутствие нормативной документации в части организации обслуживания, которая могла бы быть принята эксплуатационными организациями на текущий момент.
- Необходимость подготовки специалистов РЗА со знанием цифровых технологий — системный инженер (как предложение), который имеет базовые знание по электроэнергетике, РЗА и цифровым системам связи ЦПС.
- Проблема кибербезопасности — отсутствие адекватных предложений по решению вопроса. Профильные специалисты по кибербезопасности не решают вопрос и не предлагают конкретных решений, а лишь создают новые вопросы для «запугивания» и запутывания специалистов РЗА и АСУ ТП. Текущая ситуация — бизнес ради бизнеса.
* * *
Игорь Леонтьев, «Экра»
1. Цифровая подстанция — это подстанция с качественно новым уровнем управления, за счет многократного использования информации.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме.
- Телеуправление выключателями.
- Телеуправление всеми коммутационными аппаратами.
- Электронные трансформаторы с цифровым интерфейсом.
- Системы, использующие СВИ.
- Системы мониторинга тех. состояния оборудования ПС.
- Система контроля качества электроэнергии.
- АИИС КУЭ.
- Традиционный трансформаторы + ПАС.
- Электронный проект.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Централизованная архитектура РЗА.
- Децентрализованная архитектура РЗА.
- Смешанная архитектура — для некоторых систем централизованная, для некоторых децентрализованная.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Отдельные шины для SV, GOOSE и MMS.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Это качественно новый уровень управления.
- Возможность тиражирования с низким уровнем затрат.
- Уход от традиционных проблем дискретных и аналоговых сигналов нецифровой подстанции.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Непонимание преимуществ ЦПС.
- Отсутствие достаточного количества квалифицированных специалистов.
- Высокая стоимость технологии на первом этапе.
* * *
Владимир Зинин, «Нипом»
1. Цифровая подстанция — это термин, применяемый к подстанциям, управляемым с помощью интеллектуальных электронных устройств (IED), связанных между собой сетью коммуникаций.
2. Неотъемлемой частью ЦПС являются:
- Передача данных между терминалами РЗА и контроллерами АСУ ТП в цифровой форме.
- Телеуправление выключателями.
- Телеуправление всеми коммутационными аппаратами.
- Электронные трансформаторы с цифровым интерфейсом.
- Системы, использующие СВИ.
- Системы мониторинга тех. состояния оборудования ПС.
- Система контроля качества электроэнергии.
- АИИС КУЭ.
- Традиционный трансформаторы + ПАС.
- Электронный проект.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Централизованная архитектура РЗА.
- Децентрализованная архитектура РЗА.
- В перспективе централизация функций РЗА с горячим резервированием должна стать основной.
4. Наиболее оптимальные принципы построения сети:
- Разделить на две шины — шину процесса и шину станции.
- Допускается одна шина, но только на небольших ЦПС, с малым числом присоединений.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Экономические (уменьшение стоимости строительство + эксплуатация).
- Новые качества и возможности технологического управления электрическими сетями и режимами с учетом развития альтернативной генерации, микросетей и т. д.
- Стандартизация.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Несогласованность, неполнота и отставание стандартов, отраслевой нормативной базы.
- Качество системы подготовки новых кадров и переподготовки эксплуатационного персонала.
- Возможный путь решения — создание новой системы подготовки кадров, стандартов, проектирования ЦПС, свободной от фактических технологий конкретного производителя и ориентированной на международные стандарты.
* * *
Пабло Хумер Флорес, «Государственная энергетическая компания Бразилии»
1. Цифровая подстанция — это такая подстанция, на которой в несколько этапов внедрены цифровые технологии систем защиты, автоматики и управления. Они включают как оцифровку аналоговых сигналов, системы удаленного управления подстанцией и SCADA-системы, так и внедрение стандарта IEC 61850, который описывает шину станции и шину процесса на цифровой подстанции.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Децентрализованная архитектура РЗА.
- Переход к централизованной структуре в Бразилии пока не производится. Существуют требования «Национального оператора», препятствующие такому переходу. В будущем было бы разумно подумать об этом.
5. Цели внедрения ЦПС и причины, по которым нужно внедрять технологии:
- Улучшение наблюдаемости управления и защиты подстанции.
- Постоянный мониторинг процесса.
- Возможность сразу узнать о сбое при передаче сигналов (GOOSE или Sample Values), в то время как раньше о сбоях становилось известно только при авариях.
- Возможность изменять логику или набор функций без физических изменений и переподключения устройств.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Стратегия внедрения производителями первых поколений решений с IEC 61850 и адаптацией их под существующие устройства поставили под вопрос необходимость реализации стандарта IEC 61850.
- Несоответствия, проблемы с наладкой и обслуживанием внедренных систем заставляют задуматься о целесообразности нововведений.
- Также есть проблема отсутствия инструментов и совместимости SSD-файлов.
* * *
Геворг Карапетян, Технологический университет им. Амира Кабира (Иран)
1. Цифровая подстанция — это такая подстанция, на которой оцифрованные аналоговые сигналы передаются на шину процесса подстанции по протоколам стандарта IEC 61850. Также все сигналы между устройствами передаются по оптическим каналам связи по протоколам, например, IEC 61850. Кроме того, традиционные ТТ и ТН могут быть заменены на современные оптические измерительные трансформаторы для того, чтобы сразу получить оцифрованные сигналы измерений. Тем не менее, если есть необходимость оставить на подстанции традиционные средства измерения, можно использовать преобразователи аналоговых сигналов (Merging Units) для оцифровки сигналов измеряемых величин. Первичное оборудование можно заменить на цифровое с возможностью подключения к шине процесса, чтобы избавиться от медных проводов.
Я считаю, нет необходимости менять функции и алгоритмы защиты, т.к. в цифровой подстанции изменился лишь формат данных с аналогового на цифровой. Тем не менее, я считаю, нет смысла переходить от аналоговых сигналов к цифровым в релейной защите и устройствах управления ячейкой.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Децентрализованная архитектура РЗА.
5. Использовании шины процесса и протоколов передачи данных приведет к уменьшению проводов на подстанции. Это приведет к снижению стоимости, более простому взаимодействию и сокращению периода наладки/испытаний. Кроме того, можно контролировать качество соединения между различными сегментами, что невозможно при подключении проводами.
6. Основные проблемы ЦПС — это надежность каналов связи и время передачи данных между устройствами. Особенно это важно для релейной защиты, когда любая задержка в передаче данных может быть опасной. С точки зрения эксплуатации, устранение неполадок может быть настолько сложным для обычных инженеров, что решением проблемы может вызвать потерю питания подстанции. Кроме этого, привычные устройства и методы тестирования не подходят для цифровых подстанций.
* * *
Коллегиальное мнение РНК СИГРЭ
1. Официального определения не существует, однако, в общем смысле выражение «цифровая подстанция» относится к подстанциям с:
- Шиной станции.
- Шиной процесса и обменом информацией (между первичным и вторичным оборудованием) в цифровой форме по оптоволоконным соединениям и в соответствии со стандартом IEC 61850.
- Задача заключается в том, чтобы предоставить полностью готовые данные в распоряжение любого устройства, которое нуждается в этих данных, на подстанции или за ее пределами.
3. Архитектуры, которые должны применяться на ЦПС:
- Децентрализованная архитектура РЗА
- Возможно, в будущем произойдет переход от децентрализованной архитектуры РЗА к централизованной. В настоящее время централизованная версия как вариант не рассматривается. Можно сказать, что это вопрос средне- и долгосрочного развития.
5. Было выявлено несколько положительных моментов внедрения технологии ЦПС, начиная с уменьшения количества сердечников ТТ и повышения надежности до значительного улучшения наблюдаемости за различными процессами в пределах подстанций. Соединение вторичных цепей значительно упрощается (или сокращается), использование различных данных упрощается, не требуется специальных проводов и т. д.
Решение технических вопросов, рассматриваемые в рамках использования DSS, становится более эффективным благодаря возможности доступа к данным. В частности, это относится к таким вариантам применения, как управление эффективностью активов, когда за счет более точных и полных данных можно в полной мере использовать возможности трансформаторов, выключателей и линий передачи.
6. Проблемы, мешающие внедрению ЦПС:
- Несоответствие различных поставщиков между собой.
- Отсутствие соответствующего инструментария, в особенности это касается генерации файлов SSD.
- Потеря информации о конфигурации при изменении в ходе технического обслуживания.
- Надежность связи.
- Синхронизация выборочных данных между ЭИТ, ПАС и т. д.
- Тестирование комплектного оборудования.
- Снижение срока службы электронного оборудования (также с учетом температурной зависимости).
- Сложность системы и стандарт IEC 61850.
- Трудности с получением соответствующих счетчиков коммерческого учета — и т. д.
Можно сказать, что не существует каких-либо серьезных технических проблем, которые бы препятствовали более широкому внедрению технологии ЦПС. Существуют проблемы, связанные с вопросами уровня развития технологии, а также с тем, как энергопредприятия понимают данную технологию. Объединяющие устройства, ЭИТ, сетевые устройства, реле, контроллеры присоединения, а также межсетевые шлюзы могут функционировать, обмениваться информацией друг с другом в цифровым формате. Бесперебойное и беспрепятственное функционирование по-прежнему нуждается в совершенствовании.