Что такое цифровая подстанция.
Цифровая подстанция укомплектована интеллектуальным вторичным оборудованием, разработанном с применением международного стандарта МЭК 61850. Обмен информацией между вторичными устройствами и измерительным первичным оборудованием осуществляется по протоколу МЭК 61850-9-2LE (по «шине процесса»), в свою очередь вторичные устройства (IED — Intelligent Electronic Device) с верхним уровнем управления подстанцией по протоколу МЭК 61850-8-1 (по «шине станции»). — На подстанции установлены высоковольтные цифровые измерительные оптические трансформаторы тока и напряжения, многофункциональные приборы измерений и учета, релейная защита и автоматика зарубежных и российских компаний, система синхронизации, система отображения и управления подстанцией (SCADA). Коммуникационная среда подстанции, обеспечивающая информационный обмен по «станционной шине» и «шине процесса», между всем вторичным и первичным измерительным оборудованием (локальная сеть), выполнена с использованием активного коммуникационного оборудования, объединенного волоконно-оптическими кабелями.
Зачем нужна цифровая подстанция.
Сокращение времени проектирования на 25%
Типизация схемных и функциональных решений. Сокращение числа функциональных цепей, клеммных рядов в релейных отсеках ячеек.
Сокращение объема монтажных и наладочных работ на 50%
Применяется решение высокой заводской готовности. На заводе производится монтаж оборудования КРУ по главным и вспомогательным цепям. Прокладываются межшкафные связи систем оперативного тока, монтируются системы АСУ ТП, АСКУЭ. Осуществляется параметрирование, конфигурирование и тестирование систем РЗиА.
Сокращение затрат на обслуживание на 15%
Переход от проведения планового технического обслуживания по времени к обслуживанию по состоянию оборудования за счет On-line диагностики состояния оборудования.
100% оперативных переключений производится дистанционно с видеоконтролем операций
Простая интеграция всех систем в единое цифровое пространство позволяет управлять подстанцией безопасно и оперативно, а также встраивать в систему АСУ ТП других уровней.
Протоколы стандарта IEC 61850
МЭК 61850 выделяет три типа данных. Первый тип составляет основной поток информации, заполняющей шину подстанции. Он представляет собой большое количество данных, для которых не важна скорость передачи. Такая информация передается с использованием MMS-сообщений. Технология MMS-сообщений описана в ISO 9506, а правила назначения данных на этот протокол — в разделе МЭК 61850-8-1. Технология функционирования релейной защиты и автоматики предусматривает наличие еще двух типов сигналов, для которых уже критичны временные задержки в передаче. Это дискретные сигналы различных терминалов и результаты мгновенных измерений токов и напряжений. Для передачи данной информации используется протокол ИСО/МЭК 8802. Дискретные сигналы передаются в GOOSE-сообщениях, правила формирования которых указаны в МЭК 61850-8-1. Данные измерений формируют SV-сообщения. Разделы МЭК 61850-9-2 и МЭК 61850-9-2LE содержат указания по формированию пакетов данных, частоте измерений, а также правила синхронизации и дублирования.
При использовании MMS передача данных осуществляется по технологии «клиент-сервер». Клиентом в этом случае выступает одна из систем подстанционного уровня, например, АСУ ТП, роль сервера выполняют терминалы уровня присоединения. В обмене информацией задействована вся семиуровневая модель OSI. Стандарт МЭК 61850 описывает абстрактный коммуникационный интерфейс. Сюда входят несколько десятков сервисов, выполняя которые, клиент может установить или прервать связь с сервером (Associate, Abort), получить полную иерархическую структуру данных сервера (GetServerDirectory, GelLogicalDeviceDirectory, GetLogicalNodeDirectory), считать значения переменных (GetAllDataValues, GetDataValues) и многое другое. Клиент обращается к серверу, используя его IP-адрес. Сервер передает клиенту информацию по запросу или в виде отчетов при изменении одной или нескольких переменных. Выполняя постепенный опрос всех устройств уровня присоединения, системы уровня подстанции накапливают довольно большой набор информации, представляющий собой общую модель данных подстанции, а также текущие значения данных и их атрибутов. С течением времени значения переменных обновляются согласно отчетам, предоставляемым устройствами уровня присоединения. Передача данных таким образом может потребовать некоторого времени для обработки информации в передающих аппаратах.
Сообщения GOOSE, в отличие от MMS, предаются с минимальными временными затратами. Устройства обращаются сразу к канальному уровню модели OSI. Для этого используются MAC-адреса. Интеллектуальное устройство, выполняющее передачу, формирует набор данных для создания GOOSE-сообщения, которое непрерывно транслируется в сеть с заданным интервалом. При изменении одной из переменных интервал транслирования на время уменьшается. Это одна из мер по реализации принципа гарантированной доставки сообщения в максимально короткое время. Одно или несколько принимающих устройств настраивают подписку на конкретное GOOSE-сообщение. Фиксированный максимальный допустимый интервал повторения передачи сообщений помогает диагностировать состояние канала связи. Кроме того, в состав GOOSE-сообщения входят метки двух счетчиков:
- счетчика количества посылок;
- счетчика количества изменений данных.
Их использование также помогает диагностировать неполадки в сети и, в случае необходимости, восстановить потерянную информацию.
Передача SV-сообщений (протокол IEC 61850 9.2) организуется по тем же правилам, что и GOOSE (протокол IEC 61850 8.1.) Однако следует понимать, что переменные в пакетах данных постоянно изменяются, следовательно, наборы данных должны содержать дополнительную информацию, необходимую для синхронизации.