В данной статье предложена стратегия развития релейных защит в электросетевом комплексе ОАО «РЖД» с использованием протоколов цифрового обмена данными между микропроцессорными интеллектуальными электронными устройствами подстанций. Обоснованы основные преимущества предлагаемой внедрения предлагаемой технологии на предприятия железнодорожного транспорта.
Ключевые слова: надежность электроснабжения, релейная защита и противоаварийная автоматика, типовые схемы вторичной коммутации, затраты на эксплуатацию оборудования.
- Направления развития релейных защит и автоматики (РЗА)
Надежность энергоснабжения потребителей невозможно обеспечить без автоматического управления элементами системы электроснабжения и их защиты от аварийных и ненормальных режимов.
Системы электроснабжения (СЭС) являются сложными производственными объектами, элементы которых участвуют в едином производственном процессе, особенностью которого является быстротечность явлений, включая и повреждения аварийного характера. Поэтому надежная и экономичная работа систем электроснабжения возможна только при автоматическом управлении ими. Для этих целей используется комплекс автоматических устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства релейной защиты и электросетевой автоматики. Рост потребления электроэнергии и усложнение систем электроснабжения требуют постоянного совершенствования этих устройств. Сейчас этот процесс идет по пути более широкого использования микропроцессорной и цифровой техники. На базе микропроцессорных комплексов разрабатываются интегрированные системы управления электрическими станциями и подстанциями, где все функции релейной защиты, автоматики и оперативного управления совмещены, предусматривается фиксация параметров в действии релейной защиты доаварийного и аварийного режимов и передачи их на расстоянии [1].
Очевидно, что с развитием и внедрением информационных технологий, автоматизацией технологических процессов ОАО «РЖД», увеличением номенклатуры и числа контролируемых и управляемых объектов беспроводная связь при обретает все большее значение.
На сегодняшний день протоколы цифрового обмена данными между микропроцессорными интеллектуальными электронными устройствами подстанций (Стандарт IEC 61850), создают предпосылки для построения тяговых и трансформаторных подстанций нового поколения — цифровых (ЦТП), а также цифровых электрических сетей (ЦЭС) в которых организация всех потоков информации осуществляется в цифровой форме при решении задач защиты, управления и мониторинга состояния электрического оборудования.
Развитие технологий передачи и распределения электрической энергии, совершенствование силового оборудования, развитие коммуникационных технологий ведут к необходимости создания новых принципов построения РЗА на основе широкого применения адаптивных программно-аппаратных комплексов [2].
Разработка интеллектуальных электронных устройств должны соответствовать следующим требованиям:
– высокоскоростной обмен данными между терминалами РЗА и системами диагностики подстанций;
– подключение к подстанционной локальной вычислительной сети через стандартные интерфейсы;
– поддержка работы в резервируемой коммуникационной среде;
– поддержка функций автоматической самодиагностики и по запросу;
– соответствие стандарту IEC 61850 в части времени обработки входного цифрового потока;
– поддержка протоколов передачи данных по стандартам ГОСТ Р МЭК 60870–5-103–2005 и ГОСТ Р МЭК 60870–5-104–2005;
– наличие автоматизированных средств поддержки конфигурирования;
– обеспечение информационной безопасности программными средствами;
– поддержка требований по проведению оперативных переключений (наличие виртуальных накладок и ключей).
На рисунке 1 изображена структурная схема взаимодействия элементов ЦПС/ЦЭС.
Рис. 1. Структурная схема взаимодействия элементов ЦПС/ЦЭС
В условиях повышения требований к качеству и надежности электроснабжения приоритетной задачей для «Трансэнерго» — филиала ОАО «РЖД» является повышение надежности и эффективности функционирования электросетевого комплекса. При этом принимаемые тарифные решения накладывают существенные ограничения на объем инвестиций [3].
- Предложения по повышению надёжности электроснабжения
Для достижения целевых показателей надежности электроснабжения в данных условиях предлагаются следующие направления развития релейных защит и противоаварийной автоматики (РЗА):
– модернизация (реконструкция) устройств и комплексов РЗА, находящихся в эксплуатации со сроком службы, превышающим нормативный;
– установление единых подходов к организации эксплуатации и автоматизация процессов технического обслуживания устройств РЗА;
– организация контроля качества процессов проектирования, создания (модернизации, реконструкции) и эксплуатации устройств РЗА;
– совершенствование и автоматизация процесса анализа неправильной работы и возникающих неисправностей микропроцессорных устройств РЗА;
– проведение исследований и разработка мероприятий по продлению срока службы устройств;
– разработка типовых технических решений и альбомов типовых схем вторичной коммутации, применение типовых шкафов;
– применение шкафов высокой степени заводской готовности;
– определение подходов к выбору состава функций устройств РЗА (в части их необходимости и достаточности), и к совершенствованию их алгоритмов, а также к обеспечению требуемой самодиагностики (аппаратной и программной части) и эргономичности устройств;
– разработка требований к дистанционному управлению устройствами РЗА и обеспечению информационной безопасности.
Внедрение микропроцессорных устройств РЗА, разработанных для цифровых подстанций, должно способствовать получению следующих результатов:
– снижение вероятности отказа оборудования и неправильной работы устройств РЗА, сокращение количества внезапных отказов, предотвращение появления «цепочек отказов»;
– снижение ущерба от отказа/аварии;
– снижение удельных инвестиционных затрат на основное электрооборудования за счет совершенствования структуры (гибкие схемы резервирования) и параметров РЗА (обеспечение относительной селективности при работе устройств, уменьшение продолжительности возмущающего воздействия на основное оборудование);
– снижение затрат на эксплуатацию оборудования (уменьшение объемов технического обслуживания, увеличение межремонтного периода, переход к системе обслуживания электрооборудования по состоянию);
– увеличение глубины самодиагностики устройства РЗА.
Для уменьшения издержек, связанных с техническим обслуживанием устройств РЗА и повышением эффективности эксплуатации, следует предусмотреть автоматизацию сбора и анализа необходимых данных, разработать и стандартизировать технические требования к автоматизированным системам контроля состояния и управления устройствами РЗА, уделив при этом особое внимание вопросам унификации и эргономичности пользовательских интерфейсов [4,5].
В целях обеспечения единого подхода к организации эксплуатации РЗА, необходимо пересмотреть и согласовать применение электроэнергетическими компаниями единых правил технического обслуживания устройств релейной защиты, автоматики, дистанционного управления и сигнализации электросетевого комплекса, а также инструкции по организации и производству работ в устройствах релейной защиты и электроавтоматики.
Литература:
- Стратегия развития электросетевого комплекса Российской Федерации, утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации от 3 апреля 2013 г. № 511-р.
- Микропроцессорные системы РЗА. Оценка эффективности и надежности, статья Г. С. Нудельмана и А. И. Шалина в журнале «Новости электротехники”№ 3(51) 2008 года, 2009.
- Приказ ФСТЭК России от 14.03.2014 № 31 «Об утверждении Требований к обеспечению защиты информации в автоматизированных системах управления производственными и технологическими процессами на критически важных объектах, потенциально опасных объектах, а также объектах, представляющих повышенную опасность для жизни и здоровья людей и для окружающей природной среды».
- ГОСТ Р МЭК 60870–5-103–2005 Устройства и системы телемеханики. Часть 5. Протоколы передачи. Раздел 103. Обобщающий стандарт по информационному интерфейсу для аппаратуры релейной защиты.
- ГОСТ Р МЭК 60870–5-104–2005. Устройства и системы телемеханики. Часть 5. Протоколы передачи. Раздел 104. Доступ к сети для ГОСТР МЭК 870–5-101 с использованием стандартных транспортных профилей.
