Введение в IEC 61850
Поскольку IEC 61850 был опубликован в качестве международного стандарта для связи на подстанциях, стандарт нашел широкое признание на рынках. На первых подстанциях для его использования основной целью было успешное внедрение существующих концепций и решений с использованием новой технологии.
Использование полного потенциала IEC 61850 с этими двумя функциями для автоматизации цифровой подстанции
Этот положительный опыт от первоначальных проектов обеспечил доверие операторов подстанции. Однако эти подстанции еще не использовали потенциал МЭК 61850.
С быстро растущим числом внедренных подстанций в оборудовании выросли уверенность и появились первые приложения, которые специально использовали новую технологию.
Наиболее частым применением управления была децентрализация блокировки коммутационных аппаратов с использованием сообщений GOOSE.
Новый стандарт связи содержит гораздо более полные определения, чем другие протоколы, и в первую очередь предназначен для улучшения взаимодействия между устройствами разных производителей, обеспечения долгосрочной защиты инвестиций и эффективного обмена объектно-ориентированными моделями данных между инженерными системами.
Кроме того, IEC 61850 предлагает возможность замены параллельной проводки Ethernet и быстрого обмена информацией между устройствами. Эта статья главным образом рассматривает этот аспект и противопоставляет эти концепции традиционному подходу.
Два практически доказанных примера демонстрируют, как современные решения для автоматизации цифровой подстанции, включающие новые функции из IEC 61850, повышают выгоду для пользователей.
Примеры применения:
-
Распределенная синхронизация
- Обычная концепция
- Концепция с использованием одноранговой связи
- Преимущества решения
-
Автоматическое переключение станции Mash
- Автоматическое переключение сетчатой станции
- Решение
- Резюме
1. Распределенная синхронизация
Функция проверки синхронизации проверяет перед закрытием автоматического выключателя, находятся ли электрические параметры двух подсетей в пределах определенных пределов.
Эта проверка необходима для ограничения переходных явлений при подключении. Для этой цели напряжение питающего устройства, которое должно быть переключено, сравнивается с напряжением сборной шины для величины и фазового угла, а также значениями частоты.
По соображениям безопасности и стоимости трансформатор напряжения редко монтируется непосредственно на сборной шине в современных системах. Для определения напряжения на сборной шине программным обеспечением выбирается эталонный отсек. Блок управления лавровым (BCU) в этом эталонном питателе переключает напряжение на кольцевую линию через реле.
Эта кольцевая линия распределяет напряжение во всех отсеках, а BCU в подающем устройстве, который переключается, отбирает напряжение от кольцевой линии. Теперь доступна вся необходимая информация, и BCU автономно проверяет, выполнены ли условия синхронизации.
Если разность амплитуд, угол и частота напряжения находятся в пределах заданных предельных значений, то высвобождение выполняется функцией синхронизации, а автоматический выключатель закрывается.
Рисунок 1 - Конфигурация для распределенной синхронизации
Вернуться к содержанию ↑
1.1. Обычная концепция
Реализация функции распределенного синхронизатора с цифровой технологией управления уже много лет известна.
В большинстве подстанций с этой функциональностью, логика для определения опорного отсека осуществляются централизованно в блоке управления станции.
Это означает, что управление на уровне станции выдает команду на закрытие автоматического выключателя отсека A. Эта команда принимается в блоке управления станцией, а эталонный отсек выбирается в централизованной логике, которая учитывает соответствующие указатели положения и информационные позиции, Затем блок управления станции посылает команду к выбранному BCU в опорном отсеке для закрытия реле кольцевой линии.
Затем BCU отсека A может запустить синхронизацию.
Рисунок 2 - Командная последовательность в традиционной концепции
Вернуться к содержанию ↑
1.2 Концепция с использованием одноранговой связи
С момента введения МЭК 61850 была доступна новая служба связи для эффективного распространения информации между устройствами уровня отсека.
Описанное здесь приложение показывает, как можно использовать механизм GOOSE (универсальное объектно-ориентированное подстанцию).
Это представляет собой решающее изменение по сравнению с традиционной, централизованной концепцией. Получив команду от контрольной точки с переключением полномочий, то BCU распространяет информацию «поиск Reference лавровый» для всех других BCUs в ГУЗ телеграмме. Та же логика для определения опорного отсека проходит параллельно во всех BCUs.
Как и в обычной концепции, логика рассматривает показание положения и дополнительные элементы информации при определении того, каждый подающий механизм может быть использован в качестве опорного отсека. Данные, не связанные с буфером, необходимые для выбора, также обмениваются между BCU в сообщениях GOOSE.
В типичных подстанциях несколько отсеков обычно подходят для использования в качестве опорных отсеков. Единый контрольный отсек выбирается с учетом ранее определенной последовательности в локальной логике. BCU, который находится в контрольном отсеке из-за информации о топологии и находится в начале последовательности, отправляет сообщение «Reference bay found» всем остальным BCU в телеграмме GOOSE и подключает напряжение через реле кольцевой линии.
Последующий тест условий синхронной проверки в BCU отсека A и выпуск команды управления выполняется так же, как и в обычной концепции.
Рисунок 3 - Последовательность, когда используется одноранговая связь
Вернуться к содержанию ↑
1.3 Преимущество решения
Миграция логической функции от BCU до уровня отсека улучшает доступность решения. В зависимости от уровня доступности системы можно отказаться от избыточной реализации блока управления станцией.
Если один BCU не удается, BCU со следующим наивысшим приоритетом используется в качестве опорного отсека. Функция синхронного контроля доступна для переключения через удаленный интерфейс, управление станцией, а также для переключения с местного управления. Это обеспечивает надежное и синхронное переключение во всех случаях.
Вернуться к содержанию ↑
2. Автоматическое переключение сетки
Сетчатая станция представляет собой тип конфигурации первичной подстанции, которая является экономичной при использовании автоматических выключателей.
Несмотря на то, что существует множество вариантов, типичные конфигурации - это один коммутатор и четыре коммутационные сетки, причем имена выводят количество автоматических выключателей, используемых для выполнения макета.
Угол сетки - это то, где сборные шины соединяют автоматические выключатели, трансформаторы и питатели. Четыре коммутационных сетки имеют четыре угла сетки, тогда как одна коммутационная сетка имеет 2 угла. Фидеры или трансформаторы соединяются с сетчатыми углами с помощью моторизованных разъединителей для обеспечения индивидуальной изоляции, и возможно, что к углу сетки подключено более одного трансформатора.
У сетчатого угла обычно есть фидер и до двух подключенных трансформаторов - это означает, что с четырьмя автоматическими выключателями может быть построена станция с 4-мя фидерами и 8 трансформаторными цепями.
Если автоматический выключатель требует технического обслуживания, его можно вынуть из сетки без какой-либо потери питания.
Рисунок 4 - Станция Mesh
Вернуться к содержанию ↑
2.1 Автоматическое переключение сетки
После события отключения для сетки для «selfheal» требуется автоматическая система переключения и задержки автоматического повторного включения (DAR).
Например, при неисправности фидера все автоматические выключатели, подключенные к углу сетки фидера, должны отключаться, включая любые низковольтные выключатели трансформатора и автоматические выключатели дистанционной подстанции через межцилиндровую сигнализацию.
Как это работает? Автоматические выключатели сетчатой станции имеют приоритеты и мертвые таймеры, поэтому после сбоя сетчатый автоматический выключатель будет пытаться закрыть, что в случае успеха приведет к тому, что все остальные автоматические выключатели будут закрыты в контролируемой последовательности.
Если первый автоматический выключатель автоматически закрывает поездки, то фидер считается имеющим постоянную неисправность, а система DAR сетки открывает разъединитель фидера на обоих концах схемы - после того, как фидер был удален из углов сетки, сетка разрывы начинают автоматическое повторное включение.
Для неисправностей трансформатора после отключения автоматических выключателей трансформатор автоматически изолируется, открывая его разъединитель до того, как сетевые выключатели закроются в своей последовательности.
Вернуться к содержанию ↑
2.2. Решение
Было разработано решение с одним BCU на ячейку. Это дало преимущества сокращения затрат на установку и использования будущего отраслевого стандарта, а не специального решения.
Функции автоматического переключения и задержки автоматического АПВ были разработаны с использованием графического логического инструмента, который использовался для диагностики блоков управления отсеком. В тестовой системе показана отдельная линейная схема подстанции, из которой можно вручную изменить положение распределительных устройств, сигнализировать о значениях аналоговых величин и событиях защиты.
Интерфейсы визуализации подключаются к устройствам ввода / вывода PROFIBUS, которые, в свою очередь, подключены к проверяемым блокам управления. Система тестирования реагирует на события, то есть имитирует открытие / закрытие разъединителя и позволяет легко создавать и воспроизводить тестовые последовательности для повторного тестирования.
Используя эту тестовую систему, конкретное функционирование функции задержки с повторным закрытием (DAR) может быть легко проверено в BCU, и нет никаких дополнительных препятствий для успешного ввода в эксплуатацию подстанции.
Вернуться к содержанию ↑
Резюме
Приведенные примеры показывают, что IEC 61850 предлагает широкий спектр приложений, превышающих современные приложения.
Тщательный анализ покажет преимущества приложений IEC. Тем не менее, оператор подстанции и ее поставщик должны принять решение о степени изменения существующих концепций и систем.
Вернуться к содержанию ↑
Ссылка // Эффективная автоматизация энергии с использованием стандартных примеров применения IEC 61850 от Siemens