Logo

Обзор докладов третьего дня II Международной научной конференции «Цифровая подстанция: Стандарт IEC 61850. Цифровизация электрических сетей»

16.07.2019 8:53:09

Третий, завершающий день II Международной научной конференции «Цифровая подстанция: Стандарт IEC 61850. Цифровизация электрических сетей», которая проходила с 2 по 4 июля 2019 года, открылся совместным докладом голландских коллег из DNV GL и  российской компании «Профотек», который был посвящён вопросам тестирования измерительных трансформаторов (ИТ) малой мощности с интерфейсами МЭК 61850. В докладе была представлена установка, используемая для выполнения испытаний током большой величины маломощных ИТ (LPIT). Во второй части доклада представлен практический опыт, накопленный компаниями при проведении испытаний и методики проведения испытаний, используемые каждой из сторон, а также методы обработки результатов испытаний  для  оценки  ошибок  измерений, полученных  во время тестирования маломощных измерительных трансформаторов  по МЭК 61850.

Тестирование — неотъемлемая часть МЭК 61850. В отличие от предыдущего этапа тестирования, кода проверялись единичные устройства необходимо переходить к комплексным испытаниям на всем жизненном цикле подстанции. При вводе в эксплуатацию систем автоматизации подстанций (SAS) включающих системы защиты, автоматики и управления (PAC) традиционно основное внимание должно  уделяться тестированию системы защиты и её настроек, но этого недостаточно при широком внедрении новой технологии. Томас Шоссиг, представитель австрийской компании OMICRON electronics  ознакомил участников Конференции с предлагаемыми техническими решениями своей компании по комплексному  тестированию систем автоматизации и управления подстанций (подробнее об этом читайте в журнале РУМ-2/2019).

С переходом на новые для эксплуатации протоколы данных, такие как GOOSE и SV, всё острее встаёт вопрос об измерении временных задержек в коммуникационной среде подстанции. Этот вопрос был затронут в докладе представителя АО «НТЦ ФСК ЕЭС» Максима Ильина.

В 5 главе стандарта МЭК 61850 приведены требования к тем или иным классам производительности, а также схемам для определения полного времени передачи сигнала. Но измерение времени передачи сигнала согласно МЭК 61850-5 невозможно без доступа к внутренним данным устройства. Для того чтобы провести испытания чёрного ящика, необходим другой метод — так называемый «GOOSE пинг-понг».

Эта методология используется для оценки производительности всего одного устройства IED. Для оценки времени прохождения через коммуникационную среду также требуется источник/приёмник сигнала и ещё генератор нагрузочного трафика. Данный комплекс позволяет определить задержки, как отдельного коммутатора, так и сети в целом.

По словам М. Ильина, АО «НТЦ ФСК ЕЭС» имеет технические средства для проверки временных задержек сети любой конфигурации, технических решений по разграничению и приоритезации трафика, возможности для создания базы данных по оценке производительности  цифровых коммутаторов. Уже  более двух лет АО «НТЦ ФСК ЕЭС» проводит работу по определению производительности IED. «Сопоставив две временные задержки — IED отдельно и IED в коммуникационной среде, — можно определить суммарную задержку, которая позволит дать оценку техническим решениям по организации коммуникационной среды подстанции», — отметил докладчик.

Опытом внедрения цифровой релейной защиты различных поставщиков на полигоне ЦПС ПАО «Газпром Нефть» поделился Михаил Завгородний из АО «Электронмаш». В 2018 году его компания разработала, изготовила и наладила полигон «Цифровая подстанция» для нужд ПАО «Газпром Нефть», выполняющий защиту двух присоединений 35 кВ, с применением цифровых защит производства компаний Siemens, ЭКРА, Бреслер, Релематика, ИЦ «Энергосервис». По словам докладчика, полигон реализован на базе ГПП-6Н Омского НПЗ. Действие защит организовано «на сигнал». В проекте рассмотрены вопросы резервирования сетевых подключений (по протоколу PRP), синхронизации точного времени (применены PTPv2 и PPS), разделения и совмещения шины процесса и шины станции (с помощью VLAN), диагностики цифровых устройств (МЭК 61850 MMS, GOOSE). Проверена совместимость реализации протоколов GOOSE, SV между оборудованием УСО (MU) и РЗА различных производителей, изучены варианты резервирования цифровых измерений выборочных значений, зафиксированы осциллограммы как с терминалов цифровых защит, так и с цифрового осциллографа. Для полигона внедрена система мониторинга с контролем связей по GOOSE на базе web-интерфейса. «В ходе заводских испытаний и пуско-наладочных работ проверена работа защит в режиме повышенной загрузки сети и при отсутствии синхронизации точного времени, выявлены расхождения в реакции оборудования различных поставщиков на нештатные ситуации, существенные именно для цифровых подстанций», — поделился М. Завгородний.

В совместном докладе представителей Ивановского государственного энергетического университета имени В. И. Ленина и НПО «Цифровые измерительные трансформаторы» была описана концепция испытательного полигона цифровой подстанции, созданного на базе университета. Полигон содержит несколько уровней: первым является уровень моделирования процессов, протекающих в первичной цепи; конечный уровень содержит платформу, построенную на базе промышленных коммутаторов, и предназначенную для подключения вторичных устройств — терминалов защит, счётчиков и пр. IED.

«Создаваемая система позволит проводить всесторонние испытания практически любого оборудования цифровых подстанций в условиях, максимально приближенных к реальным», — отметил докладчик. Проект полигона получил непосредственную поддержку ПАО «МРСК Центра» и ПАО «МРСК Центра и Приволжья», заинтересованных в создании площадки для переобучения персонала. К настоящему моменту закуплено основное оборудование, а силами вышеупомянутых филиалов ПАО «Россети» начат процесс ремонта помещений ИГЭУ, в которых будет размещён полигон.

Представитель из Нидерландов Нильс Хейкер проанализировал процедуры тестирования, предусмотренные вторым изданием МЭК 61850. Международная группа пользователей UCA (UCAIug) опубликовала новые процедуры испытаний МЭК 61850 в декабре прошлого года. В своём выступлении докладчик отметил, что поскольку стандарт продолжает развиваться процедуры тестирования также развиваются. «С выпуском версии 2.0 было добавлено много подробных тестовых примеров для проверки SCL и документации, тестовые примеры в разделах проверки «ассоциация» и «GOOSE-сообщения» были разработаны более подробно. Увеличение длительности тестирования не прогнозируется, однако будет разумно пересмотреть процедуры испытания перед новым тестированием. Приятно отметить, что многие тестовые сценарии проверки SCL написаны на более понятном языке для инженеров. Также теперь будет проще генерировать файлы SCL, так как правила стали более чёткими и строгими», — рассказал Н. Хейкер.

Важно отметить, что UCAIug прекратит выдачу сертификатов для устройств МЭК 61850 издание 1 (устройства всё ещё могут пройти испытания, но сертификат UCAIug не будет выдаваться). Это делается для того, чтобы заставить энергокомпании перейти на МЭК 61850 издания 2. В фоновом режиме разрабатывается тестовая программа для проверки комбинации изданий 1 и 2 МЭК 61850 на подстанции. Для новых устройств рекомендуется проходить только испытания по изданию 2. «Процедуры испытаний на соответствие клиента не изменятся в ближайшем будущем, однако для раздела подписки 9-2LE ожидается выпуск издания 2.1», — добавил выступающий.

Нововведениям в стандарте МЭК 61850 был посвящён доклад представителя швейцарской компании IT4Power, являющимся  руководителем РГ 10 ТК 57 МЭК Кристофера Бруннера. Докладчик отметил, что стандарт вышел за пределы подстанции. Кроме этого, работа над совершенствованием стандарта продолжается. Так, в новой редакции стандарта усовершенствован процесс проектирования, включая логическое моделирование, рассмотрены вопросы совместимости версий стандарта и т.д. В докладе особо отмечена работа по созданию  национальных профилей стандарта на примере разработки европейского системного  оператора.

Вторая половина заключительного дня Конференции была  посвящена вопросам «цифровизации» электрических сетей.

Представители ООО НПП «ЭКРА» выступили с докладом «От автоматизированной электроэнергетики к интернету энергии». «Интеграция технологий и данных в новой цифровой ЭС, повышение на этой основе интеллектуализации традиционных систем и применение базовых решений IoE позволит обеспечить высокую эффективность и надёжность работы этой сети с минимальными транзакционными издержками в интересах всех участников бизнес-процессов ЭСК. Системные принципы и правила функционирования ЭС, закреплённые в новой системе нормативно-правовых и нормативно-технических документов станут основой развития на созданной инфраструктуре новых востребованных рынком доверенных сервисов и процессов IoE и дальнейшего совершенствования самой инфраструктуры», — отмечается в докладе.

Теме «Цифровой двойник для распределительных электрических сетей России» было посвящено выступление Елены Никитиной из ООО «Сименс». По её словам, в типовой энергокомпании существует только одна физическая электрическая сеть, однако у неё есть десятки представлений в различных подразделениях. Несоответствия данных в разных подразделениях могут приводить к неточностям общей модели сети, неоптимальной производительности системы и чрезмерному ручному труду в целях актуализации данных.

«Энергокомпании в настоящее время прикладывают много усилий, чтобы обеспечить постоянную синхронизацию моделей, лёгкий обмен данными между этими системами, в том числе с соседними энергокомпаниями, — подчеркнула Е. Никитина. — Цифровой двойник — это связующее звено, которое объединяет все данные в современной энергокомпании. Он автоматически обеспечивает синхронизацию данных, таким образом, что одна цифровая модель соответствует одной физической электрической сети».

«Архитектура Интернета энергии (IDEA): новый подход к построению трансакционной энергетики» — тема доклада представителей Инфраструктурного центра EnergyNet (Фонд «ЦСР Северо-Запад»). По мнению докладчика, электроэнергетические системы, построенные по традиционной, централизованной архитектуре, к настоящему моменту практически полностью исчерпали свой ресурс эффективности. На них оказывают существенное давление новые вызовы времени: быстрое изменение характера спроса потребителей, рост издержек и снижение собственной экономической эффективности, энергетический переход, необходимость эффективной электрификации и освоения новых территорий. Для ответа на эти вызовы требуется новая архитектура электроэнергетических систем — архитектура Интернета энергии, которая позволяет снять трансакционные издержки, в том числе за счёт поддержки многочисленных быстрых трансакций между пользователями, возможности осуществления plug&play присоединения к контурам управления, устойчивости и гибкости и пр.  

Цифровая трансформация — это не просто внедрение современных ИТ-систем, перевода на «цифровые рельсы» отдельных процессов или даже всего бизнеса. Для подлинной цифровой трансформации нужно снять барьеры для интеграции данных, систем, процессов, оборудования, всех участников бизнеса. Для энергетической компании переход к новой цифровой парадигме означает не только снижение затрат и повышение эффективности, но также создание новых моделей бизнеса и цепочек кооперации с поставщиками и потребителями энергии, сырья и услуг. Этому вопросу был посвящён ещё один доклад ООО «Сименс» — «Цифровая трансформация в энергетике на основе единой платформы». По мнению докладчиков, такой переход возможен на основе так называемого «цифрового ядра», которое может объединить миры ИТ-систем и реальности. «Цифровое ядро свяжет между собой заказчиков, производство и оборудование, проектирование и планирование услуг, поставки, подключения сотрудников, эксплуатацию оборудования. Эту роль может выполнять одна система или комплекс систем», — отмечается в докладе.

Синтез функций РЗА ЦПС с применением баз знаний обсудили представители Центра «НТИ МЭИ». В их докладе говорилось о применении технологии баз знаний для синтеза перечня функций РЗА ЦПС, данные о схеме и оборудовании подстанции база знаний  извлекает из файла SSD.

Также представители НИУ «МЭИ» сделали доклад на тему «Применение нейронных сетей для восстановления сигнала с вторичной обмотки трансформатора тока в режимах с глубоким насыщением». В докладе было отмечено, что большинство электроэнергетических объектов оборудованы традиционными трансформаторами тока,  для которых характерно явление  насыщения и, как следствие, к  преобразование первичного сигнала осуществляется недостоверно. В результате, могут происходить ложные действия вторичного оборудования на энергообъектах. В докладе предлагается нестандартный подход, основанный на применении технологий машинного обучения, а именно — нейронных сетей. Суть метода заключается в восстановлении искаженного сигнала путем обработки его обученной нейронной сетью.

«Применение в энергетике науки о данных и машинного обучения» — тема доклада представителя компании  DNV GL. По словам выступающего, энергокомпании могут использовать модели машинного обучения для прогнозирования и выявления перебоев подачи электроэнергии, что позволяет сократить время перерыва в работе, повысить надёжность и оптимизировать планирование ресурсов и диспетчеризации. Самовосстанавливающиеся системы могут автоматически обнаруживать и устранять уязвимости, снижая вероятность простоев.

Конференция завершилось круглым столом, на котором состоялась дискуссия по докладам третьего дня.

Организаторы Конференции предложили  участникам заполнить анкеты для получения объективных оценок, проведенного мероприятия.

Конференция завершилась вручением дипломов участникам Конференции.

Презентационные материалы можно скачать тут.