2020-05-21
268
Устройства релейной защиты и автоматики оперируют сигналами токов и напряжений, измеренными в определенных (узловых) точках электрической сети, и оценивают состояние защищаемого электроэнергетического объекта. Стандарт МЭК 61850, завоевывающий все большую популярность, предоставляет возможность цифрового обмена информацией между измерительными преобразователями и терминалами защиты.
Для реализации этого цифрового обмена традиционный модуль аналоговых входов системы релейной защиты, который осуществлял бы прием входных сигналов от установленных трансформаторов тока 1A/5A и сигналов напряжения от трансформаторов напряжения, заменяется на модуль Ethernet. Этот модуль оснащен портами как для медных, так и для оптоволоконных кабелей для приема пакетов данных в формате IEC 61850-9-2, поступающих от полевого устройства.
Замеры, используемые устройством РЗА для целей защиты, управления и измерения являются, таким образом, точным повторением таких замеров, которые были бы обеспечены аналого-цифровым преобразователем в традиционных системах РЗА. Цель данного подхода заключается в том, что внутренние алгоритмы устройства остаются неизменными и, следовательно, его функционирование будет идентично работе РЗА на подстанциях с традиционными измерительными трансформаторами.
Ключевыми преимуществами РЗА с подключением к ЦИП являются:
· Безопасные операции тестирования и технического обслуживания – нет вмонтированных вторичных цепей трансформаторов тока;
· Повышенная точность измерений благодаря наличию линейного трансформатора тока и отсутствию вторичного преобразователя внутри реле;
· Сохранение функционала защиты: нет необходимости в повторной аттестации устройств, которые уже были аттестованы в варианте подключения к традиционным трансформаторам тока/напряжения;
Упрощенное наращивание функциональности подстанций или модернизация функций благодаря тому, что топология Ethernet отличается упрощенной процедурой реконфигурации по сравнению с традиционным фиксированным монтажом.
Соответственно теперь терминал принимает не аналоговые значения токов и напряжений, а их цифровые значения. В общем случае, он принимает их от дорогостоящих цифровых трансформаторов тока и трансформаторов напряжения.
Измерительный преобразователь тока (ЦТТ) предназначен для измерения и передачи параметров тока приборам измерения, учета, защиты, автоматики, сигнализации и управления в сетях переменного и постоянного тока на номинальное напряжение 6(10) – 110 кВ (на более высокие классы напряжения – выполняется по согласованию) с частотой 50 и 60 Гц.
Передача данных может организовываться по оптическим кабелям в соответствии с протоколом IEC 61850-9-2 или по медным кабелям в виде аналогового сигнала, ЦТТ имеет несколько первичных преобразователей, измерительная информация с которых предназначена для различных устройств – потребителей (РЗА, АИИС КУЭ).
Преобразователь аналоговых сигналов
Вместо дорогих цифровых трансформаторов тока и трансформаторов напряжения можно реализовать третью архитектуру цифровой подстанции с обычными трансформаторами тока и напряжения, но с использованием преобразователей аналоговых сигналов, которые в разы дешевле цифровых трансформаторов.
Цифровые измерительные преобразователи (ЦИП), являющиеся частью цифровой подстанции, оцифровывают аналоговые сигналы и передают в шину процесса в виде пакетов, обеспечивающих их маркировку и целостность при передаче, которые затем используются алгоритмами защиты. Шина процесса представляет собой коммуникационную сеть, передающую информацию от источников данных устройствам-подписчикам. Согласно МЭК 61850-9-2LE одно SV-сообщение содержит информацию о 8 аналоговых каналах (4 тока и 4 напряжения). Для целей релейной защиты используется SV-поток с 80 выборками за период номинальной частоты, т.е. для номинальной частоты 50 Гц частота дискретизации составляет 4000 Гц.
Использование дорогостоящих коммутаторов
Помимо использования цифровых трансформаторов тока и напряжения (или преобразователей аналоговых сигналов совместно с обычными трансформаторами тока и напряжения) при реализации 2 и 3 архитектуры цифровой подстанции необходимо использовать дорогостоящие серверы времени, при необходимости обеспечения точного времени (точность до 1мкс). Кроме этого, необходимо использование промышленных коммутаторы, которые будут поддерживать выбранные протоколы синхронизации времени и резервирования.
На данный момент есть несколько производителей, которые предлагают свои решения этой проблемы. Например, производители MOXA, Ruggetcom, Hirschmann.
