11 июля состоялось заседание Секции 3 «Технологии и оборудование для автоматизации систем управления в электрических сетях» Научно-технического совета (НТС) ПАО «Россети», посвященное применению технологии синхронизированных векторных измерений для выполнения функций релейной защиты. За ходом заседания следили специалисты журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение», ключевые моменты — в нашем обзоре.
Использование синхронизированных векторных измерений (СВИ) является одним из перспективных направлений развития РЗА, но в то же время мало применяемым и нестандартным. Проблемы использования векторных измерений для целей РЗА обсуждаются несколько десятилетий, но широкого распространения не получили, отметил, открывая заседание, руководитель Секции 3, начальник управления развития РЗА и метрологии Департамента РЗ, метрологии и АСУ ТП ПАО «Россети» Андрей Шеметов.
Синхронизированным векторным измерениям сегодня во всем мире уделяется повышенное внимание, однако данная технология применяется преимущественно в области диспетчеризации, а не релейной защиты, говорит Андрей Шеметов: «Применение СВИ в РЗА — это вопрос с долгосрочной перспективой, это инновационный подход, который несет очень большие перспективы, если мы сумеем его реализовать».
Суть технологии СВИ в том, что вместо мгновенных аналоговых значений на устройство РЗА поступают синхронизированные векторы. Синхронизированный вектор — это вектор, измеренный в один и тот же момент времени относительно какого-либо опорного сигнала, единого для всех точек измерения. «При этом мы должны понимать, что в результате передачи векторного измерения терминал РЗА лишается достаточно большого объема информации. Основной вопрос в том, хватит ли этой информации для функционирования РЗА? Сегодня необходимо обсудить и рекомендовать или не рекомендовать разработку НИОКР в части использования технологии синхронизированных векторных измерений для выполнения функций релейной защиты», — резюмировал руководитель секции.
Более широко суть технологии СВИ раскрыл в своем выступлении заместитель начальника управления исследования цифровых технологий «Россети Научно-технический центр» Никита Свистунов.
По словам спикера, вопрос применения СВИ в РЗА существует с тех пор, как появилось само понятие синхронизированного вектора. Однако наибольшее распространение получила передача непосредственно аналоговых значений на устройства РЗА и АСУ ТП, говорит Никита Свистунов: «На текущий момент в ПАО «Россети» для высокоавтоматизированных подстанций третьей архитектуры и выше применяется следующий подход: мы используем преобразователи полевого уровня или цифровые трансформаторы тока (ТТ) или трансформаторы напряжения (ТН) с цифровым выходом и передаем мгновенные выборки аналоговых значений на устройства РЗА и АСУ ТП».
Данный подход, по словам специалиста, не лишен недостатков: «Сегодня все опасаются перегрузки локальной вычислительной сети (ЛВС). Такая опасность действительно имеет место в ряде случаев, поскольку каждый SV-поток дает определенную стабильную нагрузку на ЛВС и при некоторых условиях может занять всю пропускную способность сети (до 1 Гбит включительно)».
Одной из главных перспектив применения СВИ является возможность снизить нагрузку на сеть высокоавтоматизированной подстанции, что, в свою очередь, также открывает ряд преимуществ: снижение требований к вычислительной мощности микропроцессоров как локальных, так и централизованных устройств РЗА; снижение себестоимости устройств РЗА; совершенствование алгоритмов РЗА в части быстродействия и селективности; повышение точности работы РЗА и т.д.
В завершение выступления спикером было предложено одобрить реализацию НИОКР по теме «Передача векторных измерений (ВИ) от цифровых ТТ/ТН для целей РЗА и АСУ ТП».
Предлагаемый метод оптимизации передачи данных за счет применения технологии СВИ не лишен и недостатков, считает заведующий отделом цифровых ПС ООО «Релематика» Дмитрий Кержаев: «При данном методе оптимизация в первую очередь происходит за счет сокращения информационной базы релейной защиты и за счет снижения ее быстродействия. При таких условиях получается, что большой объем уже имеющихся разработанных алгоритмов релейной защиты исключается из использования».
Основная проблема, которая ставится в НИОКР, — это проблема большого объема трафика, и она может быть решена различными способами, многие из которых не требуют сокращения информационных баз релейной защиты и снижения ее быстродействия, говорит Дмитрий Кержаев: «Например, можно рассмотреть такие подходы: оптимизация информации, которая принимается оборудованием; оптимизация объема служебной информации в SV-потоке. Есть много моментов, которые позволят решить проблему перегрузки ЛВС более оптимальным и менее радикальным способом».
В завершение выступления спикер предложил «более широко рассмотреть подходы к снижению загрузки ЛВС и провести анализ различных вариантов решения данной проблемы для оптимального выбора темы потенциальной НИОКР».
С практической стороны вопрос был освещен в докладе технического директора «НПП Бреслер» Евгения Николаева.
Как рассказал спикер, «НПП Бреслер» еще в 2019 году начало разработку релейной защиты с использованием технологии СВИ. К текущему моменту предприятие имеет подстанцию 35 кВ, релейная защита которой уже три года стабильно работает на векторном принципе. За это время был накоплен определенный опыт, который можно оценить, как положительный, рассказал Евгений Николаев: «Неправильная работа терминала РЗА наблюдалась только вначале эксплуатации объекта, в первые 1,5 года, пока шла отладка алгоритмов. За последние три года неправильных срабатываний релейной защиты не было».
Доклад «Перспективы развития и применения оптических трансформаторов тока» представил участникам заседания технический директор АО «ХОЛДИНГ ЭРСО» Максим Янин.
Максим Янин высказал готовность реализовать в будущем ЦТТ и ЦТН, обеспечивавшие и передачу мгновенных значений и векторных величин, а также полноценного осциллографирования аналоговых сигналов. Также спикер выступил с рядом предложений по доработке СТО ЦТТ/ЦТН и корпоративного профиля МЭК 61850 ПАО «Россети».
Релейная защита на подстанции должна быть полноценной, независимо от архитектуры, считает заведующий отделом систем РЗА ООО НПП «ЭКРА» Николай Дони: «Если мы совершаем какой-либо революционный переход, релейная защита должна становиться только лучше. Сокращение информации, подводимой к устройству релейной защиты, всегда будет приводить к ухудшению характеристик. Следовательно, сегодня нет необходимости ставить вопрос об урезании трафика за счет ухудшения свойств релейной защиты».
Проблема избыточного трафика в ЛВС требует системного решения с пересмотром всей парадигмы передачи данных, при этом СВИ — далеко не единственный вариант, считает директор Центра компетенций НТИ МЭИ Александр Волошин.
В своем докладе на тему «Разработка новых способов передачи данных и синхронизации времени для РЗА цифровых подстанций» спикер рассказал о зарубежном опыте в этой части. Также Александр Волошин подчеркнул, что «не должно быть векторизации ради векторизации, должна быть одна глобальная задача — сделать релейную защиту более совершенной и надежной, чем она есть на текущий момент».
Еще один акцент спикер сделал на том, что новую концепцию передачи данных сегодня следует разрабатывать с прицелом на долгосрочную (30–50 лет) перспективу.
Завершилось заседание голосованием по вопросу разработки НИОКР в части использования технологии синхронизированных векторных измерений для выполнения функций релейной защиты. Большинством было поддержано решение рекомендовать разработку НИОКР по данной тематике и рассмотреть на ближайшем НТС Россетей план реализации НИОКР и техническое задание на разработку НИОКР.