Эволюция системы. Активно-адаптивные сети

Николай Каверин
Заместитель директора по информационно-технологическим системам филиала ОАО «ФСК ЕЭС» – МЭС Центра

Учитывая темпы развития нетрадиционной и распределенной генерации на стороне потребителя, темпы строительства магистральных ЛЭП, то, что в отдельных случаях размеры сети близки к пределам по устойчивости, а также усиливающееся значение экологии в современных условиях и особенно в перспективе, энергосбережение и безопасность, при сохранении надежности, являются предпосылками к изменению принципов построения электросетевого комплекса и переходу к интеллектуальной энергосистеме с активно-адаптивной сетью.

В этих условиях особая роль в обеспечении надежной работы как энергетического комплекса в целом, так и отдельных его элементов отводится современным устройствам РЗА, ПА, АСУТП, АСДТУ, информационным технологиям и телекоммуникациям, ПТК.

Развитие микропроцессорной вычислительной техники на мировом рынке приводит к постоянному совершенствованию аппаратной платформы для устройств систем технологического управления, в том числе и для комплексов РЗА и ПА.

Как следствие изменяются и подходы к проектированию энергообъектов и электроэнергетических систем. Появляются такие понятия, как активно-адаптивная электроэнергетическая система и интеллектуальная энергосистема, а также тенденции на ее проектирование и построение, что невозможно было бы без применения инновационных технологий и решений. Инновационные решения с применением современных технологий в разы повышают уровень информационного обмена между отдельными устройствами в пределах одного энергообъекта, а также между различными комплексами систем технологического управления разных энергокомпаний и диспетчерскими центрами Системного оператора. Высокий уровень информационного обмена и наличие оптических высокоскоростных каналов связи позволяет в автоматическом или автоматизированном режиме решать задачи по переконфигурированию сети как внутри отдельно взятого объекта, так и в электроэнергетической системе в целом. Построение гибкой топологии электроэнергетической системы в первую очередь решает задачи обеспечения надежного электроснабжения потребителей, статической и динамической устойчивости, а также пропускной способности электро­энергетической системы отдельно взятого региона и страны в целом.

Современные аппаратная платформа, технологии и каналы связи для систем технологического управления уже сегодня позволяют реализовывать решения по удаленному управлению энергообъектами, обеспечивают их наблюдаемость в режиме реального времени. Например, для проектируемой интеллектуальной электрической сети кластера «Сколково» уже сейчас разрабатывается единый центр управления электрической сетью 20/0,4 кВ. На сегодняшний день на ПС Московского региона и других реконструированных объектах МЭС Центра реализованы решения и успешно функционируют системы автоматизированного управления подстанциями. В настоящий момент можно констатировать значительное увеличение наблюдаемости данных объектов, необходимое для мониторинга и принятия превентивных мер по предотвращению возможных технологических нарушений.

На рынке оборудования РЗА представлено большое количество как оте­чественных, так и зарубежных производителей. Многие из них сегодня ведут работы по внедрению стандарта МЭК 61850 в свои устройства, тема использования которого обсуждается в энергетических кругах уже несколько лет. Сегодня все чаще раздаются заявления производителей о поддержке данного стандарта. Однако до сих пор остаются вопросы сертификации и гарантии безошибочной работы устройств с МЭК 61850.

Наличие технологии GOOSE является наиболее существенным отличием МЭК 61850 от других протоколов МЭК в части информационного обмена. Быстродействующая передача сигналов между устройствами находит свое применение в проектах ПС. Вместе с тем целесообразность использования GOOSE в качестве единственного средства передачи особо важных сигналов РЗА (отключение выключателей, пуск команд и др.) без резервирования посредством «сухого контакта» вызывает сомнения как у проектировщиков, так и у эксплуатации. Это связано с тем, что время передачи GOOSE-сообщений не регламентировано примерно от 7,2 мс в нормальном режиме и до 32,3 в аварийном «штормовом».

В МЭС Центра в проектах ПС GOOSE-сообщения применяются только для организации распределенной оперативной блокировки разъединителями и заземляющих ножей, цепей запрета АПВ, логической защиты.

Вопросы безопасности у компаний всегда в приоритете. Известно, что часто аварии в энергосистеме вызваны человеческим фактором, неверными действиями оперативного персонала. Тому есть масса причин: отсутствие необходимых навыков, большое количество единиц обслуживаемого оборудования, приходящегося на сотрудника.

За последние три года (с 2010-го по 2013-й включительно) случаев неправильной работы устройств РЗА и ПА в МЭС Центра стало меньше на 30%, при этом количество устройств РЗА возросло с 104 807 до 114 892, а численность релейного персонала фактически осталась прежней – 408/410 человек соответственно. Количество микропроцессорных устройств возросло в три раза – с 5020 до 16 455 комплектов. Все это подтверждает, что применение микропроцессорной техники РЗА, ПА и АСУТП повышает уровень надежности работы электросетевого комплекса. С применением МП-техники сокращается время на ТО и Р устройств РЗА и ПА, так как не требуется такого объема проверок по сравнению с электромеханикой и полупроводниковыми защитами. Применение в МП-терминалах самодиагностики позволяет выявлять неисправность устройства еще до его отказа или ложного срабатывания при аварии. Преимущества МП-техники всем хорошо известны, и доказывать их не имеет смысла.

Все реконструируемые и вновь построенные ПС 750/500/220 кВ оснащены современными МП-устройствами РЗА, ПА, АСУТП как зарубежных фирм (АВВ, Аreva/Alstom, Siemens), так и отечественных (ЭКРА, БРЕСЛЕР, RTSoft, Прософт-Системс и др.).

Однако не все так идеально, как хотелось бы. Выделю несколько причин, препятствующих освоению МП-техники:

• недостаточность квалифицированного персонала (инженеров-релейщиков и инженеров по АСУТП);
• большая загруженность эксплуатационного персонала (кроме ТО и Р персоналу приходится заниматься рассмотрением проектной и рабочей документации, приемкой, сопровождением работающего в действующих цепях персонала подрядчиков);
• из-за отсутствия типовых решений при проектировании каждая вновь сооружаемая и реконструируемая ПС отличается от других, даже если на ней применено однотипное оборудование;
• применяется оборудование различных фирм не только на ПС одного ПМЭС, но и в пределах одной ПС.

Но все-таки самое важное сейчас в области РЗА сетей, на мой взгляд, – это острая нехватка квалифицированных инженеров-релейщиков как на ПС, так и на ПМЭС/МЭС Центра (расчетчиков, эксплуатационщиков, кураторов, а также специалистов по сопровождению проектов).

Возросла ответственность: теперь релейщик на ПС не только отвечает за себя, но и обязан контролировать каждый шаг командированного персонала монтажников и наладчиков, работающих в действующих цепях или на релейном щите.

Существенно снизился престиж работы инженера-релейщика: уровень зарплаты не соответствует тем требованиям и ответственности, которые предъявляются к инженеру-релейщику.

На сегодняшний день инженер-релейщик должен знать и иметь допуски к самостоятельной проверке устройств РЗА, ПА на электромеханической, микропроцессорной базе и цифровой, а также ВЧ-части. Кроме того, он должен знать вычислительную технику.

В учебных заведениях по подготовке и переподготовке кадров для электроэнергетики требуется корректировка учебных программ в сторону повышения качества образования с учетом современных требований и выдвигаемых задач.

Без устранения возникших за последнее время отмеченных сдерживающих факторов в развитии и функционировании отечественной электроэнергетики трудно рассчитывать на практическое воплощение концепции инновационного развития smart grid в России.