SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Цифровизация сетей с компенсацией емкостного тока

В статье представлены новые решения для цифровизации сетей с компенсацией емкостного тока: система GNSG (Grounding Neutral Smart Grid – «умная сеть для режимов заземления нейтрали»), обеспечивающая параллельную работу до восьми микроконтроллерных регуляторов МИРК‑5, шлюз PG5901‑TB‑50ES-MBSM для подключения регуляторов МИРК‑5 к АСУ ТП по протоколу МЭК 61850 (в соответствии с требованиями ПАО «Россети») и т. д.

ООО «МИКРО-Инжиниринг», г. Москва

Mikro-Inzhiniring.png

Сегодня внедрение цифровых технологий в управление электросетевым комплексом охватывает все большее количество электросетевых компаний [1, 2]. Но для сетей с компенсацией емкостного тока на текущий день существует не так много технических решений, в основу которых положена идеология умных сетей (smart grid).


Умная сеть при параллельной работе дугогасящих реакторов

Для параллельной работы дугогасящих реакторов (ДГР) в ООО «МИКРО-Инжиниринг» была разработана специальная система GNSG (от англ. Grounding Neutral Smart Grid – «умная сеть для режимов заземления нейтрали») [3].

Предыстория вопроса такова: вплоть до настоящего дня при объединении секций один из регуляторов предварительно выводится вручную из автоматического управления. Это связано с тем, что при параллельной работе двух регуляторов возможен режим так называемых «качаний», то есть их поочередной перенастройки. В схемах управления с регуляторами МИРК* более 20 лет применяется схема автоматической блокировки одного из регуляторов при объединении секций от блок-контактов секционного выключателя. Однако данная схема имеет один недостаток: если ДГР, оставшийся в автоматическом управлении, находится близко к крайним положениям, то при дальнейшей параллельной работе и изменениях в сети регулятор переведет ДГР в крайнее положение и заблокируется, а реальный резонанс не будет найден.

При работе в «умной сети» GNSG такое становится невозможным, так как при объединении секций происходит арбитраж, то есть ведущим выбирается регулятор, ДГР которого находится в середине диапазона. Выбор осуществляется путем сравнения показаний от потенциометров положения плунжера всех ДГР (рис. 1.).

Ris_1.jpg

Рис. 1. Блок задания адресов устройств на CAN-шине (а) и блок потенциометра CAN-R (б)

С 2012 года все напольные шкафы на четыре регулятора с МИРК‑5 (или четыре одиночных шкафа с МИРК‑5) предусматривают параллельную работу всех четырех регуляторов по CAN-интерфейсу. В статье 2017 го­да [3] было рассказано об интеллектуальной системе управления режимами нейтрали GNSG, разработанной ООО «МИК­РО-Инжиниринг» на базе микроконтроллерного регулятора МИРК‑5 для параллельной работы четырех регуляторов. Впервые такая система на регуляторах МИРК‑5 была внедрена в 2013 году на ПС «Самарская» и ПС «Одинцово» ПАО МОЭСК.

Все устройства на CAN-шине оснащены DIP-переключателями, с помощью которых каждому устройству присваивается уникальный идентификационный номер в диапазоне от 1 до 256. На рис. 1а показан универсальный блок для задания адресов в диапазоне 1–8, а на рис. 1б – блок потенциометра CAN-R для параллельной работы восьми регуляторов МИРК‑5.

Однако при проектировании ПС «Гольяново» ПАО «МОЭСК» в 2014 году выяснилось, что на данной ПС возможен режим параллельной работы шести регуляторов. Также при обследовании сетей 6–10 кВ ряда ТЭЦ ПАО «Мосэнерго» (например, ТЭЦ‑16 и ТЭЦ‑20) было установлено, что в данных сетях возможна параллельная работа от шести до восьми ДГР. Поэтому работа системы GNSG бы­ла расширена до восьми регуляторов.

При этом следует отметить, что на ПС «Гольяново» (рис. 2) две пары дугогасящих реакторов L1K и L2K на 1 с. ш. (Т1) и L3K и L4K на 2 с. ш. (Т2) постоянно работают в режиме «master – slave» («ведущий – ведомый»). Дугогасящие реакторы L5K и L6K в зависимости от конфигурации сети могут работать 3‑м и 4‑м номером. А при параллельной работе всех шести ДГР ведущим назначается тот, у которого МИРК‑5 имеет 1‑й номер на шине CAN.

Ris_2_small.jpg

Рис. 2. Интеллектуальная система управления режимами нейтрали (Grounding Neutral Smart Grid, GNSG) для ПС «Гольяново» (увеличить изображение)

Следует отметить, что в настоящее время данной опции (параллельной работы восьми регуляторов) нет ни у одного зарубежного или отечественного регулятора.


Внедрение протокола МЭК 61850 для регуляторов МИРК‑5

В настоящее время на ПС ПАО «Россети» внедряется технология цифровой подстанции, основанная на поддержке протокола МЭК 61850. Работа с данным протоколом автоматических регуляторов ДГР предусмотрена отраслевым стандартом ПАО «Россети» СТО 34.01-3.2-008-2017.

Для подключения регуляторов МИРК‑5 к АСУ ТП по протоколу МЭК 61850 применяется шлюз PG5901‑TB‑50ES-MBSM, который подключается к МИРК‑5 по интерфейсу RS‑485 и выступает в качестве мастера шины RS‑485. К одному шлюзу PG5901‑TB‑50ES-MBSM может быть подключено несколько устройств МИРК‑5, имеющих разные адреса по интерфейсу RS‑485.

На рис. 3 также показано, что медиаконвертер RuggedCom RMC40‑HI-MT00‑XX конвертирует дальше Ethernet 10/100BaseTX в 100BaseFX (многомодовое оптоволокно). Это решение было реализовано на ПС «Майя» 220 кВ ПАО «ФСК ЕЭС» – МЭС Востока для шкафа управления двумя ДГР 35 кВ типа ШАРК‑02.2.

Ris_3_small.jpg

Рис. 3. Подключение регулятора МИРК‑5 к АСУ ТП ПС «Майя» по протоколу МЭК 61850 (увеличить изображение)

Настройка шлюза PG5901 осуществляется через специализированное программное обеспечение eNode Designer. В ПО eNode Designer существует возможность настройки устройств, параметров устройств и протоколов передачи данных. Для этого создается файл проекта ICD (CID), представляющий систему.

На рис. 4 представлен пример проекта CID-файла для двух устройств МИРК‑5, зарегистрированных как устройства SOPМ (Supervision of ope­rating mechanism). Флаги состояния МИРК‑5 будут назначены на параметр SOPM0.DO. MotStr.DA типа INT32U.
В зависимости от требований проекта АСУ ТП подстанции, перечень регистров, получаемых от МИРК‑5, и их представление по протоколу МЭК 61850 может быть изменено.

Ris_4.jpg

Рис. 4. Пример проекта конфигурации устройства в ПО IEC 61850 ICD Designer‑2

В целях упрощения обмена данными по протоколу МЭК 61850 в МИРК‑5 (ПО версии 03.15.01 и выше) реализован отдельный регистр Status61850 типа UINT32 (адрес 0x058), содержащий большинство требуемых флагов сигнализации (табл. 2).

Таблица 2. Назначение битов регистра Status61850

Tab_1.jpg


Применение протокола Modbus RTU

Протокол Modbus RTU на регуляторах МИРК‑5 (4.2) применяется уже более 10 лет на нескольких десятках ПС, в том числе на таких олимпийских объектах в г. Сочи, как ПС «Роза Хутор», «Лаура», «Ледовый дворец».

На рис. 5 показана схема передачи информации от МИРК‑5 по протоколу Modbus RTU на ПС «Новая» Кемеровских ЭС, которую разработало НПО «МИР» (г. Омск). Так как на ПС «Новая» уже имелся программно-технический комплекс «МИР», то была осуществлена привязка к существующему ПАК (красным цветом выделены увеличенные отображения данных от регуляторов МИРК).

Ris_5.jpg

Рис. 5. Подключение МИРК‑5 к АСУ ТП ПС «Новая» по Modbus RTU


Запись и просмотр аварийных осциллограмм в формате COMTRADE

В регуляторе МИРК‑5 запись аварийных осциллограмм производится в формате COMTRADE. Просмотреть записанные осциллограммы можно как на графическом ЖКИ регулятора МИРК‑5 (рис. 5), так и в программе «МИКРО-Терминал» (рис. 6). На ЖКИ МИРК‑5 можно просматривать покадрово участки осциллограмм длительностью 175 мс.

Ris_6.jpg

Рис. 6. Просмотр аварийных осциллограмм на графическом ЖКИ МИРК‑5

Для просмотра аварийных осциллограмм в программе «МИКРО-Терминал» (рис. 7) в верхнем ленточном меню надо выбрать «Журнал» и скачать его. При просмотре журнала желтым цветом будут выделены события (ОЗЗ), имеющие файл в формате COMTRADE. Кликнув по желтой области левой клавишей мышки, можно инициировать скачивание файла. Процесс скачивания файла подтверждает скроллбар в нижней левой части (зеленого цвета).

Ris_7.jpg

Рис. 7. Просмотр аварийных осциллограмм записанных в формате COMTRADE в программе «МИКРО-Терминал»

Для сохранения файла осциллограмм в формате COMTRADE и просмотра в специализированных программах просмотра аварийных осциллограмм следует выбрать иконку в левом верхнем меню и сохранить данные в нужном месте (рис. 8).

Ris_8.jpg

Рис. 8. Сохранение файла аварийных осциллограмм в формате COMTRADE

На основании изложенного материала можно сделать вывод, что микроконтроллерный регулятор МИРК‑5 полностью реализует все требования, предъявляемые к устройствам автоматической компенсации как в части соответствия требованиям п. 8.6 СТО 34.01-3.2-008-2017, так и в части соответствия проекту «Цифровая РЭС».


Литература

1. Маковский И. В. Цифровизация электросетевого комплекса от интеллектуальных приборов учета до искусственного интеллекта // Энергоэксперт. 2018. № 4.
2. Дрегваль С. Г. Модель цифровизации МРСК Урала // Энергоэксперт. 2018. № 4.
3. Миронов И. А. Решения для умной энергетики. Системы автоматического управления ДГР // ИСУП. 2017. № 6.
____________________________
* Микроконтроллерные регуляторы МИРК разработаны и производятся ООО «МИКРО-Инжиниринг».

Опубликовано в журнале ИСУП № 2(80)_2019

И. А. Миронов, технический директор,
ООО «МИКРО-Инжиниринг», г. Москва,
тел.: +7 (495) 514-3144,
e‑mail: office@mikroinginiring.ru,
сайт: mikroinginiring.ru


Устройства плавного пуска
Встроенный Modbus RTU (RS-485), байпас, гарантия, склад
www.instart-info.ru