Практичний довідник з інтелектуальної автоматизації підстанцій у розподілі електричної енергії
Система автоматизації підстанцій (SAS), як випливає з її назви, відрізняється своєю здатністю замінювати ручні завдання оператора автоматичними функціями. Автоматичні операції грають ключову роль у забезпеченні безпечного та надійного функціонування електричних мереж передачі та розподілу електроенергії. Її функції включають, але не обмежуються моніторингом, збором даних, захистом, керуванням та зв'язком на віддаленні.
Раніше Віддалені термінальні блоки (RTU) використовувалися лише як посередники між комутаційним обладнанням електроенергетичних підстанцій на рівні процесу та системою управління мережею для цілей довгострокового спостереження (див. Рисунок 1 нижче).
Ці блоки оснащені багатьма входами та виходами, що служать інтерфейсами зв'язку з віддаленими центрами керування мережею. Віддалені термінальні блоки (RTU) разом з Центром керування мережею (NCC) утворюють Систему контролю та збору даних (SCADA), як показано на Рисунку 1.
Існує кілька відзначних специфічних функцій системи автоматизації підстанцій:
Наприклад, багато функцій в Системі автоматизації підстанцій (SAS) координуються для автоматичного відновлення після відмов обладнання або коротких замикань. Ці функції включають кілька пристроїв, з розподілом відповідальності між первинним обладнанням (таким як вимикачі, трансформатори, вимірювальні трансформатори тощо) та вторинним обладнанням (таким як захисні реле, блоки злиття, інтелектуальні електронні пристрої).
Рисунок 1 - Система автоматизації підстанцій: архітектура класичних систем SCADA
Тому, кабельні та провідні з'єднання між цими пристроями та обладнанням стають складними, що потребує значних зусиль та тривалого часу для обслуговування, ремонту, розширення або модифікації. Здійснюються зусилля для зменшення кількості кабелів та проводів через впровадження серійних комунікаційних мереж на різних рівнях ієрархії підстанції. Ці ініціативи призвели до розробки пропріетарних рішень, створених постачальниками обладнання підстанцій.
Великі корпорації, включаючи некомерційні організації, такі як Архітектура комунікацій утиліт (UCA), яка складається з постачальників обладнання підстанцій та користувачів утиліт, активно працюють над покращенням комунікацій на підстанціях. Вони це роблять, беручи участь у розробці міжнародних стандартів для поліпшення функціональної сумісності та запропонувавши архітектури, що пропонують більшу ширину каналу. Мета полягає в покращенні надійності зв'язку как всередині підстанцій, так і між різними підстанціями.
Ієрархічна архітектура системи автоматизації підстанцій в SAS категоризується залежно від технологічних реалізацій. Система автоматизації підстанцій складається з трьох рівнів: рівня станції, рівня секції та рівня процесу (як показано на Рисунку 2). Ці рівні можуть бути використані для досягнення різноманітних функцій. У технічних специфікаціях, розміри системи автоматизації підстанцій (SAS) в підстанціях передачі електроенергії надвисокої напруги будуть більшими порівняно з підстанціями розподілу електроенергії високої напруги.
У сучасних підстанціях рівень секції є загальною рисою, хоча на початкових етапах SAS концепція рівня секції не була визнана.
Зазвичай, датчики вимірюють дуже великі значення струму та напруги. Трансформатори струму та напруги (CTs/VTs) використовуються для перетворення великих значень струму та напруги в стандартизовані значення, які потім подаються на входи реле. Стандартизовані значення зазвичай відповідають 5A (1A в Європі) для струму та 120 Вольт для напруги. В суті, захисні реле або сучасні інтелектуальні електронні пристрої реалізують захисну логіку.
Рисунок 2 - Структура Системи автоматизації підстанцій, що демонструє рівні станції, секції та процесу
Ці пристрої виявляють та вимірюють рівні електричного струму та напруги, щоб обчислити певні значення, які моніторяться захисною логікою, такі як електричний струм на двох різних сторонах трансформатора надвисокої напруги (EHV)/високої напруги (HV). Коли параметр перевищує вказане значення (налаштування підхвату), захисна логіка діє відповідно до попередньо визначеного порядку кроків або програмованого алгоритму керування. Зазвичай, коли виникає проблема, сигнал відключення відправляється до відповідного вимикача, щоб ізоляцію лінії або шини.
