RU2727525C1

RU2727525C1 - Method of monitoring, protection and control of electric substation equipment

Info

Publication number: RU2727525C1
Application number: RU2019139109A
Authority: RU
Inventors: Андрей Анатольевич Яблоков; Антон Витальевич Панащатенко; Михаил Валерьевич Двойненков; Алексей Владимирович Наумов; Владимир Дмитриевич Лебедев
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-07-22

Abstract

FIELD: electric power engineering.SUBSTANCE: invention relates to electric power industry and can be used for monitoring, protection and control of equipment of electric substation designed in compliance with digital substation concept. According to the method of monitoring, protection and control of electrical substation equipment, currents and voltages are measured by means of digital transformers, in measurement and communication units of which filtration and normalization of signals of primary current and voltage converters, analogue-to-digital conversion of signals of primary converters of current and voltage, primary processing of digitized signals, performing diagnostics of primary current and voltage converters and measuring-communication unit, determining current parameters, determining electric energy quality indicators, performing relay protection and automation algorithms, forming data frames with instantaneous values of current and voltage and sending them to adjacent intelligent electronic devices through network interfaces, generating data packets with current parameters and sending them to an automated process control system, under action of protection digital signals of control actions are generated, conversion of data of signals into discrete ones is performed, control actions are generated by output relays and at the same time data frames with control actions are generated, sending data frames with control actions to adjacent intelligent electronic devices, and instantaneous values of current and voltage are recorded into data file, then generating records in diagnostics, accounting of electric energy, electric energy quality indicators, relay protection and automation at protection action, wherein data files, journals and current diagnostics data, accounting for electrical energy, electrical energy quality indicators are transmitted at the request of the automated process control system.EFFECT: technical result consists in improvement of reliability and efficiency of relay protection and automation.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции, созданной в соответствии с концепцией цифровой подстанции.The invention relates to the electric power industry and can be used to monitor, protect and control the equipment of an electrical substation, created in accordance with the concept of a digital substation.

Известна цифровая трансформаторная подстанция (Патент на изобретение РФ №2552842, МПК Н02В 7/00, H02J 13/00 (2006.01), 2015 г.), содержащая датчики технических параметров оборудования, подключенные одними выводами к оборудованию электрической подстанции, другими выводами - к преобразователям электрического сигнала в оптический, оптическую шину передачи данных из преобразователя в преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал, систему управления оборудования электрической подстанции, при этом выходы преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал подключены к информационным входам технологической системы управления, а именно системы управления, распределяющей информационные потоки между подсистемами: анализа диагностических параметров; управления элементами устройства исполнения команд управления; учета действующих значений токов и напряжений; защиты, выходные цепи которых объединены на входах системы сетевого взаимодействия, дополнительно соединенной с системой управления оборудованием электрической подстанцией, оптическая шина команд управления одними концами подключена к системе управления, а другими - к устройству исполнения команд управления, причем использованы два блока оборудования питания отдельных потребителей электрической энергии, которые соединены посредством шины сетевого взаимодействия, подключенной к системам сетевого взаимодействия блоков.Known digital transformer substation (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2552842, IPC Н02В 7/00, H02J 13/00 (2006.01), 2015), containing sensors of technical parameters of the equipment, connected with some leads to the equipment of the electrical substation, other leads to converters an electrical signal to an optical, an optical data bus from a converter to an optical signal to an electrical signal, an electrical substation equipment control system, while the outputs of an optical signal to an electrical signal converter are connected to the information inputs of the technological control system, namely the control system that distributes information flows between subsystems: analysis of diagnostic parameters; control of elements of the device for executing control commands; taking into account the effective values of currents and voltages; protection, the output circuits of which are combined at the inputs of the network interaction system, additionally connected to the equipment control system of the electrical substation, the optical control command bus is connected at one end to the control system, and at the other to the control command execution device, and two power supply units of separate electrical consumers are used. energies that are connected by means of a bus of network interaction, connected to systems of network interaction of units.

Недостатками способа, реализуемого указанной системой, являются замедление действия релейной защиты в сравнении с традиционным способом работы устройств релейной защиты (устройства релейной защиты традиционно подключаются напрямую к электромагнитным измерительным трансформаторам) за счет дополнительных задержек (на кодирование поступившего от внутренней функции сигнала коммуникационным интерфейсом преобразователя аналоговых сигналов, на передачу данных по локальной вычислительной сети, на декодирование поступивших из сети связи данных и их передачи в функцию терминала релейной защиты); невысокая надежность работы системы, поскольку при повреждении локальной вычислительной сети (отсутствии связи с преобразователями аналоговых сигналов) не могут выполняться основные функции системы (функции релейной защиты и автоматики, учета и определения показателей качества электрической энергии и другие); не диагностируются измерительные трансформаторы тока и напряжения; большое разнообразие устройств, образующих систему, что приводит к сложности монтажа, наладки и эксплуатации.The disadvantages of the method implemented by this system are the delay in the action of relay protection in comparison with the traditional method of operation of relay protection devices (relay protection devices are traditionally connected directly to electromagnetic measuring transformers) due to additional delays (for encoding the signal received from the internal function by the communication interface of the analog signal converter , for data transmission over a local area network, for decoding of data received from the communication network and their transfer to the function of a relay protection terminal); low reliability of the system, since if the local computer network is damaged (there is no connection with analog signal converters), the main functions of the system (functions of relay protection and automation, accounting and determination of quality indicators of electrical energy, etc.) cannot be performed; measuring current and voltage transformers are not diagnosed; a wide variety of devices that make up the system, which leads to the complexity of installation, commissioning and operation.

Известна автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции (Патент на изобретение РФ №2650894, МПК H02J 13/00, 2018 г.), содержащая автоматизированное рабочее место оператора, первую группу датчиков технических параметров оборудования и первую группу устройств релейной защиты и автоматики, образующие первое закрытое распределительное устройство, вторую группу датчиков технических параметров оборудования и вторую группу устройств релейной защиты и автоматики, образующие второе закрытое распределительное устройство, первый преобразователь электрического сигнала в оптический сигнал, первый преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал и первую оптическую шину передачи данных, при этом первый преобразователь электрического сигнала в оптический сигнал и первый преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал соединены через первую оптическую шину передачи данных, а также основной сервер, первый вход-выход которого соединен с первым входом-выходом автоматизированного рабочего места оператора, при этом авторами введены первый коммутатор, первый вход-выход которого соединен с входом-выходом первого закрытого распределительного устройства, а второй и третий входы-выходы соединены, соответственно, с первым и вторым входами-выходами первого оптического преобразователя электрического сигнала в оптический сигнал, второй коммутатор, первый и второй входы-выходы которого соединены, соответственно, с первым и вторым входами-выходами первого преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал, а третий вход-выход соединен со вторым входом-выходом основного сервера, второй преобразователь электрического сигнала в оптический сигнал, второй преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал и вторую оптическую шину передачи данных, при этом второй преобразователь электрического сигнала в оптический сигнал и второй преобразователь оптического сигнала в электрический сигнал соединены через вторую оптическую шину передачи данных, третий коммутатор, первый вход-выход которого соединен с входом-выходом второго закрытого распределительного устройства, а второй и третий входы-выходы соединены, соответственно, с первым и вторым входами-выходами второго преобразователя электрического сигнала в оптический сигнал, резервный сервер, первый вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом автоматизированного рабочего места оператора, четвертый коммутатор, первый и второй входы-выходы которого соединены, соответственно, с первым и вторым входами-выходами второго преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал, а третий вход-выход соединен со вторым входом-выходом резервного сервера, а также сервер единого времени, вход-выход которого соединен с входами единого времени основного и резервного серверов, при этом четвертый вход-выход второго коммутатора соединен с третьим входом-выходом резервного сервера, четвертый вход-выход четвертого коммутатора соединен с третьим входом-выходом основного сервера, третий вход-выход первого преобразователя электрического сигнала в оптический сигнал соединен с третьим входом-выходом второго преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал, а третий вход-выход второго преобразователя электрического сигнала в оптический сигнал соединен с третьим входом-выходом первого преобразователя оптического сигнала в электрический сигнал.Known is an automated system for monitoring, protecting and controlling electrical substation equipment (Patent for invention of the Russian Federation No. 2650894, IPC H02J 13/00, 2018), containing an automated operator's workstation, the first group of sensors for the technical parameters of the equipment and the first group of relay protection and automation devices forming a first closed switchgear, a second group of sensors for technical parameters of equipment and a second group of relay protection and automation devices, forming a second closed switchgear, a first converter of an electrical signal to an optical signal, a first converter of an optical signal to an electrical signal and a first optical data transmission bus, wherein the first converter of an electrical signal into an optical signal and the first converter of an optical signal into an electrical signal are connected via the first optical data transfer bus, as well as the main server, the first input-output of which is connected not with the first input-output of the operator's workstation, while the authors introduced the first switch, the first input-output of which is connected to the input-output of the first closed switchgear, and the second and third inputs-outputs are connected, respectively, to the first and second inputs - outputs of the first optical converter of an electrical signal into an optical signal, the second switch, the first and second inputs-outputs of which are connected, respectively, to the first and second input-outputs of the first optical signal-to-electrical signal converter, and the third input-output is connected to the second input-output main server, a second electrical-to-optical converter, a second optical-to-electrical converter, and a second optical data bus, wherein the second electrical-to-optical converter and the second optical-to-electrical converter are connected via the second optical a data transfer bus, the third switch, the first input-output of which is connected to the input-output of the second closed switchgear, and the second and third input-outputs are connected, respectively, to the first and second input-outputs of the second converter of electrical signal into optical signal, backup a server, the first input-output of which is connected to the second input-output of the operator's workstation, the fourth switch, the first and second inputs-outputs of which are connected, respectively, to the first and second input-outputs of the second converter of the optical signal into an electrical signal, and the third input - the output is connected to the second input-output of the backup server, as well as a single time server, the input-output of which is connected to the inputs of the uniform time of the main and backup servers, while the fourth input-output of the second switch is connected to the third input-output of the backup server, the fourth input - the output of the fourth switch is connected to the third input-output the main server, the third input-output of the first converter of the electrical signal into an optical signal is connected to the third input-output of the second converter of the optical signal into an electrical signal, and the third input-output of the second converter of the electrical signal into an optical signal is connected to the third input-output of the first converter of the optical signal into an electrical signal.

Недостатками способа, реализуемого указанной системой, являются замедление действия релейной защиты в сравнении с традиционным способом работы устройств релейной защиты (устройства релейной защиты традиционно подключаются напрямую к электромагнитным измерительным трансформаторам) за счет дополнительных задержек (на кодирование поступившего от внутренней функции сигнала коммуникационным интерфейсом преобразователя аналоговых сигналов, на передачу данных по локальной вычислительной сети, на декодирование поступивших из сети связи данных и их передачи в функцию терминала релейной защиты); невысокая надежность работы системы, поскольку при повреждении локальной вычислительной сети (отсутствии связи с преобразователями аналоговых сигналов) не могут выполняться основные функции системы (функции релейной защиты и автоматики, учета и определения показателей качества электрической энергии и другие); не диагностируются измерительные трансформаторы тока и напряжения; большое разнообразие устройств, образующих систему, что приводит к сложности монтажа, наладки и эксплуатации.The disadvantages of the method implemented by this system are the delay in the action of relay protection in comparison with the traditional method of operation of relay protection devices (relay protection devices are traditionally connected directly to electromagnetic measuring transformers) due to additional delays (for coding the signal received from the internal function by the communication interface of the analog signal converter , for data transmission over a local area network, for decoding of data received from the communication network and their transfer to the function of a relay protection terminal); low reliability of the system, since if the local computer network is damaged (there is no connection with analog signal converters), the main functions of the system (functions of relay protection and automation, accounting and determination of quality indicators of electrical energy, etc.) cannot be performed; measuring current and voltage transformers are not diagnosed; a wide variety of devices that make up the system, which leads to the complexity of installation, commissioning and operation.

Известна автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции (Патент на изобретение РФ №2468407, МПК G05B 19/00, H02J 13/00, 2012 г.), включающая датчики технических параметров оборудования электрической подстанции, соединенные с преобразователем электрического сигнала в оптический, оптическую шину передачи данных, преобразователи оптического сигнала в электрический сигнал, устройство для мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции, при этом устройство для мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции выполнено в виде кластера серверов, состоящего из нескольких компьютеров, соединенных в единую систему, при этом кластер серверов соединен с устройством управления оборудования электрической подстанции, расположенного на рабочем месте оператора, а также соединен отдельной шиной с устройствами, исполняющими команды управления, расположенными на оборудовании электрической подстанции, и с терминалом удаленного доступа.Known is an automated system for monitoring, protecting and controlling electrical substation equipment (Patent for invention of the Russian Federation No. 2468407, IPC G05B 19/00, H02J 13/00, 2012), which includes sensors for technical parameters of electrical substation equipment connected to an electrical signal to optical converter , an optical data bus, converters of an optical signal into an electrical signal, a device for monitoring, protecting, registering and controlling electrical substation equipment, while the device for monitoring, protecting, registering and controlling electrical substation equipment is made in the form of a server cluster consisting of several computers connected into a single system, while the server cluster is connected to the control device of the electrical substation equipment located at the operator's workplace, and is also connected by a separate bus to the devices executing control commands located on the electrical equipment iical substation, and with a remote access terminal.

Недостатками способа, реализуемого указанной системой, являются замедление действия релейной защиты в сравнении с традиционным способом работы устройств релейной защиты (устройства релейной защиты традиционно подключаются напрямую к электромагнитным измерительным трансформаторам) за счет дополнительных задержек (на кодирование поступившего от внутренней функции сигнала коммуникационным интерфейсом преобразователя аналоговых сигналов, на передачу данных по локальной вычислительной сети, на декодирование поступивших из сети связи данных и их передачи в функцию кластера компьютеров); невысокая надежность работы системы, поскольку при повреждении локальной вычислительной сети (отсутствии связи с преобразователями аналоговых сигналов) не могут выполняться основные функции системы (функции релейной защиты и автоматики, учета и определения показателей качества электрической энергии и другие), а также ограниченном сроком службы компьютеров и их не соответствием требованиям электромагнитной совместимости на электрических подстанциях; не диагностируются измерительные трансформаторы тока и напряжения.The disadvantages of the method implemented by this system are the delay in the action of relay protection in comparison with the traditional method of operation of relay protection devices (relay protection devices are traditionally connected directly to electromagnetic measuring transformers) due to additional delays (for encoding the signal received from the internal function by the communication interface of the analog signal converter , for data transmission over a local computer network, for decoding of data received from the communication network and their transfer to the function of a cluster of computers); low reliability of the system, since if the local computer network is damaged (there is no connection with analog signal converters), the main functions of the system (functions of relay protection and automation, metering and determination of quality indicators of electrical energy, etc.) cannot be performed, as well as the limited service life of computers and their non-compliance with the requirements of electromagnetic compatibility at electrical substations; measuring current and voltage transformers are not diagnosed.

Известен способ резервирования каналов связи и технологических устройств измерения, анализа, мониторинга и управления оборудованием электрической подстанции (Патент на изобретение РФ №2668380, МПК G05B 19/00, H02J 11/00, H02J 13/00, 2018 г.), принятый за прототип, заключающийся в том, что на первом этапе соединяют в сеть интеллектуальные технологические устройства и сетевые коммутаторы, на втором этапе проводят фиксацию параметров состояния оборудования электрической подстанции, на третьем этапе проводят передачу и прием информационных пакетов, содержащих данные о параметрах состояния оборудования, на четвертом этапе проводится анализ параметров состояния оборудования, на пятом этапе происходит выработка управляющих сигналов, при этом на первом этапе соединяют в сеть интеллектуальные технологические устройства и сетевые коммутаторы таким образом, что каждое интеллектуальное технологическое устройство соединено с соответствующим сетевым коммутатором, а сетевые коммутаторы соединены между собой так, что каждый из сетевых коммутаторов соединен не менее, чем с тремя другими сетевыми коммутаторами.A known method for backing up communication channels and technological devices for measuring, analyzing, monitoring and controlling electrical substation equipment (RF Patent No. 2668380, IPC G05B 19/00, H02J 11/00, H02J 13/00, 2018), taken as a prototype , consisting in the fact that at the first stage, intelligent technological devices and network switches are connected into a network, at the second stage, the parameters of the state of the equipment of the electrical substation are recorded, at the third stage, information packets are transmitted and received containing data on the parameters of the state of the equipment, at the fourth stage the analysis of the parameters of the equipment state is carried out, at the fifth stage, control signals are generated, while at the first stage, intelligent technological devices and network switches are connected into a network in such a way that each intelligent technological device is connected to the corresponding network switch, and the network switches are connected between in such a way that each of the network switches is connected to at least three other network switches.

Недостатками указанного способа являются замедление действия релейной защиты в сравнении с традиционным способом работы устройств релейной защиты (устройства релейной защиты традиционно подключаются напрямую к электромагнитным измерительным трансформаторам) за счет дополнительных задержек (на кодирование поступившего от внутренней функции сигнала коммуникационным интерфейсом преобразователя аналоговых сигналов, на передачу данных по локальной вычислительной сети, на декодирование поступивших из сети связи данных и их передачи в функцию терминала релейной защиты); невысокая надежность работы системы, поскольку при повреждении локальной вычислительной сети (отсутствии связи с преобразователями аналоговых сигналов) не могут выполняться основные функции системы (функции релейной защиты и автоматики, учета и определения показателей качества электрической энергии и другие); не диагностируются измерительные трансформаторы тока и напряжения; большое разнообразие устройств, образующих систему, что приводит к сложности монтажа, наладки и эксплуатации.The disadvantages of this method are the slowing down of relay protection in comparison with the traditional method of operation of relay protection devices (relay protection devices are traditionally connected directly to electromagnetic measuring transformers) due to additional delays (for coding the signal received from the internal function by the communication interface of the analog signal converter, for data transmission over a local area network, to decode the data received from the communication network and transfer it to the function of the relay protection terminal); low reliability of the system, since if the local computer network is damaged (there is no connection with analog signal converters), the main functions of the system (functions of relay protection and automation, accounting and determination of quality indicators of electrical energy, etc.) cannot be performed; measuring current and voltage transformers are not diagnosed; a wide variety of devices that make up the system, which leads to the complexity of installation, commissioning and operation.

Технический результат заключается в создании способа мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции, обеспечивающем повышение надежности и быстродействия релейной защиты и автоматики, обеспечивающем надежную работу системы учета и определения показателей качества электрической энергии, упрощение эксплуатации электрических подстанций.The technical result consists in creating a method for monitoring, protecting and controlling electrical substation equipment, which ensures an increase in the reliability and speed of relay protection and automation, ensures reliable operation of the metering system and determines the quality indicators of electrical energy, and simplifies the operation of electrical substations.

Технический результат достигается тем, что в способе мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции, заключающимся в том, что организуют локальную вычислительную сеть путем соединения интеллектуальных электронных устройств, сетевых коммутаторов, компьютеров и другого оборудования электрической подстанции, имеющего сетевые интерфейсы, выполняют фиксацию параметров состояния оборудования электрической подстанции, проводят передачу и прием информационных пакетов данных о параметрах состояния оборудования, выполняют анализ параметров состояния оборудования, осуществляют выработку сигналов управляющих воздействий, токи и напряжения измеряют при помощи цифровых трансформаторов, снабженных резистивными, емкостными или резистивно-емкостными делителями напряжения, малогабаритными трансформаторами тока, катушками Роговского, первичными преобразователями постоянного тока и датчиками диагностики технического состояния, в измерительно-коммуникационных блоках цифровых трансформаторов выполняют фильтрацию и нормирование сигналов первичных преобразователей тока и напряжения, аналого-цифровое преобразование сигналов первичных преобразователей тока и напряжения, первичную обработку оцифрованных сигналов, выполняют диагностику первичных преобразователей тока и напряжения и измерительно-коммуникационного блока, определяют действующие значения токов и напряжений, углов между ними, активную, реактивную и полную мощности, мощность искажений и соответствующие указанным мощностям энергии, определяют показатели качества электрической энергии, выполняют алгоритмы релейной защиты и автоматики, формируют кадры данных с мгновенными значениями тока и напряжения и отправляют указанные кадры данных смежным интеллектуальным электронным устройствам через сетевые интерфейсы, формируют пакеты данных с диагностической информацией, пакеты данных с действующими значениями тока и напряжения, угла между ними, активной, реактивной и полной мощностями, мощностью искажений и соответствующие указанным мощностям энергии, пакеты данных с показателями качества электрической энергии и отправляют указанные пакеты данных автоматизированной системе управления технологическими процессами, при действии защиты вырабатывают цифровые сигналы управляющих воздействий, выполняют преобразование данных сигналов в дискретные, формируют управляющие воздействия посредством выходных реле и одновременно формируют кадры данных с управляющими воздействиями, отправляют кадры данных с управляющими воздействиями смежным интеллектуальным электронным устройствам, и записывают в файл данных мгновенные значения тока и напряжения, затем формируют записи в журнал диагностики при возникновении неисправностей и других диагностических событий, записи в журнал учета электрической энергии в непрерывном режиме, записи в журнал показателей качества электрической энергии в непрерывном режиме и при наступлении соответствующих событий, записи в журнал релейной защиты и автоматики при действии защиты, при этом файлы данных, журналы и текущие данные диагностики, учета электрической энергии, показатели качества электрической энергии передают по запросам автоматизированной системы управления технологическими процессами.The technical result is achieved by the fact that in the method of monitoring, protecting and controlling electrical substation equipment, which consists in organizing a local computer network by connecting intelligent electronic devices, network switches, computers and other electrical substation equipment having network interfaces, the state parameters are fixed equipment of an electrical substation, transmit and receive information packets of data on the parameters of the state of the equipment, analyze the parameters of the state of the equipment, generate control signals, currents and voltages are measured using digital transformers equipped with resistive, capacitive or resistive-capacitive voltage dividers, small-sized transformers current, Rogowski coils, primary converters of direct current and sensors for diagnostics of technical condition, in measuring and communication blocks of digital transformers formators perform filtering and normalization of signals from primary current and voltage converters, analog-to-digital conversion of signals from primary current and voltage converters, primary processing of digitized signals, perform diagnostics of primary current and voltage converters and a measuring and communication unit, determine the effective values of currents and voltages, angles between them, active, reactive and total power, distortion power and corresponding to the specified energy powers, determine the quality indicators of electrical energy, perform relay protection and automation algorithms, generate data frames with instantaneous current and voltage values and send the specified data frames to adjacent intelligent electronic devices via network interfaces, form data packets with diagnostic information, data packets with current values of current and voltage, angle between them, active, reactive and apparent power, distortion power and correspondence the specified power capacities, data packets with indicators of the quality of electrical energy and send the indicated data packets to the automated control system of technological processes, during the action of the protection, they generate digital signals of control actions, convert these signals into discrete ones, form control actions by means of output relays and simultaneously form data frames with control actions, send data frames with control actions to adjacent intelligent electronic devices, and write instantaneous current and voltage values to the data file, then form entries in the diagnostic log in case of malfunctions and other diagnostic events, records in the electric energy accounting log in continuous mode, records in the log of indicators of the quality of electrical energy in continuous mode and upon the occurrence of appropriate events, records in the log of relay protection and automation during protection action, while data files, logs and current data of diagnostics, electricity metering, indicators of the quality of electrical energy are transmitted at the request of an automated process control system.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы реализующей способ мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции.FIG. 1 shows a block diagram of a system that implements a method for monitoring, protecting and controlling electrical substation equipment.

На фиг. 1 использованы следующие обозначения: первичные преобразователи тока и напряжения фазы А 1, первичные преобразователи тока и напряжения фазы В 2, первичные преобразователи тока и напряжения фазы С 3, датчики технического состояния первичных преобразователей тока и напряжения 4, блок фильтрации и нормирования сигналов 5, блок аналого-цифрового преобразования сигналов 6, блок первичной обработки оцифрованных сигналов 7, блок выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей 8, блок выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии 9, блок выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии 10, блок выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11, блок формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения 12, блок формирования пакетов данных с диагностической информацией 13, блок формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий 14, блок формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии 15, блок преобразования цифрового сигнала в дискретный (аналоговый) 16, блок выходных реле 17, блок формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики 18, блок записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19, блок формирования записей в журнал диагностики 20, блок формирования записей в журнал коммерческого учета электроэнергии 21, блок формирования записей в журнал показателей качества электроэнергии 22, блок формирования записей в журнал релейной защиты и автоматики 23, блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24, блок интерфейсов ввода-вывода дискретных сигналов 25, блок настройки и обработки запросов 26, выключатель 27, смежные интеллектуальные электронные устройства 28, автоматизированная система управления технологическими процессами 29.FIG. 1, the following designations are used: primary current and voltage converters of phase A 1, primary current and voltage converters of phase B 2, primary current and voltage converters of phase C 3, technical condition sensors of primary current and voltage converters 4, filtering and signal normalization unit 5, block analog-to-digital conversion of signals 6, block for primary processing of digitized signals 7, block for execution of algorithms for diagnostics of primary converters 8, block for execution of algorithms for commercial metering of electricity 9, block for execution of algorithms for determining indicators of power quality 10, block for execution of algorithms for relay protection and automation 11, formation block data frames with instantaneous values of current and voltage 12, block for generating data packets with diagnostic information 13, block for forming data packets with values of current, voltage, active, reactive and total powers and energies 14, block for forming data packets with display power quality devices 15, a unit for converting a digital signal into a discrete (analog) 16, an output relay unit 17, a data frame formation unit with control signals from relay protection and automation functions 18, a unit for recording instantaneous current and voltage values into a data file when relay protection is activated 19, a block for generating entries in a diagnostic log 20, a block for generating entries in a commercial metering log 21, a block for generating entries in a log of power quality indicators 22, a block for generating entries in a relay protection and automation log 23, a block of input-output interfaces for digital information 24, block of interfaces for input-output of discrete signals 25, block for setting and processing requests 26, switch 27, adjacent intelligent electronic devices 28, automated process control system 29.

К входам измерительно-коммуникационного блока цифрового трансформатора, которыми являются входы блока фильтрации и нормирования сигналов 5, подключены первичные преобразователи тока и напряжения фазы А 1, первичные преобразователи тока и напряжения фазы В 2, первичные преобразователи тока и напряжения фазы С 3, датчики технического состояния первичных преобразователей тока и напряжения 4. Измерительно-коммуникационный блок цифрового трансформатора обозначен пунктиром, включает блоки 5-26, при этом блоки 8-26 выполнены с возможностью интеграции в них специального программного обеспечения. Выход блока фильтрации и нормирования сигналов 5 через блок аналого-цифрового преобразования сигналов 6 подключен к блоку первичной обработки оцифрованных сигналов 7. Выходы блока первичной обработки оцифрованных сигналов 7 и блока настройки и обработки запросов 26 подключены к входам блока выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей 8, блока выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии 9, блока выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии 10, блока выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11, блока формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения 12 и блока записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19. Блок выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей 8 подключен к блоку формирования пакетов данных с диагностической информацией 13 и к блоку формирования записей в журнал диагностики 20. Блок выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии 9 подключен к блоку формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий 14 и к блоку формирования записей в журнал коммерческого учета электроэнергии 21. Блок выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии 10 подключен к блоку формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии 15 и к блоку формирования записей в журнал показателей качества электроэнергии 22. Выходы блока выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11 подключены к входам блока преобразования цифрового сигнала в дискретный (аналоговый) 16, блока формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики 18, блока записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19, и блока формирования записей в журнал релейной защиты и автоматики 23. Блок преобразования цифрового сигнала в дискретный (аналоговый) 16 соединен через блок выходных реле 17 с блоком интерфейсов ввода-вывода дискретных сигналов 25, выход которого являющийся выходом измерительно-коммуникационный блок цифрового трансформатора, соединен с выключателем 27. Блок формирования пакетов данных с диагностической информацией 13, блок формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий 14, блок формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии 15 и блок записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24, выходы которого являются выходами измерительно коммуникационный блок цифрового трансформатора, соединены с автоматизированной системе управления технологическими процессами 29. Выходы блока формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения 12 и блока формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики 18 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24, выходы которого являются выходами измерительно-коммуникационный блок цифрового трансформатора, подключены к смежным интеллектуальным электронным устройствам 28. К входу блока настройки и обработки запросов 26 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24, вход которого являются входом измерительно-коммуникационного блока цифрового трансформатора, подключена автоматизированная система управления технологическими процессами 29. К входу блока выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24, вход которого являются входом измерительно-коммуникационный блок цифрового трансформатора, подключены смежные интеллектуальные электронные устройства 28. Способ осуществляется следующим образом.Primary current and voltage converters of phase A 1, primary current and voltage converters of phase B 2, primary current and voltage converters of phase C 3, technical condition sensors are connected to the inputs of the measuring and communication block of the digital transformer, which are the inputs of the filtering and signal normalization unit 5 primary current and voltage converters 4. The measuring and communication unit of the digital transformer is indicated by a dotted line, includes blocks 5-26, while blocks 8-26 are made with the possibility of integrating special software into them. The output of the unit for filtering and normalizing signals 5 through the unit for analog-to-digital conversion of signals 6 is connected to the unit for primary processing of digitized signals 7. The outputs of the unit for primary processing of digitized signals 7 and the unit for setting and processing requests 26 are connected to the inputs of the unit for executing diagnostic algorithms for primary converters 8, unit execution of algorithms for commercial metering of electricity 9, a unit for executing algorithms for determining indicators of power quality 10, a unit for performing algorithms for relay protection and automation 11, a unit for generating data frames with instantaneous values of current and voltage 12 and a unit for recording instantaneous values of current and voltage into a data file under the action of a relay protection 19. The block for executing diagnostic algorithms for primary converters 8 is connected to the block for generating data packets with diagnostic information 13 and to the block for generating entries in the diagnostic log 20. Block for executing algorithms for commercial metering of electricity energy 9 is connected to the unit for generating data packets with the values of current, voltage, active, reactive and total power and energies 14 and to the unit for generating entries in the electric power commercial accounting log 21. The unit for executing algorithms for determining power quality indicators 10 is connected to the unit for generating data packets with power quality indicators 15 and to the unit for generating records in the power quality indicators log 22. The outputs of the unit for executing algorithms of relay protection and automation 11 are connected to the inputs of the unit for converting a digital signal into discrete (analog) 16, a data frame formation unit with control signals from relay protection functions and automatics 18, a unit for recording instantaneous values of current and voltage into a data file under the action of relay protection 19, and a unit for generating records in a relay protection and automation log 23. The unit for converting a digital signal into a discrete (analog) 16 is connected through the unit of output relays 17 to the unit ohm of the input-output interfaces of discrete signals 25, the output of which is the output of the measuring and communication unit of the digital transformer, is connected to the switch 27. The data packet forming unit with diagnostic information 13, the data packet forming unit with the values of current, voltage, active, reactive and apparent power and energies 14, a unit for generating data packets with indicators of power quality 15 and a unit for recording instantaneous values of current and voltage into a data file during the action of relay protection 19 through a unit of input-output interfaces of digital information 24, the outputs of which are outputs of a measuring communication unit of a digital transformer, are connected with an automated process control system 29. Outputs of the data framing unit with instantaneous current and voltage values 12 and the data framing unit with control signals from relay protection and automation functions 18 through the digital input-output interface unit th information 24, the outputs of which are the outputs of the measuring and communication unit of the digital transformer, are connected to adjacent intelligent electronic devices 28. To the input of the setting and processing unit 26 through the block of input-output interfaces of digital information 24, the input of which is the input of the measuring and communication unit of the digital transformer, an automated process control system 29 is connected. To the input of the unit for executing relay protection and automation algorithms 11 through the block of input-output interfaces of digital information 24, the input of which is the input of the measuring and communication unit of the digital transformer, adjacent intelligent electronic devices 28 are connected. in the following way.

Организуют локальную вычислительную сеть путем соединения интеллектуальных электронных устройств, сетевых коммутаторов, компьютеров и другого оборудования электрической подстанции, имеющего сетевые интерфейсы. Выполняют фиксацию параметров состояния оборудования электрической подстанции. При этом токи и напряжения измеряют при помощи цифровых трансформаторов, снабженных следующими первичными преобразователями: резистивными, емкостными или резистивно-емкостными делителями напряжения, малогабаритными трансформаторами тока, катушками Роговского, первичными преобразователями постоянного тока, а также датчиками диагностики технического состояния. Первичные преобразователи тока и напряжения фазы А 1, первичные преобразователи тока и напряжения фазы В 2, первичные преобразователи тока и напряжения фазы С 3 выполняют масштабное преобразование измеряемых токов и напряжений. Малогабаритный трансформатор тока имеет высокую точность преобразования и наилучшим образом подходит для снабжения информацией о токе функцию (систему) для учета электрической энергии. Катушка Роговского не искажает форму кривой тока (поскольку отсутствует магнитопровод), имеет линейную амплитудно-частотную характеристику (коэффициент усиления линейно увеличивается с ростом частоты), при этом ее выходной сигнал пропорционален производной тока. В качестве первичного преобразователя постоянного тока могут выступать безиндуктивный шунт, магнитотранзисторный преобразователь или другие преобразователи, не искажающие форму кривой тока в переходных режимах. Указанные преобразователи позволяют измерять не только постоянный, но и переменный ток, в том числе с апериодической составляющей. Катушка Роговского и первичный преобразователь постоянного тока наилучшим образом подходят для снабжения информацией о токе функцию (систему) релейной защиты и автоматики. Резистивный (емкостный или резистивно-емкостный) делитель напряжения выполняет преобразование напряжения для снабжения информацией о напряжении функции (системы) релейной защиты и учета электрической энергии. В качестве датчиков технического состояния первичных преобразователей тока и напряжения 4 используют датчики температуры и датчики для определения состояния изоляции (например, датчики частичных разрядов).They organize a local computer network by connecting intelligent electronic devices, network switches, computers and other equipment of an electrical substation that has network interfaces. The parameters of the state of the equipment of the electrical substation are recorded. In this case, currents and voltages are measured using digital transformers equipped with the following primary converters: resistive, capacitive or resistive-capacitive voltage dividers, small-sized current transformers, Rogowski coils, direct current primary converters, as well as sensors for diagnostics of technical condition. Primary current and voltage transducers of phase A 1, primary current and voltage transducers of phase B 2, primary current and voltage transducers of phase C 3 perform large-scale conversion of the measured currents and voltages. The small-sized current transformer has high conversion accuracy and is best suited for supplying current information to a function (system) for electricity metering. The Rogowski coil does not distort the shape of the current curve (since there is no magnetic circuit), it has a linear amplitude-frequency characteristic (the gain increases linearly with increasing frequency), while its output signal is proportional to the derivative of the current. A non-inductive shunt, magnetotransistor converter or other converters that do not distort the shape of the current waveform in transient modes can act as a primary converter of direct current. These transducers allow measuring not only direct, but also alternating current, including those with an aperiodic component. The Rogowski coil and DC / DC primary converter are best suited for supplying current information to the function (system) of relay protection and automation. A resistive (capacitive or resistive-capacitive) voltage divider performs voltage conversion to supply voltage information to the relay protection function (system) and electricity metering. As sensors of the technical condition of the primary current and voltage converters 4, temperature sensors and sensors are used to determine the state of the insulation (for example, partial discharge sensors).

На вход блока фильтрации и нормирования сигналов 5 подаются сигналы от первичных преобразователей тока и напряжения фазы А 1, первичных преобразователей тока и напряжения фазы В 2, первичных преобразователей тока и напряжения фазы С 3, датчиков технического состояния первичных преобразователей тока и напряжения 4.Signals from primary current and voltage converters of phase A1, primary current and voltage converters of phase B2, primary current and voltage converters of phase C 3, sensors of technical condition of primary current and voltage converters 4 are fed to the input of the filtering and signal normalization unit 5.

В измерительно-коммуникационном блоке цифрового трансформатора выполняют следующие операции. Выполняют фильтрацию (антиалайзинговую) и нормирование указанных сигналов (в блоке 5) и синхронное аналого-цифровое преобразование сигналов первичных преобразователей тока и напряжения (в блоке 6). В блок первичной обработки оцифрованных сигналов 7 оцифрованные сигналы нормируют и выполняют индивидуальную обработку для каждого первичного преобразователя.The following operations are performed in the measuring and communication unit of the digital transformer. Filtering (anti-aliasing) and normalization of these signals (in block 5) and synchronous analog-to-digital conversion of signals from primary current and voltage converters (in block 6) are performed. In the block of primary processing of the digitized signals 7, the digitized signals are normalized and individual processing is performed for each primary converter.

Данные от блока первичной обработки оцифрованных сигналов 7 и блока настройки и обработки запросов 26 поступают:The data from the unit for the primary processing of the digitized signals 7 and the unit for setting and processing requests 26 are received:

- в блок выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей и измерительно-коммуникационного блока 8 для диагностики теплового режима работы и состояния изоляции первичных преобразователей напряжения, работоспособности отдельных структурных элементов измерительно-коммуникационного блока,- to the block for executing diagnostic algorithms for primary converters and measuring and communication unit 8 for diagnosing the thermal mode of operation and the state of insulation of primary voltage converters, the operability of individual structural elements of the measuring and communication unit,

- в блок выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии 9 для определения действующих значений токов и напряжений, углов между ними, активной, реактивной и полной мощности, мощности искажений, а также соответствующий энергии,- to the block for executing algorithms for commercial metering of electricity 9 to determine the effective values of currents and voltages, angles between them, active, reactive and total power, distortion power, as well as the corresponding energy,

- в блок выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии 10 для определения показателей качества электрической энергии в соответствии с действующими нормативными документами,- to the block for executing algorithms for determining indicators of the quality of electricity 10 to determine indicators of the quality of electrical energy in accordance with the current regulatory documents,

- в блок выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11 для выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики,- to the block for execution of algorithms of relay protection and automation 11 to execute algorithms of relay protection and automation,

- в блок формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения 12 для формирования кадров данных с мгновенными значениями тока и напряжения и дальнейшей отправки их смежным интеллектуальным электронным устройствам 28 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24. Кадры данных с мгновенными значениями тока и напряжения (из блока 12) могут использоваться для выполнения функций релейной защиты, не реализованных и реализованных (дублирование функций релейной защиты) в измерительно-коммуникационном блоке цифрового трансформатора, регистрации аварийных событий и других функций.- to the block for forming data frames with instantaneous values of current and voltage 12 for forming data frames with instantaneous values of current and voltage and further sending them to adjacent intelligent electronic devices 28 through the block of input-output interfaces of digital information 24. Data frames with instantaneous values of current and voltage (from block 12) can be used to perform relay protection functions not implemented and implemented (duplication of relay protection functions) in the measuring and communication unit of a digital transformer, recording emergency events and other functions.

В блоке 11 выполняются алгоритмы релейной защиты и автоматики, которые реализуют для сетей класса напряжения 6-35 кВ:In block 11, algorithms of relay protection and automation are performed, which are implemented for networks of a voltage class of 6-35 kV:

- дистанционная защита;- distance protection;

- междуфазная токовая отсечка;- phase-to-phase current cutoff;

- направленная/ненаправленная максимальная токовая защита с пуском/без пуска по напряжению;- directional / non-directional overcurrent protection with / without voltage start;

- направленная/ненаправленная защита от однофазных замыканий на землю;- directional / non-directional protection against single-phase earth faults;

- направленная/ненаправленная токовая защита нулевой последовательности;- directional / non-directional current protection of zero sequence;

- логическая защита шин;- logical bus protection;

- контроль наличия напряжения;- voltage presence control;

- групповая сигнализация поврежденного присоединения при однофазных замыканиях на землю;- group signaling of a damaged connection in case of single-phase ground faults;

- защита от обрыва провода;- protection against wire breakage;

- резервирование при отказе выключателя;- redundancy in case of breaker failure;

- автоматика управления выключателем;- circuit breaker control automation;

- автоматическое повторное включение;- automatic reclosing;

- автоматический ввод резерва;- automatic input of the reserve;

- защита по напряжению;- voltage protection;

- защита от повышения напряжения;- overvoltage protection;

- защита от понижения напряжения;- protection against undervoltage;

- защита от повышения частоты;- over frequency protection;

- защита от понижения частоты;- protection against underfrequency;

- защита по скорости изменения частоты.- protection by frequency change rate.

Данные от блока первичной обработки оцифрованных сигналов 7 поступают в блок записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19.Data from the block for the primary processing of digitized signals 7 are fed to the block for recording instantaneous values of current and voltage in the data file when the relay protection 19 is in effect.

Блок выполнения алгоритмов диагностики первичных преобразователей и измерительно-коммуникационного блока 8 передает данные в блок формирования пакетов данных с диагностической информацией 13 и в блок формирования записей в журнал диагностики 20 при возникновении диагностического события.The unit for executing diagnostic algorithms for the primary converters and the measuring and communication unit 8 transmits data to the unit for generating data packets with diagnostic information 13 and in the unit for generating entries in the diagnostic log 20 when a diagnostic event occurs.

Блок выполнения алгоритмов коммерческого учета электроэнергии 9 передает данные в блок формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий 14 и в блок формирования записей в журнал коммерческого учета электроэнергии 21 в непрерывном режиме.The block for executing the algorithms for commercial metering of electricity 9 transmits data to the block for generating data packets with the values of current, voltage, active, reactive and total power and energy 14 and in the block for generating entries in the commercial accounting for electricity 21 in continuous mode.

Блок выполнения алгоритмов определения показателей качества электроэнергии 10 передает данные в блок формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии 15 и в блок формирования записей в журнал показателей качества электроэнергии 22 в непрерывном режиме и при наступлении диагностируемых событий.The unit for executing the algorithms for determining the power quality indicators 10 transmits data to the unit for generating data packets with the power quality indicators 15 and to the unit for generating entries in the power quality indicators log 22 in a continuous mode and upon the occurrence of diagnosed events.

Блок выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11 передает управляющие воздействия на блок преобразования цифрового сигнала в дискретный (аналоговый) 16, на блок формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики 18 и на блок записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19, передает данные в блок формирования записей в журнал релейной защиты и автоматики 23 при действии защиты. В блок выполнения алгоритмов релейной защиты и автоматики 11 поступают данные от смежных интеллектуальных электронных устройств 28 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24.The unit for executing the algorithms of relay protection and automation 11 transmits control actions to the unit for converting the digital signal into discrete (analog) 16, to the data frame formation unit with control signals from the relay protection and automation functions 18 and to the unit for recording instantaneous current and voltage values into the data file when the relay protection 19 is active, transfers data to the unit for generating entries in the relay protection and automation log 23 when the protection is active. The block of execution of algorithms of relay protection and automation 11 receives data from adjacent intelligent electronic devices 28 through the block of input-output interfaces of digital information 24.

Данные от блока формирования пакетов данных с диагностической информацией 13, блока формирования пакетов данных со значениями тока, напряжения, активной, реактивной и полной мощностей и энергий 14, блока формирования пакетов данных с показателями качества электроэнергии 15 и блока записи мгновенных значений тока и напряжения в файл данных при действии релейной защиты 19 передаются автоматизированной системе управления технологическими процессами 29 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24.Data from the unit for generating data packets with diagnostic information 13, unit for forming data packets with values of current, voltage, active, reactive and total powers and energies 14, unit for forming data packets with indicators of power quality 15 and unit for recording instantaneous values of current and voltage to a file data under the action of relay protection 19 are transmitted to the automated process control system 29 through the block of input-output interfaces of digital information 24.

Данные от блока формирования кадров данных с сигналами управления от функций релейной защиты и автоматики 18 передаются смежным интеллектуальным электронным устройствам 28 через блок интерфейсов ввода-вывода цифровой информации 24.Data from the data framing unit with control signals from the relay protection and automation functions 18 is transmitted to adjacent intelligent electronic devices 28 through the digital information input-output interface unit 24.

При действии защиты вырабатывают цифровые сигналы управляющих воздействий, выполняют преобразование данных сигналов в дискретные 16, формируют управляющие воздействия посредством выходных реле 17 и при помощи них через блок интерфейсов ввода-вывода дискретных сигналов 25 управляют выключателем 27 и одновременно формируют кадры данных с управляющими воздействиями 18, отправляют их смежным интеллектуальным электронным устройствам 28, и записывают в файл данных мгновенные значения тока и напряжения 19. Такой способ организации защиты позволяет увеличить надежность и быстродействие системы релейной защиты, поскольку алгоритмы защиты реализованы непосредственно в измерительно-коммуникационном блоке, при помощи которого можно непосредственно воздействовать на выключатель 27, и при действии алгоритмов релейной защиты, реализованной в измерительно-коммуникационном блоке, отсутствуют задержки на передачу данных по локальной вычислительной сети и на декодирование поступивших из сети данных. При этом алгоритмы защиты могут быть реализованы в смежных интеллектуальных электронных устройствах, поскольку измерительно-коммуникационный блок отправляет им кадры данных с мгновенными значениями тока и напряжения, что позволяет осуществлять дублирование (аппаратное резервирование) функций релейной защиты.During the action of the protection, digital control signals are generated, these signals are converted into discrete 16, control actions are generated by means of output relays 17 and with the help of them through the block of input-output interfaces of discrete signals 25 they control the switch 27 and simultaneously form data frames with control actions 18, send them to adjacent intelligent electronic devices 28, and record the instantaneous values of current and voltage into the data file 19. This method of organizing protection allows increasing the reliability and speed of the relay protection system, since the protection algorithms are implemented directly in the measuring and communication unit, with which you can directly influence on the switch 27, and under the action of the relay protection algorithms implemented in the measuring and communication unit, there are no delays for data transmission over the local area network and for decoding the data received from the network. At the same time, protection algorithms can be implemented in adjacent intelligent electronic devices, since the measuring and communication unit sends them data frames with instantaneous current and voltage values, which allows duplication (hardware redundancy) of relay protection functions.

Файлы данных, журналы и текущие данные диагностики, учета электрической энергии, показатели качества электрической энергии передают по запросам автоматизированной системы управления технологическими процессами 29 направляемым в блок настройки и обработки запросов 26.Data files, logs and current data of diagnostics, electricity metering, indicators of the quality of electrical energy are transmitted at the request of the automated process control system 29 sent to the setting and processing unit 26.

Реализация функций учета и определения показателей качества электрической энергии непосредственно в измерительно-коммуникационном блоке цифрового трансформатора позволяет выполнять указанные функции даже при повреждении локальной вычислительной сети (данные будут записываться в соответствующие журналы и при восстановлении локальной вычислительной сети данные могут быть переданы автоматизированной системе управления технологическими процессами).The implementation of the functions of accounting and determining the quality indicators of electrical energy directly in the measuring and communication unit of a digital transformer allows performing these functions even if the local computer network is damaged (data will be recorded in the corresponding logs and when the local computer network is restored, the data can be transferred to an automated process control system) ...

Традиционно функции учета и определения показателей качества электрической энергии, функции релейной защиты и автоматики и функции диагностики выполняются разными устройствами. Реализация указанных функций в измерительно-коммуникационном блоке цифрового трансформатора позволяет сократить количество устройств для обслуживания, а, соответственно, упростить эксплуатацию электрической подстанции в целом.Traditionally, the functions of metering and determining indicators of the quality of electrical energy, functions of relay protection and automation, and diagnostic functions are performed by different devices. The implementation of these functions in the measuring and communication unit of a digital transformer allows reducing the number of devices for maintenance, and, accordingly, simplifying the operation of the electrical substation as a whole.

Действия, выполняемые после аналого-цифрового преобразования, в измерительно-коммуникационном блоке реализуются при помощи специализированных программ.Actions performed after analog-to-digital conversion in the measuring and communication unit are implemented using specialized programs.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет повысить надежность и быстродействие релейной защиты и автоматики, увеличить надежность работы системы учета и определения показателей качества электрической энергии, упростить эксплуатацию электрических подстанций.Thus, the use of the proposed method allows to improve the reliability and speed of relay protection and automation, to increase the reliability of the metering system and determine the quality indicators of electrical energy, to simplify the operation of electrical substations.

Claims

A method for monitoring, protecting and controlling electrical substation equipment, which consists in organizing a local computer network by connecting intelligent electronic devices, network switches, computers and other electrical substation equipment with network interfaces, fixing the parameters of the electrical substation equipment state, transmitting and receiving information packets of data on the parameters of the state of the equipment, analyzing the parameters of the state of the equipment, generating signals of control actions, characterized in that currents and voltages are measured using digital transformers equipped with resistive, capacitive or resistive-capacitive voltage dividers, small-sized current transformers, coils Rogovsky, primary converters of direct current and sensors for diagnostics of technical condition, in the measuring and communication blocks of digital transformers filter tracing and normalizing signals from primary current and voltage converters, analog-to-digital conversion of signals from primary current and voltage converters, primary processing of digitized signals, perform diagnostics of primary current and voltage converters and measuring and communication unit, determine the effective values of currents and voltages, angles between them, active, reactive and apparent power, distortion power and corresponding to the specified power capacities, determine the quality indicators of electrical energy, perform relay protection and automation algorithms, generate data frames with instantaneous current and voltage values and send the specified data frames to adjacent intelligent electronic devices via network interfaces, form data packets with diagnostic information, data packets with effective values of current and voltage, angle between them, active, reactive and total power, distortion power and corresponding to the specified power m of energy, data packets with indicators of the quality of electrical energy and send the indicated data packets to the automated control system of technological processes, during the action of protection, they generate digital signals of control actions, convert these signals into discrete ones, generate control actions through output relays and simultaneously form data frames with control actions, send data frames with control actions to adjacent intelligent electronic devices, and write instantaneous current and voltage values to the data file, then form entries in the diagnostic log in the event of malfunctions and other diagnostic events, records in the electric energy metering log in continuous mode, records in a log of quality indicators of electrical energy in continuous mode and upon the occurrence of appropriate events, entries in the log of relay protection and automation during protection action, while data files, logs and current diagnostic data, electricity metering, indicators of the quality of electrical energy are transmitted at the request of an automated process control system.