RU2737862C1 - Digital substation control system - Google Patents

Digital substation control system Download PDF

Info

Publication number
RU2737862C1
RU2737862C1 RU2019135705A RU2019135705A RU2737862C1 RU 2737862 C1 RU2737862 C1 RU 2737862C1 RU 2019135705 A RU2019135705 A RU 2019135705A RU 2019135705 A RU2019135705 A RU 2019135705A RU 2737862 C1 RU2737862 C1 RU 2737862C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substation
equipment
digital
terminals
converters
Prior art date
Application number
RU2019135705A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Станиславович Распутин
Юрий Васильевич Иванов
Рустам Рифович Мустафин
Павел Валерьевич Чусовитин
Дмитрий Игоревич Близнюк
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority to RU2019135705A priority Critical patent/RU2737862C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2737862C1 publication Critical patent/RU2737862C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/048Monitoring; Safety
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/76Arrangements for rearranging, permuting or selecting data according to predetermined rules, independently of the content of the data
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical equipment, in particular to the digital substations control systems. Technical result is achieved by the fact that the digital substation control system includes the substation equipment technical parameters sensors, which are connected to the data converters of such sensors into the digital form, station bus, providing information exchange between each of said converters and subsystem for generation of commands for controlling electrical substation equipment. Subsystem for generation of commands for controlling electrical substation equipment is represented by multifunctional terminals of digital substation equipped with program modules, which provide execution of control functions depending on equipment units, information from which is transmitted to terminals, wherein correspondence of equipment units to terminals is set at the level of network data transfer protocol.
EFFECT: technical result consists in improvement of architecture of digital substation control system.
15 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnology area

Настоящее изобретение относится к автоматизированным системам, а именно к системе управления цифровой подстанции, и может быть использовано в области электроэнергетики.The present invention relates to automated systems, in particular to a digital substation control system, and can be used in the field of electric power.

Уровень техникиState of the art

Известна система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрических подстанций, содержащая датчики технических параметров оборудования электрической подстанции, соединенные линиями связи с панелью управления, связанной с диспетчерским пультом (см. патент РФ 2389117, опубл. 10.05.2010, H02J 3/00). A known system for monitoring, protecting and controlling electrical substation equipment contains sensors for technical parameters of electrical substation equipment connected by communication lines to a control panel associated with a dispatching console (see RF patent 2389117, publ. 10.05.2010, H02J 3/00).

Известна автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции, 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 (см. патент РФ 2402139, опубл. 20.10.2010, H02J 13/00).Known is an automated system for monitoring, protecting and controlling electrical substation equipment, which includes sensors for technical parameters of electrical substation equipment connected to an electrical signal-to-optical converter, an optical data transmission bus, optical signal-to-electrical signal converters, a device for monitoring, protecting, registering and controlling equipment electrical substation (see RF patent 2402139, publ. 20.10.2010, H02J 13/00).

Известна автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанцией, раскрытая в патенте РФ на изобретение № 2 468 407 (опубл. 27.11.2012, МПК G05B 19/00, H02J 13/00) – прототип. Известная система включает датчики технических параметров оборудования, соединенные с преобразователем электрического сигнала в оптический, оптическую шину передачи данных, преобразователи оптического сигнала в электрический, устройство для мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции. При этом упомянутое устройство выполнено в виде кластера серверов, состоящего из нескольких компьютеров, соединенных в единую систему. Кластер серверов соединен с устройством управления оборудованием 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 automated monitoring system, protection and control of electrical substation equipment, disclosed in the RF patent for invention No. 2 468 407 (publ. 27.11.2012, IPC G05B 19/00, H02J 13/00) - a prototype. The known system includes sensors of technical parameters of equipment connected to an electrical signal to optical converter, optical data transmission bus, optical signal to electrical converters, a device for monitoring, protecting, registering and controlling electrical substation equipment. In this case, the above-mentioned device is made in the form of a server cluster, consisting of several computers connected into a single system. The server cluster is connected to a control device for electrical substation equipment located at the operator's workplace, and is also connected by a separate bus to devices executing control commands located on the electrical substation equipment and to a remote access terminal.

Однако недостатком прототипа является недостаточная гибкость архитектуры системы управления цифровой подстанции. Этот недостаток обусловлен тем, что применение кластера серверов в известном изобретении приводит к избыточной централизации функций управления. Дополнительно применение сложного и дорогостоящего серверного оборудования повышает требования к характеристикам помещений, необходимых для его размещения, что затрудняет реконструкцию автоматизированных систем существующих подстанций. Также применение кластера серверов усложняет техническое обслуживание системы, повышает расходы на эксплуатацию, и в конечном итоге, снижает надежность централизованной системы управления. Использование автоматизированных систем такой архитектуры на небольших подстанциях экономически нецелесообразно ввиду высокой стоимости установки и эксплуатации серверного оборудования на подстанции.However, the disadvantage of the prototype is the lack of flexibility in the architecture of the digital substation control system. This disadvantage is due to the fact that the use of a server cluster in the known invention leads to excessive centralization of management functions. Additionally, the use of complex and expensive server equipment increases the requirements for the characteristics of the premises required for its placement, which complicates the reconstruction of the automated systems of existing substations. Also, the use of a cluster of servers complicates system maintenance, increases operating costs, and ultimately reduces the reliability of a centralized control system. The use of automated systems of such an architecture at small substations is not economically feasible due to the high cost of installing and operating server equipment at the substation.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в обеспечении возможности управления цифровой подстанцией.The technical problem to be solved by the present invention is to provide the ability to control a digital substation.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в повышении гибкости архитектуры системы управления цифровой подстанцией.The technical result achieved with the implementation of the present invention is to increase the flexibility of the architecture of the digital substation control system.

Дополнительный технический результат заключается к повышению надежности эксплуатации системы управления цифровой подстанции.An additional technical result is to improve the operational reliability of the digital substation control system.

Технический результат достигается настоящим изобретением, в соответствии с которым система управления цифровой подстанцией, включающая датчики технических параметров оборудования подстанции, которые соединены с преобразователями информации с таких датчиков в цифровую форму, станционную шину, обеспечивающую информационный обмен между каждым из упомянутых преобразователей и подсистемой выработки команд управления оборудованием электрической подстанции. В отличие от прототипа подсистема выработки команд управления оборудованием электрической подстанции представлена многофункциональными терминалами цифровой подстанции, снабженными программными модулями, которые обеспечивают выполнение функций управления в зависимости от единиц оборудования, информация с которых поступает на упомянутые терминалы, при этом соответствие единиц оборудования терминалам задано на уровне сетевого протокола передачи данных.The technical result is achieved by the present invention, in accordance with which a digital substation control system, including sensors of technical parameters of substation equipment, which are connected to converters of information from such sensors into digital form, a station bus providing information exchange between each of said converters and a subsystem for generating control commands electrical substation equipment. Unlike the prototype, the subsystem for generating commands for controlling electrical substation equipment is represented by multifunctional digital substation terminals equipped with software modules that provide control functions depending on the pieces of equipment from which information is sent to the terminals, while the correspondence of pieces of equipment to the terminals is set at the network level. data transfer protocol.

В частности, датчики технических параметров оборудования подстанции выполнены с возможностью вывода информации в виде дискретных сигналов и/или аналоговых сигналов.In particular, the sensors of the technical parameters of the substation equipment are designed to output information in the form of discrete signals and / or analog signals.

В частности, датчики технических параметров оборудования подстанции выполнены с возможностью измерения параметров электрического тока, диагностических параметров оборудования, параметров микроклимата в помещениях, параметров безопасности.In particular, the sensors of the technical parameters of the substation equipment are made with the ability to measure the parameters of the electric current, the diagnostic parameters of the equipment, the parameters of the microclimate in the premises, and the safety parameters.

В частности, преобразователи информации с датчиков технических параметров представлены преобразователями аналоговых сигналов в цифровую форму и/или преобразователями дискретных сигналов в цифровую форму.In particular, converters of information from sensors of technical parameters are represented by converters of analog signals to digital form and / or converters of discrete signals to digital form.

В частности, преобразователи информации с датчиков технических параметров в цифровую форму представлены преобразователями с функцией управления оборудованием электрической подстанции.In particular, converters of information from sensors of technical parameters into digital form are represented by converters with the function of controlling the equipment of an electrical substation.

В частности, функции управления, обеспечиваемые программными модулями многофункциональных терминалов цифровой подстанции, включают функции релейной защиты, противоаварийной автоматики, АСУ ТП цифровой подстанции. In particular, the control functions provided by the software modules of the multifunctional terminals of the digital substation include the functions of relay protection, emergency control systems, and automated process control systems of the digital substation.

В частности, многофункциональные терминалы цифровой подстанции размещены в более, чем одном помещении подстанции.In particular, multi-functional terminals of a digital substation are located in more than one substation room.

В частности, многофункциональные терминалы цифровой подстанции соответствуют отраслевым требованиям по климатическим условиям работы, виброустойчивости, электромагнитной совместимости, пыле- и влагозащищенности.In particular, the multifunctional terminals of the digital substation meet industry requirements for climatic conditions of operation, vibration resistance, electromagnetic compatibility, dust and moisture resistance.

В частности, многофункциональные терминалы цифровой подстанции представлены основными или резервными терминалами.In particular, multifunctional terminals of a digital substation are represented by main or backup terminals.

В частности, система управления цифровой подстанцией дополнительно содержит коммуникационный сервер, связанный со станционной шиной и выполненный с возможностью информационного обмена с по меньшей мере одним автоматизированным рабочим местом пользователя и/или удаленным диспетчерским центром. In particular, the digital substation control system further comprises a communication server connected to the station bus and configured to communicate with at least one automated user workstation and / or a remote dispatch center.

В частности, станционная шина представлена коммуникационной сетью Ethernet отказоустойчивой топологии.In particular, the station bus is represented by a fault-tolerant Ethernet communication network.

В частности, станционная шина поддерживает интерфейсы и формат обмена данными по сетевым протоколам передачи данных.In particular, the station bus supports interfaces and data exchange format over network data transfer protocols.

В частности, сетевой протокол передачи данных представлен протоколом GOOSE согласно стандарту МЭК 61850-8-1.In particular, the network communication protocol is represented by the GOOSE protocol according to the IEC 61850-8-1 standard.

В частности, сетевой протокол передачи данных представлен протоколом MMS согласно стандарту МЭК 61850-8-1.In particular, the network data transfer protocol is represented by the MMS protocol according to the IEC 61850-8-1 standard.

В частности, сетевой протокол передачи данных представлен протоколом Sampled Values согласно МЭК 61850-9-2.In particular, the network communication protocol is represented by the Sampled Values protocol according to IEC 61850-9-2.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На ФИГ.1 представлена блок-схема системы управления цифровой подстанции.FIG. 1 is a block diagram of a digital substation control system.

На ФИГ.2 представлена блок-схема системы управления цифровой подстанцией среднего напряжения.FIG. 2 is a block diagram of a medium voltage digital substation control system.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Настоящее изобретение проиллюстрировано ФИГ.1, на которой представлена блок-схема системы управления цифровой подстанцией. Заявленная система включает в себя датчики технических параметров оборудования 101 подстанции, которые соединены с преобразователями информации с датчиков в цифровую форму. При этом датчики технических параметров оборудования подстанции могут быть выполнены с возможностью вывода информации в виде аналоговых сигналов – аналоговых датчиков 102, и/или дискретных сигналов – дискретных датчиков 103. Аналоговые датчики 102 технических параметров оборудования электрической подстанции соединены с преобразователями аналоговых сигналов в цифровые (ПАС) 105 или с преобразователями аналоговых и дискретных сигналов (ПАДС) 107 или с преобразователями аналоговых и дискретных сигналов с функцией управления оборудованием электрической подстанции (ПАДС(у)) 108. The present invention is illustrated in FIG. 1, which is a block diagram of a digital substation control system. The claimed system includes sensors for technical parameters of substation equipment 101, which are connected to converters of information from sensors into digital form. In this case, the sensors of the technical parameters of the substation equipment can be made with the possibility of outputting information in the form of analog signals - analog sensors 102, and / or discrete signals - discrete sensors 103. Analog sensors 102 of the technical parameters of the electrical substation equipment are connected to analog-to-digital converters (PAS ) 105 or with converters of analog and discrete signals (PADS) 107 or with converters of analog and discrete signals with the function of controlling the equipment of an electrical substation (PADS (y)) 108.

Дискретные датчики 103 технических параметров оборудования 101 электрической подстанции (Д(д)) могут быть соединены с преобразователями дискретных сигналов в цифровые (ПДС) 106 или с ПАДС 107 или с ПАДС(у) 108. ПАС 105, ПДС 106, ПАДС 107 и ПАДС(у) 108 подключены к станционной шине 109, c которой также соединены многофункциональные терминалы (Т1, Т2, Т3) 110 цифровой подстанции и коммуникационный сервер (КС) 111. КС 111 может быть соединён с одними или несколькими автоматизированными рабочими местами (АРМ) 112 оператора цифровой подстанции. КС 111 соединён сетью передачи данных с удалённым диспетчерским центром 113.Discrete sensors 103 of technical parameters of equipment 101 of electrical substation (D (d)) can be connected with discrete-to-digital signal converters (PDS) 106 or with PADS 107 or with PADS (y) 108. PAS 105, PDS 106, PADS 107 and PADS (y) 108 are connected to the station bus 109, to which the multifunctional terminals (T1, T2, T3) 110 of the digital substation and the communication server (CS) 111 are also connected. The CS 111 can be connected to one or more automated workstations (AWS) 112 operator of a digital substation. CS 111 is connected by a data transmission network with a remote dispatch center 113.

Для подстанций среднего напряжения может использоваться система, имеющая упрощённую структуры, как это проиллюстрировано на ФИГ.2. В представленном варианте осуществления заявленная система может не включать КС 111. В частности, терминалы могут быть соединены сетью передачи данных с удалённым диспетчерским центром 113. АРМ оператора 112 может быть подключен к многофункциональным терминалам 110. Количество терминалов в таком случае может быть сокращено до двух: основного терминала (Тосн) 201 и резервного терминала (Трезервн) 202.For medium voltage substations, a system having a simplified structure can be used as illustrated in FIG. 2. In the presented embodiment, the claimed system may not include KS 111. In particular, the terminals can be connected by a data network with a remote dispatch center 113. The operator's workstation 112 can be connected to multifunctional terminals 110. The number of terminals in this case can be reduced to two: the main terminal (Tosn) 201 and the backup terminal (Trezervn) 202.

В качестве датчиков оборудования электрической подстанции обычно предусмотрены датчики, которые выполняют измерения параметров электрического тока (ток, напряжение, частота и т.д.), диагностические параметры силового оборудования (уровень масла трансформатора, наличие газов в масле трансформатора и т.д.), другие неэлектрические параметры (температура воздуха в помещениях подстанции, срабатывание пожарной или охранной сигнализации и т.д.) и другие.As sensors of electrical substation equipment, sensors are usually provided that measure the parameters of electric current (current, voltage, frequency, etc.), diagnostic parameters of power equipment (oil level of the transformer, the presence of gases in the oil of the transformer, etc.), other non-electrical parameters (air temperature in the premises of the substation, actuation of fire or security alarms, etc.) and others.

Станционная шина 109 может быть выполнена в виде сети Ethernet отказоустойчивой топологии с применением специальных протоколов резервирования с нулевым временем реконфигурирования сети. Предпочтительно, станционная шина 109 поддерживает интерфейсы и формат обмена данными по сетевым протоколам передачи данных, которые стандартизованы и изложены в МЭК 61850. В частных вариантах осуществления, такими сетевыми протоколами могут являться протоколы МЭК 61850-8-1 (GOOSE, MMS), МЭК 61850-9-2 (Sampled Values).Station bus 109 can be configured as an Ethernet fault-tolerant topology using special redundancy protocols with zero network reconfiguration time. Preferably, the station bus 109 supports the interfaces and data exchange format over the network communication protocols, which are standardized and set out in IEC 61850. In private embodiments, such network protocols can be IEC 61850-8-1 (GOOSE, MMS), IEC 61850 -9-2 (Sampled Values).

Многофункциональные терминалы 110 цифровой подстанции снабжены программными модулями, которые обеспечивают выполнение функций управления в зависимости от единиц оборудования, информация с которых поступает на упомянутые терминалы. Соответствие единиц оборудования 101 терминалам 110 задается на уровне сетевого протокола передачи данных. Программное обеспечение терминалов 110, конфигурируемое в зависимости от типа поступающих на терминалы 110 данных с подстанционной шины 109, позволяет решать следующие задачи:Multifunctional terminals 110 of the digital substation are equipped with software modules that provide control functions depending on the pieces of equipment from which information is sent to said terminals. The correspondence of pieces of equipment 101 to terminals 110 is defined at the level of the network data transfer protocol. The software of the terminals 110, configurable depending on the type of data arriving at the terminals 110 from the substation bus 109, allows you to solve the following tasks:

• Дифференциальная защита линии• Line differential protection

• Комплекс ступенчатых защит линии• Complex of step line protection

• Дифференциальная защита трансформатора• Transformer differential protection

• Дифференциальная защита шин• Differential busbar protection

• Защита фидера• Feeder protection

• Защита двигателя• Motor protection

• Защита генератора• Generator protection

• Обеспечение работы противоаварийной автоматики, в том числе для предотвращения нарушения устойчивости, для ликвидации асинхронного режима, для ограничения повышения частоты, для ограничения повышения напряжения.• Ensuring the operation of emergency automation, including to prevent stability disturbance, to eliminate the asynchronous mode, to limit the frequency increase, to limit the voltage increase.

• Интерпретация команд управления• Interpretation of control commands

• Выполнение оперативных блокировок• Execution of operational locks

• Регистрации аварийных событий• Registration of emergency events

• Определение места повреждения• Determination of the location of damage

• Контроль параметров качества электроэнергии• Monitoring of power quality parameters

• Управление локальной автоматикой• Local automation control

• Учет электроэнергии• Electricity metering

• Управление информационно-измерительным и информационно-вычислительным комплексами оборудовании электрической подстанции• Management of information-measuring and information-computing complexes of electrical substation equipment

• Мониторинг и диагностика силового оборудования• Monitoring and diagnostics of power equipment

• Мониторинг и диагностика трансформаторного и другого маслонаполненного оборудования• Monitoring and diagnostics of transformer and other oil-filled equipment

• Мониторинг и диагностика коммутационной аппаратуры и т.д.• Monitoring and diagnostics of switching equipment, etc.

Заявленная система управления цифровой подстанцией работает следующим образом. Сигналы с датчиков оборудования электрической подстанции Д(а) 102 и Д(д) 103 через ПАС 105, ПДС 106, ПАДС 107, ПАДС(у) 108 передаются на станционную шину 109. Далее сигналы поступают в терминалы цифровой подстанции 110, где выполняется регистрация, обработка и анализ этих сигналов, например, сравнение с заданными параметрами. В результате анализа этих сигналов, например, при отклонении параметров от заданных, производится выработка команд управления, которые по подстанционной шине 109 поступают на ПАДС(у) 108, которые исполняют команды управления, сформированные на терминалах 110. Часть сигналов от ПАС 105, ПДС 106, ПАДС 107, ПАДС(у) 108, а также данные, сформированные при анализе цифровых сигналов в терминалах 110 цифровой подстанции, передаются по станционной шине 109 на КС 111. КС 111 осуществляет сбор, хранение и преобразование данных для их передачи в удалённый диспетчерский центр 113 и на АРМ 112 оператора. Из удалённого диспетчерского центра 113 и АРМ 112 оператора также могут поступать команды управления, которые через КС 111 и станционную шину 109 поступают на ПАДС(у) 108. В упрощённой структуре заявленной системы, проиллюстрированной ФИГ.2, системы функции КС выполняют терминалы цифровой подстанции.The declared digital substation control system works as follows. The signals from the sensors of the electrical substation equipment D (a) 102 and D (d) 103 through PAS 105, PDS 106, PADS 107, PADS (y) 108 are transmitted to the station bus 109. Further, the signals are sent to the terminals of the digital substation 110, where registration is performed , processing and analysis of these signals, for example, comparison with specified parameters. As a result of the analysis of these signals, for example, when the parameters deviate from the specified ones, control commands are generated, which are sent to the PADS (y) 108 via the substation bus 109, which execute the control commands generated at the terminals 110. Part of the signals from PAS 105, PDS 106 , PADS 107, PADS (y) 108, as well as the data generated during the analysis of digital signals in the terminals 110 of the digital substation are transmitted via the station bus 109 to the CS 111. The CS 111 collects, stores and converts data for transmission to a remote dispatch center 113 and on the operator's workstation 112. From the remote dispatch center 113 and the operator's AWP 112, control commands can also be received, which are sent to the PADS (y) 108 through the CS 111 and the station bus 109. In the simplified structure of the claimed system, illustrated in FIG. 2, the systems of the CS function are performed by the digital substation terminals.

В отличие от существующих систем, построенных на базе большого количества разнотипных устройств с ограниченным функционалом и разнородным аппаратным обеспечением, в данной системе используются многофункциональные терминалы цифровой подстанции, предназначенные для выполнения всех функций релейной защиты, автоматики, АСУ ТП цифровой подстанции. В зависимости от конфигурации подстанции функции защиты, автоматики и автоматизации могут быть разделены между несколькими терминалами (по присоединениям или по функциям). Для подстанций среднего напряжения может применяться комплект из двух терминалов цифровой подстанции (основной и резервный), который будет выполнять функции защиты, автоматики и автоматизации всей подстанции, а также функции коммуникационного сервера.In contrast to existing systems built on the basis of a large number of different types of devices with limited functionality and heterogeneous hardware, this system uses multifunctional digital substation terminals designed to perform all functions of relay protection, automation, automated process control system of a digital substation. Depending on the substation configuration, the protection, automation and automation functions can be divided between several terminals (by connections or by functions). For medium voltage substations, a set of two digital substation terminals (main and backup) can be used, which will perform the functions of protection, automation and automation of the entire substation, as well as the functions of a communication server.

В отличие от системы, в которой функции защиты, автоматики и автоматизации выполняет серверный кластер, предлагаемая система не требует наличия специальных помещений на подстанции для размещения серверов. К таким помещениям предъявляются особые требования, в том числе, по микроклимату, электромагнитной совместимости, электрическому питанию, отделочным материалам и т.д. Оборудование такого помещения на подстанции при её строительстве приведёт к возникновению дополнительных издержек, а при реконструкции существующей подстанции может быть трудно осуществимым. В предлагаемой системе терминалы цифровой подстанции могут устанавливаться в любых технологических помещениях на подстанции, т.к. удовлетворяют отраслевым требованиям по климатическим условиям работы, виброустойчивости, электромагнитной совместимости, пыле- и влагозащищённости. Это позволяет снизить издержки на строительство цифровой подстанции, а также делает возможным реконструкцию существующих объектов для внедрения технологии цифровой подстанции на них. Также архитектура предлагаемой системы предполагает возможность гибкого резервирования и локализации любых функций или их комбинаций на отдельных терминалах, что позволяет достичь оптимального баланса между надёжностью системы и затратами на её внедрение. Возможность установки терминалов цифровой подстанции в различных помещениях энергообъекта позволяет добиться пространственного распределения и резервирования функций защиты и противоаварийного управления, что необходимо для сохранения корректной работы системы во время чрезвычайных ситуаций (пожар на подстанции, стихийное бедствие и т.д.).Unlike a system in which the functions of protection, automation and automation are performed by a server cluster, the proposed system does not require special premises at the substation to accommodate servers. Such premises have special requirements, including microclimate, electromagnetic compatibility, electrical power supply, finishing materials, etc. Equipment of such a room at a substation during its construction will lead to additional costs, and during the reconstruction of an existing substation it may be difficult to implement. In the proposed system, digital substation terminals can be installed in any technological rooms at the substation, because meet industry requirements for climatic conditions of work, vibration resistance, electromagnetic compatibility, dust and moisture protection. This allows you to reduce the cost of building a digital substation, and also makes it possible to reconstruct existing facilities to introduce digital substation technology on them. Also, the architecture of the proposed system assumes the possibility of flexible redundancy and localization of any functions or their combinations on individual terminals, which makes it possible to achieve an optimal balance between the reliability of the system and the costs of its implementation. The possibility of installing digital substation terminals in various rooms of the power facility allows achieving spatial distribution and redundancy of protection and emergency control functions, which is necessary to maintain the correct operation of the system during emergencies (fire at the substation, natural disaster, etc.).

Claims (15)

1. Система управления цифровой подстанцией, включающая датчики технических параметров оборудования подстанции, которые соединены с преобразователями информации с таких датчиков в цифровую форму, станционную шину, обеспечивающую информационный обмен между каждым из упомянутых преобразователей и подсистемой выработки команд управления оборудованием электрической подстанции, отличающаяся тем, что упомянутая подсистема выработки команд управления представлена многофункциональными терминалами цифровой подстанции, снабженными программными модулями, которые обеспечивают выполнение функций управления в зависимости от единиц оборудования, информация с которых поступает на упомянутые терминалы, при этом соответствие единиц оборудования терминалам задано на уровне сетевого протокола передачи данных.1. A digital substation control system, including sensors of the technical parameters of the substation equipment, which are connected to the converters of information from such sensors into digital form, a station bus that provides information exchange between each of the said converters and a subsystem for generating commands for controlling the equipment of an electrical substation, characterized in that The said subsystem for generating control commands is represented by multifunctional terminals of a digital substation equipped with software modules that provide control functions depending on the pieces of equipment from which information is sent to the said terminals, while the correspondence of pieces of equipment to the terminals is set at the level of the network data transmission protocol. 2. Система по п.1, в которой датчики технических параметров оборудования подстанции выполнены с возможностью вывода информации в виде дискретных сигналов и/или аналоговых сигналов.2. The system according to claim 1, in which the sensors of the technical parameters of the substation equipment are configured to output information in the form of discrete signals and / or analog signals. 3. Система по п.1, в которой датчики технических параметров оборудования подстанции выполнены с возможностью измерения параметров электрического тока, диагностических параметров оборудования, параметров микроклимата в помещениях, параметров безопасности.3. The system according to claim 1, in which the sensors of the technical parameters of the substation equipment are made with the ability to measure the parameters of electric current, diagnostic parameters of the equipment, parameters of the microclimate in the premises, and safety parameters. 4. Система по п.1, в которой преобразователи информации с датчиков технических параметров представлены преобразователями аналоговых сигналов в цифровую форму и/или преобразователями дискретных сигналов в цифровую форму.4. The system according to claim 1, in which the converters of information from the sensors of technical parameters are represented by converters of analog signals to digital form and / or converters of discrete signals to digital form. 5. Система по п.1, в которой преобразователи информации с датчиков технических параметров в цифровую форму представлены преобразователями с функцией управления оборудованием электрической подстанции.5. The system according to claim 1, in which the converters of information from the sensors of technical parameters into digital form are represented by converters with the function of controlling the equipment of the electrical substation. 6. Система по п.1, в которой функции управления, обеспечиваемые программными модулями многофункциональных терминалов цифровой подстанции, включают функции релейной защиты, противоаварийной автоматики АСУ ТП цифровой подстанции. 6. The system according to claim 1, in which the control functions provided by the software modules of the multifunctional terminals of the digital substation include functions of relay protection, emergency automation of the automated process control system of the digital substation. 7. Система по п.1, в которой многофункциональные терминалы цифровой подстанции размещены в более чем одном помещении подстанции.7. The system of claim 1, wherein the digital substation multifunction terminals are located in more than one substation room. 8. Система по п.1, в которой многофункциональные терминалы цифровой подстанции соответствуют отраслевым требованиям по климатическим условиям работы, виброустойчивости, электромагнитной совместимости, пыле- и влагозащищенности.8. The system according to claim 1, in which the multifunctional terminals of the digital substation meet industry requirements for climatic conditions of operation, vibration resistance, electromagnetic compatibility, dust and moisture resistance. 9. Система по п.1, в которой многофункциональные терминалы цифровой подстанции представлены основными или резервными терминалами.9. The system of claim 1, wherein the digital substation multifunction terminals are primary or backup terminals. 10. Система по п.1, которая дополнительно содержит коммуникационный сервер, связанный со станционной шиной и выполненный с возможностью информационного обмена с по меньшей мере одним автоматизированным рабочим местом пользователя и/или удаленным диспетчерским центром. 10. The system according to claim 1, which further comprises a communication server associated with the station bus and configured to communicate with at least one workstation of the user and / or a remote dispatch center. 11. Система по п.1, в которой станционная шина представлена коммуникационной сетью Ethernet отказоустойчивой топологии.11. The system of claim 1, wherein the station bus is a fault-tolerant Ethernet communication network. 12. Система по п.1, в которой станционная шина поддерживает интерфейсы и формат обмена данными по сетевым протоколам передачи данных.12. The system of claim 1, wherein the station bus supports interfaces and a data exchange format over network data transfer protocols. 13. Система по п.1, в которой сетевой протокол передачи данных представлен протоколом GOOSE согласно стандарту МЭК 61850-8-1.13. The system according to claim 1, in which the network communication protocol is represented by the GOOSE protocol according to the IEC 61850-8-1 standard. 14. Система по п.1, в которой сетевой протокол передачи данных представлен протоколом MMS согласно стандарту МЭК 61850-8-1.14. The system according to claim 1, in which the network data transmission protocol is represented by the MMS protocol according to the IEC 61850-8-1 standard. 15. Система по п.1, в которой сетевой протокол передачи данных представлен протоколом Sampled Values согласно МЭК 61850-9-2. 15. The system of claim 1, wherein the network communication protocol is represented by the Sampled Values protocol according to IEC 61850-9-2.
RU2019135705A 2019-11-07 2019-11-07 Digital substation control system RU2737862C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135705A RU2737862C1 (en) 2019-11-07 2019-11-07 Digital substation control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135705A RU2737862C1 (en) 2019-11-07 2019-11-07 Digital substation control system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2737862C1 true RU2737862C1 (en) 2020-12-04

Family

ID=73792706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019135705A RU2737862C1 (en) 2019-11-07 2019-11-07 Digital substation control system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2737862C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7568000B2 (en) * 2001-08-21 2009-07-28 Rosemount Analytical Shared-use data processing for process control systems
RU2468407C1 (en) * 2011-06-17 2012-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория интеллектуальных сетей и систем" (ООО "ЛИСИС") Automated system of monitoring, protection and control of equipment of electrical substation
RU147247U1 (en) * 2013-12-27 2014-10-27 Закрытое акционерное общество "Инженерно-технический центр "Континуум" MEASUREMENT DIGITAL FLOWS UNIT OF MEASUREMENT DATA

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7568000B2 (en) * 2001-08-21 2009-07-28 Rosemount Analytical Shared-use data processing for process control systems
RU2468407C1 (en) * 2011-06-17 2012-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория интеллектуальных сетей и систем" (ООО "ЛИСИС") Automated system of monitoring, protection and control of equipment of electrical substation
RU147247U1 (en) * 2013-12-27 2014-10-27 Закрытое акционерное общество "Инженерно-технический центр "Континуум" MEASUREMENT DIGITAL FLOWS UNIT OF MEASUREMENT DATA

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3301784B1 (en) Intelligent power server applied to protection and control system for intelligent substation
EP3301783B1 (en) Protection and control system for intelligent substation based on industrial internet architecture
RU2468407C1 (en) Automated system of monitoring, protection and control of equipment of electrical substation
EP2203753B1 (en) System level testing for substation automation systems
CN113597658A (en) Integrated power panel
US20080065270A1 (en) Protection and control system for electric power networks with signal and command interfaces at the primary equipment
Cheng et al. Modernizing substation automation systems: Adopting IEC standard 61850 for modeling and communication
JP4593923B2 (en) Medium pressure integrated switchgear
CN104753085A (en) Remote online monitoring system for distributed photovoltaic access
CN102209074A (en) All-digital dynamic simulation system of power system
CN101939894A (en) Determining a bus bar voltage
KR20080100295A (en) Gateway structure
RU2720318C1 (en) Centralized intelligent electronic device of automated electrical substation system
KR101048496B1 (en) Remote Power Control System Using Distributed Network Protocol
Wester et al. The role of the SCADA RTU in today's substation
Gao et al. Case studies: Designing protection systems that minimize potential hidden failures
RU2737862C1 (en) Digital substation control system
Cheng et al. Electrical substation automation system modernization through the adoption of IEC61850
CN111819760A (en) Monitoring of high or medium voltage installations
Byerly et al. Distribution Digital Substation—Consolidated Protection and Digital Secondary Systems
Shen et al. A fully integrated substation LAN network for protection, control and data acquisition
Pires et al. Process Interface Units (PIU) and its advantages for full digital substations
Al-Tibbi Energy efficient software and hardware configuration of the digital substation in accordance with IEC 61850
RU2772974C1 (en) Method for monitoring the equipment of an automated process control system
Falahati et al. A Modular, Scalable Automation System for a Distribution Substation

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210331