WO2012173525A2 - Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции - Google Patents

Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции Download PDF

Info

Publication number
WO2012173525A2
WO2012173525A2 PCT/RU2012/000463 RU2012000463W WO2012173525A2 WO 2012173525 A2 WO2012173525 A2 WO 2012173525A2 RU 2012000463 W RU2012000463 W RU 2012000463W WO 2012173525 A2 WO2012173525 A2 WO 2012173525A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
equipment
monitoring
electrical substation
protection
electrical
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/000463
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012173525A9 (ru
WO2012173525A3 (ru
Inventor
Иван Николаевич ДОРОФЕЕВ
Дмитрий Валерьевич ИВАНОВ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Интеллект Альных Сетей И Систем" - Ооо "Лисис"
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 Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Интеллект Альных Сетей И Систем" - Ооо "Лисис" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Интеллект Альных Сетей И Систем" - Ооо "Лисис"
Priority to US14/116,283 priority Critical patent/US20140081475A1/en
Priority to EP12800502.2A priority patent/EP2722719A4/en
Publication of WO2012173525A2 publication Critical patent/WO2012173525A2/ru
Publication of WO2012173525A9 publication Critical patent/WO2012173525A9/ru
Publication of WO2012173525A3 publication Critical patent/WO2012173525A3/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00016—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00019—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using optical means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00032—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for
    • H02J13/00034—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for the elements or equipment being or involving an electric power substation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20—Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/16—Electric power substations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y04S40/124—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using wired telecommunication networks or data transmission busses

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical engineering and can be used to monitor, protect and control the operating modes of equipment at an electrical substation.
  • a known system for monitoring, protection and control of equipment of electrical substations containing sensors of the technical parameters of the equipment of the electrical substation, connected by communication lines to the control panel associated with the control panel.
  • the disadvantage of this system is the need to connect a large number of communication lines to the sensors, insufficient computing power of the control panel devices, caused by the distribution of the tasks of the monitoring, protection and control equipment of the electrical substation over a large number of devices of various types.
  • a large number of communication lines was caused by the fact that it was necessary to provide data on currents, voltages, and other parameters of the electrical substation equipment to each device that is part of the control panel, where such information is necessary.
  • each sensor must have submodules for converting input analog information into a digital form suitable for processing. And accordingly, submodules for converting the results of calculations into an analog form of control commands for transmission to the equipment. Which leads to the complexity of the control system and its unreliability.
  • an automated system for monitoring, protection and control of electrical substation equipment including sensors of technical parameters of electrical substation equipment, connected to an electric signal to optical, optical data bus, optical signal to electric signal converters, a device for monitoring, protection, recording and control electrical substation equipment.
  • This system is selected as a prototype of the present invention. In it, the analog communications between the devices were replaced by optical digital ones.
  • a significant drawback of this system is that the number of types of intelligent devices that perform automation tasks, and their total number in the automated monitoring, protection and control system of electrical substation equipment, remains invariably large, which leads to the complexity and unreliability of the overall system.
  • the technical task of the present invention is the simplification of an automated system for monitoring, protection and control equipment of an electrical substation and increasing the reliability of its operation.
  • the automated system for monitoring, protection and control of electrical substation equipment includes sensors of technical parameters of the electrical substation equipment connected to the converter of the electrical signal into optical.
  • it contains an optical data bus and converters the optical signal into an electrical signal.
  • It also includes a device for monitoring, protection, registration and management of electrical substation equipment.
  • This device for monitoring, protection, registration and management of electrical substation equipment is made in the form of a server cluster consisting of several computers connected to a single system.
  • the server cluster is connected to the control device of the electrical substation equipment located at the operator’s workplace. It is also connected by a separate bus to devices that execute control commands located on the equipment of the electrical substation, and to a remote access terminal.
  • FIG. 1 depicts a General diagram explaining device of an automated system for monitoring, protection and control of electrical substation equipment.
  • the invention consists in the following.
  • the sensors 1 of the technical parameters of the equipment of the electrical substation 2 are connected to the converters 3 of the electrical signal into optical. These converters are connected to the optical data bus 4, on which also the converters 5 of the optical signal to the electrical signal are located, which are connected directly to the device 6 for monitoring, protection, registration and control of the equipment of the electrical substation.
  • This device for monitoring, recording and controlling the electrical substation equipment is made in the form of a server cluster consisting of several computers 7 connected to a single system using the internal information bus of cluster 8.
  • the server cluster is connected to the electrical substation equipment control device 9 located at the workplace 10 operator, It is also connected by a separate bus 11 to devices 12 executing control commands located on the equipment of the electrical substation, and remote access terminal 13.
  • sensors 1 of the equipment of an electrical substation sensors are usually provided that are located on the transformer and which constantly measure parameters, such as voltage, current, winding temperature, oil level, room temperature, condition of taps, the presence of gases in the oil, etc. .
  • the optical data bus 4 can be made in the form of an Ethernet network of fault-tolerant topology using special redundancy protocols with zero network reconfiguration time. This network is implemented on the basis of an optical data transmission medium to eliminate electromagnetic compatibility problems. Process bus interfaces and the communication format are standardized and described in IEC 61850.
  • ITIP ASP uses a fault-tolerant hardware cluster of “standard” servers with load balancing and support for process redistribution during cluster node failure.
  • a computing cluster platform consists of a group of servers of the same type (heterogeneous platforms are allowed, but when using the same type of hardware, significant maintenance savings are achieved).
  • the servers are divided into two groups - communication frontends that perform the tasks of interaction of ITIP ASP with peripheral equipment and cluster nodes that ensure the execution of application software.
  • Servers participating in the cluster are united through a specialized high-performance LAN - the cluster bus, which performs the functions of interaction of cluster components.
  • the internal information bus of cluster 8 is a high-speed data transmission network designed to combine cluster components into a single whole.
  • This network is based on specialized technologies based on IEEE 803.2 standards with data exchange speeds of up to 10 Gb / s.
  • This network is physically isolated from external buses for reliability and safety.
  • the server cluster has a software package with a modular structure.
  • the server cluster with this software package is connected via communication lines with executing protection and control commands for devices 12 located on the equipment of the electrical substation. This complex solves the following tasks:
  • the workstations of the operators 10, from which the equipment of the electrical substation is controlled, are connected to the server cluster with a dedicated network for security reasons. All traffic that can be intercepted is transmitted in encrypted form.
  • An automated system for monitoring, protection and control of electrical substation equipment works as follows.
  • the signals from the sensors 1 of the equipment of the electrical substation 2 through the converters 3 of the electrical signal to the optical and optical data bus 4 and the converters 5 of the optical signal into an electrical signal are sent to the device 6 for monitoring, protection, registration and control of the equipment of the electrical substation, made in the form of a server cluster .
  • This device performs registration, processing and analysis of these signals, for example, comparison with the specified parameters.
  • control commands are generated that are sent via bus 11 to devices 12 located on the electrical substation equipment and executing control commands. Control commands can also be issued from the operator’s workstation in manual mode, as well as from the remote access terminal 13.
  • This automated system for monitoring, protection and control of electrical substation equipment can be repeatedly manufactured in industry using modern technologies, materials and processes based on modern mastered technologies and used to monitor, protect and control the electrical substation equipment.
  • This automated system for monitoring, protection and control of electrical substation equipment has passed bench tests, as a result of which this system has shown high reliability, since the cluster is a fault-tolerant architecture that can ensure that all algorithms are executed even if several cluster node servers fail.
  • the system is much simpler than existing analogues, due to a significant reduction in the number of nodes, blocks and elements, types of devices that make up the automated system.
  • the system also showed a significant reduction in the cost of equipment in comparison with the traditional solution, a reduction in deployment time as a result of a reduction in the complexity of design, engineering and commissioning, a high degree of scalability and ease of modernization.
  • the cluster proposed in this invention includes several different server groups, which are computers 7.
  • the server cluster is indicated by 6.
  • One server group 7 is a communication frontend.
  • This group of servers is adapted for the interaction of cluster 6 with peripheral equipment of an electrical substation.
  • the second group of servers 7 are computers made in the form of nodes of the cluster 6. It is adapted to run application software.
  • the second group of servers has a modular structure. This structure contains:
  • - generator protection module - a module for ensuring the operation of emergency automation, including to prevent instability, to eliminate the asynchronous mode, to limit the increase in frequency, to limit the increase in voltage.
  • the set of modules and the number of computers in which they are implemented may be different in each case.
  • Each module has hardware and software.
  • the software part of each module is universal, and adapted for any hardware part.
  • the software parts of the modules can be installed in the hardware of the modules, as well as moved to a separate server in the server cluster.

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для мониторинга, защиты и управления режимов работы оборудования на электрической подстанции. Суть изобретения заключается в следующем, устройство для мониторинга, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции выполнено в виде кластера серверов, состоящего из нескольких компьютеров, соединенных в единую систему. Кластер серверов соединен с устройством управления оборудования электрической подстанции, расположенного на рабочем месте оператора. Кластер серверов соединен отдельной шиной с устройствами, исполняющими команды управления, расположенными на оборудовании электрической подстанции, и с терминалом удаленного доступа.

Description

Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции.
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для мониторинга, защиты и управления режимов работы оборудования на электрической подстанции.
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, опубликован: 10.05.2010, H02J3/00). Недостатком данной системы является необходимость подключения большого числа линий связи к датчикам, недостаточная вычислительная мощность устройств панели управления, вызванная распределением задач системы мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции по большому количеству устройств разных типов. Большое число линий связи вызвано тем, что было необходимо подвести данные о токах, напряжениях и других параметрах оборудования электрической подстанции к каждому устройству, входящему в состав панели управления, где такая информация необходима. При этом каждый датчик должен иметь подмодули для преобразования входной аналоговой информации в цифровой вид, пригодный для обработки. И соответственно подмодули для преобразования результатов вычислений в аналоговый вид управляющих команд для передачи к оборудованию. Что приводит к сложности системы управления и ее ненадежности.
Известна также 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, опубликован: 20.10.2010, H02J13/00). Данная система выбрана в качестве прототипа настоящего изобретения. В ней аналоговые связи между устройствами были заменены оптическими цифровыми. Таким образом удалось значительно сократить количество связей между устройствами, входящими в состав автоматизированной системы мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции. Однако существенным недостатком данной системы является то, что число типов интеллектуальных устройств, осуществляющих выполнение задач автоматизации, и их общее количество в составе автоматизированной системы мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции остается неизменно большим, что приводит к сложности и ненадежности работы в целом системы.
Техническая задача настоящего изобретения - упрощение автоматизированной системы мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции и повышение надежности ее работы.
Данная техническая задача решается за счет того, что автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции включает датчики технических параметров оборудования электрической подстанции, соединенные с преобразователем электрического сигнала в оптический. Кроме этого она содержит оптическую шину передачи данных и преобразователи оптического сигнала в электрический сигнал. Также в нее входит устройство для мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции. Это устройство для мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции выполнено в виде кластера серверов, состоящего из нескольких компьютеров, соединенных в единую систему. Кластер серверов соединен с устройством управления оборудования электрической подстанции, расположенного на рабочем месте оператора. Также он соединен отдельной шиной с устройствами, исполняющими команды управления, расположенными на оборудовании электрической подстанции, и с терминалом удаленного доступа.
Предлагаемая автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции поясняется с помощью прилагаемого чертежа. На фиг. 1. изображена общая схема, поясняющая устройство автоматизированной системы мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции.
Сущность изобретения заключается в следующем. Датчики 1 технических параметров оборудования электрической подстанции 2 соединены с преобразователями 3 электрического сигнала в оптический. Эти преобразователи подключены к оптической шине передачи данных 4, на которой также расположены преобразователи 5 оптического сигнала в электрический сигнал, которые подключены непосредственно к устройству 6 для мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции. Это устройство для мониторинга, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции выполнено в виде кластера серверов, состоящего из нескольких компьютеров 7, соединенных в единую систему с помощью внутренней информационной шины кластера 8. Кластер серверов соединен с устройством 9 управления оборудования электрической подстанции, расположенного на рабочем месте 10 оператора, Также он соединен отдельной шиной 11 с устройствами 12, исполняющими команды управления, расположенными на оборудовании электрической подстанции, и с терминалом удаленного доступа 13.
В качестве датчиков 1 оборудования электрической подстанции обычно предусмотрены датчики, которые расположены на трансформаторе и которые постоянно выполняют измерение параметров, таких как: напряжение, тока, температура обмотки, уровень масла, температура в помещении, состояние отводов, наличие газов в масле и т.д.
Оптическая шина передачи данных 4 может быть выполнена в виде сети Ethernet отказоустойчивой топологии с применением специальных протоколов резервирования с нулевым временем реконфигурирования сети. Данная сеть реализуется на основе оптической среды передачи данных для исключения проблем электромагнитной совместимости. Интерфейсы шины процесса и формат обмена данными стандартизован и изложен в IEC 61850.
В отличие от существующих систем, построенных на базе большого количества разнотипных устройств с ограниченным функционалом и разнородным аппаратным обеспечением в ИТИП АСП используется отказоустойчивый аппаратный кластер «стандартных» серверов с функцией распределения нагрузки и поддержкой перераспределения процессов при отказе узлов кластера. Вычислительная кластерная платформа состоит из группы однотипных серверов (допускается применение гетерогенных платформ, но при применении однотипного аппаратного обеспечения достигается существенная экономия на обслуживании). Функционально серверы подразделяются на две группы - коммуникационные фронтенды, выполняющие задачи взаимодействия ИТИП АСП с периферийным оборудованием и узлы кластера обеспечивающие выполнение прикладного программного обеспечения. Сервера - участники кластера объединяются посредством специализированной высокопроизводительной LAN - шиной кластера, выполняющей функции взаимодействия компонентов кластера.
Внутренняя информационная шина кластера 8 представляет собой высокоскоростную сеть передачи данных, предназначенную для объединения компонентов кластера в единое целое. Данная сеть выполнена на основе специализированных технологий на базе стандартов IEEE 803.2 со скоростями обмена данными до 10 Гбит/с. Данная сеть физически изолирована от внешних шин в целях надежности и безопасности.
Кластер серверов имеет программный комплекс с модульной структурой. Кластер серверов с данным программным комплексом связан через линии связи с исполняющими команды защиты и управления устройствами 12, расположенные на оборудовании электрической подстанции. Данный комплекс решает следующие задачи:
- Дифференциальная защита линии
- Комплекс ступенчатых защит линии
- Дифференциальная защита трансформатора
- Дифференциальная защита шин
- Защита фидера
- Защита двигателя
- Защита генератора
- Обеспечение работы противоаварийной автоматики, в том числе для предотвращения нарушения устойчивости, для ликвидации асинхронного режима, для ограничения повышения частоты, для ограничения повышения напряжения.
- Интерпретация команд управления
- Выполнение оперативных блокировок - Регистрации аварийных событий
- Определение места повреждения
- Контроль параметров качества электроэнергии
- Управление локальной автоматикой
- Учет электроэнергии
- Управление информационно-измерительным и информационно- вычислительным комплексами оборудовании электрической подстанции
- Мониторинг и диагностика силового оборудования
Мониторинг и диагностика трансформаторного и другого маслонаполненного оборудования.
- Мониторинг и диагностика коммутационной аппаратуры
- и т.д.
Рабочие места операторов 10, с которых производится управление оборудованием электрической подстанции, подключаются к кластеру серверов выделенной сетью из соображений безопасности. Весь трафик, который может быть перехвачен, передается в зашифрованном виде.
Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции работает следующим образом. Сигналы с датчиков 1 оборудования электрической подстанции 2 через преобразователи 3 электрического сигнала в оптический и оптическую шину передачи данных 4 и преобразователи 5 оптического сигнала в электрический сигнал поступают в устройство 6 для мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции, выполненного в виде кластера серверов. В этой устройстве производится 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 шине 11 поступают на устройства 12, расположенными на оборудовании электрической подстанции и исполняющими команды управления. Команды управления могут быть поданы также и с рабочего места оператора в ручном режиме, а также с терминала удаленного доступа 13.
Данная автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции может быть неоднократно изготовлена в промышленности с применением освоенных современных технологий, материалов и процессов на базе современных освоенных технологий и использована для мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции.
Данная автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции прошла стендовые испытания, в результате которых данная система показала высокую надежность, так как кластер это отказоустойчивая архитектура, позволяющая обеспечить выполнение всех алгоритмов даже в случае выхода из строя нескольких серверов-узлов кластера. Кроме того система гораздо проще существующих аналогов, за счет значительного сокращения количества узлов, блоков и элементов, типов устройств, входящих в состав автоматизированной системы. Также система показала существенное снижение стоимости оборудования в сравнении с традиционным решением, сокращение сроков развертывания как следствие снижения трудоемкости проектирования, инжиниринга и наладки, высокая степень масштабируемости и простота модернизации.
Данная автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции рекомендована к широкому внедрению в промышленность.
Поясняя вышеизложенное, предлагаемый в данном изобретении кластер включает в себя несколько различных групп серверов, являющимися компьютерами 7. На фигуре 1 кластер серверов обозначен цифрой 6. Одна группа серверов 7 является коммуникационными фронтендами. Эта группа серверов адаптирована для взаимодействия кластера 6 с периферийным оборудованием электрической подстанции. Вторая группа серверов 7 является компьютерами, выполненными в виде узлов кластера 6. Она адаптирована для выполнения прикладного программного обеспечения. Вторая группа серверов имеет модульную структуру. Эта структура содержит:
- модуль дифференциальной защиты линии электропередач,
- модуль комплекса ступенчатых защит линии электропередач,
- модуль дифференциальной защиты трансформатора,
- модуль дифференциальной защиты шин,
- модуль защиты фидера,
- модуль защиты двигателя,
- модуль защита генератора, - модуль обеспечения работы противоаварийной автоматики, в том числе для предотвращения нарушения устойчивости, для ликвидации асинхронного режима, для ограничения повышения частоты, для ограничения повышения напряжения.
- модуль интерпретации команд управления,
- модуль выполнения оперативных блокировок,
- модуль регистрации аварийных событий,
- модуль определения места повреждения,
- модуль контроля параметров качества электроэнергии,
- модуль управления локальной автоматикой,
- модуль учет электроэнергии,
- модуль управление информационно-измерительным и информационно- вычислительным комплексами оборудовании электрической подстанции,
- модуль мониторинга и диагностики силового оборудования,
- модуль мониторинга и диагностики трансформаторного и другого маслонаполненного оборудования,
- модуль мониторинга и диагностики коммутационной аппаратуры.
Набор модулей и количество компьютеров, в которых они реализованы могут быть разными в каждом конкретном случае.
Каждый модуль имеет аппаратную часть и программную часть. Программная часть каждого модуля является универсальной, и адаптирована для любой аппаратной части.
Программные части модулей могут быть установлены в аппаратные части модулей, а также вынесены в отдельный сервер в кластере серверов.

Claims

Формула изобретения
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, отличающееся тем, что 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.
PCT/RU2012/000463 2011-06-17 2012-06-14 Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции WO2012173525A2 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/116,283 US20140081475A1 (en) 2011-06-17 2012-06-14 Automated system for monitoring, protecting and controlling electrical substation equipment
EP12800502.2A EP2722719A4 (en) 2011-06-17 2012-06-14 AUTOMATED SYSTEM FOR MONITORING, PROTECTING AND CONTROLLING THE EQUIPMENT OF A POWER SUPPORT

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011124595 2011-06-17
RU2011124595/08A RU2468407C1 (ru) 2011-06-17 2011-06-17 Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции

Publications (3)

Publication Number Publication Date
WO2012173525A2 true WO2012173525A2 (ru) 2012-12-20
WO2012173525A9 WO2012173525A9 (ru) 2013-02-21
WO2012173525A3 WO2012173525A3 (ru) 2013-04-11

Family

ID=47357652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000463 WO2012173525A2 (ru) 2011-06-17 2012-06-14 Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20140081475A1 (ru)
EP (1) EP2722719A4 (ru)
RU (1) RU2468407C1 (ru)
WO (1) WO2012173525A2 (ru)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2552842C2 (ru) * 2013-10-17 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ Цифровая трансформаторная подстанция
CN103746452B (zh) * 2013-12-24 2016-05-11 国家电网公司 配电信息采集系统及其配电侧信息采集装置
US9392084B2 (en) 2014-01-06 2016-07-12 International Business Machines Corporation Recovery of a network infrastructure to facilitate business continuity
US9715433B2 (en) 2014-08-29 2017-07-25 Netapp, Inc. Reconciliation in sync replication
CN105591465A (zh) * 2014-10-23 2016-05-18 国家电网公司 一种解决变电站综合自动化的方法
CN104765332A (zh) * 2014-12-05 2015-07-08 国家电网公司 变电设备在线监测数据接入管理方法
CN104656621A (zh) * 2015-01-28 2015-05-27 杭州申昊科技股份有限公司 智能变电站监控系统
US10185311B2 (en) 2015-10-08 2019-01-22 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Methods and apparatus to design collaborative automation systems based on data distribution service middleware
RU2613130C1 (ru) * 2015-11-25 2017-03-15 Открытое акционерное общество "Авангард" Автоматизированное устройство мониторинга оборудования электрической подстанции
CN105739486B (zh) * 2016-02-16 2018-08-07 株洲时代电子技术有限公司 一种既有轨道工程机械远程诊断系统设计方法
RU2650894C1 (ru) * 2016-10-27 2018-04-18 ПАО "Московская объединённая электросетевая компания" (ПАО "МОЭСК") Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции
RU2668380C1 (ru) * 2017-11-20 2018-09-28 Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" Способ резервирования каналов связи и технологических устройств измерения, анализа, мониторинга и управления оборудованием электрической подстанции
CN108495093A (zh) * 2018-04-23 2018-09-04 国网宁夏电力有限公司银川供电公司 变电站视频管理系统及其管理方法
RU2691943C1 (ru) * 2018-05-28 2019-06-19 Глеб Германович Кравцов Устройство релейной защиты и автоматики узла электрической сети с измерительными органами, использующими оптические каналы связи с частотным кодированием
RU2693937C1 (ru) * 2018-12-24 2019-07-08 Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер") Способ релейной защиты и управления электрической подстанции и устройство для его осуществления
RU194011U1 (ru) * 2019-02-26 2019-11-25 Публичное акционерное общество "МРСК Центра и Приволжья" Цифровое устройство защиты для электрической подстанции
RU198895U1 (ru) * 2019-08-27 2020-07-31 Акционерное общество "Россети Тюмень" Цифровое устройство защиты с централизованным резервированием для электрической подстанции
DE102019125073A1 (de) * 2019-09-18 2021-03-18 Gleb Kravtsov Relaisschutz- und Automatikeinrichtung eines Knotenpunkts eines Stromnetzes mit Messelementen unter Einsatz von optischen Übertragungskanälen mit Frequenzcodierung
CN110601367B (zh) * 2019-09-24 2021-11-02 无锡圣普电力科技有限公司 一种新型智能远控测量终端系统
RU2737862C1 (ru) * 2019-11-07 2020-12-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Система управления цифровой подстанцией
RU2727526C1 (ru) * 2019-12-02 2020-07-22 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Цифровые измерительные трансформаторы" (ООО НПО "ЦИТ") Система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции
RU2727525C1 (ru) * 2019-12-02 2020-07-22 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Цифровые измерительные трансформаторы" (ООО НПО "ЦИТ") Способ мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции
CN111818135B (zh) * 2020-06-23 2022-11-25 宁波送变电建设有限公司永耀科技分公司 变电站数据中心内基于边缘计算的状态监测方法及装置
RU2762950C1 (ru) * 2020-11-18 2021-12-24 Публичное акционерное общество "Россети Сибирь" Программно-аппаратный комплекс архитектуры единой серверной платформы для подсистем цифровых подстанций 35 - 110 кв с использованием средств виртуализации
RU2769585C1 (ru) * 2021-08-23 2022-04-04 Станислав Игоревич Жданов Система мониторинга и обслуживания станций биологической очистки
RU2766314C1 (ru) * 2021-09-27 2022-03-15 Валерий Павлович Бобров Цифровая трансформаторная подстанция
CN114554585B (zh) * 2022-02-28 2024-02-13 南京国电南自电网自动化有限公司 一种5g通信线路差动保护的数据同步方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2389117C2 (ru) 2005-06-21 2010-05-10 Сименс Лтда. Система и способ централизованного мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов, установленных на разных подстанциях и в центрах мониторинга
RU2402139C2 (ru) 2005-06-21 2010-10-20 Сименс Лтда. Система и способ мониторинга и управления режимом работы силового трансформатора

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6947854B2 (en) * 2000-02-29 2005-09-20 Quadlogic Controls Corporation System and method for on-line monitoring and billing of power consumption
US6836737B2 (en) * 2000-08-09 2004-12-28 Statsignal Systems, Inc. Systems and methods for providing remote monitoring of consumption for a utility meter
US7062359B2 (en) * 2000-12-29 2006-06-13 Abb Ab Substation control system
US7568000B2 (en) * 2001-08-21 2009-07-28 Rosemount Analytical Shared-use data processing for process control systems
US7113980B2 (en) * 2001-09-06 2006-09-26 Bea Systems, Inc. Exactly once JMS communication
JP4051534B2 (ja) * 2002-01-29 2008-02-27 株式会社日立製作所 変電所システム
RU2263952C2 (ru) * 2003-10-22 2005-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Торнадо Модульные системы" Многопроцессорный контроллер для управления сложным технологическим объектом
US7089125B2 (en) * 2003-10-27 2006-08-08 Itron, Inc. Distributed asset optimization (DAO) system and method
US20050259374A1 (en) * 2004-05-21 2005-11-24 Inventec Corporation Network-based electrical unit on/off switching control method and system
US7729350B2 (en) * 2004-12-30 2010-06-01 Nokia, Inc. Virtual multicast routing for a cluster having state synchronization
US7738973B2 (en) * 2005-11-14 2010-06-15 Rockwell Automation Technologies, Inc. Distributed historian architecture and interfaces
US8510790B2 (en) * 2007-03-12 2013-08-13 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus
US8321194B2 (en) * 2009-10-01 2012-11-27 Power Analytics Corporation Real time microgrid power analytics portal for mission critical power systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2389117C2 (ru) 2005-06-21 2010-05-10 Сименс Лтда. Система и способ централизованного мониторинга и управления режимом работы силовых трансформаторов, установленных на разных подстанциях и в центрах мониторинга
RU2402139C2 (ru) 2005-06-21 2010-10-20 Сименс Лтда. Система и способ мониторинга и управления режимом работы силового трансформатора

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2722719A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP2722719A2 (en) 2014-04-23
EP2722719A4 (en) 2015-06-03
US20140081475A1 (en) 2014-03-20
WO2012173525A9 (ru) 2013-02-21
WO2012173525A3 (ru) 2013-04-11
RU2468407C1 (ru) 2012-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2468407C1 (ru) Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции
EP3301783B1 (en) Protection and control system for intelligent substation based on industrial internet architecture
EP3301784B1 (en) Intelligent power server applied to protection and control system for intelligent substation
EP1346453B1 (en) Substation control system
EP2264967B1 (en) Inter-bay substation automation application
US9136697B2 (en) Substation automation system with protection functions
Hajian-Hoseinabadi Availability comparison of various power substation automation architectures
Kaneda et al. IEC61850 based substation automation system
EP2706419B1 (en) Method and system for bay typical based IEC 61850 engineering and integration
CN209143526U (zh) 天车控制系统
CN105024454A (zh) 变电站二次设备监控系统
Kardam et al. Communication and load balancing using SCADA model based integrated substation
CN203840058U (zh) 变电站二次设备监控系统
KR20230064270A (ko) 직류 송배전망용 고속 제어 플랫폼 장치, 방법 및 시스템
CN103605019A (zh) 发电厂全厂电气设备在线监测系统及在线监测方法
Cheung et al. New smart-grid operation-based network access control
CN203825101U (zh) 发电厂全厂电气设备在线监测系统
Shen et al. A fully integrated substation LAN network for protection, control and data acquisition
RU2737862C1 (ru) Система управления цифровой подстанцией
Roostaee et al. Reliability Comparison of Various Power Substation Automation based on IEC61850
CN111262342A (zh) 低压配电系统的监控设备
RU2762950C1 (ru) Программно-аппаратный комплекс архитектуры единой серверной платформы для подсистем цифровых подстанций 35 - 110 кв с использованием средств виртуализации
Ojha et al. Integrated Network Management System Paper
CN109904931A (zh) 智能变电站电力服务器及其系统的过程层配置方法
RU2650894C1 (ru) Автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12800502

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14116283

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2012800502

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012800502

Country of ref document: EP