SIEMENS. Концепция построения системы РЗА, ПА и АСУТП в рамках цифровой подстанции

1. Unrestricted © Siemens AG 2016 siemens.com/energy automation products
Концепция построения системы РЗА, ПА и
АСУТП в рамках цифровой подстанции
ООО «Сименс» Департамент «Управление электроэнергией» (EM)

2. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 2
 Что такое шина процесса?
 Технология и Стандарты.
 Преимущества и недостатки.
 Опыт.
Цифровая подстанция.
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике

3. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 3
Шина процесса
Введение
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике
Классическая технология
Технология шины процесса

4. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 4
Диспетчерский пульт
МЭК 608705-104
ТТ
ТН
Контроллер
присоединения
Другие
устройства
АРМ ОП
Шина процесса
Шина станции MMS – Client / Server (Часть 7/8)
Дискретизированные аналоговые величины
Sampled Values (Часть 9)
GOOSE (Часть 7/8)
МЭК61850
IEC 61850 на подстанции
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике
Merging Unit

5. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 5
 Большие размеры классических
измерительных трансформаторов
 Экономия средств и площадей
Нетрадиционные
измерительные
трансформаторы
(NCIT)
 Общий формат передачи данныхМЭК 61850
 Синхронизированные измеренные
величины
Синхронизация
 Измерительные трансформаторыМЭК 61869
 Применение новых методов
резервирования сети (HSR и PRP)
Коммуникационная
надежность
Основные составляющие в построении Цифровой подстанции
NCIT
Синхронизация
МЭК 61850
МЭК 61869
Коммуникационная
надежность
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике
Кибербезопасность Мероприятия по защите от
несанкционированного доступа на
всех уровнях цифровой
подстанции
Кибербезопасность

6. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 6
Классические измерительные трансформаторы Нетрадиционные измерительные
трансформаторы (NCIT)
Нетрадиционные измерительные трансформаторы (NCIT) позволяют снизить высоту и вес РУ
(В = 3920 мм)
Уменьшение
высоты на
15%
(В = 4560 мм)
Составные части ЦПС
NCIT – Экономия средств и площадей
(В = 3320 мм)
(В = 3985 мм)
КРУЭ 330 кВ
-T2
-Q0
-Q1
-Q2
-Q51
-Q52
-T1
ТТЭО ТТЭО
-Q0
-T1
-Q52 -Q8
-Q9
-Q1
-Q2
-Q51
-T5
-Q0 -T2-T1
-Z1
ТТЭО
ТТЭО
ТНЭО
-Q1
-T1
-Q0
-Q51
-Q52
-T2
ТT ТT
-Q0
-T2
-Q52 -Q8
-Q9
-Q1
-Q2
-Q51
-Z1-T1 ТT
ТН
ТT
NCIT
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике
КРУЭ 330 кВ
КРУЭ 110 кВ КРУЭ 110 кВ

7. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 7
РУ 110 кВ с нетрадиционными ТТ и ТН
РУ 110 кВ с классическими ТТ и ТН
Компактное РУ
Составные части ЦПС
NCIT – Преимущества для клиента
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике
NCIT
Вторичная
коммутация
Точность измерений
Процесс измерений
Проектирование и
логистика
Характеристики
Уровень
безопасности
Уменьшенные размеры и вес
Замена медных связей на оптические
Исключение гармоник
Широкий диапазон измерений без насыщения
Один тип аппаратной части для ТТ и ТН
Отсутствие магнитных потерь и эффекта
феррорезонанса
Меньшая вероятность КЗ

8. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 8
МЭК 61850-9-2
МЭК 61850-9-2 LE (Light Edition)
Составные части ЦПС
МЭК 61850-9-2 – Часть МЭК 61850
МЭК 61850
Описывает коммуникационный профиль протокола передачи мгновенных значений и структуру
соответствующих сообщений
Дополнительные технические требования стандарта МЭК 61850-9-2 к структуре информационной
модели устройства, набору передаваемых данных, частот дискретизации измеряемых сигналов и
способов синхронизации устройств по времени
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике

9. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 9
IEEE C37.238-2011 Возможности и цели
Определяет общий профиль использования протокола IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP)
для систем защиты, управления, автоматики и коммуникации, использующих архитектурную структуру
Ethernet
Синхронизация интеллектуальных электронных устройств (IED) по времени c микросекундной
точностью при реализации шины процесса с использованием сети Ethernet.
IEEE 1588v2
IEEE
C37.238
Внедрение IEEE 1588 в энергосистеме
Составные части ЦПС
Синхронизация через Ethernet
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике
Синхронизация

10. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 10
МЭК 61869-9 «Измерительные трансформаторы. Часть 9. Цифровой интерфейс для измерительных
трансформаторов» заменит МЭК 60044-8, он основывается на серии стандартов МЭК 61850, и в нем
обеспечивается совместимость с МЭК 61850-9-2 LE.
MU
МЭК61850-9-2МЭК61869
Составные части ЦПС
МЭК 61869 – Цель стандарта
МЭК 61869
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике

11. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 11
Seamless Redundancy Systems:
 PRP – Parallel Redundancy Protocol (протокол постоянного
резервирования)
Два активных соединения, соединение 1 и 2 – активная передача,
радиальная топология
 HSR – High Availability Seamless Redundancy (протокол
непрерывного резервирования высокой готовности)
Два активных соединения, соединение 1 и 2 – активная передача,
кольцевая топология
Резервирование с задержкой на перестроение сети
 DHLR – Dual Homing Link Redundancy
Два соединения, соединение 1 – активная передача, соединение 2 –
режим ожидания
 RSTP – Rapid Spanning Tree Protocol
Протокол быстрого перестроения сетевой конфигурации
Составные части ЦПС
Коммуникационная надежность – Резервирование.
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике
Коммуникационная
надежность
Недостаточно для
шины процесса
Реализация в
SIPROTEC

12. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 12
HSR
PRP-A PRP-B
Станционный
контроллер
HSR:
 SIPROTEC с
интегрированным
коммутатором HSR
 До 50 устройств в
одном кольце
 Не требует настройки
коммутаторов
 Экономия за счет
кольцевой топологии
Составные части ЦПС
Комм. надежность – HSR и PRP
Резервирование без задержки на перестроение сети
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике
Коммуникационная
надежность

13. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 13
Кибербезопасность в управлении энергетикой
– наши предложения. Безопасные продукты:
МП терминалы РЗА SIPROTEC 5
Независимое тестирование
Разработано с учетом требований безопасности
Цифровая подпись загружаемых файлов и ПО
Внутренний Firewall
Разделение коммуникаций процесса и обслуживания
Отключение не используемых сервисов
Крипто-чип для безопасного информационного хранения
Управление обновлениями
Антивирусная совместимость
Все подтверждения кодируются для
критических по отношению к
безопасности операциям
Все попытки доступа регистрируются в
энергонезависимый и безопасный архив, а так же
передаются в виде сообщений по IEC 61850
Пароль доступа и аутентификация соответствуют
NERC-CIP и «Белая книга» BDEW
Шифрование коммуникационной линии
между ПО DIGSI 5 и устройством SIPROTEC 5
Кибербезопасность
Июль 2016

14. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 14
Недостатки и ограничения при реализации ЦП.
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике
Применение более сложного коммуникационного оборудования.
Высокая квалификация персонала для наладки и обслуживания.
Новый подход при проверках и ТО.
Не богатый опыт реализации.

15. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 15
Преимущества реализации ЦП, влияющие на надежность.
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике
Полный контроль сети передачи данных.
Обработка атрибутов качества сигналов, передаваемых по сети.
Резервирование сетей передачи дискретной информации.
Реализация 100% резервирования функций РЗА, АУВ, УМВ с применением
типовых решений.
Организация защиты от несанкционированного доступа в сеть ЦПС.
Снижение расходов (уменьшение медных связей, снижение затрат на
монтаж и наладку).
Функциональность (интеграция большего кол-ва источников данных,
независимое распределение сигналов).
Гибкость и расширяемость (добавление устройств защиты).
Повышенный эксплуатационный уровень безопасности (отказ от схем
ТТ/ТН).
Сокращение регламентных работ по ТО за счет самодиагностики
оборудования

16. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 16
Опыт реализации проектов и элементов Цифровых подстанций.
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике
 Nehden Station 380/110 kV (Дистанционная защита линий) 2008 год
 Würgau Substation 420 kV (Защиты линий). Июнь 2016____________________________________________________________
 Quo Vadis Project (МТЗ, РАС) Август 2015 год
____________________________________________________________
 Joliet Substation 13kV (МТЗ, РАС) Август 2015 год
 Heights Substation 13kV (МТЗ) Май 2016 год____________________________________________________________
 Trujillo Substation (220 / 138 kV) (ДЗТ) Ноябрь 2015 год
____________________________________________________________
 Пилотный проект для Hydro Quebec(Защиты генераторов, РАС) , реализация запланирована на Август 2016.
____________________________________________________________
 Woodcroft Substation 72kV (АУВ) Март 2016 год
 Пилотный проект для Manitoba Hydro (защиты линий, трансформаторов) , реализация запланирована на Август 2016.
 Пилотный проект для ATCO Electric (защиты линий) , реализация запланирована на Август 2016.
____________________________________________________________
 Пилотный проект для SIFTS I+D Project (защиты линий) , Июль 2015.

17. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 17
Наши разработки
Сертификаты KEMA
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике

18. Unrestricted © Siemens AG 2016
Page 18
Илья Беляев
EM DG
191186 Санкт-Петербург, Российская Федерация,
Набережная р. Мойки, 36.
+7(812)329-85-25
E-Mail:
ilya.belyaev@siemens.com
Спасибо за внимание!
Июль 2016 Автоматизация в Энергетике