Тестирование системы релейной защиты и автоматики (РЗА) энергообъектов с шиной процесса (протоколы IEC61850-9-2 и IEC61850-8-1) предполагает дополнительный объём и соответствующую методологию испытаний, связанных с отличием интеллектуальных электронных устройств (ИЭУ) от микропроцессорных (МП) терминалов РЗА и особенностями их интеграции в систему РЗА, cоответственно, специфические требования предъявляются и к испытательному оборудованию.
Тестирование отдельных ИЭУ РЗА цифровой испытательной системой с выдачей SV-потоков и обменом GOOSE-сообщениями имеет принципиальные отличия для процессов наладки и эксплуатации. В последнем случае подключение и тестовые воздействия осуществляются не непосредственно на ИЭУ, а через локально-вычислительные сети (ЛВС) объекта (рис. 1) с объективным увеличением количества проверок.
В первом приближении перечень испытаний ИЭУ РЗА, специфичных для технологии ЦПС, включает в себя:
Рис. 1 – Обобщённая схема испытаний ИЭУ РЗА
Условная схема организации локально-вычислительной сети объекта «цифровая подстанция» (ЦПС) представлена на рис.2, где шина процесса (протоколы SV и GOOSE) разделена и резервируется по протоколу параллельного резервирования IEC62439 3 (PRP). В качестве измерительных преобразователей могут выступать цифровые измерительные трансформаторы (ЦИТ) или электромагнитные (ЭМ) измерительные трансформаторы с автономными преобразователями аналоговых сигналов (ПАС). Система синхронизации времени организуется на основе протокола точного времени РТР (IEEE 1588 2008). Рассматриваемая схема ЛВС является наиболее сложной и требовательной к аппаратным и программным возможностям испытательных комплексов.
При использовании на ЦПС с шиной процесса SV на основе ЭМ измерительных трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН) с ПАС необходимо проведение дополнительных испытаний:
Комплексная проверка взаимодействия элементов цифровой системы релейной защиты и автоматики представлена на рис. 4, где испытательная система типа РЕТОМ-71 [1] подаёт аналоговые воздействия, учитывающие при необходимости режим насыщения ТТ (рис. 5) на ПАС, с последующей оценкой реакции ИЭУ по GOOSE-сообщениям или дискретным сигналам от преобразователя дискретных сигналов (ПДС). Моделирование переходных процессов в ТТ принципиально возможно по реально снятой (экспериментальной) вольт-амперной характеристике ТТ. В перспективе для ЦПС с напряжением 330 кВ и выше актуально моделирование переходных процессов в ёмкостном ТН для оценки поведения быстродействующих защит.
Рис. 2 – Условная схема ЛВС ЦПС
Рис. 3 – Схема испытаний ПАС
Рис. 4 – Схема тестирования цифровой системы РЗА в схеме «ТТ-ПАС-ИЭУ»
Рис. 5 – Моделирование процесса насыщения ТТ для воспроизведения в аналоговом или цифровом (SV) виде
Отдельный интерес представляют испытания ИЭУ, включающие функции РЗА, подписанные на значительное (более 2-х) количество SV-потоков – централизованные защиты, дифференциальные защиты шин и многообмоточных трансформаторов, защиты мощных блоков генератор-трансформатор и т.п. Полноценное комплексное тестирование таких ИЭУ [2] можно выполнять при помощи цифрового испытательного комплекса, совмещая одновременно при тестовых воздействиях следующие процессы:
Схема подобных комплексных испытаний ИЭУ приведена на рис. 6, где цифровой испытательный прибор типа РЕТОМ-61850 [3] выполняет функции:
Рис. 6 – Схема комплексных испытаний ИЭУ РЗА
Отдельно следует отметить режим имитации «информационного шторма» в шине процесса, который может возникнуть при наладке и эксплуатации ЦПС, в том числе вследствие неправильного проектирования ЛВС объекта [5]. Перечень испытаний в данном режиме может включать:
Для оценки устойчивости отдельного ИЭУ и ЛВС в комплексе при «шторме» (или повышенной информационной нагрузке) по протоколам GOOSE и SV необходим соответствующий функционал и возможности испытательной системы по загрузке ЛВС свыше предела (100/1000 Мбит/с) на фоне имитации аварийных процессов в энергосистеме.
Шалимов А.С.
НПП «Динамика»
г. Чебоксары
Октябрь 2019