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:

  • проверку поведения при потере синхронизации;
  • оценку функционирования при возникновении искажений сетевых данных в SV-потоках (задержки, пропадания и перемешивания цифровых отсчётов);
  • проверку устойчивости при информационной перегрузке ЛВС, включая информационный шторм по протоколам SV и GOOSE.

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:

  • проверка встроенных в алгоритм ПАС функций, например, блокировки при неисправности в цепях напряжения и различных пусковых органов по симметричным составляющим тока и напряжения (рис. 3);
  • анализ преобразования (восстановления формы) устройством ПАС аварийных сигналов, искажённых насыщением измерительных ЭМ ТТ, с последующей реакцией ИЭУ на полученный цифровой поток;
  • тестирование ИЭУ в системе «ТТ-ПАС-ИЭУ» при имитации искажённой насыщением ЭМ ТТ формой вторичного тока и соответствующими искажениями данных SV-потоков;
  • тестирование ИЭУ в системе «ТТ-ПАС-ЛВС-ИЭУ»: комплексные испытания ИЭУ с учётом насыщения измерительных ЭМ ТТ и искажений (например, пропуски сетевых пакетов) в ЛВС (шине процесса), что объективно затрудняет анализ алгоритмов восстановления ИЭУ формы аварийного сигнала.

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:

  • насыщение ЭМ ТТ в данных SV-потоков IEC 61850-9-2;
  • искажения сетевых данных ЛВС в SV-потоках IEC 61850-9-2;
  • повышенная информационная нагрузка («Шторм» SV/GOOSE);
  • автоматизированные испытания по заданным сценариям.

Схема подобных комплексных испытаний ИЭУ приведена на рис. 6, где цифровой испытательный прибор типа РЕТОМ-61850 [3] выполняет функции:

  • автоматической системы тестирования функций РЗА с генерацией SV-потоков с заданными режимами (до 80-ти потоков: около 400 Мбит/с для протокола IEC61850-9-2LE [4] и до 256 GOOSE-сообщений);
  • фиксации срабатывания по входящим от ИЭУ РЗА GOOSE-сообщениям;
  • синхронизации по протоколу точного времени (РТР-сервер).

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:

  • статическую загрузку шины процесса данными SV и GOOSE;
  • информационный всплеск GOOSE;
  • «шторм» ЛВС шины процесса с учётом параллельного резервирования (PRP).

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.

Выводы

  1. Комплексное тестирование интеллектуальных электронных устройств РЗА энергообъектов, реализованных с поддержкой технологии «цифровая подстанция», предъявляет специфические требования к испытательным комплексам.
  2. Рассмотренные схемы испытаний отдельных ИЭУ и комплекса РЗА с поддержкой протоколов SV и GOOSE актуальны для комплексной оценки поведения ИЭУ при пуско-наладке и последующих эксплуатационных проверках, особенно при наличии на энергообъекте ИЭУ разных изготовителей.
  3. Нормативные документы, программы и протоколы испытаний комплексов ИЭУ РЗА присоединения рекомендуется дополнить соответствующими схемами и методами тестирования.

Литература

  1. Комплекс программно-технический измерительный РЕТОМ-71. Руководство по эксплуатации БРГА.441323.035 РЭ. Чебоксары, 2016.
  2. Безденежных М.Н., Дони Н.А., Егоров Е.П., Кошельков И.А., Петров А.А., Шалимов А.С. Особенности тестирования цифровой дифференциальной защиты шин 110-750 кВ на основе протокола IEC61850-9-2LE // Релейная защита и автоматизация. 2018. № 2(31). С. 41-47.
  3. Комплекс программно-технический измерительный цифровой РЕТОМ-61850. Руководство по эксплуатации БРГА.441461.014 РЭ. Редакция 130617.
  4. IEC 61850-9-2 LE (Lite Edition). Implementation Guideline for Digital Interface to Instrument Transformers using IEC 61850 9-2.
  5. Герасимов В.А. Вопросы испытаний ЦПС в режиме повышенной информационной нагрузки // Цифровая подстанция. 2018. № 10. С. 48–51.

Шалимов А.С.
НПП «Динамика»
г. Чебоксары
Октябрь 2019

вверх

Вход в личный кабинет

Восстановление доступа

Заказать звонок

Новое сообщение