Компания «АЙДИ-ИНЖИНИРИНГ» из Екатеринбурга, основанная в 2005 году, специализируется на решениях для электроснабжения. 18 лет назад коллектив начинал с производства электротехнических шкафов 0,4 кВ, которые создавались с применением европейских комплектующих. Но большой опыт работы на рынке электроэнергетики, постоянный рост компетенций, появление новых направлений деятельности позволили команде наладить собственное производство и приступить к разработке проекта цифровой подстанции. Сегодня компания способна полностью реконструировать старый объект электроснабжения и построить новый, выполнив весь комплекс работ «под ключ», производит распределительные устройства с высоким уровнем локализации и начала разработку проекта построения цифровой подстанции среднего напряжения. Мы обратились к Роману Польских, менеджеру отдела проектов 1‑й категории ООО «АЙДИ-ИНЖИНИРИНГ», и попросили рассказать об особенностях этой работы.

ИСУП: Сейчас мы наблюдаем быстрое развитие цифровых технологий. Одновременно растут требования заказчиков к цифровизации оборудования. Какую стратегию выбрала компания «АЙДИ-ИНЖИНИРИНГ» в этих постоянно меняющихся условиях?

Р. С. Польских: В нашей отрасли внедрение новых технологий проявляется в построении цифровых подстанций. Мы тоже работаем над созданием цифровой подстанции, эта работа включена в на­шу стратегию развития.

Цифровизация и интеллектуализация оборудования проникают во все сферы экономики и жизни. Электроэнергетика не является исключением, здесь то­же происходят перемены. Когда-то постоянный ток почти полностью сменили переменным, выбрав более экономичное решение. Громоздкое оборудование регулярно заменяется более компактным и эргономичным. Защита ячеек среднего напряжения реализуется не с помощью схем вторичных коммутаций, а с помощью алгоритмов в терминалах релейной защиты и автоматики. Наконец, сегодня эксплуатирующий персонал электрохозяйства желает наблюдать за параметрами се­ти в реальном времени, иметь возможность удаленно и оперативно управлять оборудованием, сохранять историю наблюдений и событий, предотвращать появление аварийных ситуаций. Эта потребность задает тренд на автоматизацию электрооборудования.

К настоящему времени специалисты компании «АЙДИ-ИНЖИНИРИНГ» выполнили работу по формированию видения современной цифровой комплектной трансформаторной подстанции (КТП) среднего напряжения. Я приведу схему, где показан пример ее возможной реализации (рис. 1).

Рис. 1. Пример структурной схемы цифровой подстанции (увеличить изображение)

ИСУП: На базе какого оборудования разрабатывается ва­ша цифровая КТП и что делает ее цифровой?

Р. С. Польских: Более 10 лет мы производим комплектные трансформаторные подстанции под торговой маркой «Исеть». В состав КТП включается производимое на­ми оборудование: распределительные устройства среднего напряжения серий UM, Ulti­ma, силовые сухие трансформаторы, щитовое электрооборудование. А цифровой ее делает применение оборудования связи, сбор сигналов и параметров с основных элементов и систем, резервирование и хранение данных.

ИСУП: В чем принципиальное отличие вашей цифровой подстанции от давно придуманного и реализованного технического решения на ба­зе контроллеров телемеханики со сбором сигналов и параметров основных элементов системы?

Р. С. Польских: Вы хотите спросить, не изобретаем ли мы велосипед? Конечно, нет. Главное отличие – применение решений по ГОСТ Р МЭК 61850-2011. Этот стандарт разделяет аварийные и телеметрические сигналы и присваивает приоритеты разным событиям.

Система, построенная в соответствии с этим стандартом, работает в едином, синхронизированном времени. Кроме то­го, это резервированная система. На взгляд специалистов «АЙДИ-ИНЖИНИРИНГ», резервирование и является одним из основных плюсов.

ИСУП: Расскажите о резервированной системе подробней.

Р. С. Польских: Представим идеальный вариант реализации цифровой подстанции. В ней можно формально выделить несколько уровней: уровень процесса, уровень присоединения и собственно уровень подстанции. И на каждом есть резервирование.

Сперва рассмотрим уровень процесса. Его составляют датчики то­ка и напряжения. Они могут быть как цифровыми (например, оптическими), которые напрямую передают сигнал по протоколу GOOSE (один из протоколов передачи данных стандарта ГОСТ Р МЭК 61850-2011), так и аналоговыми (классические и привычные нам трансформаторы то­ка и трансформаторы напряжения), с которых аналоговые сигналы поступают в аналого-цифровые преобразователи. А уже аналого-цифровые преобразователи преобразуют сигнал в протокол GOOSE. Иные сигналы (например, контакты состояния и контакты аварии) то­же собираются устройствами для преобразования в протокол GOOSE. Все устройства, передающие и собирающие полевые сигналы, составляют нижний уровень, или уровень процесса.

Устройства уровня процесса объединяются в две взаиморезервируемые ши­ны данных с помощью коммутаторов. Это называется шиной процесса. Каждое устройство, которое выдает свои данные в цифровую подстанцию, должно обладать двумя выходами Ethernet для обеспечения резервирования выходных данных. Это одна из важнейших особенностей оборудования цифровой подстанции, отвечающая требованиям стандарта ГОСТ Р МЭК 61850-2011.

Теперь уровень присоединения: к каждой ши­не процесса необходимо подключить устройства синхронизации времени и интеллектуальные электронные устройства (IED). Они регистрируют аварийные события, реализуют функции телемеханики и релейной защиты. Причем в устройстве IED могут быть совмещены эти функции, и оно может анализировать данные с нескольких разных устройств ши­ны процесса.

Еще один неоспоримый плюс архитектуры ГОСТ Р МЭК 61850-2011 – при выходе из строя одного устройства IED другое подхватывает его функции, и система продолжает работать дальше. Это и есть резервирование. В классической схеме при выходе из строя терминала релейной защиты линия перестает быть защищена.

Уровень подстанции – это серверное оборудование и АРМ, которые берут данные с шин предыдущего уровня (уровня присоединения), анализируют их, позволяют оператору наблюдать за происходящими событиями, передают данные во внешний мир и т. д.

ИСУП: Есть ли организации, эксплуатирующие оборудование на ба­зе архитектуры ГОСТ Р МЭК 61850-2011?

Р. С. Польских: Философию этого стандарта уже принимают для оборудования высокого напряжения и успешно реализуют на самых ответственных объектах 110–220 кВ такие организации, как Группа «Россети» и другие крупные компании. На ба­зе ГОСТ Р МЭК 61850-2011 созданы нормативные документы. Исторически так сложилось, что наиболее ответственные объекты обкатывают на се­бе самые современные подходы. А дальше прогрессивные решения спускаются к объектам среднего напряжения 6–20 кВ. На­ша компания «АЙДИ-ИНЖИНИРИНГ» уже готова внедрять эти решения на своих подстанциях КТП «Исеть».

ИСУП: Другим трендом в России является курс на импортозамещение. Запрос энергетиков связан с обеспечением объектов критической инфраструктуры гарантированным электроснабжением, применением надежного, современного оборудования российского производства. Работаете ли над созданием собственных изделий с высокой степенью локализации?

Р. С. Польских: Несомненно, это является нашим ключевым приоритетом. Мы учитываем события, происходящие на российском рынке, отслеживаем мировые тенденции, рассматриваем перспективные направления развития, принимаем решения по инвестированию и выводу на рынок нового оборудования.

Например, в соответствии с целевым направлением обеспечения технологического суверенитета компания сделала одну из своих крупных инвестиций. Мы вложились в разработку и производство оборудования с максимально возможным уровнем локализации. Полтора го­да назад мы провели анализ рынка технических решений для КРУ на 6–20 кВ, а уже в текущем го­ду запускаем новую линейку распределительных устройств среднего напряжения Evolution (рис. 2) с уровнем локализации около 99 %. Эти КРУ могут быть установлены в кабельных сетях различной конфигурации с номинальным напряжением до 20 кВ и номинальным током до 630 А. Распределительные устройства линейки Evolution производятся в двух исполнениях: моноблочном с шириной функции 350 мм и модульном с шириной ячейки 500 мм. Предлагаемый набор функций позволяет создавать КРУ, соответствующее любым запросам.

Рис. 2. Распределительное устройство линейки Evolution: а – моноблочное исполнение; б – модульное исполнение

При разработке учитывался опыт ведущих мировых производителей. Например, для гашения ду­ги мы выбрали малогабаритные вакуумные дугогасительные камеры, обеспечивающие экологичность и безопасность решения.

Опционально может быть реализована четырехсторонняя защита от внутренней ду­ги. Тепловое и механическое воздействие, создаваемое внутренней дугой, полностью поглощается оболочкой КРУ. Персонал, находящийся вблизи Evolution, при возникновении внутреннего короткого замыкания не подвергается опасности. Еще одно решение – одинаковый коммутационный блок с интуитивно понятной логикой управления для всех типов ячеек. Це­пи высокого напряжения в наших КРУ имеют пофазную изоляцию. Следует добавить, что отсутствие элегаза и твердотельная изоляция позволяют увеличить срок службы оборудования и снизить общую стоимость владения.

В настоящий момент оборудование проходит серию необходимых испытаний, а коммерческий запуск КРУ Evolution намечен на IV квартал текущего го­да. Мы приобрели бесценный опыт по разработке и выводу на российский рынок полноценного изделия собственного производства, на котором без оговорок и с гордостью напишем: «Сделано в России».