Вопросы модернизации системы оперативного тока и собственных нужд при переходе к технологиям цифровой подстанции

1.

Вопросы модернизации системы оперативного
тока и собственных нужд при переходе к
технологиям цифровой подстанции
Студент гр. ЭНМ-220102
Научный руководитель, к.т.н
Научный консультант, ст. преподаватель
Уфимцев М.М.
Суворов А.А.
Апросин К.И.

2.

Введение
Цель исследования: проблемы модернизации системы оперативного постоянного тока и
собственных нужд подстанций на электромеханической и микропроцессорной аппаратной базе
при переходе к технологиям цифровой подстанции.
Актуальность исследования: для эффективной реализации цифровой подстанции необходима
установка устройств измерения и управления на открытое распределительное устройство, что
влечет за собой необходимость подключения этих устройств к цепям оперативного тока и
собственных нужд на территории открытого распределительного устройства.
Руководствуясь стандартами* ПАО «ФСК ЕЭС» касающимися организации собственных нужд и
оперативного тока выделяются следующие проблемы при подключении новых устройств:
1. Изменение нагрузки на СОПТ и СН.
2. Изменение объема кабельной продукции.
3. Особенности прокладки кабелей для новых устройств.
4. Экономические затраты.
2
*СТО 56947007-29.240.40.263-2018 Системы собственных нужд подстанций, ПАО «ФСК ЕЭС»
СТО
56947007-29.120.40.262-2018
Руководство
по
проектированию
систем
оперативного
постоянно

3.

Введение
Выбирается подстанция с
тремя классами
напряжения 220/110/10
кВ с главной схемой две
системы шин с обходной
Намечается четыре
различных варианта
подстанции
3
•как наиболее распространённый вариант узловой подстанции
распределительной сети.
•все выключатели баковые (электромеханическая РЗА);
•на ОРУ 110 баковые, на ОРУ 220 воздушные
(электромеханическая РЗА);
•все выключатели элегазовые (микропроцессорная РЗА);
•на ОРУ 110 маломасляные, на ОРУ 220 воздушные
(микропроцессорная РЗА).
Проектирование и расчет
системы оперативного
постоянного тока и
собственных нужд
•прокладка кабель-каналов на плане ОРУ;
•прокладка кабельных трасс оперативного тока и
собственных нужд по кабель-каналам;
•выбор батареи для нужд системы оперативного постоянного
тока;
•проверка нагрузки на трансформатор собственных нужд.
Модернизация до уровня
технологий цифровой
подстанции
•размещение коммутаторов коммуникационной сети, устройств
управления и измерения на территории ОРУ;
•прокладка кабельных трасс коммуникационной сети,
оперативного тока и собственных нужд для питания
устанавливаемого оборудования;
•реализация децентрализованной архитектуры ЦПС внутри ОПУ;
•реализация централизованной архитектуры ЦПС внутри ОПУ;
•итоговое сравнение получившихся результатов до и после

4.

Реализация цифровой подстанции
Централизованная архитектура ЦПС
4
Децентрализованная архитектура ЦПС

5.

Организация локальной-вычислительной сети на ОРУ
«Решетчатая»
структура кабель каналов
для раздельной прокладки основной и
резервной локальной сети.
Расположение коммутаторов возле дороги
для обеспечения доступности к ним.
Прокладка оптоволокна с основного и
резервного коммутатора осуществляется
через разные кабель-каналы.
5

6.

Изменение нагрузки на СОПТ
900
800
767,89
786,123
*Расчет толчкового тока производится с учетом
отключения
или
включения
самых
мощных
выключателя(-ей) и работой РЗА.
700
Толчковый ток*, А
Все новое оборудование (AMU, DMU, коммутаторы),
устанавливаемое на ОРУ, подключается к системе
оперативного постоянного тока.
600
500
407,89
425,333
400
321,64
303,75
300
200
100
42,39
29,457
0
6
Все баковые
Воздушные/баковые
Толчковый ток после модернизации, А
Воздушные/маломасляные
Все элегазовые
Толковый ток до модернизации, А

7.

Изменение нагрузки на СН
Добавляются новые потребители – шкафы наружной
установки для обогрева нового оборудования.
500
450
439,649
424,224
*Расчет производится с учетом коэффициента
спроса и
в ремонтных условиях с учетом
допустимой перегрузки 15%.
400
Полная мощность*, кВА
350
307,805
292,5
300
250
225,127
209,315
209,954
194,874
200
150
100
50
0
7
Все баковые
Воздушные/баковые
Полная мощность после модернизации, кВА
Воздушные/маломасляные
Все элегазовые
Полная мощность до модернизации, кВА

8.

Изменение объема кабельной продукции
50000
44594,421
45000
39818,391
40000
Общая длина кабелей, м
35000
35908,495
34708,156
31299,635
35573,365
29642,1529932,121
30000
27335,9626022,23
25687,095
25348,965
25000
20000
15000
10000
5000
0
8
Все баковые
До модернизации
Воздушные/баковые
Воздушные/маломасляные
После модернизации без учета оптоволокна
Все элегазовые
После модернизации с учетом оптоволокна

9.

Экономические затраты
0,33%
2%
1%
4%
5%
0,32%
1,75%6,72%
3,44%
4,87%
0,73%
9%
4,34%
77,83%
79%
Кабель одномодовый
Кабель многономодовый
Кабель одномодовый
Кабель многономодовый
Коммутаторы на ОРУ
Коммутаторы в ОПУ
Коммутаторы на ОРУ
Коммутаторы в ОПУ
SFP 1000 Мбит/c
SFP 100 Мбит/c (оптика)
SFP 10 Гбит/c
SFP 1000 Мбит/c
SFP 100 Мбит/c (оптика)
Сервер
SFP 100 Мбит/c (RJ-45)
Затраты на ЦПС с децентрализованной архитектурой Затраты на ЦПС с централизованной архитектурой
составляют 127,727 тыс. евро без учета терминалов
9
РЗА, AMU и DMU.
составляют 129,876 тыс. евро без учета AMU и DMU.

10.

Заключение
Таким образом, при модернизации классической подстанции до
цифровой наблюдаются следующие тенденции:
1. Незначительные увеличения нагрузки на систему переменного
тока собственных нужд и оперативного постоянного тока.
2. Существенное увеличение объема кабельной продукции на
ОРУ.
3. Увеличение количества кабель-каналов на подстанции.
4. Основные затраты при модернизации придутся на
коммутаторы, расположенные на ОРУ (без учета терминалов).
5. Необходим пересмотр организации оперативного тока и
собственных нужд при переходе к технологиям ЦПС.
10

11.

Спасибо за внимание!