Документация "Мониторинг сетей 550/220 кВ"

Распределённый синхронизированный мониторинг системных возмущений в сетях 500/220 кВ

Скачать PDF

Synaptec DES формирует распределённый слой синхронизированных измерений токов и напряжений для пространственно-временного анализа событий в территориально разнесённых узлах энергосистемы. Решение помогает восстановить последовательность развития возмущения по общей временной шкале и сопоставить данные с действующими SCADA/EMS, PMU/WAMS, РЗА, противоаварийной автоматикой и аварийными регистраторами.

Задача и практический результат

При системном возмущении необходимо сопоставить изменение параметров электрической сети в нескольких удалённых точках. Инженерный анализ должен установить, где зарегистрировано наиболее раннее изменение, как затем менялись токи, напряжения, активная и реактивная мощность, частота и фазовые соотношения, а также в какой последовательности реагировали соседние узлы и автоматика.

DES не выдаёт автоматическое заключение о первопричине. Он предоставляет синхронизированный массив измерений, позволяющий инженерно подтвердить последовательность:

  • доаварийный режим;
  • первое зарегистрированное изменение;
  • распространение возмущения по сети;
  • реакция соседних узлов, РЗА и противоаварийной автоматики;
  • послеаварийный режим.

Базовый измерительный канал

Измерительный тракт строится по схеме: ТА/ТН → Passive Secondary Converter (PSC) → одномодовое оптическое волокно или OPGW → DES Interrogator → синхронизированные цифровые данные.

Удалённый PSC является пассивным устройством: ему не требуется локальное питание или активная электроника на контролируемом объекте. Оцифровка сигналов, временная маркировка и подготовка данных к передаче выполняются централизованно в DES Interrogator.

Упрощённая линейная схема Synaptec DES
Упрощённый измерительный канал: ТА/ТН, пассивный PSC, оптический сегмент, DES Interrogator и интерфейсы IEC 61850.

Функциональная схема Synaptec DES

В зависимости от задачи система может принимать сигналы тока, напряжения, температуры, механических деформаций, вибрации и частичных разрядов. Для анализа системных возмущений в сетях 500/220 кВ основной интерес представляют синхронизированные токи и напряжения, waveform, частота, фазовые соотношения и диагностический гармонический состав.

Функциональная схема системы синхронизированных измерений Synaptec DES
Сбор сигналов оптическими датчиками, централизованная оцифровка, передача по IEC 61850 и последующий инженерный анализ.

Распределённая архитектура для сети 500/220 кВ

На каждой выбранной подстанции формируется отдельный пассивный измерительный сегмент с одним DES Interrogator. Несколько территориально разнесённых Interrogator объединяются общей внешней временной синхронизацией, например PTP, чтобы все записи могли анализироваться на единой временной шкале.

Ограничение 60 км относится к одному passive sensing segment, а не ко всей распределённой системе. Географический охват увеличивается за счёт нескольких сегментов и DES Interrogator.

Распределённая архитектура DES для сети 500/220 кВ
Пример распределённых измерительных сегментов на трёх подстанциях с общей временной шкалой и централизованным инженерным анализом.

Функциональный результат для диспетчерского центра

Синхронизированный массив DES-измерений помогает отвечать на инженерные вопросы по последовательности развития события, не подменяя оперативно-диспетчерское заключение.

Инженерный вопрос Что определяется
Первое изменение Наиболее раннее зарегистрированное изменение на общей временной шкале.
Изменение режима Изменение I/U, P/Q, частоты и фазовых соотношений в связанных узлах.
Пространственная локализация Участок или точка, где зарегистрировано наиболее раннее изменение режима.
Последовательность события Сопоставление удалённых измерений непосредственно по развитию переходного процесса.
Сопоставление с РЗА/ПА Момент и последовательность работы защит и противоаварийной автоматики.
Послеаварийная картина Состояние оставшихся межсистемных связей после развития события.
Временная реконструкция системного возмущения
Сопоставление первого изменения и последующих изменений в нескольких точках по общей временной шкале.

Технические параметры

Ниже приведены основные параметры проектной постановки. Финальная конфигурация подтверждается Synaptec по исходным данным конкретного объекта.

Параметр Значение или характеристика
Измерения Ток, напряжение, синхронизированные waveform, частота, фазовые соотношения, диагностический гармонический состав.
Публикация waveform 4 или 4,8 кГц.
Временная маркировка До 1 мкс.
Passive sensing segment До 60 км — предел одного пассивного сегмента, а не всей системы.
Оптический бюджет сегмента Менее 10 dB от первого до последнего сенсора.
Ориентир потерь PSC-1-C Приблизительно 0,2 dB на сенсор.
Monitoring PSC 18 рекомендуется, 24 максимум на один DES Interrogator.
Protection PSC 12 рекомендуется, 18 максимум на один DES Interrogator.
Интерфейсы IEC 61850-9-2 SV, GOOSE, MMS.
DES Interrogator 19 дюймов, 3U; 447 × 425 × 132 мм; 8,3 кг; до 90 Вт; от −25 до +55 °C; IP20.

Выбор измерительных точек

Точки выбираются не по принципу формального охвата всех объектов сети, а исходя из задачи анализа: тип события → критическое электрическое сечение → необходимые параметры → кандидаты в точки измерения → минимально достаточный набор.

Конфигурация считается достаточной, если позволяет отличить наиболее раннее зарегистрированное изменение от последующих изменений, вызванных распространением возмущения.

Выбор точек синхронизированного измерения
Формирование минимально достаточного набора точек для определения первого изменения и направления распространения возмущения.

Интеграция и инженерные границы

DES добавляет синхронизированный слой измерений I/U и waveform, но не заменяет действующие SCADA/EMS, PMU/WAMS, РЗА/ПА, аварийные регистраторы и оперативно-диспетчерские процедуры.

  • Для нескольких DES Interrogator требуется общий внешний источник времени, например PTP.
  • Данные передаются через стандартные интерфейсы IEC 61850-9-2 SV, GOOSE и MMS.
  • Архитектура хранения и передачи определяется требованиями объекта по информационной безопасности и эксплуатации; облачная схема не является обязательной.
  • Waveform и harmonic content используются как диагностический слой; соответствие метрологическим требованиям к качеству электроэнергии подтверждается отдельно.
Интеграция DES в цифровую инфраструктуру анализа
Передача синхронизированных данных DES в защищённую сеть объекта и сопоставление со SCADA/EMS, SOE, РЗА, аварийными регистраторами и PMU/WAMS.

Нормативный контекст

Применение распределённого синхронизированного мониторинга соответствует общему направлению нормативных требований Казахстана и Узбекистана к контролю электрических режимов, регистрации доаварийных и аварийных процессов, последовательности событий, работе РЗА и противоаварийной автоматики, а также передаче телеметрической информации в диспетчерские центры.

Дальнейшая проработка проекта

Проектирование рекомендуется выполнять по последовательности: выбранное электрическое сечение → характерный тип события → необходимые параметры → точки измерения → доступная оптическая инфраструктура → общий time-sync → подтверждённая конфигурация Synaptec → сопоставление с данными диспетчерского центра.

Использованные нормативные и технические документы

  • Материалы КДЦ «Энергия» и ОЭС Центральной Азии;
  • Постановление Кабинета Министров Республики Узбекистан №609 от 18.10.2022;
  • Закон Республики Казахстан «Об электроэнергетике»;
  • Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Республики Казахстан, приказ №247 от 30.03.2015;
  • Электросетевые правила Республики Казахстан;
  • Правила по предотвращению аварийных нарушений ЕЭС Республики Казахстан, приказ №58 от 02.02.2015;
  • ПУЭ РК, ГОСТ 32144-2013, ГОСТ 30804.4.7-2013, ГОСТ 30804.4.30-2013, ГОСТ 33073-2014;
  • IEC 61850-9-2, IEC 61850 GOOSE и MMS;
  • Synaptec MA-010 Rev.19, документация PSC и техническое разъяснение Synaptec от 19.08.2026.