Разработка и внедрение автоматизированной системы мониторинга и анализа функционирования РЗА для задач диагностики и обеспечения надежного телеуправления

Журнал «Релейщик»

В процессе модернизации электросетевого хозяйства, реконструкции и ввода новых объектов ЕНЭС (Единая национальная (общероссийская) электрическая сеть) возрастает количество микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) разных типов и производителей в общем числе эксплуатируемых устройств. Вместе с этим возрастает сложность обслуживания и поддержания исправности микропроцессорных устройств РЗА различных производителей, а также, соответственно, увеличивается сложность разбора и анализа всех случаев работы устройств РЗА. В настоящее время контроль и анализ работы устройств РЗА на объектах ЕНЭС производится в ручном режиме: периодическая визуальная оценка исправности по светодиодам состояния, данным на графическом дисплее, положению переключателей. Актуальность выставленных параметров конфигурации устанавливается по итогам плановых работ по техническому обслуживанию устройств РЗА, анализ работы устройств – по итогам разбора аварийной информации, полученной непосредственно от устройств РЗА или автономных вторичных систем ОМП (определение места повреждения) и РАС (регистрация аварийных событий).

Система мониторинга и анализа функционирования устройств РЗА для задач диагностики и обеспечения надежного телеуправления на объектах ЕНЭС (далее – Система), применимая для энергообъектов класса 6–750 кВ, решает следующие основные задачи:

1)           мониторинг исправности и контроль технического состояния микропроцессорных устройств РЗА – постоянная и периодическая оценка состояния исправности и работоспособности функциональных компонентов устройства РЗА в нормальных режимах и в режиме возникновения аварийных нарушений на энергообъекте. Оценка дается по результатам обработки регистрируемых дискретных и аналоговых сигналов, связанных устройством РЗА;

2)           контроль изменений конфигурации устройств РЗА и положений переключающих устройств РЗА – периодический контроль изменения версии внутреннего программного обеспечения (прошивки) и параметров настройки (уставок) работы защит, постоянный или периодический контроль положения переключающих устройств РЗА. Оценка дается по результатам сопоставления рабочего (текущего в устройстве) файла конфигурации устройства РЗА с эталонным файлом конфигурации (является утвержденным заданием) и сопоставления оперативного положения переключающих устройств РЗА с заданными эталонными положениями для схемно-режимной ситуации.

Входными данными для мониторинга исправности и контроля технического состояния устройств РЗА определены:

• дискретные сигналы устройства РЗА;

• дискретные сигналы от оборудования смежных вторичных систем, влияющих на функционирование и работу устройств РЗА;

• дискретные сигналы положения переключающих устройств РЗА;

• значения аналоговых сигналов измерения параметров электрического режима;

• файлы записи осциллограмм устройств РЗА в формате COMTRADE;

• файлы конфигурации (уставок) устройств РЗА.

• Файлы записи осциллограмм используются в Системе для получения информации измерений дискретных и аналоговых сигналов.

Источниками входных данных на энергообъектах выступает SCADA с ретрансляцией в Систему собираемых данных по протоколу МЭК 60870-5-104 или непосредственно сами МП-устройства РЗА, используя отдельный порт связи с МЭК 60870-5-103 или для объектов ЦПС с МЭК 61850. При организации сбора данных предпринимаются меры по обеспечению информационной безопасности устройств РЗА путем помещения сервера в DMZ-сегмент коммуникационной сети энергообъекта, организованной с использованием межсетевых экранов.

Семантическая интеграция входных данных выполняется на основе использования общей информационной модели (МЭК 61970/61968), которая была расширена дополнительной семантикой для описания устройств РЗА и идентификации сигналов, записанных в формате COMTRADE. В информационной модели Системы описывается соответствие входных данных объекта мониторинга реальным данным, получаемым от устройств РЗА и смежных информационных систем энергообъекта, выступающих источниками данных. Подсистема сбора данных использует эту информацию при обработке данных измерений и записи значений в базу данных Системы.

В Системе не предъявляются требования к унификации имен аналоговых и дискретных сигналов или каналов записи в источниках входных данных. Имя регистрируемого входного сигнала в Системе может совпадать с именем соответствующего сигнала или канала в источнике входных данных или иметь свое уникальное имя.

Разделение входных сигналов по компонентам мониторинга технического состояния позволяет использовать любой набор и состав входных сигналов, вне зависимости от названий и количества сигналов, версии прошивки, серии, типа модели или производителя микропроцессорного устройства РЗА, схем вторичной коммутации и проектных решений, состава и типов оборудования смежных систем.

Мониторинг исправности РЗА в Системе разделяется по компонентам для удобства локализации и представления информации о неисправности. В процессе выполнения мониторинга исправности устройства РЗА Система формирует данные по каждому случаю неисправности, в которых указывается:

1)           Описание неисправности.

2)           Компонент мониторинга РЗА для локализации типа неисправности.

3)           Категория неисправности – критическая или некритическая.

4)           Дата и время возникновения неисправности.

5)           Намеченная дата устранения неисправности.

6)           Дата и время фактического устранения неисправности.

7)           Типовая предполагаемая причина возникновения неисправности по рекомендациям завода-изготовителя.

8)           Фактическая причина возникновения неисправности, которая заносится Пользователем по результатам устранения неисправности.

9)           Типовые последствия при не устранении неисправности по рекомендациям завода-изготовителя.

10)      Возможные последствия при неустранении неисправности, которые заносятся пользователем.

11)      Типовые меры по устранению неисправности по рекомендациям завода-изготовителя.

12)      Фактические меры по устранению неисправности, которые заносятся пользователем в ходе устранения неисправности.

Отсутствие некритических и критических неисправностей является признаком исправного и работоспособного состояния устройства РЗА.

Система реализуется как двухуровневая информационно-аналитическая система. Нижний уровень функционирует в рамках энергообъекта, обеспечивая сбор и предварительную обработку данных от устройств РЗА, SCADA и смежных информационных систем. Верхний уровень реализуется в Предприятии или диспетчерском центре управления сетями и обеспечивает поддержку функций агрегации, хранения, комплексной обработки и визуализации данных. Основной объем функций системы по сбору и обработке данных выполняется в автоматическом режиме. В случаях, когда автоматическое получение или анализ данных невозможны (например, при считывании из устройств РЗА файлов конфигураций с использованием инженерного ПО изготовителей РЗА), допускается ввод данных в автоматизированном режиме.

Все модули Системы имеют схожие наборы протоколов взаимодействия, требования по информационной безопасности и масштабируемости. Архитектура Системы реализовывается как клиент-серверная, объектно-ориентированная, компонентная, основанная на шинах сообщений и микросервисов.

Внедрение и использование автоматизированной системы мониторинга и анализа функционирования устройств РЗА на объектах ЕНЭС обеспечит повышение надежности системы релейной защиты и автоматики объекта и снижение количества случаев неправильной работы устройств РЗА. Это достигается посредством установления регулярного контроля возникающих явных неисправностей элементов релейной защиты и автоматики и выявления ошибок в текущей работе и настройках конфигурации устройств РЗА в ходе автоматизированного анализа. Дальнейшее успешное использование Системы позволит осуществить переход на техническое обслуживание устройств РЗА по их фактическому состоянию, что приведет к существенному экономическому эффекту, связанному с сокращением затрат на излишние работы, выполняемые при ТО в планово-предупредительном режиме.