Компания Transpower New Zealand Limited государственная компания, в ведении и управлении которой находятся электрические сети высокого напряжения Новой Зеландии: 12 000 км линий электропередачи и более 170 подстанций. Компания отвечает за создание электросетевой инфраструктуры, обеспечивающей доступ потребителей к различным источникам электроэнергии и высокий уровень конкуренции на оптовом рынке электроэнергии. Компания не владеет электрическими станциями и не осуществляет сбыт электроэнергии, она ответственна за строительство, обслуживание и модернизацию сетевой инфраструктуры, а также за управление энергосистемой. Миссия компании Transpower New Zealand Limited обеспечение высокого уровня надежности электроснабжения потребителей (крупных промышленных предприятий и других потребителей).
Один из интересных проектов, реализованных в компании, проект реализации блокировки АПВ кабельно-воздушной линии электропередачи с использованием волоконно-оптических преобразователей тока (ВОПТ) и устройства дифференциальной защиты линии (ДЗЛ). К проекту и оборудованию, которое должно было в нем использоваться, предъявлялись следующие требования:
- Применение ВОПТ, не требующих установки электронных модулей на ОРУ (как следствие, отсутствие необходимости прокладки цепей оперативного питания до места установки ВОПТ).
- Принцип работы измерительных преобразователей должен обеспечивать возможность размещения их высоковольтной части (изоляционная колонна и чувствительный элемент) на расстоянии 2,5 км от модулей электроники, обеспечивающих формирование измерений.
- Исключение необходимости установки шкафов с аппаратурой по концам кабельной вставки.
- Модули электроники измерительных преобразователей тока должны формировать измерения в формате протокола МЭК 61850-9-2LE.
- Оборудование, применяемое в проекте, должно требовать минимум обслуживания на протяжении всего срока его эксплуатации.
Реализация пилотного проекта
Традиционный подход к реализации дифференциальной защиты линии электропередачи установка двух полукомплектов по ее концам. Указанное требует наличия дополнительных площадей, здания или уличного шкафа/контейнера для размещения оборудования с системой оперативного постоянного тока, коммуникационной линии связи для обмена данными между полукомплектами и др. С учетом изложенного реализация и обслуживание таких систем требует больших затрат.
В компании Transpower было принято решение о реализации альтернативного варианта, основу которого составили ВОПТ, не требующие установки модулей электроники на ОРУ. В качестве поставщика таких измерительных преобразователей была выбрана компания ARTECHE. При использовании ВОПТ производства компании ARTECHE становится возможной передача измерений от места установки оборудования на ОРУ до модуля электроники, являющегося неотъемлемой частью ВОПТ, по волоконно-оптической линии связи. Указанное позволило выполнить установку шкафа с вторичным оборудованием (модулями электроники ВОПТ, устройствами релейной защиты и автоматики) только на одном конце кабельной вставки.
Рис. 1. Схема участка сети.Таким образом, на каждом конце кабельной вставки была выполнена установка трехфазного комплекта ВОПТ. От высоковольтной части каждого ВОПТ было проложено 3 волоконно-оптических линии связи с соответствующим модулем электроники (которых в проекте применялось 2 ед.). Каждый модуль электроники осуществлял формирование измерений тока соответствующего конца линии в формате протокола МЭК 61850-9-2LE. На основе промышленных коммутаторов RuggedCom была образована сеть Ethernet, по которой измерения в формате данного протокола поступали в устройства релейной защиты и автоматики Schneider Electric (два полукомплекта, реализующие функцию дифференциальной защиты). При возникновении КЗ на кабельной вставке в задачи данных полукомплектов входит формирование сигнала блокировки АПВ КВЛ, который далее по линиям связи передавался в устройства РЗА смежных подстанций.
Рис. 2. Процесс монтажа ВОПТ.Принципиально, реализованная схема дифференциальной защиты ничем не отличается от классической схемы. Отличие заключается только в одном в том, что оба модуля электроники ВОПТ и оба полукомплекта ДЗЛ размещаются в одном шкафу на одном конце кабельной вставки. Указанное позволило сократить затраты на реализацию комплекса.
Рис. 3. Горизонтальный монтаж ВОПТ ARTECHE на одном из концов кабельной вставки.Одно из требований проекта, которое было предъявлено к ВОПТ, это удовлетворение повышенных требований в части механических воздействий (в связи с высокой сейсмической активностью в регионе), а также требований по климатическим условиям (морской климат).
Как следствие этого, для обеспечения устойчивости к механическим воздействиям была оптимизирована конструкция опорного изолятора, внутри которого прокладывается волоконно-оптический кабель. Также была оптимизирована конструкция чувствительного элемента ВОПТ для обеспечения высокой степени его герметичности и коррозионной стойкости.
Разработка проекта и ввод системы в эксплуатацию был выполнен силами компании Smart Digital Optics (SDO) (www.smartdigitaloptics.com) в 2012 году (компания SDO является филиалом компании ARTECHE в Австралии). В настоящее время комплекс находится в работе и полностью опирается на измерения, получаемые от волоконно-оптических измерительных преобразователей без использования электромагнитных трансформаторов тока.
- Обеспечение класса точности 0,2 в соответствии с МЭК 60044-8
- Отсутствие необходимости прокладки цепей оперативного питания по ОРУ
- Малые габариты и вес, высокая устойчивость к механическим воздействиям и воздействия окружающей среды
- Высокий уровень электробезопасности
- Отсутствие эффекта насыщения и более широкий динамический диапазон
Ключевые особенности проекта
- Относительно небольшие капитальные затраты
- Надежная идентификация возникновения повреждений на кабельной вставке
- Использования ВОЛС, встроенных в грозозащитный трос, для передачи сигнала блокировки АПВ линии
- Отсутствие необходимости обслуживания высоковольтной части ВОПТ
- Функциональная совместимость ВОПТ с устройствами РЗА различных фирм-производителей, обеспечиваемая за счет использования протокола Sampled Values.
Рейтинг
статьи