Скорость передачи GOOSE-сообщений

В классических проектах РЗА для реализации схему дуговой защиты с контролем по току используется схема последовательного соединения датчиков дуговой защиты с шинками, образуемыми выходом устройства РЗА ввода, формирующего разрешающий сигнал по факту пуска токов защиты. Принципиальная схема приведена рис. 1.

Рис. 1. Упрощенная схема традиционной реализации ДЗ с контролем по току.

Классическое решение обладает рядом особенностей:

• Для организации шинок контроля по току должен использоваться отдельный дискретный выход для организации пуска МТЗ,
• Требуется прокладка большого количества контрольных кабелей между шкафами секции, влекущая к усложнению системы вторичных коммутаций и, как следствие, повышению вероятности отказа.

Передача сигналов в цифровом виде

С целью устранения указанных недостатков предлагается использование передачи сигналов между шкафами в цифровом виде посредством GOOSE-сообщений (перечень сигналов приведен в таблице 1). Принципиальная схема приведена на рис. 2.

Таблица 1. Сигналы дуговой защиты, передающиеся посредством GOOSE-сообщений.

Рис. 2. Упрощенная схема передачи сигналов ДЗ по протоколу GOOSE.

При реализации указанной схемы сигналы от датчиков дуговой защиты (включая оптические датчики и концевые выключатели клапанов КРУ) должны вводиться в терминал каждого присоединения и ввода. С этой целью целесообразно применение дуговой защиты в локальном (не централизованном исполнении), так, что устройство дуговой защиты устанавливается непосредственно в шкафу ОЛ и ввода и формирует сигналы, которые передаются непосредственно на устройство РЗА защищаемого присоединения.

В связи с этим возникает вопрос о быстродействии указанной схемы по сравнению с традиционной схемой. С этой целью в лаборатории ООО «ТЕКВЕЛ» проведены испытания на натурной модели.

Испытания предлагаемого решения

Для целей испытаний был собран испытательный стенд, схема которого показана на рис. 3. Перечень оборудования, использованного при испытаниях, приведен в табл. 2.

Рис. 3. Схема испытательного стенда.

Таблица 2. Перечень оборудования, использованного при испытаниях передачи сигналов с помощью GOOSE-сообщений.

Испытательная установка РЕТОМ-51 используется для моделирования срабатывания клапана или оптического датчика дуговой защиты и приёма дискретного сигнала срабатывания устройства релейной защиты (сигнала отключения выключателя).

Для моделирования срабатывания клапана или датчика дуговой защиты используются «быстрые» дискретные выходы на оптореле установки РЕТОМ-51 со временем срабатывания не более  0,4 мс.

Время неопределенности считывания состояния дискретного входа РЕТОМ-51 составляет 0,1 мс.

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения интервалов времени с использованием миллисекундометра РЕТОМ-51 составляют ±(0,001х+0,3) мс.

В рабочем варианте проекта предполагается передача сигналов между двумя устройствами РЗА типа SIPROTEC 7SJ80. На момент проведения испытаний в распоряжении не имелось двух устройств типа 7SJ80, в связи с этим в испытательном стенде была организована передача сигналов между устройством 7SJ801 и модулем ввода-вывода 7XV5673. Указанный вариант схемы можно считать приближенно эквивалентным схеме взаимодействия двух устройств 7SJ80.

Устройство РЗА 7SJ801 принимает дискретный сигнал от установки РЕТОМ-51 и ретранслирует его в виде GOOSE-сообщения на коммутатор S30D. GOOSE-сообщение в режиме multicast распространяется по локальной сети по цепочке устройство РЗА 7SJ80 -&gt, коммутатор S30D -&gt, коммутатор S42R -&gt, 7XV5673.

Конфигурации устройств 7SJ801 и 7XV5673 интегрированы в один проект в рамках среды DIGSI и осуществлена подписка устройства 7XV5673 на GOOSE-сообщение, транслируемое устройством 7SJ801. При этом сигнал активации дискретного входа устройства 7SJ80 назначен на замыкание дискретного выхода модуля 7XV5673.

Дискретный выход модуля 7XV5673 заводится на дискретный вход испытательной установки РЕТОМ-51.

Испытания проводятся в режиме «Секундомер-регистратор» на РЕТОМ-51. В начальном цикле испытаний дискретный выход РЕТОМ-51 не активирован. При запуске тестовой последовательности активируется дискретный выход устройства РЕТОМ-51 и одновременно с этим запускается отсчёт таймера. Подача сигнала на дискретный вход устройства 7SJ801 приводит к передаче GOOSE-сообщения от 7SJ801 на 7XV5673 с обновленным значением соответствующего сигнала. По факту приёма и обработки нового GOOSE-сообщения модуль 7XV5673 замыкает дискретный выход, факт замыкания фиксируется испытательной установкой РЕТОМ-51 и приводит к остановке таймера. Полученное время таймера будет соответствовать полному времени передачи дискретного сигнала срабатывания датчика ДЗ до момента подачи команды отключения на силовой выключатель в шкафу ввода.

Результаты испытаний

В ходе испытаний было проведено 10 опытов. Среднее время передачи сигнала от момента подачи дискретного сигнала устройством РЕТОМ-51 до момент приёма дискретного сигнала составило 0,0102 с, при этом максимальное время – 0,0107 с.

С учетом того, что дуговая защита строится с контролем по току, указанное время будет сравнимо со временем пуска МТЗ, в связи с этим можно сделать предварительный вывод о том, что предложенная схема подходит для реализации передачи сигналов дуговой защиты.

Выводы

Проведенная работа на конкретном примере демонстрирует принципиальную возможность реализации межшкафных связей в КРУ среднего напряжения посредством GOOSE-сообщений.  Исследование не претендует на полноту, поскольку в проведенных испытаниях не учитывались возможные задержки, обусловленные  информационной нагрузкой в сети передачи данных, а также ряд иных потенциально влияющих факторов. Такие испытания являются предметом отдельных работ, которые будут проводиться в дальнейшем. Тем не менее, полученный результат однозначно свидетельствует о принципиальной возможности передачи ответственных сигналов РЗА посредством GOOSE-сообщений.