Внедрение цифровых подстанций в энергосистему Республики Татарстан

В работе рассмотрены направления развития и внедрения цифровых подстанций в энергосистему Республики Татарстан. Проведено технико-экономическое обоснование целесообразности реализации проекта цифровых подстанций на примере ПС 110/6 кВ «Портовая».

Ключевые слова: цифровая подстанция, традиционная подстанция, оптический кабель.

1. Цифровые подстанции РТ

При реконструкции подстанции закрытого типа «Портовая» изначально планировалась классическая схема с разделением систем РЗА и АСУ ТП: предполагалось, что системы РЗА будут обмениваться информацией в рамках аналогово-дискретного принципа, а системы АСУ ТП — по цифровым каналам связи. Однако через некоторое время было принято решение о соответствии новой подстанции требованиям технологии цифровой подстанции и с использованием концепции объединения традиционного первичного оборудования с цифровым вторичным, позволяющим преобразовывать аналоговые сигналы в цифровые.

2. Оборудование цифровой подстанции «Портовая»

В рамках реконструкции ПС «Портовая» использован следующий парк оборудования:

— электромагнитные трансформаторы тока и напряжения 110/6 кВ (традиционные),

— цифровые преобразователи аналоговых сигналов 110/6 кВ,

— цифровые преобразователи дискретных сигналов 110/6 кВ,

— микропроцессорная релейная защита 110 кВ,

— микропроцессорная релейная защита 6 кВ,

— измерительные модули 6 кВ,

— автоматизированная система управления подстанцией на контроллерах присоединения,

— система синхронизации единого времени.

3 . Технико-экономическое обоснование целесообразности внедрения цифровых подстанций в энергосистему РТ

Сравним затраты на кабельное хозяйство, пуско-наладочные работы в традиционном и цифровом исполнении.

Изменение принципов построения системы на «полевом» уровне, который включает в себя инновационные устройства первичного сбора информации: выносные УСО, встроенные микропроцессорные системы диагностики силового оборудования и т. д., обуславливает сокращение затрат на кабельную продукцию. Ниже в таблице 1 приведен ориентировочный расчет кабельной продукции для реализации проекта автоматизации подстанции в традиционном и в «цифровом» вариантах.

Таблица 1

Расчет кабельной продукции

Марка кабеля	Длина, м		Цена руб. за метр	Сумма на кабельную продукцию
Марка кабеля	ЦПС	ПС	Цена руб. за метр	ЦПС	ПС
ВВГнг(А)-LS-1 5х35	46	46	2280	104880	104880
ВВГнг(А)-LS-1 2х70	10	10	1591	15910	15910
ВВГнг(А)-LS-0,66 5х25	1122	1122	1655	1856910	1856910
ВВГнг(А)-LS-0,66 5х16	816	1024	1073	875568	1098752
ВВГнг(А)-LS-0,66 5х2,5	25	25	158	3950	3950
ВВГнг(А)-LS-0,66 4х4	214	214	206	44084	44084
ВВГнг(А)-LS-0,66 3х25	46	46	570	26220	26220
ВВГнг(А)-LS-0,66 3х16	36	36	343	12348	12348
ВВГнг(А)-LS-0,66 3х10	97	97	410	39770	39770
ВВГнг(А)-LS-0,66 3х4	133	133	167	22211	22211
ВВГнг(А)-LS-0,66 3х2,5	1285	3086	117	150345	361062
ВВГнг(А)-LS-0,66 2х16	316	286	366	115656	104676
ВВГнг(А)-LS-0,66 2х10	353	312	228	80484	71136
ВВГнг(А)-LS-0,66 2х6	478	540	144	68832	77760
ВВГнг(А)-LS-0,66 2х2,5	281	316	84,27	23679,87	26629,32
ВВГнг(А)-LS-0,66 1х70	20	20	859	17180	17180
ВВГнг(А)-FRLS-0,66 5х16	122	122	1064	129808	129808
ВВГнг(А)-FRLS-0,66 5х2,5	15	15	158	2370	2370
КВВГЭнг(А)-LS 19х1,5	55	55	227,2	12496	12496
КВВГЭнг(А)-LS 14х1,5	673	1229	170,1	114477,3	209052,9
КВВГЭнг(А)-LS 10х1,5	279	2134	98,1	27369,9	209345,4
КВВГЭнг(А)-LS 7х1,5	1322	3963	73,9	97695,8	292865,7
КВВГЭнг(А)-LS 4х1,5	4917	8447	66,4	326488,8	560880,8
КВВГЭнг(А)-LS 14х2,5	73	149	182,3	13307,9	27162,7
КВВГЭнг(А)-LS 10х2,5	811	885	166,8	135274,8	147618
КВВГЭнг(А)-LS 7х2,5	1131	1528	110	124410	168080
КВВГЭнг(А)-LS 4х2,5	3177	6227	77,6	246535,2	483215,2
КВВГЭнг(А)-LS 7х6	71	709	309,4	21967,4	219364,6
КВВГЭнг(А)-LS 4х6	278	324	131	36418	42444
КВВГЭнг(А)-LS 4х4	457	457	110,2	50361,4	50361,4
NTSS-FO-BR-62,5–4-2.5-NU	7267	800	64,7	470174,9	51760
NTSS-FO-BR-50–8-2.5-NU	597		81,5	48655,5	0
NTSS-FO-BR-50–4-2.5-NU	1123		60,3	67716,9	0
NTSS-FO-BR-9–4-1.5-NU	194		38,2	7410,8	0
				5390966,47	6490303,02

Как видно из таблицы 1, реализация внедрения решения цифровой подстанции приводит к сокращению затрат на кабельную продукцию на 20 %. Среднее сокращение затрат на кабельную продукцию составит порядка 1,1 миллиона рублей без учета НДС, при сравнении традиционного и инновационного решений в подходах к автоматизации подстанций.

В связи с сокращением кабельной продукции сокращаются трудозатраты на монтажные работы. Ориентировочное значение по трудозатратам на прокладку медного кабеля и оптоволоконного кабеля при реализации традиционного и цифрового решения.

Таблица 2

Расчет трудозатрат на монтаж кабельной продукции

Обоснование	Наименование	Трудозатраты				Цена за ед.		Сумма на монтажные работы
		ЦПС		ПС		Цена за ед.		Сумма на монтажные работы
		чел	мех	чел	мех	чел	мех	цпс	пс
Оптоволоконные кабели (NTSS-FO-BR)
ГЭСНм10–01- 054–03	Прокладка кабеля по плоскому кабельросту типа «Решетка» — По конструкциям	314		28,5		165		51891,6	4709,91
ГЭСНм10–06- 016–03	Разделка концов волоконно-оптических кабелей с оконцеванием, емкость оптических волокон: 8	47				222		10433,5	0
ГЭСНм10–06- 016–02	Разделка концов волоконно-оптических кабелей с оконцеванием, емкость оптических волокон: 4	629		61,5		222		139632	13652,4
на прокладку оптоволоконного кабеля		990		90				201957	18362,3
Контрольные кабели (КВВГЭнг(А)-LS)
ГЭСНм08–02- 147–10	Кабель до 35 кВ по установленным конструкциям и лоткам с креплением по всей длине, масса 1 м кабеля: до 1 кг	1815	51,4	3576	101	165	168	308603	608029
ГЭСНм08–02- 163–01	Заделка концевая с термоусаживающимися полиэтиленовыми перчатками для 3–5- жильного кабеля с бумажной изоляцией напряжением до 1 кВ, сечение одной жилы до 35 мм2	880		1734		205		180268	355210
ГЭСНм08–03- 574–01	Разводка по устройствам и подключение жил кабелей или проводов сечением: до 10 мм2	782	0,9	1540	1,8	170	168	133248	262411
силовые кабели (ВВГнг(А)-LS и ВВГнг(А)-FRLS)
ГЭСНм08–02- 147–10	Кабель до 35 кВ по установленным конструкциям и лоткам с креплением по всей длине, масса 1 м кабеля: до 1 кг	1385	39,2	1939	54,9	165	168	235486	329684
ГЭСНм08–02- 158–14	Заделка концевая сухая для 3–5-жильного кабеля с пластмассовой и резиновой изоляцией напряжением до 1 кВ, сечение одной жилы от 1,5 мм2 до 35 мм2	631	13,7	883	19,2	165	168	106586	149158
ГЭСНм08–03- 574–01	Разводка по устройствам и подключение жил кабелей или проводов сечением: до 10 мм2	281	0,3	393	0,4	170	168	47876,7	66956
ГЭСНм08–03- 574–03	Разводка по устройствам и подключение жил кабелей или проводов сечением: до 35 мм2	310	0,3	434	0,4	170	168	52812,5	73934,2
на прокладку медного кабеля		6084	106	10499	178			1064880	1845382
общая сумма затрат								1266837	1863744

Согласно данным таблицы 2 сокращение трудозатрат на монтажные работы составит порядка 0,6 млн. руб. без учета НДС.

Значительное сокращение кабельного хозяйства приведет к сокращению трудозатрат на проведение пуско-наладочных работ таких, как измерение сопротивления изоляции, испытание кабеля силового длиной до 500 м напряжением: до 10 кВ, измерение на смонтированном участке волоконно-оптического кабеля ГТС в одном направлении с числом волокон 4 и 8, данные для расчета трудозатрат.

Таблица 3

Расчет трудозатрат на пуско-наладочные работы

Обоснование	Наименование	трудозатраты				Цена за ед.		Сумма на монтажные работы
		ЦПС		ПС		Цена за ед.		Сумма на монтажные работы
		чел1	чел2	чел1	чел2	чел1	чел2	цпс	пс
Медный кабель
ГЭСНп01–11- 028–01	Измерение сопротивления изоляции мегаомметром: кабельных и других линий напряжением до 1 кВ, предназначенных для передачи электроэнергии к распределительным устройствам, щитам, шкафам, коммутационным аппаратам и электропотребителям	357	539	643	970	222	217	196126	353230
ГЭСНп01–12- 027–01	Испытание кабеля силового длиной до 500 м напряжением: до 10 кВ	185	185	334	334	222	217	81399,9	146511
		542	724	977	1304			277526	499741
Оптоволоконный кабель
ГЭСНм 10–06–054–02	Измерение на смонтированном участке волоконно-оптического кабеля ГТС в одном направлении с числом волокон: 8	12	6			223	212	3946,8	0
ГЭСНм 10–06–054–09	Измерение на смонтированном участке волоконно-оптического зонового кабеля в одном направлении с числом волокон: 4	176	83	19	8	223	212	56826,4	5931,1
		188	89	19	8			60773,2	5931,1
общая сумма затрат								399073	511603

Согласно данным таблицы 3 сокращение трудозатрат на пуско-наладочные работы составит порядка 0,11 млн. руб. без учета НДС.

Таким образом получаем, что при реализации цифровой подстанции получится с экономить порядка 1,81 млн. рублей лишь на сокращении кабельного хозяйства.

Заключение

В данной статье было произведено технико-экономическое обоснования внедрения цифровых подстанций в энергосистему РТ. Из расчетов видно, что реализация проекта приводит к уменьшению затрат на кабельную продукцию, на монтажные работы и на пуско-наладочные работы.

Литература:

А. В. Данилин, Т. Г. Горелик, О. В. Кириенко, Н. А. Дони «Цифровая подстанция. Подходы к реализации». Журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» ЭЭПР № 3, 2012.
Горелик Т. Г. «Цифровая подстанция. Обзор мировых тенденций развития». Международная выставка и конференция по инновационным проектам в электросетевом комплексе IPNES 2010. Интеллектуальные сети.
Аношин А. О., Головин А. В. «Протоколы связи в электроэнергетике и предпосылки для разработки МЭК61850» // Новости ЭлектроТехники. 2012. № 3 — с. 75

Молодой учёный

Внедрение цифровых подстанций в энергосистему Республики Татарстан

Внедрение цифровых подстанций в энергосистему Республики Татарстан

Молодой учёный