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 |
||
|
ЦПС |
ПС |
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 |
||||||||
|
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 |
||||||||
|
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
