Энергетическая отрасль проходит масштабную трансформацию. Традиционные схемы с медными кабелями, разрозненными системами и аналоговыми цепями уже не обеспечивают нужной скорости управления, точности данных и интеграции с ИТ-средой. На смену приходит цифровая подстанция (ЦПС) — единая инфраструктура, в которой измерения, управление и релейная защита работают на базе оптики, цифровых протоколов и интеллектуальных устройств (IED).
Ключевую роль в этой трансформации играют архитектуры цифровых подстанций, которые определяют уровни взаимодействия оборудования, принципы обмена информацией и логику построения всей системы. От того, насколько корректно выбрана архитектура и согласованы ее элементы, зависят устойчивость работы объекта и возможность дальнейшего масштабирования.
Разберем суть цифровой подстанции, уровни, покажем, как на практике реализовать проектирование ЦПС на основе типовых шкафов от компании СВЭЛ и создать устойчивую и масштабируемую архитектуру в соответствии со стандартами и требованиями.
Архитектура и уровни цифровой подстанции IEC 61850
Цифровые электрические подстанции позволяют сократить количество оборудования, повысить точность измерений, ускорить реакции автоматики и упростить интеграцию. Но успешная реализация ЦПС невозможна без корректного выбора оборудования на этапах проектирования.
Структура цифровой подстанции определяется стандартом IEC 61850 как система из трех архитектурных уровней. Каждый уровень отвечает за определенные функции, типы данных и принципы взаимодействия оборудования.
Уровень процесса (Архитектура 1) — цифровизация первичных измерений
Уровень процесса отвечает за сбор первичных данных и передачу их в цифровом виде по шине Process Bus.
Здесь располагаются:
цифровые измерительные трансформаторы тока и напряжения (ТТ/ТН);
интеллектуальные датчики;
модульные устройства ввода-вывода (IED);
источники Sampled Values (SV), передающие оцифрованные аналоговые сигналы.
Особенности уровня процесса:
переход от аналоговых цепей к оптическим линиям;
повышение точности измерений;
снижение количества кабелей;
готовность к использованию цифровых трансформаторов.
Типовые шкафы уровня процесса от СВЭЛ реализуют подключение датчиков, преобразование сигналов, надежную коммутацию и резервирование с формированием устойчивого цифрового контура измерений.
На этом этапе особенно важно корректно подобрать цифровое оборудование подстанций, обеспечивающее точность измерений и надежный обмен Sampled Values.
Уровень присоединений (Архитектура 2) — защита, автоматика и локальное управление
Уровень присоединений (Bay Level) — центр реализации защиты и автоматики.
Здесь размещаются IED с поддержкой протоколов GOOSE и SV, которые принимают цифровые измерения и выполняют функции:
релейной защиты;
автоматики;
локального управления;
визуализации (HMI).
На этом уровне реализуется полноценная релейная защита цифровой подстанции, работающая исключительно с цифровыми измерениями и высокоскоростными сообщениями GOOSE.
Особенности уровня:
реализация основных функций РЗА;
высокоскоростной обмен данными через GOOSE и SV;
модульность и стандартизация схем;
унифицированное проектирование.
Стандартизированная конфигурация шкафов упрощает проектирование цифровой подстанции. Типовые шкафы СВЭЛ для уровня присоединений обеспечивают предсказуемое поведение автоматики на реальном объекте, сокращают трудозатраты проектировщиков за счет типовых конфигураций и полноценной совместимости с оборудованием разных производителей.
Уровень управления (Архитектура 3) — сквозное управление и ИТ-интеграция
На станционном уровне размещаются:
серверы и системы хранения;
АСУ ТП и SCADA-системы;
рабочие места оперативного персонала;
маршрутизаторы и коммутаторы;
системы кибербезопасности.
Обмен данными выполняется по системной шине Station Bus и протоколу MMS.
Типовые решения СВЭЛ включают:
шкафы АСУ ТП цифровых подстанций;
серверные шкафы с резервированием;
шкафы связи и маршрутизации;
решения для кибербезопасности и интеграции с корпоративной ИТ-средой.
Такая архитектура обеспечивает корректную работу всей системы ЦПС и готовность к обновлению и масштабированию. На этом уровне сосредоточено наиболее критичное цифровое оборудование подстанций, обеспечивающее сбор данных, централизованное управление и взаимодействие с ИТ-инфраструктурой предприятия.
Реализация цифровой подстанции с использованием типовых шкафов СВЭЛ
Типовые шкафы позволяют формировать устойчивую и масштабируемую схему, полностью совместимую с разными архитектурами цифровых подстанций.
Преимущества типизации:
сокращение сроков проектирования;
единая конструктивная база;
повторяемость решений;
унификация монтажа и обслуживания;
снижение стоимости владения (TCO);
готовность к расширению и обновлению ПО.
В подходе СВЭЛ сочетаются:
Модульная архитектура. Каждый шкаф — это независимый функциональный блок (процессный, присоединения, управления), повторяющий стандартную структуру.
Ремонтопригодность и «горячая» замена. Удобный доступ, резервирование питания, продуманная коммутация, развитая диагностика.
Готовность к цифровой эволюции. Шкафы полностью адаптированы к развитию IEC 61850, переходу к цифровым ТТ/ТН, расширению функций РЗА.
Примеры комплектации:
шкафы уровня процесса — оптические модули, интерфейсы цифровых трансформаторов, преобразователи, резервируемые источники питания;
шкафы уровня присоединений — IED РЗА и автоматики, поддержка GOOSE/SV, локальное HMI;
шкафы уровня управления — серверы, коммутаторы, маршрутизаторы, межсетевой экран (firewall), системы хранения.
Преимущества подхода СВЭЛ для цифровых подстанций
Основные преимущества цифровых подстанций на базе типовых шкафов СВЭЛ заключаются в надежности, безопасности и возможности масштабирования всей архитектуры.
Снижение рисков. Типизация, согласованные схемы взаимодействия и стендовая проверка конфигураций исключают ошибки на стадии внедрения.
Повышение надежности. Резервирование, устойчивый обмен GOOSE/SV и единая цифровая модель подстанции повышают отказоустойчивость.
Масштабируемость. Увеличение числа присоединений и внедрение новых функций РЗА без перепроектирования.
Единая эксплуатационная среда. Унифицированная документация, одинаковые принципы настройки и обслуживания, общая логика конфигурирования.
Соответствие стандартам. Решения СВЭЛ удовлетворяют требованиям IEC 61850, IEC 60255, IEC 61869 и отраслевым нормам, совместимы с оборудованием разных производителей.
Экономическая эффективность. Сокращение объема монтажа, ускорение пусконаладки, уменьшение затрат на обучение и обслуживание.
Заключение
Цифровая подстанция — это системный переход от разрозненных систем к единой интеллектуальной инфраструктуре, в которой данные, защита и управление работают согласованно. Успешная реализация требует комплексного подхода, понимания международных стандартов и использования проверенных решений.
Типовые шкафы СВЭЛ для всех уровней архитектуры — надежная платформа для проектирования цифровой подстанции любой сложности. Они сокращают сроки внедрения, снижают эксплуатационные затраты и повышают надежность объекта.
Если вы планируете модернизацию оборудования или проектируете новую цифровую подстанцию, специалисты СВЭЛ помогут сформировать архитектуру и подобрать оптимальное решение уже на этапе концепции.
Перечень нормативных документов
ГОСТ Р МЭК 61850 «Сети и системы связи на подстанциях».
IEC 61869 «Трансформаторы измерительные».
СТО 34.01-4.1-022-2025 «Типовые шкафы. Шкафы сетевой коммутации».
