В данной работе рассматриваются основная концепция «Цифровой трансформации 2030», ее преимущества и возможные недостатки и сложности реализации.
Ключевые слова: Цифровая трансформация, Терминалы РЗА, единая система, управление, наблюдение.
Введение.
Концепция «Цифровая трансформация 2030» разработана во исполнение указов Президента Российской Федерации Путина В.В. от 09.05.2017 № 203 «О Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017 — 2030 годы» и от 07.05.2018 № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года»
Суть данной концепции заключается в трёх основных пунктах:
· возможность наблюдения за сетевыми объектами, их режимами работы;
· автоматизация управления технологическими процессами;
· построение цифровой
Для реализации данной концепции необходима разработка единой цифровой сети. При этом данная сеть будет включать в себя:
· анализ топологии и расчет установившегося режима в распределительной сети;
· автоматический расчет показателей надежности;
· выявление дефектов в сети низкого напряжения;
· дистанционное управление оперативными переключениями в нормальном и аварийном режимах, в том числе из диспетчерских центров субъекта оперативно-диспетчерского управления в отношении объектов диспетчеризации;
· автоматическое регулирование напряжения в соответствии с заданными субъектом оперативно-диспетчерского управления графиками;
· автоматизированное снижение и восстановление нагрузки, в том числе по командам субъекта оперативно-диспетчерского управления;
· перераспределение нагрузки путем реконфигурации распределительной сети;
· сглаживание «пиков» нагрузки в распределительной сети;
· управление устранением неисправностей;
· самодиагностика и самовосстановление после сбоев в работе отдельных элементов;
· управление распределенной малой генерацией для объектов генерации, не отнесенных к объектам диспетчеризации.
Для работы единой цифровой сети необходим стандарт передачи данных, который мог бы работать с устройствами, различающимися по некоторым критериям: производитель, исполнение, назначение и т.д. Таким стандартом является МЭК 61850.
1. МЭК-61850.
МЭК-61850 — стандарт «Сети и системы связи на подстанциях», описывающий форматы потоков данных, виды информации, правила описания элементов энергообъекта и свод правил для организации событийного протокола передачи данных.
Данный стандарт разрабатывался с 1980 г. в США в городе Детройт, в качестве системы для управления роботами-сборщиками, на заводах, производящих автомобили.
Первая редакция МЭК-61850 была выпущена в 2003 г.
Стандарт получился весьма сложным, именно из-за своей универсальности. Он описывает не только, как передаются данные, но и закрепляет требования к описанию электрических систем на всех уровнях, начиная от уровня системы в целом, заканчивая конфигурацией отдельного терминала релейной защиты и автоматики (РЗА).
Преимущества стандарта
Основным требованием к системе сбора данных в стандарте является обеспечение способности микропроцессорных электронных устройств к обмену технологическими и другими данными. Стандарт предъявляет следующие требования к системе:
· высокоскоростной обмен данными микропроцессорных электронных устройств между собой (одноранговая связь);
· привязка к подстанционной ЛВС;
· высокая надежность;
· гарантированное время доставки;
· функциональная совместимость оборудования различных производителей;
· средства поддержки чтения осциллограмм;
· средства поддержки передачи файлов;
· конфигурирование / автоматическое конфигурирование;
· поддержка функций безопасности;
МЭК 61850 является объектно-ориентированным протоколом, фокусированным на автоматизацию подстанций, и значительно расширяет возможности предшествующих стандартов МЭК. Из-за сложности программной реализации МЭК 61850, что включает реализацию целого ряда стандартов по передаче данных (MMS ISO 9506, стека протоколов ISO, GOOSE и GSSE), на рынке практически отсутствуют надежные готовые решения, позволяющие принимать данные с устройств, поддерживающих 61850.
2. Микропроцессорные терминалы.
Для того, чтобы концепция «Цифровая трансформация 2030» работала, необходима интеграция устройств релейной защиты на микропроцессорной базе в существующие энергообъекты и проектирование новых станций и подстанций, с учетом всех требований, таких как: замена старых электромеханических реле, прокладка линий связи, создание диспетчерских пунктов и т.д.
Данная концепция является необходимой ветвью развития современной Российской энергосистемы, но ее реализацию необходимо производить постепенно, с возможностью проверки временем, так как большинство станций и подстанций в России работает на старых электромеханических устройствах релейной защиты, которые хорошо себя зарекомендовали в течение нескольких десятков лет.
Стоит отметить, что на практике современные микропроцессорные устройства релейной защиты обладают меньшей надежностью по сравнению с электромеханическими устройствами. В основе электромеханики лежит несколько «узлов» защиты с возможностью независимой работы друг от друга, что нельзя сказать про микропроцессорные устройства, разработчики которых стремятся объединить «всё» в одном терминале. Основными слабыми местами терминалов РЗА служит их внутренний блок питания и входной модуль (трансформаторы и АЦП).
Современные блоки питания изготавливаются на импульсной базе, содержащие различные радиоэлементы, в частности электролитические конденсаторы, которые подвержены старению и выходу из строя. В случае, когда блок питания выходит из строя, терминал полностью прекращает свое функционирование, что является серьезным минусом, по сравнению с электромеханикой, где данная проблема не является столь критичной.
Из этого можно сделать вывод и задуматься над вопросами:
· «а правильно ли объединять все элементы терминала в одно устройство?»;
· «зачем уходить от концепции, которая хорошо себя зарекомендовала, и прошла проверку временем?»;
Почему бы не сделать несколько устройств или «узлов» (как в электромеханике), которые могли бы работать независимо друг от друга в случае выхода одного из строя.
3. Возможные недостатки концепции «Цифровая трансформация 2030»
Можно выделить несколько недостатков данной концепции. Один из них — это замена электромеханики на микропроцессорные устройства, о которых говорилось в предыдущей главе.
Еще одним недостатком применения данной концепции является персонал, необходимый для обслуживания данных систем, так как стандарт МЭК-61850 в России появился относительно недавно и не использовался в столь глобальных масштабах, возможно существование нехватки специалистов в данной отрасли.
Не стоит забывать о «кибербезопасности», так как подразумевается, что обмен данными о состоянии, протекающих процессах, системами управления и т.д. будет происходить в единой цифровой системе, которую теоритически возможно взломать и нанести непоправимый ущерб.
Библиографический список
- Цифровая трансформация 2030. Россети.
- Н.В. Чернобровов, В.А. Семенов. Релейная защита энергетических систем. Энергоавтомиздат. Москва. 774 с.