Digitalization of Northern Power Distribution Zone in PJSC “LENENERGO”

Page 1
background image

The MAIN JOURNAL for POWER GRID SPECIALISTS in RUSSIA

3 - 6   J U N E   2 0 1 9

MADRID, SPAIN

The MAIN JOURNAL for POWER GRID SPECIALISTS in RUSSIA

3 - 6   J U N E   2 0 1 9

MADRID, SPAIN


Page 2
background image

1

4

d

ig

it

a

l

 t

r

a

n

s

f

o

r

m

a

t

io

n

 

digital transformation

 

Digitalization of Northern 
Power Distribution Zone 
in PJSC "LENENERGO"

Igor KUZMIN, 

fi rst deputy director 

general — chief engineer 

of PJSC "LENENERGO"

Niyaz MAGDEEV, 

deputy chief engineer on 

technological development 

and innovation of PJSC 

"LENENERGO"

Yuriy GULIM, 

main specialist of Depart-

ment of technological 

development and 

innovation of PJSC 

"LENENERGO"

Digital transformation of electric power industry is one of the 
purposes of the national program “Digital Economy of the Russian 
Federation” (approved by the Russian Federation Governmental 
Order no. 1632-

р

 dated 28.07.2017 and recognized by the Russian 

Federation Presidential Decree no. 204 dated 07.05.2018). "Digital 
Transformation 2030" 

с

oncept was developed by PJSC "Rosseti" 

for establishing one-for-all approach to the digital transformation 
of processes in power grid. In accordance with the principal provi-
sions of the Concept, digital transformation of PJSC "LENENERGO" 
electrical grid is performed and a pilot project to create digital 
power distribution zone is implemented.

T

he  digital  network  assumes  a  breakthrough 

state of power system characterized by integra-

tion  of  electrical  network,  load  customers  and 

power generators into a single automated sys-

tem at a technology level.

First of all, the network digitalization is expected the 

following:

•  resilience after power outages;

•  network resilience to physical and cybernetic interfer-

ence of intruders;

•  ensuring required power quality;

•  ensuring the synchronous operation of generation re-

sources and energy storage system;

•  potential active involvement of consumers in network 

operation;

•  integration of new high-tech products into network.

As  a  part  of  an  interdisciplinary  approach  to  digital 

transformation  of  networks,  the  project  strategy  (Fig-

ure 1) includes the implementation of measures in the 

following areas:

• creation of a Single Grid Control Center (GCC) and 

the  introduction  of  automated  dispatch  management 

system for network operation control with an advanced 

complex of computational analysis;

• construction of 35-110 kV digital substations;

• modernization of secondary infrastructure in operat-

ing 35-110 kV substations;

• automation of 6-20 kV network (creation of digital 

power distribution zones);

• introduction of electrical energy smart metering to 

reduce business losses and to use accounting records 

in computational and analytical functions;

• creation of multiservice communication network.  

As a result of the interdisciplinary approach to net-

works modernization and subsequent parallel operation 

of  all  functional  areas,  technical  and  economic  eff ects 

from the implementation of PJSC "LENENERGO" digital 

transformation concept could be achieved.


Page 3
background image

1

5

Under  the  multiple  application  of  modern  technolo-

gies aimed at digitalization, it is planned to achieve the 

following eff ects:

•  reduction of power losses;

•  reduction of operating expenses;

•  improvement  of  reliability  indexes  (average  outage 

duration and frequency of power failures) by 50%;

•  ensuring greater availability of technological connec-

tion for new consumers.

The project will be implemented since 2018 to 2030. 

Project implementation will consist of three main stages. 

On the fi rst stage preparation of a technological base 

for  digitalization  is  planned,  as  well  as  introduction  of 

a modern network management system under creation 

of a single grid control center for PJSC "LENENERGO". 

A number of pilot multiple-purpose projects for the sub-

sequent distribution of the most effi  cient business solu-

tions in PJSC "LENENERGO" will be also implemented. 

The stage is scheduled for completion in 2022.

The second stage is aimed at the complete automa-

tion  of  power  grid  facilities  and  management  process-

es,  monitoring  and  "bottleneck"  searching.  This  stage 

will eliminate the actual problems in the organization of 

ope rational and technological management. Also, it will 

identify targets for investment over the next 5-10 years. 

The stage is scheduled for completion in 2025.

In the third stage the digitization of the main elements 

of digital network (35-110 kV substations and power dis-

tribution zones) will be completed. In addition, during this 

stage introduction of technologies based on artifi cial in-

telligence and machine learning will be developed. Then 

Big Data technology comes into play when all available 

methods  of  automation  and  control  are  implemented 

and the effi  ciency increase task is already not so impor-

tant.  It  analyzes  a  huge  amount  of  data,  searches  for 

Fig. 1. Structure of the digital transformation of PJSC "LENENERGO" electrical grid

Single Grid Control Center

(GCC)

110 kV network

35 kV network

Сonsumers

0.4-20 kV network

MANAGEMENT COMMITTEE 

ON IMPLEMENTATION OF PROJECTS AIMED 

AT DIGITAL NETWORKS CREATION

Head of the Management Committee: 

director general of PJSC "LENENERGO"

WORKING GROUP ON IMPLEMENTATION OF 

PROJECTS AIMED AT DIGITAL NETWORKS 

CREATION

Head of the working group:

fi rst deputy director general - chief engineer

“Single Grid

Control Center”

direction

“Digital 

substations”

 

direction

“Digital power 

distribution zone”

direction

Research institutes, leading equipment manufacturers,

software developers, design organizations

Fig. 2. Project group

new dependences of key performance indicators of the 

company and suggests creation of new company man-

agement algorithms. This process is aimed at a qualita-

tive leap in improving effi  ciency of all processes and it 

will provide at least 10% growth of the main parameters: 

reliability, effi  ciency, workforce productivity. The stage is 

scheduled for completion in 2030.  

A number of working groups on digitalization areas 

chaired by the Management Committee (Figure 2) was 

The 25th CIRED Session 
Special issue, June 2019


Page 4
background image

1

6

D

I

G

I

TAL 

TRA

N

SFORMAT

I

O

N

 

created for the adoption of collegial technical decisions 

in  PJSC  "LENENERGO"  and  for  implementation  of 

projects aimed at digital networks establishment.

The  fi rst  deputy  director  general  –  chief  engineer 

of PJSC "LENENERGO" is responsible for the imple-

mentation of pilot projects aimed at digitalization. The 

working group participants: the unit of technological de-

velopment and innovation, the unit of information tech-

nology, the unit of service implementation and devel-

opment, the unit of prospective development, the unit 

of operative and process management and situational 

management, the economic unit, the unit of fi xed assets 

construction, security and representatives of operating 

branches. The working group consists of 42 people in 

total. 

This organization structure allows the working group 

to interact qualitatively with research institutes, equip-

ment manufacturers, design organizations and to de-

velop the most eff ective generic solutions for later use 

in digitalization of PJSC "LENENERGO" network.

An important step of the transition to digital networks 

is the creation of Single Grid Control Center and intro-

duction of operative controlling complex with advanced 

computational  and  analytical  functions  for  managing 

digital electrical network. 

On the sidelines of the Single Grid Control Center 

creation, work on pilot projects aimed at creating digital 

networks  (digital  power  distribution  zone,  digital  sub-

stations,  active-adaptive  network  sections  in  various 

power distribution zones) will be performed. According 

to  the  results  of  the  pilot  project  implementation,  the 

most eff ective business solutions will be implemented 

throughout the network of PJSC "LENENERGO". 

Digital power distribution zone is a highly automated 

power  distribution  area  controlled  in  real  time.  It  pro-

vides  observability  and  controllability 

through digital communication networks. 

Also, it monitors the operating conditions 

and modes of power system equipment. 

Digital power distribution zone has self-

test functionality and self-repairing func-

tions, as well as smart metering of elec-

tric power consumption. 

The  pilot  project  aimed  at  digitiza-

tion  of  6-10  kV  distribution  electrical 

networks is being implemented in PJSC 

"LENENERGO"  as  a  part  of  Northern 

power distribution zone served by PJSC 

"LENENERGO"  branch  —  "Cable  Net-

work" (Figure 3).

So  far,  the  Northern  power  distribu-

tion  zone  operates  0.4-10  kV  electrical 

network in the Kalininskiy and Vyborgs-

kiy  administrative  regions  of  St.  Peters-

burg.  In  the  customer  basin  of  power 

distribution zone (the area is 50.11 km

2

1048  transformer  substations  and 

6-10  kV  power  distribution  stations  are 

located, length of 6-10 kV cable lines is 

2089.84 km, length of 0.4 kV cable lines 

is 1032.17 km. About 850 000 people live 

in the area of Northern power distribution 

zone responsibility. Watt consumption is ~380 MW, and 

the secondary power need is ~101 MW. Electric power 

losses are 13.58%. 

The  project  of  creating  a  digital  power  distribution 

zone is planned to be divided in stages in 2018-2021. 

As a part of the 

fi rst stage

, introduction of digital 

network  elements  in  the  Northern  power  distribution 

zone will be provided: short-circuit current indicators, 

data  aquisition  and  data  communication  units,  fi bre-

optic communication lines, automated information and 

measurement systems of electricity revenue metering, 

controllers.  Mentioned  elements  will  ensure  the  net-

work observability.  

The following stages of creating a digital power dis-

tribution  zone  become  possible  only  after  performing 

an inclusive design. Termination of design and survey 

work is scheduled in 2019. 

As  part  of  the 

second  stage

,  implementation  of 

a digital power distribution zone management system 

(including the functions of automatic fault isolation, net-

work self-repairing) is planned. The management sys-

tem will be based on the operative dispatching service 

of the Single Grid Control Center (within the framework 

of the GCC project). The dispatching service will com-

bine advanced computational and analytical functions 

and  integration  of  systems  for  automated  information 

and measurement, electricity revenue metering, short-

circuit  current  indication,  operating  telecontrol  and 

communication  with  power  distribution  zone  facilities. 

The stage completion is scheduled in 2020.  

As part of the 

third stage

, installation of managed 

network elements and the later remote control of 100% 

power  distribution  zone  facilities  is  planned.  Subse-

quent  subsystems  integration  into  the  implemented 

software  and  hardware  complex  of  the  digital  power 

Mostly

residential

electrical

customers

Petrodvortsovy

Pushkinsky

Kolpinsky

Kurortny

Vybogsky

Primorsky

Petrogradsky

Tsetralnyy 

Vasileostovsky

Admiralteisky

Kalininsky
Krasnogvardeysky
Nevsky
Frunzensky

Kirovsky

Krasnoselsky

Moscovsky

Krondshtat

~380

  MVA

Fig. 3. Northern power distribution zone served by PJSC "LENENERGO" 
branch — "Cable network"


Page 5
background image

1

7

distribution zone management system will be also per-

formed. Implementation of self-repairing functions and 

automatic optimization of network operation is planned. 

The stage completion is scheduled in December 2021. 

As  a  result  of  the  project  implementation,  elec-

tric power losses reduction by 7.45% is expected. The 

achievement of such a result will be facilitated by install-

ing systems of automated power consumption metering, 

automatic  monitoring  of  electricity  imbalance,  unac-

counted  and  non-contractual  consumption,  automatic 

monitoring of areas with non-standard power quality.  

The digital power distribution zone project will have 

a  signifi cant  impact  on  the  fi nancial  indexation.  Engi-

neering process automation will result in optimization 

of the organization structure of power distribution zone. 

The maintenance costs will be reduced by 10.8% (us-

ing low-maintenance equipment, simplifying calibration 

of instruments, remote diagnostics and self-diagnostics 

of equipment and systems). Cost of fuel and lubricants 

will be decreased by 50%. As a whole, this will result in 

cutting the specifi c operational expenditures (OPEX) of 

power distribution zone at least by 15.2%. 

Approximately the same level (15%) is expected to 

be achieved while cutting capital expenses (CAPEX). 

The  eff ect  is  planned  to  be  achieved  by  reduction  in 

requirements  for  new  construction  (or  facilities  reno-

vation and transformer capacity increase) through en-

suring the network observability and estimating power 

fl ows in various modes based on actual data and au-

tomatic mode optimization (balanced load is ensured). 

An  added  value  will  be  achieved  due  to  the  potential 

automatic design engineering (in CAD system) cutting 

of the design and survey work cost. In addition, due to 

digital technology, the volume and cost of commission-

ing work are reduced. Technological diversity of stan-

dard facilities and digital networks should be taken into 

account: when using digital technology, it is assumed 

a massive reduction of copper connections. 

Electrical  network  digitalization  will  signifi cantly  im-

prove power supply reliability. Based on the analysis of 

the completed stages of design and survey work con-

cerning creation of active adaptive networks, the intend-

ed reduction of SAIDI and SAIFI indicators by the end 

of the pilot project to create a digital power distribution 

zone was determined as 50% in relation to the current 

status. It is confi rmed by expert assessment of operating 

electrical networks. SAIDI and SAIFI decline will occur 

as the introduction of equipment aimed at network digi-

talization. The eff ect will be achieved through the net-

work self-restoration function, automated localization of 

failed elements, balance load, monitoring, self-diagnos-

tics and remote controllability of the network. 

According to the results of the project implementa-

tion, internal business processes of PJSC "LENENER-

GO" will be optimized (Table 1).

Electrical  network  digitalization  will  infl uence  not 

only on the effi  ciency of power grid operation, but it will 

also have a signifi cant impact on the service quality for 

an ultimate customer:

•  the time for technological connection of consumers 

will be reduced by introducing a settlement function 

for modeling requirements specifi cations and dead-

lines to fulfi l the engagements on technological con-

nection, as well as decreasing of new construction  

for technological connection due to balanced load;

•  power  quality  will  be  improved  (voltage  and  fre-

quency deviation) due to the optimization of electri-

cal network modes and schemes as well as power 

quality monitoring;

•  power  supply  interruption  time  will  be  shortened 

due  to  the  network  controllability,  the  introduction 

of a self-restoration function and automatic localiza-

tion of failed elements.

PJSC "LENENERGO" leaders and experts believe 

as  well  that  electrical  grid  digitalization  will  help  not 

only  to  achieve  economic  and  technical  eff ects  when 

solving  application  tasks,  but  it  will  signifi cantly  infl u-

ence the following global factors of economic develop-

ment and life quality improvement:

1)  high  level  of  environmental  conditions,  high  stan-

dards of electric power supply and service quality;

2)  competitive advantage of domestic power engineer-

ing industry and information systems;

3)  environmental improvement through reducing loss-

es  and  applying  new  energy-saving  technologies, 

as well as using eco-friendlier equipment.  

Table 1. Planned changes of business processes in PJSC "LENENERGO" as a result of the project implementation

Indicator

Defi nition

Adjustment of

engineering processes

Automation of electrical mode control, automated localization of failed elements, automating 

response to changes in the electrical grid, followed by the ultimate solutions to prevent 

accidents and to ensure power supply with increased reliability and economic effi  ciency.

Adjustment of

business processes

Automation of emergency reserve, automated suggestions for maintenance and 

investment programs, modeling of requirements specifi cations and deadlines to implement 

technological connection, automatic interaction with consumers.

Changes in the organiza-

tion structure of power 

distribution zone

In accordance with the target structure of the Single Grid Control Center, dispatching 

department is excluded from the power distribution zone. Further changes in the 

organization structure are possible.

Adjustment of standard 

number of employees

Through the automation of process management (control of switching devices, automatic 

localization of the failed elements, etc.), as well as business processes, it is expected the 

optimization of standard number of employees.

The 25th CIRED Session 
Special issue, June 2019


Читать онлайн

Digital transformation of electric power industry is one of the purposes of the national program “Digital Economy of the Russian Federation” (approved by the Russian Federation Governmental Order no. 1632-р dated 28.07.2017 and recognized by the Russian Federation Presidential Decree no. 204 dated 07.05.2018). “Digital Transformation 2030” сoncept was developed by PJSC “Rosseti” for establishing one-for-all approach to the digital transformation of processes in power grid. In accordance with the principal provisions
of the Concept, digital transformation of PJSC “LENENERGO” electrical grid is performed and a pilot project to create digital power distribution zone is implemented.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Анализ особенностей расчета потокораспределения и потерь мощности реальной распределительной сети низкого напряжения по измерениям интеллектуальных счетчиков

Управление сетями / Развитие сетей Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Стенников В.А. Голуб И.И. Болоев Е.В. Анфиногенов А.Ю. Бучинский А.Л. Масленников А.Н.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

От НИОКР до промышленной эксплуатации: новая разработка ПАО «Россети Ленэнерго» успешно интегрирована в ССПИ ОМП «ИНБРЭС»

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Воздушные линии Диагностика и мониторинг
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»