Электронный каталог типовых решений для цифрового района электрических сетей. Основные аспекты разработки

Ежеквартальный

спецвыпуск

№

3 (18),

сентябрь

2020

Цифровизация

производственных

процессов

Ольга

САВЧЕНКО

инженер

научно

методического

отдела

Департамента

инновационных

разработок

ООО

Энергопром

Автоматизация

Настасья

ГАРУСОВА

главный

специалист

Департамента

техно

логического

развития

инноваций

ПАО

Россети

Ленэнерго

Илья

ВОЛТОВ

главный

эксперт

Управления

цифровых

технологий

IT-

реше

ний

Департамента

технического

развития

инноваций

АО

ФИЦ

статье

рассмотрено

текущее

состояние

процесса

внедре

ния

инновационных

технологий

при

проектировании

ре

конструкции

объектов

электроэнергетики

перспективы

реализации

использования

электронных

каталогов

как

единой

платформы

взаимодействия

производителей

про

ектных

организаций

Данная

статья

раскрывает

основные

преимущества

внедрения

электронного

каталога

(

функци

ональными

возможностями

систем

помощи

принятия

реше

ния

)

процесс

проектирования

новых

или

реконструируе

мых

объектов

электросетевого

комплекса

Электронный

каталог

типовых

решений

для

цифрового

района

электрических

сетей

Основные

аспекты

разработки

овременный

подход

построению

модернизации

сетей

передачи

распреде

ления

электроэнергии

соответствии

концепцией

Цифровая

трансформация

2030» [1]

предполагает

глубокое

внедрение

информационных

коммуникацион

ных

сетей

технологий

целях

управления

передачей

электроэнергии

получе

ния

информации

на

всех

этапах

технологического

цикла

Развитие

цифровых

технологий

открывает

новые

возможности

для

энергетических

компаний

повышении

эффективно

сти

операционной

деятельности

совершенствовании

бизнес

процессов

улучшении

тех

нологии

работы

клиентами

силу

стремительного

развития

информационных

технологий

интегрированного

ними

оборудования

возникает

задача

трансфера

технологий

—

быстрого

внедрения

наиболее

передовых

технологий

лучших

практик

на

рынок

электросетевого

комплекса

Данный

аспект

создает

предпосылки

созданию

единой

электронной

прозрачной

пло

щадки

для

обмена

лучшими

практиками

решениями

области

проектирования

цифро

вых

электрических

сетей

внедрения

инновационного

оборудования

октябре

2018

года

ПАО

Ленэнерго

начато

выполнение

НИР

по

разработке

Элек

тронного

каталога

технических

решений

для

Цифрового

района

электрических

сетей

(

—

Каталог

Под

техническим

решением

понимается

совокупность

совместимого

между

собой

(

конструктивно

технологически

информационно

)

первичного

вторичного

оборудования

находящегося

функционально

конструктивном

единстве

реализации

данного

проекта

также

приняли

участие

компании

специализиру

ющиеся

на

инновационных

решениях

для

группы

компаний

Россети

», —

АО

ФИЦ

ООО

ЭнергопромАвтоматизация

».

Цель

проекта

—

разработка

электронного

каталога

электроэнергетического

оборудо

вания

который

позволит

сформировать

оценить

инновационные

технические

решения

Дмитрий

АКИМОВ

ведущий

эксперт

Управления

цифровых

технологий

IT-

реше

ний

Департамента

технического

развития

инноваций

АО

ФИЦ

по

критериям

надежности

стоимости

внедрения

Другими

словами

разрабатываемый

электронный

каталог

должен

обеспечивать

возможность

автоматизации

процесса

выбора

оборудования

для

Цифрового

района

электрических

сетей

(

—

Цифровой

РЭС

)

со

ответствии

заданными

пользователем

критериями

(

надежность

стоимость

.).

РЕАЛИЗАЦИЯ

ПРОЕКТА

Реализация

проекта

состояла

из

нескольких

этапов

–

разработка

Базы

данных

Электронного

каталога

технических

решений

для

Цифрового

РЭС

;

–

разработка

программного

комплекса

Электронный

каталог

технических

решений

для

Цифрового

РЭС

».

Для

решения

задачи

создания

Каталога

проведен

анализ

российского

зарубежного

опыта

по

разработке

внедрению

технических

решений

Цифрового

РЭС

электронных

каталогов

По

результатам

анализа

сформирована

концепция

разрабатываемого

Каталога

качестве

информационной

базы

для

Каталога

разработана

База

данных

типовых

решений

для

Цифрового

РЭС

(

—

База

данных

Каталога

)

на

основе

комплексных

единичных

технических

решений

на

базе

существующего

цифрового

оборудования

систем

включающих

данные

производителей

первичного

вторичного

оборудовании

также

программных

продуктов

для

электросетевого

комплекса

База

данных

разработана

на

основе

общей

информационной

модели

данных

CIM

(Common Information Model — CIM),

основе

которой

лежит

группа

стандартов

—

МЭК

61970 [2],

МЭК

61968 [3]

МЭК

62325.

Такой

подход

обеспечит

возможность

интегра

ции

существующими

вновь

создаваемыми

смежными

информационными

системами

ПАО

Россети

Ленэнерго

».

При

реализации

Базы

данных

Каталога

было

предусмотрено

двухэтапное

взаимодей

ствие

производителями

поставщиками

оборудования

cim:

IdentifiedObject

cim:

AssetInfo

lg:

SoftwareInfo

lg:

PhysicalEquipmentInfo

lg:

AuxEquipmentInfo

lg:

PrimaryEquipmentInfo

lg:

TerminalEquipmentInfo

lg:

TowerInfo

cim:

WireInfo

lg:

InsolatedWireI

nfo

lg:

CableInfo

lg:

PowerEquipmentInfo

lg:

PowerEquipment

UnitInfo

lg:

CompletePlantInfo

lg:

lg:MeasurementTransformer

Info

lg:

AllCurrentTransformerInfo

lg:

ReactorInfo

cim:

SwitchInfo

cim:

BreakerInfo

lg:

DistributionEquip

mentInfo

lg:

TransformingSubst

ationInfo

lg:

LowVoltageTransformingSub

stationInfo

lg:

SecondaryEquipUnitInfo

lg:

CounterInfo

lg:

TimeSynchrInfo

lg:

PassBandInfo

lg:

ConductorsInfo

lg:

WiFiInfo

lg:

MicroprocessorInfo

lg:

TransformDCInfo

Рис

. 1.

Диаграмма

классов

общей

информационной

модели

данных

Каталога

Ежеквартальный

спецвыпуск

№

3 (18),

сентябрь

2020

На

начальном

этапе

формирования

Базы

данных

Ката

лога

был

проанализирован

перечень

аттестованного

обо

рудования

группе

компаний

Россети

»,

создана

индиви

дуальная

опросная

форма

для

каждого

типа

оборудования

включающая

себя

перечень

характеристик

требующихся

для

компоновки

оборудования

последующего

формиро

вания

технических

решений

результате

взаимодействия

производителями

оборудования

была

собрана

первичная

информация

для

наполнения

Базы

данных

Каталога

раз

работана

структура

Базы

данных

Каталога

На

рисунке

представлена

диаграмма

классов

инфор

мационной

модели

данных

Корневым

классом

Базы

данных

Каталога

для

единичного

оборудования

был

выбран

класс

cim: AssetInfo («

Информация

об

устройстве

»),

так

как

данный

класс

по

стандарту

CIM

содер

жит

технические

характеристики

оборудования

Также

согласно

стандарту

CIM

класс

AssetInfo

(«

Информация

об

устройстве

»)

наследует

характеристики

от

корневого

класса

Identi

ﬁ

edObject

(«

Идентифицированный

объ

ект

»).

Потомками

класса

AssetInfo

(«

Информация

об

устройстве

»)

являются

основные

информа

ционные

классы

для

описания

характеристик

оборудования

При

анализе

опросных

форм

описывающих

технические

харак

теристики

производимого

обору

дования

были

выявлены

схожие

характеристики

некоторых

ви

дов

оборудования

Во

избежание

дублирования

информации

было

решено

использовать

группиру

ющие

классы

содержащие

об

щие

характеристики

для

группы

видов

оборудования

(

например

lg: PrimaryEquipmentInfo — «

Ин

формация

первичном

оборудо

вании

»).

Принятые

обозначения

классов

представлены

на

рисун

ке

На

следующем

этапе

произ

водителю

электротехнического

оборудования

была

предостав

лена

возможность

автоматизи

рованного

доступа

через

сеть

Интернет

для

ввода

редакти

рования

данных

своем

обору

довании

Ключевым

моментом

процессе

актуализации

инфор

мации

об

оборудовании

самими

производителями

явилась

их

заинтересованность

продвижении

собственной

продук

ции

на

рынок

электроэнергетики

Статистика

ввода

редактирования

данных

самими

про

изводителями

разработанном

электронном

каталоге

сви

детельствует

об

интересе

производителей

Базе

данных

Каталога

—

более

500

аутентификаций

за

месяца

На

дан

ный

момент

База

данных

Каталога

включает

себя

более

15 000

единиц

электротехнического

оборудования

более

чем

производителей

На

рисунках

показан

рост

заполняемости

Базы

дан

ных

Каталога

информацией

после

предоставления

доступа

производителям

Каталогу

через

сеть

Интернет

Рис

. 2.

Заполняемость

базы

данных

Каталога

накопительным

итогом

по

основным

вендо

рам

месяцам

2019–2020

гг

. (

представлены

виды

оборудования

)

Рис

. 3.

Количество

заполненных

карточек

оборудования

накопительным

итогом

по

месяцам

2019–2020

гг

. (

представлены

единицы

оборудования

)

АО

ГК

Таврида

Электрик

АО

Электротехнические

заводы

Энергомера

ОАО

Антракс

ООО

НПП

ЭКРА

Октябрь

Количество

видов

оборудования

Ноябрь

Декабрь

Январь

Первичное

оборудование

Вторичное

оборудование

программные

продукты

Октябрь

123

830

1 896

2 195

1 578

4 259

8 632

14 666

Ноябрь

Декабрь

Январь

15 000

12 000

9 000

6 000

3 000

Цифровизация

производственных

процессов

Следующим

этапом

по

разработке

Базы

данных

Ката

лога

стал

процесс

формирования

технических

решений

для

Цифрового

РЭС

Данный

этап

обусловил

создание

Методи

ческих

рекомендаций

по

формированию

технических

реше

ний

для

Цифрового

РЭС

(

—

МР

лежащих

основе

автоматизированного

формирования

типизации

элемен

тов

объектов

Цифрового

РЭС

Концепция

формирования

технических

решений

заклю

чается

декомпозиции

крупных

энергетических

объектов

(

РЭС

ПС

РУ

)

на

типовые

элементы

Для

формирования

перечня

типовых

элементов

был

проведен

анализ

существующих

электрических

схем

объ

ектов

РЭС

ПАО

Россети

Ленэнерго

».

ходе

исследования

были

выявлены

наиболее

распространенные

схемы

кото

рые

стали

основой

при

формировании

типовых

технических

решений

для

объектов

Цифрового

РЭС

Под

типовым

элементом

объекта

Цифрового

РЭС

пони

малась

минимальная

часть

электрической

схемы

объектов

района

электрических

сетей

или

часть

системы

автоматиза

ции

объектов

района

электрических

сетей

которую

можно

считать

типовой

то

есть

многократно

повторяемой

(

тира

жируемой

)

определенным

набором

первичного

вторич

ного

оборудования

(

например

присоединение

секция

шин

трансформаторный

узел

шкаф

автоматизации

шкаф

сете

вых

средств

.).

Разработанные

методические

рекомендации

предлага

ется

использовать

при

проектировании

вновь

сооружаемых

также

подлежащих

техническому

перевооружению

ре

конструкции

подстанций

высшим

напряжением

6–35

кВ

ка

бельных

воздушных

линий

иных

линейных

сооружений

напряжением

6–35

кВ

(

пункты

секционирования

реклоузеры

.).

На

основании

сформированной

Базы

данных

Каталога

разработанных

МР

(

алгоритма

)

разработан

программный

комплекс

—

Электронный

каталог

технических

решений

для

Цифрового

РЭС

настоящее

время

разработанные

База

данных

Ката

лога

программный

комплекс

Электронный

каталог

техни

ческих

решений

для

цифрового

РЭС

проходят

этап

апроба

ции

форме

разработки

эскизных

проектов

Цифровых

РЭС

Одной

из

главных

важных

функций

Каталога

является

возможность

ранжирования

технических

решений

по

опти

мальному

соотношению

критериев

надежности

стоимости

внедрения

Алгоритм

ранжирования

мультибрендовых

тех

нических

решений

(

формирования

решения

учетом

обору

дования

различных

производителей

)

для

типового

элемента

объекта

Цифрового

РЭС

осуществляется

на

основании

вве

денных

пользователем

данных

расчета

коэффициентов

ранжирования

Введенные

пользователем

данные

включают

себя

вы

бор

типового

элемента

объекта

Цифрового

РЭС

указание

параметров

требуемыми

значениями

критериев

поиска

качестве

критериев

поиска

выступают

параметры

обо

рудования

Например

номинальное

напряжение

способ

установки

стоимость

решения

Для

поиска

по

нескольким

критериям

могут

использоваться

операции

конъюнкции

то

есть

поиск

оборудования

соответствующего

всем

указан

ным

критериям

дизъюнкции

—

поиск

оборудования

соот

ветствующего

хотя

бы

одному

указанному

критерию

Результатом

работы

алгоритма

является

перечень

мультибрендовых

решений

соответствующих

параметрам

введенным

пользователем

Перечень

отображается

отсо

ртированным

порядке

возрастания

(

или

убывания

)

по

вы

бранному

пользователем

параметру

или

по

коэффициенту

надежности

мультибрендового

решения

или

по

коэффици

енту

стоимости

мультибрендового

решения

или

по

коэффи

циенту

оптимального

соотношения

надежности

стоимости

После

введения

данных

создается

запрос

указанными

критериями

по

объектам

Каталога

методом

перебора

вы

бираются

варианты

мультибрендовых

решений

для

выбранных

вариантов

производится

расчет

коэффициентов

ранжирования

ходе

разработки

данного

алгоритма

был

проведен

об

зор

методов

принятия

решения

для

выбора

оптимального

варианта

учитывающего

критерии

надежности

стоимо

сти

внедрения

Для

рассмотренных

методов

была

произ

ведена

оценка

возможности

использования

Каталоге

на

основании

которой

был

выбран

метод

многокритериальных

взвешенных

оценок

[4].

Критериями

для

расчета

коэффици

ента

оптимального

соотношения

являются

стоимость

муль

тибрендового

решения

(

руб

коэффициент

готовности

гот

(

.),

который

представляет

собой

вероятность

того

что

объект

окажется

работоспособном

состоянии

произ

вольный

момент

времени

[5].

Расчет

взвешенной

оценки

для

каждого

варианта

по

каждому

критерию

заключается

определении

отклонения

значения

критериев

каждого

варианта

от

среднего

значения

критериев

всех

выбранных

вариантов

Взвешенная

оценка

каждого

варианта

по

критерию

на

дежности

называется

коэффициентом

надежности

рас

считывается

по

формуле

гот

ср

, (1)

где

гот

—

коэффициент

готовности

оборудования

рассма

триваемого

варианта

гот

ср

—

среднее

значение

коэффици

ента

готовности

всех

выбранных

вариантов

Взвешенная

оценка

каждого

варианта

по

критерию

сто

имости

называется

коэффициентом

стоимости

ст

рассчи

тывается

по

формуле

ст

ср

, (2)

где

—

стоимость

рассматриваемого

варианта

ср

—

сред

нее

значение

стоимости

всех

выбранных

вариантов

Итоговый

коэффициент

оптимального

соотношения

на

дежности

стоимости

опт

для

каждого

варианта

рассчиты

вается

по

формуле

Ежеквартальный

спецвыпуск

№

3 (18),

сентябрь

2020

опт

ст

, (3)

где

ст

—

коэффициент

стоимости

—

коэффициент

на

дежности

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

КАТАЛОГА

Разработанный

Каталог

выполнен

виде

веб

сервиса

ре

ализующего

функции

взаимодействия

пользователем

бизнес

логику

доступ

базе

данных

что

позволяет

ис

пользовать

данную

платформу

вне

зависимости

от

место

положения

программно

аппаратного

обеспечения

пользо

вателей

Алгоритмическое

обеспече

ние

Каталога

разделено

на

под

системы

по

функциональному

на

значению

является

своего

рода

системой

помощи

принятия

реше

ний

Принципиальная

схема

вза

имодействия

подсистем

Каталога

представлена

на

рисунке

Существует

несколько

типов

пользователей

при

взаимодей

ствии

Каталогом

Во

первых

это

производители

которые

заполня

ют

актуализируют

информацию

своем

оборудовании

подсисте

ме

Оборудование

специаль

ных

формах

карточках

(

рисунок

5).

Во

вторых

это

поставщики

оборудования

которых

имеются

готовые

решения

по

компоновке

оборудования

Они

заполняют

подсистему

Мультибрендовые

решения

путем

выбора

типового

элемента

энергосистемы

наполнения

его

функциональных

единиц

оборудованием

из

подсистемы

Оборудование

» (

рисунок

6).

Следующим

типом

пользователей

являются

проектные

организации

которые

используют

Каталог

качестве

систе

мы

поддержки

принятия

решений

при

разработке

перед

тех

нико

экономическим

обоснованием

ОТР

После

выбора

необходимых

технических

решений

Ката

лог

позволяет

сформировать

спецификацию

оборудования

для

проектируемого

объекта

Рис

. 4.

Принципиальная

схема

взаимодействия

подсистем

Каталога

Рис

. 5.

Форма

карточка

оборудования

Цифровизация

производственных

процессов

ПРИМЕР

ВЫБОРА

РЕШЕНИЯ

Для

выбора

решения

подсистеме

Ранжирование

необ

ходимо

сформировать

иерархическую

структуру

проектиру

емого

объекта

добавить

необходимые

типовые

элементы

(

рисунок

7).

карточке

типового

элемента

(

рассматривае

мом

случае

это

присоединение

КЛ

кВ

)

помощью

интер

фейса

Каталога

осуществляется

переход

ранжированию

мультибрендовых

решений

соответствующих

выбранному

типовому

элементу

Результат

ранжирования

представля

ет

собой

перечень

мультибрендовых

решений

рассчитан

ными

коэффициентами

оптимального

соотношения

надеж

ности

стоимости

внедрения

(

рисунок

8).

зависимости

от

требований

проектируемому

объ

екту

пользователя

есть

возможность

ранжирования

перечня

по

одному

из

критериев

стоимость

решения

по

казатели

надежности

или

оптимальное

соотношение

на

дежности

стоимости

Это

позволяет

оптимизировать

вы

бор

решения

для

каждого

частного

случая

Для

удобства

выбора

решения

вывод

добавлены

стоимости

соот

ветствии

укрупненными

нормативами

цены

типовых

тех

нологических

решений

капитального

строительства

объек

тов

электроэнергетики

части

объектов

электросетевого

хозяйства

утвержденными

Минэнерго

России

от

17.01.2019

№

10.

Также

Каталог

позволяет

добавить

критерии

поис

ка

(

например

стоимость

решения

не

выше

определенной

суммы

На

рисунке

представлен

стандартный

вывод

дан

ных

решениях

Пользователь

может

изменять

параметры

для

вывода

путем

добавления

столбцов

необходимыми

данными

Рассмотрим

выбор

решения

условием

оптималь

ного

соотношения

показателей

надежности

стоимости

решения

данном

случае

необходимо

выполнить

ран

жирование

по

коэффициенту

оптимального

соотношения

Рис

. 6.

Карточка

мультибрендо

вого

решения

Рис

. 8.

Результат

ранжирования

мультибрендовых

решений

Рис

. 7.

Иерархическая

структура

проектируемого

объекта

Ежеквартальный

спецвыпуск

№

3 (18),

сентябрь

2020

Лучшим

вариантом

предложенным

Каталогом

является

вариант

наибольшим

значением

этого

коэффициента

то

есть

чем

выше

значение

коэффициента

оптимального

соотношения

тем

лучше

считается

соотношение

показа

телей

надежности

стоимости

решения

рассматрива

емом

случае

рекомендованным

вариантом

является

ре

шение

№

Выбранное

пользователем

помощью

данной

формы

решение

для

типового

элемента

впоследствии

отображается

карточке

типового

присоединения

(

рисунок

9).

ВЫВОДЫ

Внедрение

повсеместное

использование

Каталога

явля

ется

перспективной

задачей

так

как

перед

многими

орга

низациями

стоит

вопрос

проектирования

модернизации

объектов

использованием

передовых

технологий

обо

рудования

производителей

поставщиков

появляется

возможность

представления

презентации

своих

новей

ших

разработок

условиях

постоянного

роста

разнообра

зия

оборудования

программных

продуктов

для

электро

сетевого

комплекса

становится

сложным

объективно

оценить

выбрать

подходящий

вариант

оборудования

или

технического

решения

для

того

или

иного

проекта

Наилуч

шим

образом

позволяет

решить

эту

задачу

использование

электронного

каталога

технических

решений

функционал

которого

дает

возможность

сформировать

ранжированный

по

критериям

надежности

стоимости

список

технических

решений

подходящих

по

заданным

пользователем

пара

метрам

характеристикам

Использование

Электронного

каталога

упростит

поиск

подходящего

варианта

оборудования

или

технического

решения

многократно

ускорит

процесс

работы

на

ранних

этапах

проектирования

каталоге

легко

одновременно

Рис

. 9.

Карточка

сформиро

ванного

элемента

объекта

проектирования

прорабатывать

сразу

несколько

вариантов

проекта

по

лучать

ключевые

характеристики

проектируемого

объек

та

(

надежность

стоимость

Необходимые

спецификации

оборудования

формируются

автоматически

что

позволяет

минимизировать

количество

ошибок

при

выборе

наимено

ваний

оборудования

Также

использование

Электронного

каталога

как

еди

ной

среды

взаимодействия

обмена

данными

по

техниче

ским

решениям

спецификациям

Цифровых

РЭС

улучшит

качество

предоставляемой

информации

по

оборудованию

программным

продуктам

Благодаря

таким

возможностям

использование

Элек

тронного

каталога

не

только

ускорит

процесс

проекти

рования

но

сформирует

единую

платформу

по

обмену

данными

опытом

для

производителей

поставщиков

проектных

организаций

ЛИТЕРАТУРА

Концепция

Цифровая

трансформация

2030»,

утверж

денная

Советом

директоров

ПАО

Россети

» (

протокол

от

21.12.2018

№

336).

. 9–11.

2. IEC 61970. Part 301: Common information model (CIM)

base. Edition 4.0, May 2013, pp. 23-47.

3. IEC 61968. Part 11: Common information model (CIM)

extensions for distribution. Edition 2.0, March 2013, pp. 20-
69.

4. Weistroffer H.R., Li Y. Multiple criteria decision analysis

software / Multiple Criteria Decision Analysis. Springer, New
York, 2016, pp. 1301-1341.

ГОСТ

27.002-2015.

Надежность

технике

(

ССНТ

Термины

определения

. URL: http://docs.cntd.ru/

document/1200136419.

Цифровизация

производственных

процессов

Оригинал статьи: Электронный каталог типовых решений для цифрового района электрических сетей. Основные аспекты разработки

Читать онлайн

В статье рассмотрено текущее состояние процесса внедрения инновационных технологий при проектировании и реконструкции объектов электроэнергетики и перспективы реализации и использования электронных каталогов как единой платформы взаимодействия производителей и проектных организаций. Данная статья раскрывает основные преимущества внедрения электронного каталога (с функциональными возможностями систем помощи принятия решения) в процесс проектирования новых или реконструируемых объектов электросетевого комплекса.