Новые вызовы — новые возможности
30 мая в Сочи откроется международная научно-техническая конференция «Релейная защита и автоматика энергосистем — 2023». В преддверии одного из наиболее масштабных и авторитетных событий в отрасли мы поговорили с возглавляющим оргкомитет мероприятия Первым заместителем Председателя Правления Системного оператора Сергеем Павлушко. Наш разговор — об актуальных тенденциях развития систем релейной защиты и автоматики, вызовах, с которыми сталкиваются специалисты по РЗА в современных условиях, ключевых особенностях нынешнего форума и его значении для профессионального сообщества.
Сергей Павлушко — Первый заместитель Председателя Правления АО «СО ЕЭС». Родился 1 мая 1974 года в Пятигорске. В 1996 году окончил Ставропольский политехнический институт (сейчас — Северо-Кавказский федеральный университет) по специальности «Электроэнергетические системы и сети», а в 2003 году в этом же вузе получил квалификацию экономиста. В Системном операторе работает с момента основания компании, с сентября 2015 года — в должности заместителя Председателя Правления. В мае 2021 года назначен на пост Первого заместителя Председателя Правления.
— Сергей Анатольевич, каковы особенности нынешней конференции?
— С момента проведения предыдущей конференции в 2021 году прошло всего два года — казалось бы, время незначительное по меркам такой консервативной отрасли, как электроэнергетика. Но за этот период в мире произошли фундаментальные изменения в геополитике, глобальной экономике, системе международных отношений, технологической сфере.
Естественным образом произошедшая трансформация отразилась и на электроэнергетике, в том числе на таком важнейшем ее участке, как обеспечение технологической безопасности энергообъектов и построение систем релейной защиты и автоматики. В новых условиях специалисты столкнулись с серьезными вызовами в части обеспечения эффективной эксплуатации, технического обслуживания и информационной безопасности установленных устройств релейной защиты зарубежного производства на фоне санкционных ограничений. На повестке — необходимость решения задач импортозамещения за счет разработки и производства аппаратной части в условиях доступной комплектации и форсирования создания отечественной компонентной базы.
Произошедшая трансформация наложила свой отпечаток и на характер предстоящей конференции. Так, в свете сложившихся обстоятельств изменился состав участников. Вопреки обычной практике в этом году Международный исследовательский комитет В5 CIGRE «Релейная защита и автоматика» принял решение не осуществлять поддержку конференции. Одним из последствий этого шага стало то, что европейский регион на форуме будет представлен единственным видеодокладом его традиционного участника — члена исследовательского комитета B5 CIGRE Янеза Законьшека из Словении.
В противовес представителям западной школы в ходе подготовки к мероприятию заинтересованность продемонстрировали коллеги из Азиатско-Тихоокеанского региона, в частности из Китая. Мы пригласили принять участие в форуме и партнеров из стран СНГ. Так что в целом на сегодняшний день конференция не утратила ни своего международного статуса, ни своего значения для профессионального сообщества.
Организуемый при поддержке Минэнерго РФ системообразующими российскими энергокомпаниями — Системным оператором, «Россетями» и «РусГидро» — форум по-прежнему остается одним из крупнейших в пределах СНГ мероприятий в области релейной защиты и автоматики, ожидаемым и высоко востребованным событием.
Укрепляется значение конференции в качестве площадки для выработки консолидированной позиции всех субъектов отрасли — от ведущих производителей электротехнической продукции до системообразующих эксплуатирующих организаций — по перспективным направлениям развития РЗА в свете совершающегося глобального энергоперехода, согласованной идеологии совершенствования систем РЗА в соответствии с актуальными вызовами времени.
Как и в предыдущие годы, конференция по-прежнему предоставит широкие возможности для обсуждения новейших достижений в сфере развития систем РЗА, выявления лучших практик и наиболее перспективных для тиражирования решений, обмена опытом разработки, проектирования, эксплуатации и обеспечения информационной безопасности цифровых устройств и комплексов релейной защиты.
— Какие ключевые темы предполагается затронуть?
— Традиционно конференция будет включать в себя шесть основных секций. Ее участники проанализируют современное состояние систем релейной защиты, противоаварийной и режимной автоматики, рассмотрят ключевые вопросы их эксплуатации.
Важнейшая секция будет посвящена концептуальным вопросам развития технологий РЗА. Специалисты представят взгляд на ключевые факторы и тенденции, оказывающие значимое влияние на этот процесс. Среди них — цифровизация, развитие искусственного интеллекта и гибких систем РЗА.
В рамках отдельных секций будут рассмотрены вопросы обеспечения информационной безопасности цифровых комплексов РЗА и особенности применения технологии синхронизированных векторных измерений параметров электроэнергетического режима для повышения эффективности управления энергосистемами. Эта технология активно развивается Системным оператором и позволяет решать сразу несколько важнейших задач: проводить анализ аварийных ситуаций, которые привели к работе противоаварийной автоматики или недопустимому изменению параметров электроэнергетического режима, анализировать работу систем регулирования генерирующего оборудования при возникновении синхронных качаний активной мощности, работу систем возбуждения синхронных генераторов, выполнять актуализацию и верификацию математических расчетных моделей.
Особенности построения систем релейной защиты в сетях с разнородными источниками энергии будут проанализированы на секции «Релейная защита и автоматика распределительных сетей с возобновляемыми источниками энергии и системами накопления электроэнергии». Особое значение эта тема приобретает в свете принятого курса на низкоуглеродную энергетику и динамично увеличивающейся доли ВИЭ в структуре генерирующих мощностей.
Еще одной значимой темой станет рассмотрение особенностей разработки, проектирования, наладки и эксплуатации РЗА высокоавтоматизированных (цифровых) подстанций. Эксперты обсудят результаты полевых испытаний систем защиты и автоматизации, особенности их приемки и эксплуатации, требования к мониторингу цифровой части высокоавтоматизированных подстанций, оценят перспективы внедрения этих технологий.
— Какие новые темы будут звучать на конференции?
— В числе новых тем мы обсудим вопросы моделирования устройств РЗА и энергосистем для целей перспективного планирования, а также проведения испытаний устройств РЗА на соответствие разработанным Системным оператором ГОСТам. Круглый стол по этому вопросу станет одним из важнейших тематических мероприятий конференции. Он пройдет вне рамок основных секций.
В частности, на встрече мы планируем рассмотреть ключевые принципы моделирования устройств РЗА для решения важнейших технологических задач, включая расчет и выбор параметров настройки и анализ случаев их срабатывания, проанализировать особенности формирования расчетных моделей энергосистем. Напомню, что предоставление недискриминационного доступа широкому кругу лиц, в том числе к формируемым и актуализируемым Системным оператором расчетным моделям энергосистем — одно из важнейших новшеств введенной с начала этого года системы планирования перспективного развития отрасли. Новый подход позволяет существенно упростить и оптимизировать процесс разработки и согласования проектной документации, сократить сроки реализации инвестиционных проектов, а также оптимизировать затраты. Модератором круглого стола выступит заместитель начальника Службы РЗА Системного оператора Дмитрий Ясько.
Будет рассмотрен и такой важный аспект, как целесообразность и преимущества перехода к использованию стандартов CIM при решении задач РЗА. Это относительно новая для российской энергетики технология, предполагающая унификацию информационного обмена на базе Общей информационной модели — стандартизованной модели информационного взаимодействия, предоставляющей возможность эффективной интеграции разнородных автоматизированных систем и обеспечивающей унифицированный способ управления энергообъектами.
Внедрение CIM — один из ключевых технологических трендов в мировой энергетике и важнейшее направление деятельности Системного оператора. Ключевое условие тиражирования технологии в масштабах отрасли — формирование нормативно-правового фундамента в этой сфере. 1 апреля вступил в силу национальный стандарт, устанавливающий требования к профилю информационной модели устройств релейной защиты и автоматики. Документ разработан в рамках деятельности возглавляемого директором по автоматизированным системам диспетчерского управления Системного оператора Романом Богомоловым подкомитета ПК-7 «Интеллектуальные технологии в электроэнергетике» Технического комитета по стандартизации «Электроэнергетика» (ТК 016) Росстандарта, занимающегося, в том числе, разработкой национальных стандартов по применению CIM в отечественной электроэнергетике.
Использование стандартов CIM в части РЗА субъектами отрасли позволит оптимизировать обмен данными о работе релейной защиты и автоматики с собственниками энергообъектов, в том числе для решения расчетных и аналитических задач, повысить целостность и качество передаваемой информации и создать условия для перехода на качественно новый уровень обеспечения информационного обмена.
В настоящее время Системный оператор реализует пилотный проект по модернизации и модификации программного обеспечения, предназначенного для обмена данными технического учета и анализа функционирования устройств и комплексов РЗА с использованием формата CIM. Высокую заинтересованность принять участие в проекте уже выразили «Россети».
— Насколько затрагиваемые на конференции темы отражают мировые тенденции развития РЗА?
— Одним из основных векторов развития систем РЗА остается на сегодняшний день цифровизация, внедрение технологий искусственного интеллекта. Эпоха глобального энергоперехода и связанные с ней факторы — развитие гибких электропередач, распространение распределенной генерации, масштабная интеграция ВИЭ, внедрение инверторных преобразователей и линий постоянного тока — все это качественно меняет характеристики энергосистемы и параметры ее функционирования. Изменяется структура генерирующих мощностей, конфигурация сети, режимы работы энергосистемы, вслед за этим изменяются и требования к работе систем РЗА.
В новых, зачастую сложно предсказуемых схемно-режимных условиях в энергосистеме системы РЗА должны гарантировать корректность технологических алгоритмов управления, оптимальность настройки и эффективность управляющих воздействий автоматики. Без внедрения цифровых технологий добиться такого эффекта вряд ли возможно.
Цифровые и информационные технологии позволяют серьезно расширить функциональность РЗА, обеспечить адаптивность их настройки, повысить качество мониторинга параметров энергообъектов в режиме реального времени, реализовывать локальные и распределенные архитектуры (централизованные, децентрализованные, гибридные, мультиагентные) построения систем автоматики с целью достижения оптимального по критериям надежности и экономической эффективности качества гибкого управления, повышения устойчивости и надежности энергосистем в новых условиях.
Во всем мире цифровым аспектам развития технологий РЗА придается первостепенное значение. Например, на 49-й Сессии CIGRE в Париже в прошлом году подробно обсуждались принципы разработки стандартов IEC 61850 для обмена технологическими данными, их применение при реализации проектов высокоавтоматизированных (цифровых) подстанций, реальные преимущества и ожидания от применения этой технологии. Значительный интерес вызвали вопросы применения цифровых двойников, виртуализации технических комплексов, реализации функций РЗА, независимых от аппаратного обеспечения, создания приложений машинного обучения на базе данных от РЗА, включая управление активами.
Эта проблематика будет находиться и в фокусе внимания участников конференции. Совершенствование принципов построения устройств РЗА и актуализация алгоритмов их функционирования, в том числе достижения в области инверторных технологий — все это важнейшие темы предстоящих дискуссий.
В целом же мировые тенденции развития систем РЗА будут обсуждаться на семинаре национального исследовательского комитета В5 Российского национального комитета СИГРЭ, который пройдет в рамках конференции. На нем будут также проанализированы результаты деятельности входящих в состав исследовательского комитета B5 CIGRE международных рабочих групп с участием российских представителей. В частности, будут рассмотрены варианты архитектурных решений РЗА, проведено их сравнение по критерию надежности, а также представлена информация о жизненном цикле систем мониторинга и управления, функционирующих на основе данных синхронизированных векторных измерений. Эти темы планируется вынести на рассмотрение юбилейной 50-й Сессии CIGRE, которая пройдет в Париже в августе 2024 года.
— Какие приоритетные цифровые проекты в сфере РЗА реализует Системный оператор в настоящее время?
— Совершенствование систем РЗА на базе цифровых технологий является для Системного оператора одной из ключевых задач. Так, продолжается активная работа по внедрению в энергообъединениях цифровых систем мониторинга запаса устойчивости (СМЗУ) для расчета в режиме реального времени максимально допустимого и аварийно допустимого перетока активной мощности. Сегодня эта технология внедрена в 25 диспетчерских центрах для 239 контролируемых сечений. Она позволяет увеличить максимально допустимый переток активной мощности на 10–20% и обеспечить оптимальную загрузку электростанций. В Главном диспетчерском центре Системного оператора и филиалах ОДУ Сибири и ОДУ Юга СМЗУ применяется еще в качестве технологического инструмента оптового рынка при планировании электрических режимов и способствует повышению эффективности его работы.
Еще одним наглядным примером цифровизации служит внедрение в 2022 году новой двухуровневой системы противоаварийной автоматики и регулирования частоты в энергосистеме Калининградской области. Она предназначена для обеспечения устойчивой работы энергосистемы российского полуэксклава, не имеющего сухопутной границы с основной территорией России, в изолированном режиме после запланированного на 2025 год выхода стран Балтии из электрического кольца БРЭЛЛ (Беларусь — Россия — Эстония — Латвия — Литва).
Надо сказать, что во всех объединенных энергосистемах ЕЭС России сегодня внедрено новое поколение централизованных систем противоаварийной автоматики (ЦСПА). Новые комплексы имеют расширенный функционал, включающий более совершенный алгоритм расчета статической устойчивости энергосистемы, а также алгоритмы выбора управляющих воздействий для предотвращения нарушения динамической устойчивости энергосистемы и оценки состояния электроэнергетического режима. Важнейшими вехами этой работы стали внедрение в опытную эксплуатацию ЦСПА третьего поколения в северо-западном и южном районах ОЭС Центра в 2022 году, а также расширение зоны работы ЦСПА ОЭС Северо-Запада на Кола-Карельский транзит.
Кроме того, с момента прошлой конференции в компании проведена существенная работа по внедрению в эксплуатацию системы мониторинга переходных режимов ЕЭС России (СМПР ЕЭС), осуществляющей сбор и обработку векторных электрических параметров работы силового оборудования объектов электроэнергетики и электрической сети. В диспетчерских центрах на базе данных СВИ разработаны и введены в эксплуатацию программные комплексы мониторинга динамики изменения режимных параметров в ЕЭС России и система контроля синхронных качаний активной мощности, предназначенные для информационной поддержки диспетчера по ситуационному анализу электроэнергетического режима энергосистемы и технологических нарушений в ЕЭС России, а также при возникновении высокоамплитудных синхронных качаний активной мощности в контролируемых сечениях ЕЭС России. Основной инновационной функцией комплексов мониторинга динамики изменения режимных параметров является 3D-визуализация динамики изменения параметров частоты и напряжения в ЕЭС России в режиме реального времени.
Активно развивается и проект по созданию системы мониторинга и анализа работы устройств РЗА. В настоящий момент в ряде диспетчерских центров Системного оператора внедрена автоматизированная система анализа функционирования релейной защиты и автоматики — АСА РЗА. Она позволяет автоматически идентифицировать место и вид повреждения, проводить экспресс-анализ аварийного события, а также на основе полученных данных осциллограмм проводить сравнение фактической работы РЗА с эталонной работой этих устройств для предупреждения повторения технологических нарушений. В рамках совместного с «Россетями» проекта эта система уже внедрена и функционирует на пяти объектах электросетевого комплекса. Еще один пилотный проект по ее внедрению реализуется в сотрудничестве с «РусГидро».
— Будет ли обсуждаться на конференции опыт Системного оператора по внедрению этих технологий?
— Да, практический опыт Системного оператора в этой сфере представят специалисты компании. На этот раз в конференции примут участие не только представители технологического блока компании, но и блока ИТ. Все участники — практики, активно участвующие в работе по совершенствованию систем РЗА и внедрению цифровых технологий. Помимо докладов по уже обозначенным выше темам, специалисты Системного оператора расскажут об особенностях противоаварийного управления в ЕЭС России, развитии системы мониторинга переходных режимов для повышения эффективности управления энергосистемами, представят практические результаты работы по конкретным проектам и направлениям.
Часть докладов будет посвящена обеспечению правильной работы устройств РЗА в переходных режимах, сопровождающихся насыщением трансформаторов тока, и в том числе особенностям выполнения требований принятого в конце 2022 года национального стандарта по этому вопросу.
Напомню, что в конце 2022 года Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) утвердило разработанный Системным оператором в рамках работы Технического комитета по стандартизации в электроэнергетике ТК 016 Росстандарта ГОСТ Р 70358-2022 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Релейная защита и автоматика. Требования к работе устройств релейной защиты линий электропередачи классом напряжения 110 кВ и выше в переходных режимах, сопровождающихся насыщением трансформаторов тока». Документ был разработан по итогам расследования причин аварии на Ростовской АЭС в ноябре 2014 года с отделением Объединенной энергосистемы Юга на изолированную работу и ряда других последующих масштабных аварий, причиной которых стала неправильная работа устройств релейной защиты при возникновении коротких замыканий. Как показали расследования аварий, к неправильной работе устройств релейной защиты приводило насыщение трансформаторов тока апериодической составляющей тока короткого замыкания.
Весной Системный оператор провел тестовые испытания устройств релейной защиты одного из отечественных производителей на соответствие требованиям этого ГОСТа. Испытания позволили апробировать методику и порядок проведения испытаний, а также принципы моделирования трансформаторов тока разных классов точности. Специалисты рассчитывают, что в дальнейшем подобные проверки позволят минимизировать риски неправильной работы устройств РЗА во время их эксплуатации в составе энергосистемы.
— Понятно, что совершенствование нормативного регулирования — важнейшее условие реализации единой технической политики и поддержания эффективной работы систем РЗА, а значит и надежности всей энергосистемы. Планируется ли на конференции обсудить ключевые новшества нормативно-технической базы и особенности выполнения новых требований при разработке и эксплуатации устройств РЗА?
— Действительно, за прошедшее с момента проведения предыдущей конференции время была проведена большая работа по совершенствованию нормативно-технической базы в сфере релейной защиты и противоаварийной автоматики.
Мы решили не выносить эту тему в отдельную секцию, чтобы не перегружать и без того насыщенную деловую программу конференции. Однако этот аспект не останется без внимания: за минувшие два года на этом направлении достигнуты существенные результаты и, в том числе, принят ряд важнейших национальных стандартов.
Так, кроме вышеупомянутого ГОСТа, в феврале 2023 года введены в действие еще четыре разработанных Системным оператором в рамках ТК 016 стандарта. Кратко перечислю их. Это ГОСТ Р 70592-2022 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Релейная защита и автоматика. Дифференциальная защита линий электропередачи классом напряжения 330 кВ и выше. Испытания», ГОСТ Р 70591-2022 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Релейная защита и автоматика. Дифференциальная защита линий электропередачи классом напряжения 110–220 кВ. Испытания», ГОСТ Р 70590-2022 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Релейная защита и автоматика. Дифференциально-фазная защита линий электропередачи классом напряжения 330 кВ и выше. Испытания» и ГОСТ Р 70593-2022 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Релейная защита и автоматика. Дифференциально-фазная защита линий электропередачи классом напряжения 110–220 кВ. Испытания».
Эти первые стандарты, которые устанавливают методику испытаний устройств релейной защиты на соответствие функциональным требованиям к работе на энергообъектах ЕЭС России (функциональные требования к работе устройств РЗА на энергообъектах ЕЭС России были закреплены в утвержденных в 2020 году национальных стандартах серии «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Релейная защита и автоматика» — прим. ред.) и регламентируют порядок их проведения.
Отдельно хочу отметить, что в рамках действующей в Системном операторе системы добровольной сертификации в настоящее время началась работа по сертификации устройств РЗА, содержащих функции основных защит ЛЭП. До последнего времени сертификация проводилась только для устройств противоаварийной автоматики.
На мой взгляд, целесообразно рассмотреть условия и механизмы взаимного признания Системным оператором и «Россетями» результатов сертификации и аттестации устройств РЗА, которые проводятся в рамках действующих в обеих компаниях процедур. Этот шаг позволит исключить проведение повторных испытаний и оценки устройств РЗА на соответствие функциональным требованиям, установленным национальными стандартами.
Принятые ГОСТы задают производителям устройств РЗА четкие ориентиры о том, каким параметрам и критериям должна отвечать их продукция. В целом эта работа направлена на повышение надежности функционирования ЕЭС.
— Насколько актуальна в настоящее время задача импортозамещения в сфере РЗА?
— В 2022 году большинство производителей комплектующих устройств РЗА из недружественных стран — Европы, США, Канады, Тайваня — прекратили поставки своих продуктов и решений на территорию РФ. Однако это не стало серьезной проблемой. В сложившихся условиях разработчики систем технологических защит переориентируются на продукцию других партнеров.
Конечно, для полноценной интеграции нового оборудования в действующие системы защит необходимо обеспечить совместимость используемых протоколов и доработать программное обеспечение. Но это все решаемые вопросы. Сейчас эта работа активно ведется.
Уверен, что хорошие перспективы есть и у отечественных производителей. Знаю, что в настоящее время они активно продвигают проекты по совершенствованию аппаратной реализации устройств РЗА и алгоритмов их функционирования. Высокими темпами реализуются проекты по созданию отечественных аналогов комплексов для проведения испытаний систем РЗА. Раньше они закупались, в частности, в Канаде. Так что в целом обеспечение полноценного технологического суверенитета в сфере РЗА — вопрос ближайшего будущего.
