On the Way to the Future

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


Page 2
background image

1

4

On the Way to the Future

"Digital Transformation 

2030" concept was approved 

within the framework of 

Rosseti Board of Directors 

of

fi

 cial meeting chaired by 

the Minister of Energy of the 

Russian Federation Alexan-

der Novak on December 21, 

2018. The concept implies 

a complete transformation 

of power grid infrastructure 

through the introduction of 

digital technologies by 2030. 

The key issues of concept 

implementation are

the topic of conversation

with Andrey MAYOROV,

Deputy General Director – 

Chief Engineer of Rosseti.

—  Mr.  Mayorov,  what  are  the 

main goals and tasks set by Ros-
seti when forming and implement-
ing  "Digital  Transformation  2030" 
concept?

—  "Digital  Transformation  2030" 

concept  was  developed  pursuant  to 
the  Decrees  of  the  President  of  the 
Russian  Federation  Vladimir  Putin 
no. 203 dated May 9, 2017 "On the 
strategy  for  information  society  de-
velopment in the Russian Federation 
for  2017–2030"  and  no.  204  dated 
May  7,  2018  "On  national  purposes 
and strategic development objectives 
of the Russian Federation for the pe-
riod up to 2024", as well as the De-
cree of the Government of the Rus-
sian Federation no. 1632р dated July 
28,  2017,  which  approved  "Digital 
Economy of the Russian Federation" 
program.

In  accordance  with  the  concept, 

the  main  goal  of  digital  transforma-
tion  is  to  change  the  logic  of  pro-
cesses  and  to  establish  risk-based 
company management through digi-
tal technologies introduction and big 
data analysis.

The  tasks  of  power  grid  digital 

transformation are:
1.  Ensuring power grid readiness for 

new technological challenges and 
consumer needs.

2.  Improving power supply reliability 

and effi  ciency.

3.  Increasing  power  grid  infrastruc-

ture availability.

4.  Adapting power grid to new tasks 

and challenges.

5.  Introduction  of  decision-making 

assistance systems at all levels of 
the company management based 
on business intelligence.

6.  Diversifi cation  of  the  company's 

business  through  additional  ser-
vices.

7.  Development  of  human  capacity 

and new competencies.
Thus,  "Digital  Transformation 

2030"  target  model  represents 
a change in the logic of corporate and 
technological processes of company 
management based on business in-
telligence and big data usage.

In numerical terms, there is an in-

tention to shorten the terms of tech-
nological  connection  from  192  days 
to  120  days,  and  to  make  this  pro-
cedure  simple  and  cheap  for  new 
consumers.  In  addition,  company’s 
effi  ciency will be improved. By 2030, 
power  losses  in  electrical  networks 
should  be  reduced  from  9.4%  to 
7.34%  generally  and  from  15.6%  to 
8.89%  for  0.4-20  kV  networks.  It  is 
projected  to  decrease  CAPEX  by 
15% and OPEX — by 30%.

Electric  networks  reliability  will 

be almost doubled: SAIDI and SAIFI 
predicted values will be increased to 
2.4 and 0.92 respectively by 2030.

in

n

o

v

a

t

io

n

s

innovations

a

n

d

 e

f

f

ic

ie

n

c

y

 p

r

o

p

o

s

a

l

s

and efficiency proposals


Page 3
background image

1

5

— How will digitalization con-

cept  aff ect  the  improvement  of 
existing processes?

—  The  eff ect  of  implementing 

digitalization  concept  will  be  com-
prehensive  and  will  cover  technical 
and  corporate  business  processes 
in Rosseti.

Reliable  crosscutting  real  time 

data  on  consumption,  operating 
modes  of  the  network  and  its  ele-
ments will allow employees of power 
grid  companies  to  provide  an  ade-
quate response to any malfunctions 
in  the  network,  to  conduct  predic-
tive analytics and to create behavior 
models for the network, its elements 
and  consumers.  All  this  will  create 
conditions  for  forming  fair  cost  of 
the services provided by power grid 
companies.

Created  unifi ed  digital  network 

model (CIM) will bring technical so-
lutions and equipment requirements 
to a single standard and ensure data 
integration  from  diff erent  systems 
and  consumers.  New  equipment 
and  technical  solutions  developed 
with the use of modern digital tech-
nologies  will  create  conditions  for 
a multiple time reduction when con-
structing and reconstructing electric 
grid  facilities,  and  open  up  oppor-
tunities for a signifi cant increase of 
Russia's  export  potential  in  global 
markets.

New  technological  solutions  will 

lead  to  network  management  pro-
cesses  improvement.  A  transition 

from  a  three-level  to  a  single-level 
system for managing electrical grids 
will be made. Also, operational dis-
patch  management  system  will  be 
optimized.  Creation  of  real  smart 
electricity metering system will allow 
power  engineers  to  form  real-time 
energy and power balances. Based 
on the obtained data, it will be possi-
ble not only to make quick decisions 
on  the  necessary  measures  for  re-
ducing power losses and optimizing 
network  modes,  but  also  to  ensure 
forward planning of network opera-
tion.

The active-adaptive network es-

tablished as a part of implementing 
concept  will  ensure  the  active  par-
ticipation  of  energy  market  entities 
in  the  transmission  and  distribu-
tion  of  electricity,  as  well  as  smart 
control of network operation modes 
without human participation. Equip-
ping the networks with modern high-
speed  power  electronics  devices 
and  systems  providing  online  infor-
mation  about  equipment  operation 
and condition will ensure automatic 
localization  of  damage  sites  for 
speedy  elimination  of  technological 
disruptions  and  power  supply  res-
toration.  Thus,  electrical  network 
will  be  transformed  from  a  passive 
device for transmission and distribu-
tion of electricity into an active ele-
ment  with  real-time-changing  char-
acteristics.

Additionally,  digital  network  po-

tential can be used for diverse data 

analysis  (energy  pulse  of  the  mar-
ket). In its turn, the data analysis can 
be used for planning development of 
constituent  entities  of  the  Russian 
Federation.  The  sale  of  additional 
services  to  consumers  on  energy 
service basis by means of reducing 
energy  consumption  will  become 
quite  real.  Conditions  will  also  be 
created  for  developing  new  servic-
es,  such  as:  expanded  and  fl exible 
electric  power  tariff   options;  hybrid 
electric power supply systems; pro-
active services, mobile applications;
cooperation with prosumers; Internet 
of  Things  technologies;  consumer
targeting  through  socio-economic
data; use of smart contracts for pay-
ments; smart homes; charging infra-
structure support and others.

Digital  transformation  will  im-

prove  the  energy  security  of  the 
country's  regions  by  creating  new 
infrastructure  opportunities  and  will 
provide a new level of life quality as 
a result of new standards of service.

The  digital  transformation  is 

based on the improvement of com-
pany’s  unifi ed  technical  policy,  tak-
ing into account necessary changes 
in technological and corporate pro-
cesses and development of new cor-
porate  standards.  The  above-men-
tioned changes should be based on 
an ontological activity model, being 
an  instrument  for  implementing  the 
above  tasks  with  regard  to  the  re-
quirements  of  the  network-centric 
approach.

The Grid Control Center of Yantarenergo JSC (part of the Rosseti Group), Kaliningrad

24th World Energy Congress 

Special  issue,  September  2019


Page 4
background image

1

6

A  key  factor  of  digital  network 

implementation  is  platform  solutions 
and  creation  of  unifi ed  digital  data 
buses, as well as information security 
technologies introduction. In addition, 
automated  process  control  systems 
should be implemented on the basis 
of domestic hardware and software.

— The Russian Federation and 

Rosseti  are  not  pioneers  in  this 
fi eld.  Energy  companies  world-
wide implement similar projects. 
Will the world experience be used 
when implementing the concept?

—  Indeed,  digitalization  of  main 

technological  processes  in  power 
grid  is  a  global  trend  and  many  en-
ergy  companies  around  the  world 
have already succeeded in this direc-
tion. Figure 1 shows a comparison of 
the  world's  best  practices  with  Ros-
seti  current  achievements.  As  can 
be  seen  from  the  fi gure,  domestic 
power  grid  digitalization  is  still  in  its 
infancy.  But  current  situation  should 
additionally  mobilize  the  eff orts  and 
resources  of  the  company  seeking 
not only to maintain leading positions 
in the global electric power industry, 
but  also  to  ensure  the  sustainable 
develop ment of the country and sup-
port  its  key  role  in  the  international 

arena. Defi nitely, the best world prac-
tices will be taken into account.

More than 70% of Russian power

grid  equipment  has  already  worn 
out.  Rosseti  subsidiaries  still  have 
facilities  built  in  the  thirties  of  the 
last century. Some facilities will cel-
ebrate its 100th anniversary by 2030 
(end  date  of  digital  transformation 
concept). The company has no time 
to spare in such a situation.

—  Does  it  mean  that  concept 

implementation  is  also  an  ambi-
tious program for renovating out-
dated equipment?

— Of course, outdated and worn-

out  equipment  of  power  grid  facili-
ties  will  be  updated.  The  concept 
foresees the following measures for 
replacing  obsolete  equipment  with 
modern digital one:
1.  Replacing electromagnetic mea-

suring  transformers  with  optical 
ones, or installing analog-to-digi-
tal converters on existing current 
and  voltage  transformers  in  or-
der to form a digital signal.

2.  Replacing  electromechanical  re-

lay  protection  with  microproces-
sor one. This will ensure complete 
selectivity (only damaged parts of 
electrical network will be cut off ).

3.  Establishing 

communication 

channels (installation of switches 
and  routers).  Information  will  be 
transmitted  directly  to  dispatch 
board.

4.  Replacing  or  installing  remote 

controllers  for  ensuring  control 
of network parameters.

5.  Installing  smart  metering  de-

vices  at  all  substation  feeders 
(electric power technical record-
keeping).  The  system  will  pro-
vide  voltage  levels  control  and 
switching devices operation.

6.  Replacing 

primary 

substa-

tion  equipment  where  relevant 
(transformers,  reactors,  circuit 
breakers, disconnectors).

—  Will  internal  processes 

also be upgraded?

— Of course. Activities on digi-

tal transformation of business pro-
cesses  will  be  divided  into  several 
stages.

At the fi rst stage, an audit for all 

existing business processes should 
be  carried  out.  It  is  necessary  to 
determine where the data appears 
and how it changes.

The second stage is the primary 

integration  of  information  systems 
based  on  the  obtained  data.  This 

TEPCO

Japan

Enel

Italy

KEPCO

Korea

Rosseti

Elements of digital 

substations

GLONASS without analytical

module has been implemented

Index of equipment technical

condition has been introduced

in 2018

Antivirus and individual items

Elements have been

implemented in FGC UES

National Grid

United

Kingdom

Fig. 1. The best world practices of power grid digital transformation as of 2018 and Rosseti rating position (based on research 

of the Russian energy agency, analytical materials of Ernst and Young 2017-2018)

1. Digital substation technologies 

(IEC 61850)

2. Smart metering

3. "Digital electrician"

4. Risk-based management model

5. Smart control systems (ADMS)

6. Automated systems of predictive 

analysis

7. Cybersecurity

8. Digital computer aided design 

system (CAD)

INN

OVAT

I

O

N

S  A

N

EFF

I

C

I

E

N

CY  PROPOSALS


Page 5
background image

1

7

can  be  achieved  by  creat-
ing  connectors  between 
systems  for  eliminating 
manual  input  and  minimiz-
ing  inaccuracies  and  data 
distortions transmitted from 
system to system.

At  subsequent  stages, 

business  processes  typ-
ing and standardization are 
carried  out.  Also,  creation 
of  unifi ed  data  model  and 
information  architecture  is 
continued. The logic of busi-
ness processes is changed 
during  digitalization.  Stan-
dard  processes  should  be 
implemented  without  hu-
man  intervention.  Manage-
ment  levels  should  be  re-
duced.  The  control  system 
is converted from vertical to 
matrix one (Figure 2).

Company’s  digital  man-

agement based on a single corpo-
rate environment will allow the com-
pany to gain the following results:

 

– signifi cant  reduction  of  dead-

lines  and  costs  of  the  design, 
implementation, 

development 

and  technical  support  of  infor-
mation systems;

 

– collection  of  standardized,  reli-

able, consistent data for the fol-
lowing  analysis  using  Big  Data, 
Machine  Learning,  Artifi cial 
Intelligence technologies.
Data  exchange  between  corpo-

rate  and  technological  information 
systems  using  a  single  data  bus 
based on standardized formats and 
interaction  mechanisms  will  com-
bine typical centralized / distributed 
corporate information systems. Due 
to this, it becomes possible to elimi-
nate  duplication  of  information  and 
manual data entry.

Necessary  condition  for  ensur-

ing  operational  management  infor-
mation reliability is the use of a sin-
gle  data  model  for  technological 

Fig. 2. Change of control system from vertical to matrix one

Leader

Department 1

Department 2

Department 3

Vertical

interconnections

Leader

Department 1

Department 2

Department 3

Matrix

interconnections

Hall of 110 kV gas-insulated switchgear ("Medvedevskaya" digital substation, Moscow)

and business processes. The data 
model  should  unambiguously  de-
termine  the  essence  of  these  pro-
cesses  and  relationship  between 
them.  Additionally,  the  data  model 
should  be  identical  for  all  subsid-
iaries  and  affi  liates  in  the  Rosseti 
Group.

— Digitalization of all techno-

logical and corporate processes 
will require serious investments 
for  creating  integrated  cyberse-
curity system...

—  Yes.  That  is  why,  equipment 

built on the domestic microproces-
sor-based  elements  and  software 
included  in  the  unifi ed  register  of 
Russian  programs  for  electronic 
computers  and  databases  is  used 
as  a  priority.  Domestic  technolo-
gies ensure a high level of informa-
tion  security  and  cyberattack  pro-
tection.

The security system of informa-

tion  infrastructure  facilities  should 
be created as a typical geographi-

cally distributed complex, including 
processes,  forces  and  means  de-
signed to detect and prevent com-
puter  attacks,  as  well  as  eliminate 
the  consequences  of  computer  in-
cidents.  Besides,  the  security  sys-
tem should provide:

 

– sustainable  operation  of  the 

information  infrastructure  relat-
ing to the Rosseti Group power 
grid  facilities  when  breaking 
computer attacks;

 

– prevention  of  unauthorized  ac-

cess  to  the  processed  informa-
tion,  destruction  of  such  infor-
mation,  its  modifi cation,  block-
ing  and  distribution,  as  well  as 
other illegal actions in relation to 
such information.
As  part  of  the  Rosseti  Group 

unifi ed  information  security  poli-
cy,  a  threat  model  is  defi ned.  The 
threat  model  contains  a  descrip-
tion  of  the  information  architecture 
of  "Digital  Network  2030"  target 
model, a source characteristic of in-
formation security threats, including

24th World Energy Congress 

Special  issue,  September  2019


Page 6
background image

1

8

adversary  model  and  a  description 
of  all  information  security  threats
(Figure 3).

The key factors are meant to be 

the basis of Rosseti information se-
curity system:

 

– ensuring  technological  safety 

and  independence  from  import-
ed equipment;

 

– certifi cation  of  new  equipment 

and software;

 

– increasing the level of staff  know-

ledge  and  organization  of  (re)
training for engineers, technicians, 
administrators  and  operators  on 
information security issues;

 

– development of industry informa-

tion security standards;

 

– conducting internal control in the 

fi eld of security.
Measures aimed at improving in-

formation security level can be:

 

– electronic signature and encryp-

tion;

 

– automation  of  computer  attacks 

detection and prevention;

 

– ensuring the most rapid informa-

tion infrastructure recovery (self-
recovery);

 

– application  of  risk-based  infor-

mation infrastructure asset man-
agement;

 

– interaction with State system for 

detection, prevention and mitiga-
tion of cyberattacks.

—  The  concept  implementa-

tion  is  a  serious  work.  What  are 
your plans for it?

— Rosseti has developed a road 

map  for  harmonizing  all  the  neces-
sary measures required to the tran-
sition  to  a  new  digital  technology 
platform (Figure 4).

It  is  important  that  all  measures 

for  digital  transformation  of  power 
grid  infrastructure  will  be  imple-
mented within the framework of the 
existing  tariff   and  power  balance. 
Subsidiaries  investment  programs 
will be taken into account, so there 
is  no  impact  on  tariff   for  consum-
ers.  It  is  expected,  that  program 
payback  relating  to  its  own  effi  -
ciency,  long-term  regulation  rules, 
as well as the ability to preserve ob-
tained eff ects as sources for invest-
ments will allow the company to in-
crease the amount of dividend pay-
ments.

—  Are  any  additional  support 

measures required for implemen-
tation of the concept?

— The regulatory measures are 

needed for implementing digitaliza-

Level of business activities

Unsecured internet 

connection

Remote access and 

technical support

from infected devices

Malicious email attachments

Downloading fi les

from infected Internet resources

@

www

Internet

Industrial

Control

Systems

Automated

Process

Control

System

Unsecured wireless 

connections

Deliberate acts

of "motivated" staff 

Malicious logic in

hardware and software

Installing maliciously

modifi ed or infected

software

Incorrect network

access rules

Substation level

Sensors of telemechanics,
telecontrol, technical 
and fi scal metering

Main substation equipment

Level of grid
control center

Infected

USB storage

Infected

USB storage

Infected

USB storage

IED —  intelligent

electronic

devices

IED

*

IED

*

Fig. 3. Model of security threats

INN

OVAT

I

O

N

S  A

N

EFF

I

C

I

E

N

CY  PROPOSALS


Page 7
background image

1

9

tion  concept.  They  should  include 
the following:

 

– establishment  of  long-term  ta -

riff s  and  reference  tariff   forma-
tion  for  long-term  planning  of 
system development;

 

– implementation  of  economically 

feasible fees for power reserve;

 

– improving  the  procedure  for 

preferential  access  to  energy 
infrastructure.
With the support of the Ministry 

of  Energy  of  the  Russian  Federa-
tion, it is necessary to develop and 
improve a methodology for assess-
ing  economic  effi  ciency  of  digital 
technologies implementation.

A comprehensive economic ef-

ficiency  assessment  of  introduc-
ing  digital  technologies  should 

take  into  account  the  synergy  of 
effects in the target payback hori-
zons. The payback period of vari-
ous digital technologies should be 
in the range of 5 to 10 years.

There  is  a  need  to  assess 

digitalization  level  and  achieved 
effects  when  implementing  and 
replicating  digital  solutions  in 
the  framework  of  road  maps.  For 
these  purposes,  it  is  planned  to 
introduce  digitalization  index  for 
PJSC  "Rosseti"  and  its  subsidiar-
ies and affiliates.

In  accordance  with  the  above-

mentioned,  digital  transformation 
levels of PJSC "Rosseti" subsidiar-
ies and affiliates will be calculated 
and established. The following cri-
teria will be taken into account:

 

– digitalization  of  corporate  and 

technological processes;

 

– smart metering;

 

– cybersecurity;

 

– visualization  systems  for  pro-

cesses  and  assets  (geographic 
information systems);

 

– analytics tools.

To evaluate the criteria, a method-

ology for calculating and determining 
criterion weight in the general digita-
lization level index will be developed.

— Thank you very much for the 

interview. We wish PJSC "Rosseti" 
success  and  high  achievements 
when  implementing  the  concept 
of  power  grid  digital  transforma-
tion.

  

Interviewed by Ekaterina GUSEVA

Action

 

2019

2030–2040

2040–2050

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

Adoption of standards for digital 

network
Interaction with Federal executive 

authorities on regulatory measures

Data transfer to Grid control center

or Situation center

"Digitization" of existing measurement 

transformers at operating substations 

and installation of optical measurement 

transformers at new substations

Complete technical re-equipment / mo-

dernization for organizing data acquisi-

tion (relay protection, telemechanics, 

circuit breakers / transformers, etc.)

Installation of smart electricity metering 

systems at the borders of balance sheet 

attribution. Individual consumer profi les

Modernization of communication 

systems

Creation of new communication 

channels, leasing of communication 

channels

Implementation of "Digital Electrician" 

technology

Implementation of the program for 

creating and developing unifi ed

Grid control centers of subsidia-

ries and affi  liates

Development of a unifi ed digital CIM 

model by a pattern of the Ministry of 

Energy of Russia

Development of domestic SCADA / 

ADMS

Pilot projects

Fig. 4. Roadmap for implementing the concept of digital transformation 2030

24th World Energy Congress 

Special  issue,  September  2019


Читать онлайн

«Digital Transformation 2030» concept was approved within the framework of Rosseti Board of Directors official meeting chaired by the Minister of Energy of the Russian Federation Alexander Novak on December 21, 2018. The concept implies a complete transformation of power grid infrastructure through the introduction of digital technologies by 2030. The key issues of concept implementation are the topic of conversation with Andrey MAYOROV, Deputy General Director – Chief Engineer of Rosseti.

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»