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

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

8

s

p

o

t

l

ig

h

t

 i

n

t

e

r

v

ie

w

spotlight interview

On the Way to the Future

"Digital Transformation 
2030" concept was approved 
within the framework of 
Rosseti Board of Directors 
of

 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.


Page 3
background image

9

— 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

The 25th CIRED Session 
Special issue, June 2019


Page 4
background image

1

0

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)

SPOTL

I

GHT 

IN

TERV

I

EW


Page 5
background image

11

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

The 25th CIRED Session 
Special issue, June 2019


Page 6
background image

1

2

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-

SPOTL

I

GHT 

IN

TERV

I

EW

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


Page 7
background image

1

3

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

The 25th CIRED Session 
Special issue, June 2019


Читать онлайн

“Digital Transformation 2030” concept was approved within the framework of Rosseti Board of Directors offi cial 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»