16
О
чевидно
,
что
первые
шаги
по
цифро
-
визации
—
внедрение
устройств
по
-
левого
уровня
сбора
и
передачи
дан
-
ных
,
а
также
организация
цифровых
шин
передачи
данных
и
построение
систем
ви
-
зуализации
и
оперативно
-
диспетчерского
кон
-
троля
подстанционного
уровня
недостаточны
,
чтобы
осуществить
полный
переход
в
эру
циф
-
ровых
технологий
.
Необходим
комплексный
подход
к
решению
проблемы
как
со
стороны
разработчиков
,
так
и
со
стороны
эксплуатиру
-
ющих
организаций
.
В
этом
отношении
компания
«
Сименс
»
подготовила
целый
ряд
решений
,
основыва
-
ющихся
на
передовых
технических
разработ
-
ках
и
программных
продуктах
,
и
предлагает
пользователям
широкий
набор
услуг
по
кон
-
салтингу
,
анализу
и
исследованию
,
направ
-
ленных
на
реализацию
решений
по
транс
-
формации
электроэнергетических
систем
и
переходу
на
цифровые
технологии
.
В
соот
-
ветствии
с
этим
компания
«
Сименс
»
выстрои
-
ла
последовательную
цифровую
идеологию
,
включающую
в
себя
описание
основопола
-
гающих
этапов
внедрения
цифровых
тех
-
нологий
и
содержащую
соответствующие
инструменты
цифровизации
энергетических
предприятий
.
К
таковым
,
например
,
отно
-
сятся
:
–
цифровая
модель
энергосистемы
,
созда
-
ваемая
на
базе
программного
комплекса
PSS®SINCAL;
–
облачная
платформа
MindSphere,
предна
-
значенная
для
обработки
больших
объемов
данных
о
состояниях
энергообъекта
,
что
позволяет
решать
сложные
аналитические
задачи
и
прогнозировать
поведение
систе
-
мы
с
учетом
различных
факторов
;
–
создание
и
ведение
единой
информаци
-
онной
структуры
описания
всего
парка
энергетического
оборудования
на
базе
клас
-
сификатора
в
соответ
ствии
со
стандартом
CIM
для
упрощения
обмена
данными
между
различными
процессами
,
приложениями
и
задачами
цифрового
комплекса
.
PSS®SINCAL —
СОЗДАНИЕ
ЦИФРОВОЙ
МОДЕЛИ
СЕТИ
Говорить
о
действительно
цифровой
системе
электроснабжения
можно
в
том
случае
,
когда
подбор
рациональных
решений
и
структуры
системы
изначально
выполняется
в
специ
-
ализированной
программной
аналитической
среде
.
Это
позволяет
создать
так
называемо
-
го
«
цифрового
двойника
» —
разностороннюю
модель
строящегося
или
реконструируемого
объекта
,
включающую
описание
как
самой
системы
электроснабжения
,
так
и
всего
ком
-
плекса
вспомогательного
оборудования
.
Ис
-
пользование
такой
модели
позволяет
выбрать
оптимальную
топологию
и
схемы
резервиро
-
вания
,
определить
характеристики
основно
-
го
оборудования
и
сформировать
требова
-
ния
к
дополнительным
системам
.
Созданная
на
первоначальном
этапе
цифровая
модель
и
сопутствующая
ей
классификация
основ
-
ного
и
вспомогательного
оборудования
—
го
-
товая
структура
для
применения
в
системах
управления
активами
.
Базовая
платформа
—
программное
обе
-
спечение
для
моделирования
и
расчета
ре
-
жимов
сетей
PSS®SINCAL.
Создаваемая
модель
энергосистемы
позволяет
в
автома
-
тизированном
режиме
выполнять
расчеты
нагрузок
и
токов
короткого
замыкания
,
расче
-
ты
уставок
для
устройств
релейной
защиты
Переход к цифровой энергетике:
комплексный подход «Сименс»
Дроздова
Т
.
В
.,
Елов
Н
.
Е
.,
Лебедев
А
.
А
.,
ООО
«
Сименс
»
Тема
перехода
к
цифровым
технологиям
уже
несколько
лет
обсуждается
миро
-
вым
энергетическим
сообществом
.
Такие
понятия
,
как
цифровая
подстанция
и
Smart Grid,
зарекомендовали
себя
как
главные
инновационные
темы
послед
-
ней
пятилетки
.
Сформировавшиеся
на
сегодняшний
день
подходы
к
внедрению
цифровых
решений
в
основном
касаются
подстанционного
уровня
,
а
именно
устройств
,
которые
могут
передавать
информацию
в
цифровом
виде
от
сило
-
вого
и
измерительного
оборудования
по
протоколам
стандарта
МЭК
61850,
тем
самым
сокращая
расходы
на
кабельную
продукцию
,
работы
по
монтажу
и
ком
-
плексной
наладке
.
Основные
понятия
,
вокруг
которых
ведется
дискуссия
, —
цифровые
трансформаторы
тока
и
напряжения
, DMU, AMU,
специальные
сис
те
-
мы
проектирования
таких
объектов
и
IED
с
наличием
протокола
МЭК
61850-9.2.
ЦИФРОВЫЕ
СЕТИ
цифровые сети
17
и
автоматики
,
проводить
анализ
надежности
сети
и
визуализировать
результаты
(
рисунок
1).
Цифровая
модель
PSS®SINCAL
совместима
со
стандартным
форматом
CIM
и
может
использовать
-
ся
при
решении
различных
расчетно
-
аналитических
задач
,
в
прогнозировании
и
управлении
активами
.
Так
,
одним
из
перспективных
применений
цифровой
идеологии
являются
системы
управления
вспомога
-
тельным
оборудованием
.
Каждый
терминал
РЗА
,
кон
-
троллер
АСУ
ТП
или
любое
другое
микропроцессор
-
ное
устройство
помимо
выполнения
своих
основных
функций
является
источником
важной
неоперативной
информации
,
такой
как
версия
программного
обеспе
-
чения
и
даты
обновлений
,
сведения
по
сбоям
и
нару
-
шениям
,
случаи
аварийного
срабатывания
и
записи
аварийных
процессов
,
параметры
модулей
устройств
и
т
.
д
.
В
основном
данная
информация
хранится
ло
-
кально
в
устройствах
и
считывается
инженерным
пер
-
соналом
в
редких
случаях
посредством
сервисного
программного
обеспечения
,
то
есть
не
использует
-
ся
для
решения
задач
оценки
работы
и
управления
функционированием
самого
оборудования
.
Напро
-
тив
,
создание
интеллектуальной
системы
контроля
и
управления
с
автоматизированным
доступом
к
вы
-
шеуказанной
информации
позволяет
решать
важные
задачи
безопасности
,
управления
уставками
,
контроля
правильности
срабатывания
и
диагностики
устройств
защиты
.
Для
этого
в
составе
программной
платфор
-
мы
PSS
разработан
специализированный
модуль
PSS®PDMS —
программа
управления
неоперативны
-
Рис
. 1. PSS®SINCAL —
цифровая
модель
системы
электроснабжения
ми
и
сервисными
данными
устройств
программно
-
тех
-
нических
комплексов
.
Данное
программное
обеспе
-
чение
использует
единые
модель
и
формат
данных
с
базовым
программным
обеспечением
PSS®SINCAL
и
позволяет
управлять
устройствами
релейной
за
-
щиты
,
своевременно
отслеживать
и
диагностиро
-
вать
возможные
отклонения
от
нормального
режима
,
контролировать
изменение
и
актуальность
уставок
,
проверять
задаваемые
уставки
на
цифровой
модели
энергосистемы
.
Применение
системы
такого
уровня
и
функционала
,
во
-
первых
,
обеспечивает
повышение
качества
и
упрощение
работы
инженерных
служб
,
что
прямо
влияет
на
снижение
аварийности
и
повы
-
шение
надежности
работы
основного
оборудования
,
во
-
вторых
,
автоматизирует
процессы
взаимодействия
между
различными
службами
предприятия
,
прямым
или
косвенным
способом
влияющими
на
обеспечение
поддержания
работоспособности
программно
-
техни
-
ческих
комплексов
на
требуемом
уровне
.
РЕШЕНИЕ
ПО
ЦИФРОВИЗАЦИИ
РЭС
Оценка
текущего
состояния
и
создание
адекватной
математической
модели
энергетической
системы
,
контроль
состояния
программно
-
технических
ком
-
плексов
,
анализ
обслуживания
и
управления
основ
-
ным
и
вспомогательным
оборудованием
—
все
это
способствует
развитию
приложений
на
их
основе
,
поддерживающих
эффективное
управление
распре
-
делительной
сетью
как
в
штатном
,
так
и
в
аварийном
режимах
.
К
таким
приложениям
относятся
как
систе
-
№
2 (47) 2018
18
мы
,
повышающие
правильность
и
скорость
принятия
решений
оперативным
персоналом
,
так
и
средства
,
обеспечивающие
автоматическое
поведение
эле
-
ментов
энергосистемы
в
соответствии
с
предуста
-
новленными
сценариями
развития
ситуации
.
Очевидно
,
что
решение
задач
автоматизации
и
системной
автоматики
в
рамках
РЭС
позволит
по
-
высить
надежность
электроснабжения
потребите
-
лей
,
сократить
время
простоев
при
повреждениях
и
снизить
затраты
на
устранение
причин
возможных
нарушений
.
Наиболее
эффективным
решением
этой
задачи
в
соответствии
с
цифровой
концепци
-
ей
«
Сименс
»
видится
применение
цифровой
моде
-
ли
распределительной
сети
как
для
оптимизации
электрической
схемы
,
так
и
для
разработки
сетевых
алгоритмов
автоматического
реконфигурирования
и
ввода
резервного
электроснабжения
.
В
распределительных
сетях
со
сложной
топо
-
логией
,
различными
категориями
потребителей
,
множеством
возможных
режимных
схем
питания
,
а
также
широким
использованием
реклоузеров
в
качестве
коммутационного
оборудования
и
вы
-
текающими
из
этого
проблемами
в
настройках
се
-
лективности
устройств
РЗА
,
становится
актуаль
-
ным
вопрос
создания
и
апробирования
сетевых
алгоритмов
,
способных
выполнять
задачу
вос
-
становления
электроснабжения
максимально
эф
-
фективно
вне
зависимости
от
места
повреждения
.
Для
успешного
решения
такой
комплексной
задачи
необходимо
использовать
цифровое
моделирова
-
ние
,
которое
позволяет
эффективно
просчитать
необходимые
сценарии
управляющих
воздействий
для
каждого
нарушения
режима
и
реализовать
их
в
автоматическом
режиме
различными
средства
-
ми
программно
-
технических
систем
управления
.
Общее
рассмотрение
типовых
топологий
постро
-
ения
распределительной
сети
и
проведение
их
ана
-
лиза
и
испытаний
на
соответствующих
цифровых
мо
-
Рис
. 2.
Децентра
-
лизованный
принцип
делях
с
использованием
программного
обеспечения
PSS®SINCAL
позволили
определить
два
основных
подхода
к
выбору
принципов
управления
распредели
-
тельной
сетью
,
строящихся
на
базе
программно
-
тех
-
нических
комплексов
разработки
компании
«
Сименс
»
(
рисунки
2
и
3).
Децентрализованный
принцип
—
наи
-
более
соответствующий
электрическим
сетям
со
сла
-
боразвитыми
связями
без
укрупненных
диспетчер
-
ских
центров
с
разрозненными
и
самостоятельными
узлами
управления
.
Централизованный
и
полуцен
-
трализованный
принципы
—
обеспечивают
надежную
работу
алгоритмов
автоматической
коммутации
для
восстановления
сети
на
базе
программно
-
техниче
-
ских
средств
централизованного
пункта
управления
или
укрупненных
энергообъединений
.
Каждый
из
представленных
принципов
обладает
своими
преимуществами
,
выбор
и
оценка
которых
возможны
при
применении
цифровой
модели
сети
еще
на
стадии
разработки
решений
по
построению
и
развитию
энергосистемы
.
Разуме
ется
,
успешная
реализация
задач
эффективного
управления
сетью
и
переход
к
действительно
гибкой
и
надежной
сети
возможны
только
при
наличии
оперативной
инфор
-
мации
о
каждой
точке
отключения
и
возможности
передачи
команд
телеуправления
для
выполнения
автоматических
переключений
.
ЦИФРОВИЗАЦИЯ
ОСНОВНОГО
ЭНЕРГООБОРУДОВАНИЯ
Как
правило
,
основной
характеристикой
цифро
-
визации
в
энергетике
является
появление
цифро
-
вого
информационного
потока
,
то
есть
трансфор
-
мация
информации
о
состояниях
каждой
единицы
оборудования
и
узла
системы
в
наборы
данных
,
доступные
посредством
стандартных
цифро
-
вых
сетей
передачи
информации
и
позволяющие
структурированно
описать
текущий
режим
работы
энергосистемы
и
выбрать
оптимальную
стратегию
ЦИФРОВЫЕ
СЕТИ
19
управления
как
оперативно
,
так
и
в
долгосрочной
перспективе
.
Подход
компании
«
Сименс
»
к
построению
ши
-
ны
станции
и
шины
процесса
соответствует
стан
-
дарту
МЭК
61850.
РУ
высокого
напряжения
,
сило
-
вые
и
распределительные
трансформаторы
,
КРУ
среднего
напряжения
и
НКУ
—
все
оборудование
производства
«
Сименс
»
оснащается
интеллек
-
туальными
микропроцессорными
контроллера
-
ми
и
датчиками
.
Наиболее
очевидным
решением
в
этой
связи
является
изготовление
распредели
-
тельных
устройств
комплектно
с
преобразователя
-
ми
DMU
и
AMU
для
сбора
дискретной
информации
о
состоянии
оборудования
и
данных
измерений
от
трансформаторов
тока
и
напряжения
.
Примене
-
ние
в
КРУЭ
«
Сименс
»
цифровых
измерительных
трансформаторов
тока
на
основе
катушки
Рогов
-
ского
также
является
решением
по
цифровизации
,
отличается
существенной
компактностью
и
обе
-
спечивает
возможность
создания
интегрированно
-
го
«
цифрового
»
элегазового
распредустройства
.
Существует
и
более
широкое
представление
об
отнесении
оборудования
к
цифровым
системам
.
Перспективным
и
интересным
с
точки
зрения
цифро
-
визации
силового
оборудования
является
также
при
-
менение
цифровых
датчиков
с
поддержкой
IIoT
для
передачи
как
оперативной
,
так
и
неоперативной
диа
-
гностической
информации
.
В
соответствии
с
таким
подходом
«
Сименс
»
создает
новое
поколение
циф
-
рового
силового
оборудования
,
например
,
оснащая
КРУЭ
встроенными
микропроцессорными
датчиками
с
интерфейсом
IIoT,
а
силовые
трансформаторы
—
встроенной
комплексной
системой
мониторинга
SITRAM,
обеспечивающей
как
локальное
отображе
-
ние
информации
,
так
и
передачу
данных
в
системы
оперативного
управления
,
диагностики
,
мониторинга
и
управления
активами
в
соответствии
с
принятой
цифровой
формой
ведения
информации
.
Рис
. 3.
Централи
-
зованный
и
полу
-
централи
-
зованный
принципы
ОБЛАЧНАЯ
ПЛАТФОРМА
СБОРА
,
ЭКСПЕРТНОГО
АНАЛИЗА
И
ХРАНЕНИЯ
ДАННЫХ
Рассуждая
об
отдельных
цифровых
решениях
и
комплексной
цифровой
идеологии
,
о
глобаль
-
ной
цифровой
трансформации
данных
о
состо
-
янии
энергооборудования
и
системы
в
целом
на
всех
ее
жизненных
этапах
важно
не
упустить
из
внимания
главный
вопрос
—
для
чего
необходима
цифровизация
и
в
каких
целях
можно
использо
-
вать
все
эти
цифровые
информационные
потоки
.
Фактически
до
сих
пор
в
использовании
и
хране
-
нии
информации
,
поступающей
с
объектов
энер
-
госистемы
,
отсутствует
по
-
настоящему
систем
-
ный
подход
.
Часть
информации
применяется
для
анализа
нештатных
ситуаций
,
часть
—
в
систе
-
мах
оперативно
-
диспетчерского
управления
,
при
этом
форматы
информационного
обмена
и
досту
-
па
к
данным
,
как
правило
,
специализированные
и
требуют
выделенных
каналов
связи
,
а
большая
часть
информации
о
состоянии
энергооборудова
-
ния
и
режимах
работы
энергообъектов
вообще
не
находит
применения
,
не
структурирована
и
хра
-
нится
в
локальных
базах
данных
.
Однако
с
переходом
к
«
цифровой
»
энергетике
можно
и
нужно
говорить
о
новой
парадигме
работы
с
информационным
«
полем
».
Сбор
и
использова
-
ние
данных
становятся
актуальны
тогда
,
когда
для
этого
нет
необходимости
разработки
специализи
-
рованных
систем
хранения
и
протоколов
обмена
информацией
,
то
есть
данные
доступны
и
меха
-
низмы
доступа
к
ним
стандартизированы
.
При
этом
благодаря
структурированному
представлению
одна
и
та
же
информация
становится
доступной
в
самых
разных
по
назначению
и
циклу
обработки
данных
приложениях
,
например
,
в
системах
опе
-
ративного
управления
,
в
системах
оценки
состоя
-
ния
оборудования
и
управления
активами
,
а
также
№
2 (47) 2018
20
в
системах
экспертного
анализа
,
прогнозирования
и
стратегического
развития
.
Такого
подхода
к
цифровизации
компания
«
Си
-
менс
»
придерживается
не
только
в
энергетике
,
но
и
глобально
во
всех
отраслях
.
Программная
плат
-
форма
MindSphere (
рисунок
4) —
решение
для
сбора
,
хранения
и
предоставления
доступа
к
дан
-
ным
с
высокой
степенью
надежности
и
безопасно
-
сти
по
правилам
доступа
,
определенным
каждым
пользователем
индивидуально
под
свои
задачи
и
потребности
,
но
на
базе
широкого
набора
гибких
инструментов
по
стандартизации
и
унификации
.
Предлагаемые
в
составе
MindSphere
алгоритмы
обработки
и
архивирования
больших
объемов
информации
обеспечивают
возможность
простой
реализации
пользовательских
приложений
для
работы
с
любыми
данными
цифрового
информа
-
ционного
потока
. MindSphere
предусматривает
не
только
локальную
аналитику
,
например
,
управ
-
ление
активами
и
ремонтами
,
но
и
возможность
перехода
к
облачной
структуре
информационного
пространства
.
При
этом
предусматривается
воз
-
можность
осуществления
обмена
знаниями
меж
-
ду
различными
пользователями
и
привлечения
внешних
экспертов
,
что
существенно
расширя
-
ет
базу
для
системного
обучения
используемых
алгоритмов
анализа
и
прогнозирования
,
то
есть
выявления
шаблонов
типовых
ситуаций
,
напри
-
мер
по
развитию
аварий
или
дефектов
оборудо
-
вания
.
Облачный
подход
позволяет
унифициро
-
вать
методы
обработки
и
существенно
сократить
затраты
конечного
пользователя
на
реализацию
любой
прикладной
задачи
,
при
этом
предоставив
глобальную
базу
знаний
и
правил
логического
вывода
для
аналитических
и
консультационных
систем
.
Цифровая
трансформация
энергетики
с
точки
зрения
«
Сименс
» —
это
не
только
локальное
приме
-
нение
передовых
технологий
и
решений
или
разра
-
ботка
новых
информационно
-
управляющих
систем
и
специальных
улучшенных
алгоритмов
обработки
и
анализа
информации
.
Отличительной
особенно
-
стью
цифровой
идеологии
«
Сименс
»
является
то
,
что
комплекс
решений
изначально
строится
на
ос
-
нове
единой
структуры
и
модели
данных
и
,
по
сути
,
каждая
создаваемая
или
модернизируемая
в
систе
-
ме
функция
является
наиболее
эффективным
циф
-
ровым
воплощением
потребностей
пользователя
.
Такой
принцип
построения
обеспечивает
непре
-
взойденную
гибкость
и
масштабирование
—
вся
не
-
обходимая
информация
для
реализации
любой
но
-
вой
функции
всегда
существует
в
системе
,
хранится
в
заданном
виде
и
может
быть
использована
во
множестве
стандартных
и
специфических
пользо
-
вательских
приложений
.
При
этом
важно
отметить
,
что
создание
цифровой
энергосистемы
не
всегда
требует
полной
реконструкции
,
многие
задачи
мо
-
гут
решаться
постепенно
,
а
информация
для
боль
-
шинства
задач
аналитического
контура
существует
уже
сейчас
и
требует
лишь
правильной
обработки
.
Совокупное
использование
представленных
реше
-
ний
и
последовательный
и
рациональный
переход
к
применению
цифровых
технологий
в
соответствии
с
предлагаемым
комплексным
подходом
способны
обеспечить
повышение
надежности
функциониро
-
вания
энергопредприятий
,
снижение
рисков
управ
-
ляющих
воздействий
и
,
в
конечном
счете
,
достиже
-
ние
требуемого
экономического
эффекта
.
Р
ООО
«
Сименс
»
Департамент
«
Управление
электроэнергией
»
www.siemens.ru
Рис
. 4.
Программная
платформа
MindSphere
ЦИФРОВЫЕ
СЕТИ
Оригинал статьи: Переход к цифровой энергетике: комплексный подход «Сименс»
Тема перехода к цифровым технологиям уже несколько лет обсуждается мировым энергетическим сообществом. Такие понятия, как цифровая подстанция и Smart Grid, зарекомендовали себя как главные инновационные темы последней пятилетки. Сформировавшиеся на сегодняшний день подходы к внедрению цифровых решений в основном касаются подстанционного уровня, а именно устройств, которые могут передавать информацию в цифровом виде от силового и измерительного оборудования по протоколам стандарта МЭК 61850, тем самым сокращая расходы на кабельную продукцию, работы по монтажу и комплексной наладке. Основные понятия, вокруг которых ведется дискуссия, — цифровые трансформаторы тока и напряжения, DMU, AMU, специальные сис темы проектирования таких объектов и IED с наличием протокола МЭК 61850-9.2.
