Принципы формирования цифровой платформы для управления надежностью распределительных электрических сетей в современных условиях эксплуатации

18

управление сетями 

Принципы формирования 

цифровой платформы для 

управления надежностью 

распределительных электрических 

сетей в современных условиях 

эксплуатации

УДК 621.311.1

Крупенёв Д.С.,

к.т.н., заведующий лабораторией 

надежности топливо- и энерго-

снабжения ИСЭМ СО РАН

Пискунова В.М.,

инженер-исследователь 

ИСЭМ СО РАН

Гальфингер А.Г.,

инженер-исследователь 

ИСЭМ СО РАН

Ключевые слова:

энергетика, распредели тельная 

сеть, надежность электроснабжения, 

цифровая трансфор мация, цифровая 

платформа, активный потребитель

В статье рассматривается вопрос повышения надежности электроснабжения 

в наименее надежном звене электроэнергетической системы — распредели

-

тельной сети. Распределительная сеть под воздействием современных тенден

-

ций в энергетике (концепция активного потребителя, внедрение распределен

-

ной генерации) претерпевает ряд существенных изменений, требующих нового 

подхода к анализу надежности. В связи с этим предлагается применить цифро

-

вую платформу для управления надежностью распределительных сетей, подхо

-

ды к формированию которой представлены в данной работе. Основная задача 

платформы состоит в сборе, обработке и хранении необходимой информации 

об энергетическом оборудовании и режимах работы распределительных сетей. 

Также платформа позволит прогнозировать параметры распределительных 

сетей, оценивать их надежность и на основании всего вышеперечисленного 

предлагать управляющие воздействия по обеспечению необходимого уровня 

надежности электроснабжения.

ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ ЦИФРОВЫХ 

ПЛАТФОРМ УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Обеспечение надежности электроснабжения конечных по-

требителей  зависит  от  многих  факторов.  С  технических 

позиций  поставка  электроэнергии  конечным  потребите-

лям осуществляется по цепочке технологических звеньев: 

звено генерации электроэнергии, звено передачи электро-

энергии и звено распределения электроэнергии. Два пер-

вых  звена  образуют  основную  структуру  электроэнерге-

тической  системы  (ЭЭС).  От  понижающих  подстанций 

основной  структуры  ЭЭС  получают  питание  распредели-

тельные сети. С точки зрения надежности все тех но ло ги-

чес кие звенья соединены последовательно, причем каждое 

обладает сложной структурой с разными видами соедине-

ний  внутри.  Как  показывает  практика  эксплуатации  ЭЭС, 

звено распределения электроэнергии — распределитель-

ные сети — обладают наиболее низкой надежностью. На 

долю распределительных сетей приходится порядка 70% 

случаев аварийных ситуаций в ЭЭС от общего числа от-

ключений электроэнергии у конечных потребителей. Сле-

дует отметить, что доля распределительных сетей в общей 

протяженности  электрических  сетей  России  составляет 

более 95%, к тому же распределительные сети ввиду сво-

их конструктивных особенностей являются наиболее под-

верженными различным видам угроз. Можно выделить ряд 

основных  причин  низкой  надежности  распределительных 

сетей, которые приводят к увеличению аварийности элек-

19

тротехнического  оборудования.  К  таким  причинам 

можно отнести: высокий износ электротехнического 

оборудования  (в  распределительном  электросете-

вом комплексе России, по некоторым данным, уро-

вень  физического  износа  выше  50%,  естественно, 

что в разных регионах этот уровень разнится) [1–3]; 

высокую  загрузку  существующих  распределитель-

ных сетей, не соответствующую проектным значени-

ям (особенно такая ситуация наблюдается в город-

ских агломерациях); низкий уровень наблюдаемости. 

Помимо существующих проблем обеспечения на-

дежности  распределительных  сетей  следует  отме-

тить  современные  тенденции  развития  различных 

энергетических  технологий,  интегрируемых  в  рас-

пределительные сети и влияющих на их надежность. 

Прежде  всего  следует  акцентировать  внимание  на 

единой  концепции  развития  современной  электро-

энергетики,  в  том  числе  распределительных  сетей, 

в соответствии с которой формируется ряд важных 

направлений. Остановимся на основных: 

–

Активизация  потребителей  электроэнергии. 

Потребитель переходит из категории пассивного 

элемента системы в активный. Если ранее потре-

бители  только  производили  отборы  мощности 

и  электроэнергии  в  определенных  объемах,  то 

современные  потребители  при  создании  доста-

точных  стимулов  могут  реагировать  на  сигналы 

энергосистемы на снижение нагрузки и внедрять 

различные  инструменты  управления  собствен-

ным потреблением мощности. Создание механиз-

мов управления нагрузкой потребителей является 

положительным явлением с позиции обеспечения 

надежности  распределительных  сетей.  В  этом 

случае  появляется  возможность  сглаживания 

пиков  потребления  в  периоды  максимального 

риска нарушения электроснабжения.

–

Интеграция распределенной генерации, в том 

числе  возобновляемых  источников  энергии 

(ВИЭ). 

Это  направление  является  характер-

ной  чертой  современной  электроэнергетики. 

Основными  источниками  мотивации  таких 

преобразований  являются  высокая  стоимость 

электроэнергии  от  централизованной  энерго-

системы,  затруднения  или  невозможность  тех-

нологического  присоединения,  а  в  некоторых 

случаях  низкая  надежность  электроснабжения. 

Хотя если в плане обеспечения баланса мощно-

сти  интеграция  распределительной  генерации 

является положительным направлением, в ряде 

случаев могут возникнуть проблемы с обеспече-

нием устойчивости [4–6].

–

Интеграция  систем  накопления  энергии  (СНЭ). 

Различные  технологии  накопления  энергии 

в настоящее время получают стремительное раз-

витие  в  энергосистемах  на  всех  иерархических 

уровнях.  Накопители  энергии  различного  энерге-

тического объема могут присоединяться в разных 

местах  распределительных  сетей,  в  том  числе, 

непосредственно, у потребителей электроэнергии. 

Основным препятствием внедрения СНЭ является 

их высокая стоимость. Относительно обеспечения 

надежности  электроснабжения  при  интеграции 

СНЭ можно заключить, что они, по сути, являются 

дополнительным  резервным  источником  мощно-

сти и энергии и повышают надежность распреде-

лительных сетей. 

Интеграция  представленных  выше  технологий 

формирует  обновленную  более  сложную  структуру 

распределительных  сетей,  где  возникают  разнона-

правленные  потоки  мощности  и  дополнительные 

задачи по обеспечению надежности электроснабже-

ния. На рисунке 1 условно представлены существую-

Рис. 1. Технологическая трансформация распределительных сетей

№ 1 (70) 2022

20

щая и перспективная структуры распределительных 

сетей [7]. 

Современные  потребители  электроэнергии  ста-

новятся  все  более  требовательными  к  надежности 

электроснабжения.  Если  проанализировать  послед-

ние системные аварии в энергосистемах, то их эконо-

мические и экологические последствия, а также урон 

здоровью и жизни людей становятся все более суще-

ственными  [8].  Это  происходит  по  причине  повыше-

ния зависимости систем жизнеобеспечения от надеж-

ности электроснабжения. Требования к современным 

системам жизнеобеспечения, таким как теплоснабже-

ние,  водоснабжение,  пожаротушение  и  обеспечение 

безопасности,  находятся  на  высоком  уровне.  Это, 

прежде всего, связано с обслуживаемыми объектами, 

которые нередко являются местом большого скопле-

ния людей, а отказ систем жизнеобеспечения, в том 

числе по причине недопоставки электроэнергии, мо-

жет  привести  к  последствиям,  угрожающим  жизни 

и здоровью людей. Также сюда можно отнести суро-

вые условия эксплуатации систем жизнеобеспечения, 

в  которых  цена  отказа  такой  системы  существенно 

возрастает из-за дальнейших неблагоприятных собы-

тий у потребителей. 

Еще одна причина повышения требований к надеж-

ности  электроснабжения  —  дороговизна  и  высокая 

чувствительность  современных  электроприемников. 

Современный  бытовой  потребитель  электроэнер-

гии  обладает  дорогостоящими  электроприемниками, 

которые  крайне  чувствительны  не  только  к  отказам 

электроснабжения, но и к колебаниям режимных па-

раметров. 

Так  как  электроэнергия  является  универсальным 

товаром,  который  используется  практически  во  всех 

сферах деятельности людей и их жизнеобеспечения, 

то  для  многих  таких  сфер  степень  важности  надеж-

ного электроснабжения возрастает по мере усиления 

суровых климатических условий. При этом важность 

процесса  обеспечения  надежности  электроснабже-

ния имеет место как в холодном климате, так и в жар-

ком,  но  стоит  отметить,  что  в  случае  отключения 

электроэнергии у потребителей в жарком климате по-

следствия могут быть гораздо мягче, нежели в холод-

ном. На практике необходимо проводить тщательный 

анализ  условий  функционирования  потребителей 

и  точно  определять  их  требования  по  обеспечению 

надежности.  Существует  несколько  классификаций 

потребителей.  Самая  общая  классификация  —  это 

разделение  по  видам.  Потребители  бывают:  город-

ские,  промышленные,  сельские,  железные  дороги 

и  газо-  и  нефтепроводы.  Обеспечение  надежности 

электроснабжения каждого вида потребителей имеет 

свою  специфику.  Помимо  деления  потребителей  по 

видам, существует деление по категориям надежно-

сти, например, для России существует три категории 

надежности  потребителей  электроэнергии,  которые 

представлены  в  [9].  Для  каждой  из  них  определены 

время  отключения  и  уровень  резервирования.  Если 

ранее требования по обеспечению надежности элек-

троснабжения  для  каждой  категории  были  строго 

определены,  то  на  сегодняшний  день  они  смягчены 

и  перенесены  в  область  договорных  отношений,  то 

есть  потребитель  договаривается  об  уровне  обес-

печения  надежности  электроснабжения  с  электро-

снабжающей организацией и платит за этот уровень. 

Альтернативой  может  служить  установка  собствен-

ных  источников  энергии.  Помимо  случаев  отключе-

ния электроэнергии, критическими для современных 

потребителей  становятся  ситуации,  при  которых  по-

ставки  электроэнергии,  несоответствующей  нормам 

качества, приводят к отказам дорогостоящего обору-

дования и нарушению технологических про цессов. 

Отдельно  стоит  выделить  проблемы  управления 

распределительными  сетями  и  обеспечения  их  на-

дежности в период пандемии, а также в период других 

подобных  чрезвычайных  ситуаций.  Многочисленные 

последствия  пандемии  привели  к  ряду  существен-

ных проблем в сфере экономики. В частности, мож-

но  обозначить  следующие  проблемы,  влияющие  на 

обеспечение  надежности  распределительных  сетей: 

повышение риска заболевания персонала компаний 

распределительных  сетей,  падение  платежеспособ-

ности потребителей, нарушение обычного технологи-

ческого  процесса  из-за  эпидемических  ограничений, 

замедление процесса развития [10]. 

В  складывающихся  условиях  функционирова-

ния распределительных сетей необходимо создание 

сис тем  мониторинга  и  прогнозирования  параметров 

энергетического оборудования, анализа режимов для 

максимизации уровня надежности электроснабжения 

потребителей. Это можно сделать, интегрируя в прак-

тику  управления  надежностью  распределительных 

сетей  решения,  основанные  на  цифровизации  про-

цессов управления. 

В  России  помимо  внутренних  предпосылок  при-

менения  цифровых  технологий  для  повышения  эф-

фективности  и  надежности  энергетики,  в  частности 

в распределительных сетях, создаются внешние пред-

посылки и стимулы. В настоящее время принят ряд 

нормативных правовых актов, стимулирующих и ре-

гулирующих  деятельность  в  рамках  цифровизации 

процесса управления [11, 12]. В рамках их реализа-

ции Правительством Российской Федерации сформи-

рована  национальная  программа  «Цифровая  эконо-

мика Российской Федерации», на основании которой 

Минэнерго Российской Федерации сформирован ве-

домственный  проект  «Цифровая  энергетика».  В  на-

стоящее  время  рядом  ведущих  компаний,  осущест-

вляющих  управление  энергетическими  объектами 

в России, приняты корпоративные стратегии развития 

цифровых  технологий.  Например,  в  ПАО  «Россети» 

разработана  и  утверждена  Концепция  «Цифровая 

трансформация 2030».

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ 

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ: ВЫГОДА ДЛЯ 

ВСЕХ СУБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

Задача  обеспечения  надежности  электроснабжения 

является одним из приоритетных направлений в дея-

тельности всех субъектов электроэнергетики и имеет 

две выраженные составляющие. Первая заключается 

в возникновении экономического ущерба при отказах 

энергетического оборудования и дальнейшего отклю-

чения электроэнергии у потребителей. Причем ущерб 

УПРАВЛЕНИЕ 

СЕТЯМИ 

21

является сложной, нелинейной функцией, которая за-

висит от многих факторов, таких как вид потребите-

ля, время отключения электроэнергии у потребителя, 

климатические  условия,  в  которых  эксплуатируется 

энергетическое  оборудование  [13–15].  Помимо  пря-

мого ущерба, оценка которого в некоторых случаях до-

статочно проста, возникает еще и косвенный, оценка 

которого является несколько более сложной задачей. 

Для  потребителей  электроэнергии  ущерб,  в  первую 

очередь, зависит от начального момента времени от-

ключения электроэнергии, периода отключения, про-

чих внешних условий. Для энергетической компании 

ущерб  может  формироваться  на  основании  оценки 

стоимости поврежденного оборудования и упущенной 

выгоды. Вторая заключается во вложенных в объект 

затратах на повышение уровня надежности. Эти за-

траты, во-первых, должны быть рационально рассре-

доточены на самые необходимые технические и ор-

ганизационные  мероприятия,  а  во-вторых,  должны 

быть минимальными для обеспечения необходимого 

уровня надежности. Графическая интерпретация этих 

составляющих представлена на рисунке 2 [16]. 

Как видно из рисунка 2, существует оптимальный 

уровень  надежности  электроснабжения,  к  которому 

необходимо стремиться при управлении функциони-

рованием  и  при  управлении  развитием  распредели-

тельных сетей. 

ПОНЯТИЕ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ 

РАБОТЫ ЦИФРОВОЙ ПЛАТФОРМЫ 

УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ 

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Для  управления  уровнем  надежности  электроснаб-

жения и ее максимизации в современных условиях 

необходимо  создание  специальных  инструментов, 

в  которых  будут  использованы  все  возможности 

и  преимущества  цифровых  технологий.  Подобные 

решения  возможно  организовать  на  основе  цифро-

вых платформ. Под цифровой платформой понима-

ется программное многоагентное пространство, где 

пользователи (агенты) могут общаться и взаимодей-

ствовать друг с другом и получать (временный или 

постоянный) доступ к продуктам, услугам или ресур-

сам, предоставляемым другими пользователями для 

снижения издержек при реализации различных про-

цессов. Применение подобных технологий уже полу-

чает развитие в энергетике для решения различных 

задач. В [17, 18] представлен обзор подобных реше-

ний,  применяемых  в  энергетике.  Можно  выделить 

несколько видов таких цифровых платформ, разде-

ленных по направлению решения различных задач:

–

рыночные 

—  предназначены  для  организации 

розничных  рынков  электроэнергии  (существует 

ряд подобных, уже функционирующих платформ: 

Powerpeers [19], Vandebron [20], Piclo [21] и др.);

–

технические 

—  предназначены  для  организации 

централизованного 

управления 

потреблени-

ем  мощности  и  электроэнергии  (уже  получили 

свое  развитие  и  нашли  применение  следующие 

подобные  платформы:  SonnenCommunity  [22], 

EnecoCrowdNett [23], City-zen VPP [24] и др.);

–

инвестиционные 

—  предназначены  для  органи-

зации  привлечения  инвестиций  на  строительство 

энергетических  объектов  (уже  функционируют 

следующие: ZonnepanelenDelen [25], SunShare [26] 

и др.).

В России идея создания цифровых платформ для 

решения различных задач в энергетическом секторе 

тоже набирает обороты. В [27] представлены методи-

ческие  основы  цифровой  платформы  для  решения 

ряда задач в области интеллектуального управления 

распределенными энергоресурсами. 

Если  концентрироваться  на  задаче  управления 

надежностью  распределительных  сетей,  то  можно 

сформулировать 

цель  функционирования  цифровой 

платформы

 как привлечение всех субъектов, функ-

ционирующих  в  рамках  работы  распределительных 

сетей,  к  деятельности  по  обеспечению  надежности 

распределительных сетей и надежности электроснаб-

жения с учетом максимальной выгоды для всех. Исхо-

дя из сформулированной цели, 

цифровая платфор

-

ма  управления  надежностью  распределительных 

сетей

 — это программное многоагентное простран-

ство,  в  котором  агенты  (сетевые  компании,  ремонт-

ные компании, генераторы, потребители и др.) могут 

взаимовыгодно взаимодействовать друг с другом для 

максимизации  уровня  надежности  распределитель-

ных сетей и поддержания надежности электроснабже-

ния  потребителей  на  максимальном  или  требуемом 

уровне.  Укрупненная  структура  подобной  цифровой 

платформы и ее взаимодействие с субъектами и объ-

ектами  распределительных  сетей  представлена  на 

рисунке 3. 

На рисунке 3 стрелками показаны потоки инфор-

мации. Стоит отметить, что так как подобные циф-

ровые платформы основаны на инфраструктурных 

системах,  в  данном  случае  распределительных 

сетях или микрогрид, то для эффективного реше-

ния  задач  обеспечения  надежности  этой  инфра-

структуры необходимым условием является ее мо-

делирование.  Адекватное  моделирование  может 

быть осуществлено только при непосредственном 

управлении  этим  процессом  организацией,  осу-

ществляющей  управление  функционированием 

рассматриваемых сетей.

Принцип  действия  цифровой  платформы  за-

ключается  в  следующем:  информация  от  средств 

Рис. 2. Графическая интерпретация определения 

оптимального уровня надежности электроснабжения 

потребителей

Затраты + ущерб

Ущерб 

от низкой 

надежности

Затраты на повышение 

надежности электрической сети

Уровень надежности 

электроснабжения

Оптимальный 

уровень

За

тра

ты, ущ

ерб

№ 1 (70) 2022

22

и сис тем измерения, установленных на элементах 

распределительных сетей, поступает в онлайн-ре-

жиме на сервера цифровой платформы, где проис-

ходит ее обработка и накопление. Из поступившей 

информации формируется актуальная модель рас-

пределительной  сети,  а  также  прогноз  необходи-

мой информации на перспективу. В зависимости от 

решаемой  задачи  планирования  работы  времен-

ной горизонт может иметь оперативный (до 1 часа), 

крат косрочный  (до  1  суток),  среднесрочный  (до 

1 месяца) и долгосрочный (до 1 года) характер. Так-

же  цифровую  платформу  необходимо  применять 

и для решения задач проектирования развития рас-

пределительных сетей. 

Цифровая платформа состоит из двух основных 

модулей: цифровой двойник и цифровая тень. 

Цифровой  двойник  распределительных  сетей 

(микрогрид)  —  это  виртуальная  копия,  максималь-

но точно отражающая параметры и ход процессов, 

происходящих  на  физических  объектах,  формируе-

мая  при  получении  необходимых  объемов  данных 

от  физических  объектов  и  формирующая  необхо-

димые  команды  для  управляющих  воздействий  на 

физическом объекте. В основе цифрового двойника 

находится математическая модель распределитель-

ной сети, максимально точно учитывающая все осо-

бенности  моделируемого  объекта  и  его  элементов, 

позволяющая формализовать формирование реша-

емых задач в рамках управления его надежностью. 

Например, при анализе аварийных режимов (надеж-

ности) необходимо определять дефициты мощности, 

а при анализе нормальных режимов различные эко-

номические характеристики. 

Под  цифровой  тенью  распределительных  сетей 

(микрогрид)  понимается  обработанный  набор  ин-

формации о функционировании объекта, в котором 

отражены прямые и обратные связи о влиянии раз-

личных внутренних параметров объекта и внешних 

воздействий на его поведение в различных режимах. 

В  рамках  формирования  цифровой  тени  объекта 

важным моментом при сборе, обработке и дальней-

шем  накоплении  информации  в  специализирован-

ных  базах  данных  является  сбор  только  действи-

тельно  необходимой  информации  и  ее  «глубокая» 

фильтрация, с целью оптимизации ее размера и по-

лезности. 

В основе цифровых двойников и теней находятся 

специализированные вычислительные инструменты. 

Эти инструменты предназначены для осуществления 

всего цикла операций по сбору, хранению и обработ-

ке данных о функционировании сетей, а также для 

выработки необходимых управляющих воздействий 

для максимизации надежности электрических сетей 

в  складывающихся  условиях  эксплуатации.  Стоит 

отметить, что наряду с использованием строгих ма-

тематических  методов  для  решения  поставленных 

задач в настоящее время используются методы ис-

кусственного  интеллекта.  Эти  методы  позволяют 

найти подход к задачам, решение которых было за-

труднительно строгими методами ввиду разных при-

чин  (например,  из-за  размерности  задач).  В  то  же 

время  методы  искусственного  интеллекта  дают  не-

доказуемое решение, и его необходимо подвергать 

дополнительным  проверкам,  так  как  цена  ошибки 

в электроэнергетике при управлении, особенно опе-

ративном, может быть весьма существенной и усугу-

бить решаемую технологическую проблему.

Основой  для  управления  надежностью  распре-

делительных  сетей  является  ее  оценка.  Оценку 

надежности  распределительных  сетей  необходи-

мо  проводить  специализированными  методами  на 

специализированных  программных  продуктах.  На 

основании получаемых показателей надежности вы-

рабатываются  управляющие  воздействия  для  мак-

симизации ее уровня. Таким образом формируются 

обратные связи с объектами управления и потреби-

телями энергии. Эти связи могут быть трех видов:

1.  Диспетчерское  управление.

  Это  традиционный 

способ воздействия на электрические сети. В рас-

сматриваемом  случае  предполагается  его  авто-

Рис. 3. Укрупненная структура цифровой платформы управления надежностью распределительных электрических 

сетей

УПРАВЛЕНИЕ 

СЕТЯМИ 

23

матизация в виде создания системы дистанцион-

ного управления объектами коммутации. 

2.  Непосредственное управление объектами элек

-

трических сетей.

 Предполагается, что в процес-

се управления надежностью распределительных 

сетей, особенно оперативного управления, часть 

управляющих  команд  для  обеспечения  макси-

мального  уровня  надежности  необходимо  авто-

матизировать.  Это  означает,  что  на  основании 

оценок надежности, получаемых в вычислитель-

ном  блоке  цифровой  платформы,  производится 

передача  команд  на  коммутационные  объекты 

распределительных сетей. Также в рамках этого 

направления  возможно  формирование  локаль-

ной  автоматики  отключения  нагрузки,  которая 

является  аналогом  специальной  автоматики  от-

ключения  нагрузки.  Для  этого  необходимо  пред-

варительно сформировать объемы отключаемой 

нагрузки  с  возможным  заключением  взаимовы-

годных договоров с потребителями электроэнер-

гии и в случае прогнозирования или достижения 

фактического  значения  критерия,  характеризую-

щего степень возникновения аварии, автоматика 

должна отключить требуемую нагрузку. 

3.  Управление  через  потребителей  электроэнер

-

гии.

  Активизация  потребителей  электроэнергии, 

особенно  в  процессе  оперативного  управления, 

может являться действенным инструментом управ-

ления  надежностью  распределительных  сетей. 

Для этого необходимо создание удобных и адапти-

рованных для потребителей средств визуализации 

текущей ситуации с надежностью распределитель-

ных сетей. Эти средства могут быть реализованы 

в  виде  приложения  на  смартфоне  или  компью-

тере,  которое  будет  сигнализировать  о  риске  от-

ключения  того  или  иного  потребителя.  В  случае 

«напряженной»  ситуации  в  распределительных 

сетях,  например,  перегрузки  некоторых  элемен-

тов, потребители должны быть оповещены об этом 

и взвесить свои потребности в электроэнергии. То 

есть основная идея этого подхода состоит в том, 

что  перед  потребителем  появляется  выбор  либо 

снизить  потребляемую  мощность  и  тем  самым 

разгрузить электрическую сеть и снизить риск ее 

аварийного  отключения  со  всеми  негативными 

последствиями,  либо  не  снижать  потребляемую 

мощность,  что  в  текущей  ситуации  увеличивает 

риск  аварии  в  распределительной  сети  и  эконо-

мического ущерба у потребителей. В случае если 

у  потребителя  имеются  возможности  не  только 

снижения собственного потребления мощности, но 

и возможности по генерации или выдачи накоплен-

ной мощности, и распределительная сеть позволя-

ет это осуществить, то сигналы от цифровой плат-

формы должны быть стимулом и сигналом и для 

этих действий. Такое приложение не предполагает 

возможности  непосредственного  изменения  ре-

жима потребления, а служит только для передачи 

сведений о состоянии системы ввиду уязвимости 

перед киберугрозами.

Таким  образом  цифровая  платформа  может 

участ вовать  на  всех  этапах  управления  надежно-

стью распределительных сетей, помогая решать ряд 

важных  задач.  Основными  решаемыми  задачами 

оперативного управления будут:

– прогнозирование  параметров  энергетического 

оборудования, влияющих на его надежность;

– оценка  надежности  текущего  режима  распреде-

лительной сети (отображение результата на циф-

ровой панели);

– автоматическое  реконфигурирование  распреде-

лительной  сети  в  предаварийных  и  аварийных 

состояниях;

– автоматическая настройка РЗА (перерасчет уста-

вок) под текущую конфигурацию сети;

– выработка рекомендаций диспетчеру по управля-

ющим воздействиям. 

Основными решаемыми задачами краткосрочно-

го планирования (до 1 суток) будут:

– прогнозирование  параметров  энергетического 

оборудования, влияющих на его надежность;

– оценка  надежности  распределительной  сети  на 

сутки вперед;

– корректировка  планов  по  ремонтам  энергетиче-

ского оборудования;

– выработка рекомендаций диспетчеру по управля-

ющим воздействиям. 

Основными решаемыми задачами среднесрочно-

го планирования (до 1 месяца) будут:

– прогнозирование  параметров  энергетического 

оборудования, влияющих на его надежность;

– оценка  надежности  распределительной  сети  на 

месяц  вперед  (отображение  результата  на  циф-

ровой панели);

– корректировка планов ремонтов энергетического 

оборудования;

– выработка рекомендаций потребителям электро-

энергии  по  потреблению  (накоплению,  выработ-

ке) электроэнергии.

Основными решаемыми задачами долгосрочного 

планирования (до 1 года) будут:

– прогнозирование  параметров  энергетического 

оборудования, влияющих на его надежность;

– оценка  надежности  распределительной  сети  на 

1 год вперед (отображение результата на цифро-

вой панели);

– корректировка планов ремонтов энергетического 

оборудования; 

– рекомендации  по  устранению  узких  мест  в  рас-

пределительной сети, формирование планов раз-

вития.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ 

РАБОТЫ ЦИФРОВЫХ ПЛАТФОРМ 

УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ 

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

При  создании  и  эксплуатации  цифровых  платформ 

необходимо, чтобы они основывались на ряде прин-

ципов, основными из которых являются: 

1.  Адаптивность.

  Быстрая  подстройка  цифровой 

платформы к изменениям и новым технологиям, 

не  нарушающая  целостности  системы,  работа 

с открытыми стандартами.

№ 1 (70) 2022

24

2.  Непрерывность.

  При  организации  работы  циф-

ровой платформы необходимо отладить процесс 

непрерывного  сбора  и  обработки  информации, 

оценки требуемых показателей надежности и вы-

работки  комплекса  управляющих  воздействий 

и рекомендаций.

3.  Параллельность.

 Процессы сбора, анализа, об-

работки,  вычислений  должны  осуществляться 

одновременно. 

4.  Безопасность.

 Защищенность от внешних и внут-

ренних воздействий. Необходимо предусмотреть 

максимальную  защиту  от  вмешательства  в  про-

цесс управления цифровой платформой.

5.  Клиентоориентированность.

  Необходимо  пре-

доставить доступные и понятные сервисы и рав-

ные возможности потребителям для подключения 

к цифровой платформе.

ВЫВОДЫ

Обеспечение  надежности  электроснабжения  яв-

ляется  одной  из  основных  задач  при  управлении 

энергосистемами. В современных условиях самым 

низконадежным  звеном  технологической  цепочки 

энергосистемы являются распределительные сети. 

Одним из способов повышения уровня надежности 

распределительных сетей является создание циф-

ровых платформ, направленных на сбор, обработку 

и  хранение  необходимой  информации  об  энерге-

тическом оборудовании и режимах работы распре-

делительных  сетей,  прогнозирование  параметров, 

касающихся надежности распределительных сетей 

и их оборудования, оценку надежности и выработ-

ку управляющих воздействий. При этом предпола-

гаются разные способы взаимодействия цифровой 

платформы с объектами и субъектами управления: 

помощник  диспетчера,  непосредственное  автома-

тизированное  управление  распределительными 

сетями  и  сигналы  потребителям  электроэнергии 

и мощности о риске развития аварий в сетях. Для 

эффективной  работы  цифровых  платформ  необ-

ходимо,  чтобы  соблюдался  ряд  принципов,  к  ос-

новным  из  которых  можно  отнести:  адаптивность, 

непрерывность,  параллельность,  безопасность, 

клиентоориентированность.  Хотя  для  реализации 

решений  по  управлению  надежностью  распреде-

лительных  сетей  существует  немало  технологиче-

ских и организационных преград, этот путь является 

наиболее эффективным и правильным. Эффектив-

ная реализация решений по разработке цифровых 

платформ  управления  надежностью  и  их  интегра-

ция  в  распределительные  сети  возможна  только 

при  тесном  сотрудничестве  научных  и  производ-

ственных предприятий.

Работа  выполнена  в  рамках  проекта  государ-

ственного задания (№ FWEU-2021-0003) програм-

мы фундаментальных исследований РФ на 2021– 

2030  гг.  с  использованием  ресурсов  ЦКП  «Высо-

котемпературный  контур»  (Минобрнауки  России, 

проект № 13.ЦКП.21.0038).  

УПРАВЛЕНИЕ 

СЕТЯМИ 

ЛИТЕРАТУРА
1.  Репетюк  С.В.,  Шеваль  Ю.В.  Экс-

пертно-аналитическая  записка  по 

теме  «Электросетевой  комплекс 

Российской Федерации: анализ со-

стояния  и  организационная  струк-

тура». URL: https://www.eprussia.ru/

upload/iblock/17f/17f7ecbb1df3670f4

06e3e0f19ea0da8.pdf. 

2.  Промышленное  производство 

в  России.  2019:  Стат.сб./Росстат. 

М.:  Федеральная  служба  государ-

ственной статистики, 2019. 286 с. 

3.  Бородин  К.  Проблема  старения 

электросетевого  комплекса  Рос-

сии  //  Энергоньюс  от  17.02.2021. 

URL:  http://energo-news.ru/ar chives/ 

161370.

4.  Илюшин П.В. Перспективы приме-

нения  и  проблемные  вопросы  ин-

теграции распределенных источни-

ков энергии в электрические сети: 

монография. М.: НТФ «Энергопро-

гресс», 2020. 116 с.

5.  Илюшин  П.В.,  Куликов  А.Л.  Осо-

бенности  реализации  автоматики 

управления  режимами  энергорай-

онов  с  объектами  распределен-

ной генерации // Релейная защита 

и  автоматизация,  2019,  №  3(36). 

С. 14–23.

6.  Симонов  А.В.,  Илюшин  П.В. 

О предот

вращении отключений ве-

троэнергетических  установок  при 

нормативных  возмущениях  в  при-

легающей сети // Релейная защита 

и  автоматизация,  2021,  №  3(44). 

С. 70–75.

7.  Бухгольц  Б.М.,  Стычински  З.А. 

Smart  Grids  —  основы  и  техноло-

гии  энергосистем  будущего.  Пер. 

с  англ.:  под  общ.  ред.  перевода 

Н.И.  Воропая.  М.:  Издательский 

дом МЭИ, 2017. 461 с.

8.  Воропай Н.И., Крупенев Д.С., Под-

ковальников  С.В.,  Сендеров  С.М. 

Два  энергетических  коллапса  — 

в  штате  Техас,  США,  и  в  При- 

морском крае, Россия // ЭЛЕКТРО-

ЭНЕРГИЯ.  Передача  и  распреде-

ление, 2021, №4(67). C. 166–174.

9.  Постановление Правительства РФ 

от  27.12.2004  №  861  (ред.  от 

11.08.2021) «Об утверждении Пра-

вил  недискриминационного  до-

ступа к услугам по передаче элек-

трической энергии и оказания этих 

услуг,  Правил  недискриминацион-

ного  доступа  к  услугам  по  опера-

тивно-диспетчерскому управлению 

в  электроэнергетике  и  оказания 

этих  услуг,  Правил  недискрими-

национного  доступа  к  услугам  ад-

министратора  торговой  системы 

оптового  рынка  и  оказания  этих 

услуг  и  Правил  технологического 

присоединения  энергопринимаю-

щих устройств потребителей элек-

трической  энергии,  объектов  по 

производству  электрической  энер-

гии,  а  также  объектов  электросе-

тевого  хозяйства,  принадлежащих 

сетевым организациям и иным ли-

цам, к электрическим сетям». URL: 

https://base.garant.ru/187740/.

10. Воздействие  пандемии  COVID-19 

на  промышленность  и  экологию. 

Дайджест  департамента  междуна-

родного и регионального сотрудни-

чества Счетной палаты Российской 

Федерации,  2020.  URL:  https://ach.

gov.ru/upload/pdf/Covid-19-prom.pdf. 

11. Указ  Президента  Российской  Фе-

дерации  от  7  мая  2018  г  №  204 

«О  национальных  целях  и  страте-

гических задачах развития Россий-

ской Федерации на период до 2024 

года».  URL:  https://base.garant.ru/ 

71937200/.

12. Указ  Президента  Российской  Фе-

дерации  от  21.07.2020  г.  №  474 

25

«О  национальных  целях  развития 

Российской  Федерации  на  пе-

риод  до  2030  года».  URL:  https://

www.garant.ru/products/ipo/prime/

doc/74304210/.

13. Эдельман  В.И.  Надежность  тех-

нических  систем:  экономическая 

оценка. М.: Экономика, 1989. 151 с.

14. Непомнящий В.А. Агрегированные 

значения  удельных  ущербов  от 

нарушений  электроснабжения  // 

ЭнергоРынок, 2014, № 9. C. 36–47.

15. Ковалев Г.Ф. Учет фактора надежно-

сти при оценке системных эффектов 

в электроэнергетике: монография. 

Новосибирск: Наука, 2018. 217 с.

16. Воропай  Н.И.,  Ковалев  Г.Ф.,  Куче-

ров Ю.Н. и др. Концепция обеспе-

чения  надежности  в  российской 

электроэнергетике.  М.:  ООО  ИД 

«Энергия», 2013. 304 с.

17. Duch-Brown  N.,  Rossetti  F.  Digital 

platforms  across  the  European  re-

gional energy markets. Energy Policy, 

September 2020, vol. 144, p. 111612.

18. Kloppenburg  S.,  Boekelo  M.  Digital 

platforms  and  the  future  of  energy 

provisioning: Promises and perils for 

the next phase of the energy transi-

tion. Energy Research & Social Sci-

ence., March 2019, vol. 49. pp. 68-73.

19. Powerpeers. URL: https://www.po wer - 

 peers.nl.

20. Vandebron. URL: https://www.vande-

bron.nl.

21. Piclo. URL: https://piclo.uk.

22. SonnenCommunity. URL: https://son- 

nengroup.com/son nen com mu nity/.

23. EnecoCrowdNett.  URL:  http://www.

eneco.com/.

24. City-zen  VPP.  URL:  https://amster-

damsmartcity.com/updates/project/

city-zen-virtual-power-plant.

25. ZonnepanelenDelen.  URL:  https://

www.zonnepanelendelen.nl/.

26. SunShare. URL: https://mysunshare.

com/.

27. Илюшин П.В., Ковалев С.П., Кули-

ков  А.Л.  и  др.  Методы  интеллек-

туального  управления  распре-

делительными  энергоресурсами 

на  базе  цифровой  платформы. 

М.: НТФ «Энергопрогресс», 2021. 

116 с. 

REFERENCES
1.  Repetyuk S.V., Sheval' Yu.V. Expert-

analytical note on the subject "Power 

grid of the Russian Federation: analy-

sis of the condition and organizational 

structure".  URL:  https://www.eprus-

sia.ru/upload/iblock/17f/17f7ecbb1df

3670f406e3e0f19ea0da8.pdf. 

2.  Industrial production in Russia. 2019: 

Statistical  digest/Rosstat.  Moscow, 

Federal State Statistics Service Publ., 

2019. 286 p. (In Russian)

3.  Borodin K. The problem of the Rus-

sian power grid ageing // Energonews 

dated  17.02.2021.  URL:  http://ener-

go-news.ru/ar chives/161370.

4.  Ilyushin  P.V. Application  outlook  and 

issues of concern of distributed gen-

eration integration into electrical net-

works:  monography.  Moscow,  NTF 

Energoprogress,  2020.  116  p.  (In 

Russian)

5.  Ilyushin  P.V.,  Kulikov  A.L.  Peculiari-

ties of implementing automatic mode 

control in the regions with distributed 

generation  utilities  //  Relay  protec-

tion and automation, 2019, no. 3(36), 

pp. 14-23. (In Russian)

6.  Simonov  A.V.,  Ilyushin  P.V.  On  pre-

vention of wind power installation out-

ages at during reference incidents in 

the adjacent network // Relay protec-

tion and automation, 2021, no. 3(44), 

pp. 70-75. (In Russian)

7.  Bukhgolts B.M., Stychinski Z.A. Smart 

Grids  -  the  basics  and  technologies 

of  future  power  systems.  Translated 

from English, Voropay N. I., general 

editorship of the translation. Moscow, 

MPEI Publishing house, 2017. 461 p. 

8.  Voropay  N.I.,  Krupenev  D.S.,  Pod-

ko val' nikov S.V., Senderov S.M. Two 

energy collapses - in Texas, USA and 

Primorsky Kray, Russia // ELECTRIC 

POWER. Transmission and Distribu-

tion, 2021, no. 4(67), pp. 166-174. (In 

Russian)

9.  RF Government decree No. 861 dat-

ed 27.12.2004 (edition of 11.08.2021) 

"On approval of the Rules of non-dis-

criminative  access  to  electric  power 

transmission  services  and  their  de-

livery,  Rules  of  non-discriminative 

access to online dispatch control ser-

vices and their delivery, Rules of non-

discriminative  access  to  wholesale 

market  trade  system  services    and 

their  delivery  and  Rules  of  process 

connection of  power receivers of en-

ergy consumers, generation facilities 

and  power  grid  facilities  that  belong 

to grid companies and other parties, 

electrical  networks".  URL:  https://

base.garant.ru/187740/.

10. Impact  of  COVID-19  pandemic  on 

industry  and  ecology.  Digest  of  In-

ternational  and  Regional  Coopera-

tion Department of Audit Chamber of 

the Russian Federation, 2020. URL: 

https://ach.gov.ru/upload/pdf/Covid-

19-prom.pdf. 

11. Decree  of  the  President  of  Rus-

sia dated May 7, 2018 No. 204 "On 

national  targets  and  strategic  ob-

jectives  of  the  Russian  Federation 

development  for  the  period  until 

2024".  URL:  https://base.garant.ru/ 

71937200/.

12. Decree  of  the  President  of  Russia 

dated July, 21, 2020 No. 474 "On na-

tional targets of the Russian Federa-

tion development for the period until 

2030".  URL:  https://www.garant.ru/

products/ipo/prime/doc/74304210/.

13. .Edelman  V.I.  Reliability  of  techni-

cal  systems:  economical  appraisal. 

Moscow, Economics, 1989. 151 p. (In 

Russian)

14. Nepomnyashchiy  V.A.  Aggregated 

values  of  normalized  damages  of 

power supply interruptions // Energy 

Market,  2014,  no.  9,  pp.  36-47.  (In 

Russian)

15. Kovalev G.F. Consideration of reliabil-

ity factor in estimation of system ef-

fects in power engineering: monogra-

phy. Novosibirsk, Nauka Publ., 2018. 

217 p. (In Russian)

16. Voropay N.I., Kovalev G.F., Kucherov 

Yu.N. and others. Concept of reliabil-

ity provision in Russian power indus-

try. Moscow, OOO Publishing House 

Energiya, 2013. 304 p. (In Russian)

17. Duch-Brown  N.,  Rossetti  F.  Digital 

platforms  across  the  European  re-

gional energy markets. Energy Policy, 

September 2020, vol. 144, p. 111612.

18. Kloppenburg  S.,  Boekelo  M.  Digital 

platforms  and  the  future  of  energy 

provisioning: Promises and perils for 

the next phase of the energy transi-

tion. Energy Research & Social Sci-

ence., March 2019, vol. 49. pp. 68-73.

19. Powerpeers.  URL:  https://www.po-

wer peers.nl.

20. Vandebron. URL: https://www.vande-

bron.nl.

21. Piclo. URL: https://piclo.uk.
22. SonnenCommunity. URL: https://son- 

nengroup.com/son nen com mu nity/.

23. EnecoCrowdNett.  URL:  http://www.

eneco.com/.

24. City-zen  VPP.  URL:  https://amster-

damsmartcity.com/updates/project/

city-zen-virtual-power-plant.

25. ZonnepanelenDelen.  URL:  https://

www.zonnepanelendelen.nl/.

26. SunShare. URL: https://mysunshare.

com/.

27. Ilyushin  P.V.,  Kovalev  S.P.,  Kulikov 

A.L. and others. Methods of intelligent 

software-based control of distributed 

energy resources. Moscow, NTF En-

ergoprogress,  2021.  116  p.  (In  Rus-

sian)

№ 1 (70) 2022