Создание CIM-модели в АО «СО ЕЭС»

26

ц

и

ф

р

о

в

а

я

т

р

а

н

с

ф

о

р

м

а

ц

и

я

цифровая  трансформация

Создание CIM-модели 
в АО «СО ЕЭС»

Богомолов

Р

.

А

.,

 директор по автоматизированным системам 

диспетчерского управления АО «СО ЕЭС»

Статья

подготовлена

на

основе

доклада

на

конференции

Системного

оператора

 «CIM 

в

России

и

мире

», 

прошедшей

11–12 

февраля

 2021 

года

.

ПРЕДПОСЫЛКИ

И

ЦЕЛЬ

ПЕРЕХОДА

НА

ЕИМ

Предпосылками  создания  общей

информационной  модели  и  уни-

фицированного формата инфор-

мационного  обмена  стали  вы-

зовы,  с  которыми  в  последние 

годы все чаще сталкивались рос-

сийские  энергетики  в  процессе 

взаимодействия и обмена техно-

логической информацией. Отсут-

ствие унифицированных структу-

ры и формата информационного 

обмена приводили к увеличению 

сроков  и  стоимости  внедрения 

информационных  систем,  повы-

шению ресурсоемкости задач по 

актуализации  информационных 

моделей,  к  несинхронному  об-

новлению  и  разнородности  ин-

формации,  отсутствию  интегра-

ции  программного  обеспечения 

разных производителей, а также 

увеличению зависимости энерго-

компаний  от  разработчиков  раз-

нородного ПО.

После реформы электроэнер-

гетики в первой половине 2000-х 

годов перед АО «СО ЕЭС» вста-

ла  задача  стандартизации  ин-

формационного  обмена  между 

разнородной 

совокупностью 

средств автоматизации, которая 

на момент создания Системного 

оператора  эксплуатировалась 

в  каждом  из  перешедших  под 

его контроль диспетчерских цен-

тров.

Изначально 

был 

выбран 

путь  унификации  программных 

средств  Системного  оператора 

и их взаимной интеграции путем 

так  называемой  кроссировки 

(через  таблицы  соответствия), 

но  вскоре  стало  ясно,  что  такое 

решение  далеко  от  оптимально-

го и не решает всех проблем ин-

формационного  обмена.  Требо-

вался  переход  к  использованию 

единых  принципов  и  технологий 

взаимодействия 

информаци-

онных  систем,  включая  единые 

структуру  данных  и  формат  ин-

формационного  обмена.  Была 

проделана  большая  работа  по 

анализу  отечественного  и  меж-

дународного  опыта  унификации 

информационного  обмена  в  об-

ласти  электроэнергетики  и  при-

нято  принципиальное  решение 

опираться  на  стандарты  Между-

народной 

электротехнической 

комиссии  МЭК  61970  и  МЭК 

61968, описывающие Общую ин-

формационную модель (Common 

Information Model, CIM). 

В  компании  в  тот  момент  уже 

эксплуатировалось  значительное 

количество программных средств, 

каждое из которых обладало сво-

ей  базой  данных  и  своей  норма-

тивно-справочной  информацией 

(НСИ).  Движение  в  сторону  ав-

томатизации  и  взаимной  инте-

грации  в  таких  условиях  могло 

привести  к  кратному  росту  как 

самих  баз  данных,  так  и  средств 

конвертации  данных  при  перево-

де  их  из  одних  информационных 

моделей в другие. К тому же в тот 

период  на  фоне  реформирова-

ния  отрасли  с  разделением  по 

видам деятельности начал более 

активно  развиваться  информа-

ционный  обмен  диспетчерских 

центров  с  субъектами  отрасли, 

что только усугубляло непростую 

ситуацию  в  области  обмена  дан-

ными.

Основная идея принятого Сис-

 темным оператором решения ба-

зируется  на  систематизации  ин-

27

формационного  обмена  в  про-

цессе выполнения стоящих перед 

каждым из 57 диспетчерских цен-

тров задач. Она предусматрива-

ет  переход  от  обмена  информа-

цией  по  принципу  «точка-точка» 

к  обмену  данными  по  принципу 

логической  шины  данных  (ри-

сунок  1).  При  этом  создавался 

единый  источник  нормативно-

справочной  информации  в  виде 

информационной  модели,  дан-

ные которой используются в том 

объеме, который необходим для 

решения той или иной технологи-

ческой задачи. Структура единой 

информационной  модели  была 

принята  максимально  близко 

к  стандартам  CIM,  в  результате 

чего  обмен  данными  между  ин-

формационными системами стал 

выполняться  на  едином  языке 

без необходимости дополнитель-

ной конвертации. Ведь как пока-

зал опыт Системного оператора, 

конвертация данных и поддержа-

ние в актуальном состоянии всех 

таблиц  кроссировок  составляет 

существенную долю трудозатрат 

на актуализацию НСИ.

РУССКИЙ

 CIM

Первые  шаги  на  пути  создания 

Единой информационной модели 

ЕЭС России (ЕИМ) были сделаны 

в  2006  году,  когда  применение 

стандартов CIM в международной 

практике еще набирало обороты. 

В  2013  году  началась  активная 

фаза создания ЕИМ. Разработка 

модели завершилась к 2016 году, 

и  на  работу  с  ней  были  переве-

дены  два  деловых  процесса  из 

числа  выполняемых  Системным 

оператором  —  расчет  устано-

вившихся  режимов  и  оценка  со-

Рис

. 1. 

Цель

перехода

на

ЕИМ

ОБЩАЯ

ИНФОРМАЦИОННАЯ

МОДЕЛЬ

  (COMMON INFORMATION MODEL, CIM)  —

абстрактная цифровая модель системы, описыва-

ющая ее основные элементы, их свойства и связи 

между ними в виде общепризнанных и одинаково 

понимаемых  определений  и  понятий.  Использо-

вание  CIM  в  электроэнергетике  предоставляет 

возможность  эффективной  интеграции  разнород-

ных  автоматизированных  систем  и  обеспечивает 

унифицированный  способ  управления  энергети-

ческими  объектами  вне  зависимости  от  их  техно-

логических, функциональных особенностей и про-

изводителя  этих  автоматизированных  систем. 

Формат  информационного  обмена  на  базе  CIM 

закреплен  в  стандартах  Международной  электро-

технической  комиссии  МЭК  61970  и  МЭК  61968. 

В  России  CIM  описывается  серией  национальных 

стандартов «Единая энергетическая система и изо-

лированно работающие энергосистемы. Информа-

ционная модель электроэнергетики», разрабатыва-

емых с учетом стандартов МЭК 61970 и МЭК 61968.

Создание  универсальной  информационной 

среды  —  один  из  важнейших  технологических 

трендов  в  электроэнергетике,  соответствующий 

задачам  цифровой  трансформации  отрасли.  Ис-

пользование CIM и выработка на ее основе обще-

понятного «языка технологического общения» по-

зволяет  создать  единую  доверенную  цифровую 

среду  для  передачи  технологических  сведений, 

упорядочить  информационные  потоки  между 

предприятиями  отрасли,  обеспечить  высокое  ка-

чество используемых данных и перейти на каче-

ственно новый уровень оперативно-диспетчерско-

го управления энергосистемой.

№

 2 (65) 2021

28

ЦИФРОВАЯ 

ТРАНСФОРМАЦИЯ

стояния  энергосистемы.  Затем 

началось  поэтапное  увеличение 

количества  информации  в  ЕИМ 

и  перевод  других  задач  на  ис-

пользование  данных  ЕИМ.  По-

степенно  с  ЕИМ  были  интегри-

рованы программные комплексы 

для  управления  ремонтами, 

оперативно-информационный 

комплекс и другие информацион-

ные  системы.  В  настоящее  вре-

мя  процесс  продолжается,  ЕИМ 

ежемесячно  прирастает  новыми 

объектами  и  параметрами,  при-

чем  не  столько  по  причине  ак-

тивного  строительства  объектов 

электроэнергетики, а потому, что 

в модель добавляется информа-

ция  о  существующих  объектах 

в  разрезе  новых  задач,  которые 

Системный  оператор  решает 

с помощью ЕИМ (рисунок 2).

Создание 

информационной 

модели без описания ее профиля 

невозможно,  поэтому  на  самом 

раннем  этапе  Системный  опера-

тор  определил  ту  часть,  которую 

требовалось  взять  из  междуна-

родных стандартов в первую оче-

редь. Первыми задачами, которые 

было  решено  выполнять  с  помо-

щью  информационной  модели, 

как  упоминалось  выше,  стали 

режимные задачи — расчет уста-

новившихся режимов и оценка со-

стояния энергосистемы. С учетом 

этого из международных стандар-

тов серии IEC 61970 и IEC 61968 

был  выбран  набор  необходимых 

классов, атрибутов и ассоциаций, 

соответствующий  решаемым  за-

дачам.  Было  очевидно,  что  ис-

пользовать весь объем IEC 61970 

и  IEC  61968  в  явном  виде  не 

удастся, так как не все положения 

этих  международных  стандартов 

подходят для решения задач оте-

чественной 

электроэнергетики. 

Поэтому  было  решено  постепен-

но расширять профиль информа-

ционной  модели  для  конкретных 

задач. 

После  выбора  необходимых 

для  решения  режимных  задач 

классов,  атрибутов  и  ассоциаций 

было  выполнено  моделирование 

операционных  зон  нескольких  пи-

лотных  диспетчерских  центров. 

Опыт  моделирования  в  пилотных 

диспетчерских  центрах  показал 

необходимость  расширений  про-

филя  информационной  модели, 

учитывающих  особенности  ЕЭС 

России — невозможно описать те 

объекты  и  технологии,  которые 

являются уникальными, использу-

емыми  фактически  только  в  ЕЭС 

России.  С  учетом  таких  особен-

ностей  были  разработаны  необ-

ходимые  расширения  и  создан 

уникальный профиль информаци-

онной  модели  ЕЭС  России.  Этот 

профиль,  как  пирамида,  состоит 

из  стандартов  серии  IEC  61970 

и  IEC  61968,  лежащих  в  основа-

нии, и разработанных Системным 

оператором расширений. При этом 

при создании профиля Системный 

оператор  стремился  минимизи-

ровать  набор  расширений  и  мак-

симально  использовать  модель, 

описанную в международных стан-

дартах.

С  учетом  того,  что  профиль 

ЕИМ  будет  развиваться,  Систем-

ный оператор строил свою систе-

му управления моделью таким об-

разом,  чтобы  иметь  возможность 

самостоятельно, без привлечения 

разработчиков  добавлять  новые 

классы, атрибуты, своими силами 

проводить  инжиниринг  данных, 

добавлять  в  модель  непосред-

ственно  экземпляры  объектов 

и  данные  по  ним.  В  настоящее 

время  каноническая  модель  со-

держит  902  класса,  2254  атрибу-

та,  1296  связей,  в  ней  представ-

лено  6,6  миллиона  именованных 

объектов.

На  пути  создания  единой  ин-

формационной  модели  пришло 

Рис

. 2. 

Создание

Единой

информационной

модели

ЕЭС

России

29

понимание,  что  помимо 

соответствующей  внут-

ренней  стандартизации 

информационного 

об-

мена,  нужно  двигаться 

и  к  отраслевой.  В  реше-

нии  этого  вопроса  ак-

тивное  участие  приняло 

Минэнерго  России.  В  со-

трудничестве  с  отрасле-

вым  министерством  Сис-

темный оператор иниции-

ровал  разработку  нацио-

нальных  стандартов  для 

обеспечения 

перехода 

к  стандартизированному 

информационному 

об-

мену,  построенному  на 

базе стандартов CIM. Из-

начально  было  ясно,  что 

это  будет  «русский  CIM», 

дополненный  особеннос-

тями,  характерными  исключи-

тельно  для  российской  электро-

энергетики,  в  частности,  такими, 

как трехуровневая структура дис-

петчерского  управления  и  мас-

штабы ЕЭС России (рисунок 3).

ЭТАПЫ

СОЗДАНИЯ

ЕИМ

Процесс  создания  ЕИМ  можно 

разделить  на  два  этапа.  Изна-

чально предполагалось, что пер-

вичный  инжиниринг  данных  бу-

дет  выполнен  подрядчиком,  что 

позволит  «сгладить»  процесс  ее 

внедрения  и  сразу  приступить 

к  ее  эксплуатации  и  использо-

ванию  ее  данных  в  технологи-

ческих  задачах.  На  этом  этапе 

специалистами  Системного  опе-

ратора  проведена  большая  ра-

бота  по  сбору  сводных  данных 

для  передачи  подрядчику.  По-

сле  создания  информационной 

модели, которая охватывала три 

операционные  зоны  (ОДУ  Севе-

ро-Запада,  ОДУ  Центра  и  ОДУ 

Юга), стало понятно, что провер-

ка, верификация и актуализация 

далеко  не  полной  модели  очень 

трудозатратны,  а  детальная  ве-

рификация  модели  на  стороне 

подрядчика  практически  невоз-

можна.

Рис

. 3. 

Создание

Единой

информационной

модели

ЕЭС

России

. 

Состав

канонической

модели

П

ервая  в  России  общеотраслевая  кон-

ференция  по  вопросам  унификации 

информационного  обмена  в  электро-

энергетике  «CIM  в  России  и  мире»  со-

стоялась 11–12 февраля 2021 года. Конференция 

организована  Системным  оператором  Единой 

энергетической  системы,  обладающим  обшир-

ным опытом по внедрению CIM для задач инфор-

мационного  обмена  между  многочисленными 

программными  продуктами,  эксплуатируемыми 

в 57 диспетчерских центрах, а также опытом ре-

ализации  пилотных  проектов  информационного 

обмена  с  отечественными  энергокомпаниями. 

В мероприятии приняли участие свыше 200 про-

фессионалов: представители Минэнерго, крупней-

ших  генерирующих,  сетевых  и  инжиниринговых 

компаний,  инфраструктурных  организаций,  раз-

работчиков  программного  обеспечения,  а  также 

приглашенные зарубежные эксперты. Они обсуди-

ли  преимущества  и  перспективы  использования 

CIM в электроэнергетике, интеграцию технологий 

на базе CIM в деятельность конкретных компаний, 

в том числе АО «СО ЕЭС», ПАО «РусГидро», ПАО 

«Россети»,  опыт  пилотных  проектов  по  обмену 

данными  с  использованием  CIM  между  Систем-

ным  оператором  и  субъектами  отрасли.  Участ-

ники форума рассмотрели необходимые условия 

для  успешного  тиражирования  решений  по  орга-

низации  информационного  обмена  на  базе  CIM 

в масштабах ЕЭС России, уделив особое внима-

ние  разработке  национальных  стандартов  серии 

ГОСТ Р 58651 в техническом комитете ТК 016/МТК 

541 «Электроэнергетика» Росстандарта и перспек-

тивам широкого применения этих стандартов для 

унификации информационного обмена. Одной из 

тем  конференции  стал  анализ  передового  зару-

бежного  опыта  в  сфере  обмена  технологической 

информацией на базе CIM.

№

 2 (65) 2021

30

Второй  этап  создания  ЕИМ 

включал в себя инжиниринг дан-

ных  модели  операционных  зон 

ОДУ Урала, ОДУ Средней Волги, 

ОДУ  Сибири  и  ОДУ  Востока.  На 

этом этапе специалисты Систем-

ного оператора сразу приступили 

к  самостоятельному  созданию 

модели,  что  позволило  ускорить 

внедрение  модели  в  эксплуата-

цию. 

Несмотря  на  то,  что  первич-

ный инжиниринг данных был вы-

полнен  на  стороне  подрядчика, 

доработка  модели  оказалась 

непростой  задачей  и  потребо-

вала  колоссального  напряжения 

и  усилий  как  руководителей,  так 

и специалистов, работающих не-

посредственно  над  созданием 

ЕИМ.  Не  всегда  было  легко  вы-

явить ошибки и неточности, ведь 

проверка  расчетов  осуществля-

лась также на вновь разработан-

ном ПО, алгоритмы расчетов ко-

торого  проходили  практическую 

апробацию.  Основная  тяжесть 

легла  на  плечи  специалистов 

технологического  функциональ-

ного  блока  АО  «СО  ЕЭС»,  ко-

торые  держат  информацию  об 

объектах ЕЭС России буквально 

на  кончиках  пальцев  и  понима-

ют конкретные значения тех или 

Рис

. 4. 

Этапы

создания

ЕИМ

иных  параметров,  а  также  цену 

ошибки  при  внесении  недосто-

верных  данных.  Итогом  второго 

этапа  стало  создание  и  исполь-

зование  основных  деловых  про-

цессов Единой информационной 

модели ЕЭС России. 

В 2016 году программный ком-

плекс  по  управлению  ЕИМ  был 

отлажен и введен в работу, также 

был запущен процесс поддержа-

ния модели в актуальном состо-

янии  —  процесс  внесения  изме-

нений  и  проверки  корректности 

данных.

Стоит подчеркнуть, что созда-

ние  модели  —  это  длительный, 

трудоемкий  и  тяжелый  процесс, 

который  Системному  оператору 

все-таки удалось пройти. Первая 

гипотеза,  что,  образно  говоря, 

можно пойти в магазин и купить 

готовый  продукт,  не  подтверди-

лась. Нужны усилия и кропотли-

вый  труд  именно  тех  специали-

стов,  которые  эти  данные  будут 

в дальнейшем использовать. По-

тому  что  та  модель,  которая  не 

используется регулярно, быстро 

устаревает,  а  модель,  которая 

не  известна  людям,  вносящим 

в  нее  данные,  обычно  содер-

жит  большое  количество  оши-

бок. Только за счет привлечения 

к  созданию  ЕИМ  специалистов, 

которые  понимают,  что  с  этой 

моделью  им  дальше  работать, 

Системному  оператору  удалось 

создать качественный цифровой 

продукт (рисунок 4).

ВЕРИФИКАЦИЯ

И

ИНТЕГРАЦИЯ

Для  верификации  данных  моде-

ли в Системном операторе была 

разработана  серия  формализо-

ванных правил проверки данных 

(рисунок  5).  Правила  позволяют 

в  автоматизированном  режи-

ме  (при  помощи  специального

ПО)  последовательно  проверить 

данные  на  совместность,  на-

личие  пустых  значений,  ошибки 

и  опечатки,  на  превышение  до-

пустимых  пределов  введенной 

величины. Алгоритм также пред-

усматривает  проверку  данных 

в ходе выполнения расчетных за-

дач — расчетов установившихся 

режимов  и  оценки  состояния,  то 

есть  тех  режимных  задач,  кото-

рые  стали  пилотными  при  вне-

дрении  ЕИМ.  Если  расчет  дает 

какие-то  недостоверные  значе-

ния, то выполняется анализ оши-

бок,  вносятся  необходимые  из-

менения и проверка повторяется 

заново. При этом, при обнаруже-

ЦИФРОВАЯ 

ТРАНСФОРМАЦИЯ

31

нии какой-то новой ошибки, оце-

нивается  возможность  ее  фор-

мализации  в  рамках  алгоритма, 

то  есть  возможность  написания 

соответствующего  скрипта  для 

дальнейшей  автоматизирован-

ной  проверки.  Постоянная  про-

верка  данных  обеспечивает  ка-

чество модели, необходимое для 

выполнения  основных  деловых 

процессов.

Для  обеспечения  возможно-

сти  работы  с  ЕИМ  приложений, 

используемых  Системным  опе-

ратором  в  деловых  процессах, 

был  реализован  специальный 

интеграционный  слой.  Он  по-

зволяет  внешним  приложениям 

обращаться  за  данными  ЕИМ 

и  получать  результат  в  форма-

те  CIMXML.  После  реализации 

интеграционного  слоя  состо-

ялся  перевод  на  работу  с  ЕИМ 

комплексов  по  формированию 

перечней  объектов  диспетчери-

зации, по работе с диспетчерски-

ми  заявками,  по  формированию 

плановых  графиков  ремонтов 

(рисунок  6).  В  настоящее  время 

идет  процесс  перевода  на  CIM 

иных  комплексов,  эксплуатиру-

емых  Системным  оператором. 

Поэтапный  перевод  основного 

программного  обеспечения  Сис-

тем ного  оператора  на  работу 

с  информационной  моделью  по-

зволит достичь целевой модели, 

в которой существует единый ис-

точник НСИ на базе CIM-модели, 

а информационный обмен между 

приложениями  происходит  без 

многочисленных  преобразова-

ний данных.

ИТОГИ

ПРОЕКТА

Результатом  проекта  стало  соз-

дание  ЕИМ  Единой  энергетиче-

ской  системы  России  в  объеме, 

необходимом  для  решения  за-

дач  оперативно-диспетчерского 

управления.  В  настоящее  время 

ведутся  работы  по  расширению 

профиля ЕИМ, идет процесс при-

вязки к модели все большего чис-

ла задач, решаемых Системным 

оператором. Еще одним важным 

итогом  стало  внедрение  и  от-

ладка  механизма  поддержания 

единой информационной модели 

Рис

. 5. 

Верификация

данных

ЕИМ

Рис

. 6. 

Интеграция

основного

ПО

Системного

оператора

с

ЕИМ

в актуальном состоянии. В актуа-

лизации и проверке данных уча-

ствуют  все  уровни  оперативно-

диспетчерского управления.

С  внедрением  ЕИМ  созда-

на  технологическая  основа  для 

внедрения  в  компании  опера-

тивно-информационного  комп-

лекса  нового  поколения,  обес-

печена  возможность  перехода 

на  единый  источник  норматив-

но-справочной  информации  для 

решения  технологических  задач 

АО  «СО  ЕЭС».  Успешный  опыт 

создания и эксплуатации Единой 

информационной  модели,  кото-

рая  на  текущий  момент  содер-

жит информацию о 6,6 миллиона 

именованных  объектов,  позво-

лил  перейти  к  стандартизации 

и унификации информационного 

обмена с субъектами отрасли на 

базе международных стандартов 

IEC 61970 и IEC 61968.

На  нынешнем  этапе  перво-

очередными  задачами  являют-

ся  закрепление  отработанных 

принципов  создания  ЕИМ  в  на-

циональных стандартах и отрас-

левых  нормативных  правовых 

актах,  описание  общеотрасле-

вых  правил  моделирования  на 

основе CIM, а также утверждение 

порядка создания и сопровожде-

ния  информационной  модели 

электроэнергетики,  включающе-

го  правила  идентификации  объ-

ектов.  

№

 2 (65) 2021