34
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(29),
июнь
2023
Алексей
СЫСОЕВ
,
начальник
отдела
по
управлению
НИОКР
и
инновациям
Департамента
технологического
развития
и
инноваций
ПАО
«
Россети
Ленэнерго
»
Статья
посвящена
результатам
научно
-
исследовательской
и
опытно
-
конструкторской
работы
(
НИОКР
) «
Создание
учеб
-
но
-
тренировочного
комплекса
по
обучению
современным
цифровым
технологиям
для
ПАО
«
Ленэнерго
».
Рассмотре
-
ны
основные
этапы
НИОКР
,
возможности
и
перспективы
использования
учебно
-
тренировочного
комплекса
.
Учебно
-
тренировочный
комплекс
ПАО
«
Россети
Ленэнерго
»
по
обучению
современным
цифровым
технологиям
Александр
ПОПУГАЕВ
,
заместитель
началь
-
ника
службы
автомати
-
зированных
систем
тех
-
нологического
управ
-
ления
ПАО
«
Россети
Ленэнерго
»
Подготовка
кадров
К
омпанией
ПАО
«
Россети
»
сформирован
ряд
целей
,
которые
необходимо
до
-
стигнуть
в
рамках
цифровизации
[1].
Для
решения
поставленных
задач
необ
-
ходимо
решить
проблему
с
дефицитом
специалистов
в
области
автоматиза
-
ции
технологических
процессов
и
информационных
технологий
,
обладающих
специализированными
знаниями
и
навыками
.
Разработанный
в
рамках
выполненной
НИОКР
учебно
-
тренировочный
комплекс
(
УТК
)
предназначен
для
решения
указанной
проблемы
.
В
настоящей
статье
рассмотрены
результаты
внедрения
технических
ре
-
шений
,
а
также
оценена
проведенная
методическая
работа
.
УЧЕБНО
-
ТРЕНИРОВОЧНЫЙ
КОМПЛЕКС
Учебно
-
тренировочный
комплекс
организован
в
учебном
комплексе
ПАО
«
Россети
Лен
энерго
»,
в
поселке
Терволово
Ленинградской
области
,
на
базе
существующего
учебного
центра
.
УТК
состоит
из
аппаратной
части
,
включающей
в
себя
промышлен
-
ные
образцы
современного
оборудования
,
и
цифровой
части
,
включающей
в
себя
модели
электроэнергетической
системы
(
ЭЭС
),
серверное
и
пользовательское
про
-
граммное
обеспечение
(
ПО
).
В
состав
аппаратной
части
УТК
,
фото
которой
приведено
на
рисунке
1,
а
структур
-
ная
схема
на
рисунке
2,
включено
следующее
оборудование
:
–
программно
-
технический
комплекс
(
ПТК
) RTDS [2], c
помощью
которого
осущест
-
вляется
взаимодействие
моделей
ЭЭС
с
аппаратной
частью
УТК
;
–
интеллектуальные
электронные
устройства
(
ИЭУ
),
такие
как
терминалы
релейной
защиты
и
автоматики
(
РЗА
),
цифровые
приборы
учета
электрической
энергии
,
устройство
синхронизации
времени
,
преобразователи
аналоговых
и
дискретных
сигналов
(
ПАС
и
ПДС
),
контроллеры
автоматизированной
системы
управления
технологическими
процессами
(
АСУ
ТП
);
35
Евгений
КОКОРИН
,
к
.
т
.
н
.,
главный
специалист
управления
цифровых
технологий
и
IT-
решений
«
Россети
Научно
-
технический
центр
» (
АО
«
ФИЦ
»)
Евгений
ФЕДОРОВ
,
главный
специалист
управления
цифровых
технологий
и
IT-
решений
«
Россети
Научно
-
технический
центр
» (
АО
«
ФИЦ
»)
–
испытательная
установка
;
–
серверное
оборудование
;
–
автоматизированные
рабочие
места
(
АРМ
)
обучаемых
и
преподавателя
.
В
состав
цифрой
части
УТК
входят
:
–
модель
ЭЭС
,
реализованная
в
ПТК
RTDS
и
разработанная
на
графическом
языке
программирования
в
интерфейсе
ПО
RSCAD [2];
–
ПО
системы
SCADA
для
управления
подстанциями
(
ПС
)
и
районной
электрической
сетью
(
РЭС
);
–
ПО
системы
информационной
безопасности
.
Обе
части
взаимодействуют
между
собой
в
режиме
реального
времени
.
При
этом
цифровые
коммуникации
между
оборудованием
УТК
осуществляются
посредством
организованной
локально
-
вычислительной
сети
(
ЛВС
),
состоящей
из
шины
процесса
,
шины
станции
и
шины
управления
.
В
основе
архитектуры
УТК
лежит
ПТК
RTDS,
который
моделирует
ЭЭС
в
режиме
реального
времени
и
является
единственным
элементом
,
входящим
одновременно
в
состав
цифровой
и
аппаратной
части
УТК
.
ПТК
RTDS
в
режиме
реального
времени
взаимодействует
со
всем
оборудованием
в
составе
УТК
.
Взаимодействие
,
в
зависи
-
мости
от
типа
подключенного
ИЭУ
,
выполняется
напрямую
через
устройства
уровня
процесса
(
ПАС
и
ПДС
)
или
посредством
ЛВС
.
В
составе
ЛВС
выделены
шина
станции
и
шина
процесса
,
что
представлено
на
приведенной
структурной
схеме
УТК
(
рисунок
2).
ПРИМЕНЯЕМЫЕ
ЦИФРОВЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ
Существенная
часть
информационного
взаимодействия
между
оборудованием
в
составе
УТК
осуществляется
посредством
ЛВС
,
в
составе
которой
применяются
устройства
с
под
-
держкой
МЭК
61850 [3, 4].
При
организации
ЛВС
применены
следующие
технологии
:
–
PRP (
МЭК
62439) —
резервирование
отказов
в
ЛВС
;
–
PTP (IEEE 1588)
и
NTP —
синхронизация
времени
;
Рис
. 1.
Аппаратная
часть
УТК
36
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(29),
июнь
2023
Рис
. 2.
Структурная
схема
УТК
Подготовка
кадров
37
–
виртуальные
локальные
сети
(VLAN)
и
MAC-
фильтрация
.
Информационный
обмен
между
устройствами
УТК
осуществляется
по
следующим
протоколам
передачи
данных
:
–
SV (
МЭК
61850-9.2) —
для
передачи
аналоговых
значе
-
ний
токов
и
напряжений
;
–
GOOSE (
МЭК
61850-8.1) —
для
передачи
дискретных
сигналов
(
например
,
о
срабатывании
устройств
РЗА
);
–
MMS (
МЭК
61850-8.1)
и
МЭК
104 (
МЭК
60870-5-104) —
для
взаимодействия
контроллеров
и
системы
SCADA.
МОДЕЛЬ
ЭЭС
В
СОСТАВЕ
ПТК
Состав
моделируемого
фрагмента
ЭЭС
и
логика
его
вза
-
имодействия
с
оборудованием
ПТК
приведены
на
рисун
-
ке
3.
Реализованная
в
составе
RTDS
модель
ЭЭС
суще
-
ственно
интегрирована
с
другим
оборудованием
ПТК
.
Управление
отдельно
взятым
коммутационным
аппа
-
ратом
в
составе
модели
может
осуществляться
как
не
-
посредственно
из
интерфейса
RTDS,
так
и
с
лицевой
панели
устройства
АУВ
,
через
интерфейс
контроллера
присоединения
(
на
его
лицевой
панели
или
через
web-
Рис
. 3.
Логика
взаимодействия
модели
ЭЭС
с
оборудованием
ПТК
интерфейс
),
а
также
с
использованием
двух
интегри
-
рованных
в
ПТК
SCADA
систем
— SCADA
ПС
и
SCADA
РЭС
.
Фрагмент
ЭЭС
в
SCADA
РЭС
приведен
на
рисун
-
ке
4.
При
управлении
или
наблюдении
протекания
про
-
цессов
в
энергосистеме
,
например
в
моделируемых
авариях
,
информация
о
модели
ЭЭС
идентична
во
всех
средствах
управления
.
Соответствие
режимных
пара
-
метров
в
различных
режимах
работы
ЭЭС
реальным
значениям
,
возможность
корректного
влияния
на
них
различными
методами
и
средствами
,
а
также
коррект
-
ный
отклик
модели
на
внешние
воздействия
позволяют
сделать
вывод
о
высокой
степени
соответствия
модели
реальной
ЭЭС
.
Высокое
качество
модели
,
вызванное
иерархическим
подходом
к
ее
организации
,
а
также
применение
аппарат
-
ной
платформы
RTDS
в
качестве
основы
для
УТК
поз
-
воляют
осуществлять
моделирование
технологических
процессов
в
ЭЭС
с
учетом
влияния
фактически
любого
оборудования
,
уже
подключенного
или
планируемого
для
подключения
к
УТК
в
будущем
.
Число
сценариев
исполь
-
зования
УТК
не
ограничивается
разработанными
в
ходе
38
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(29),
июнь
2023
выполнения
НИОКР
.
Так
,
например
,
с
его
использованием
возможно
:
–
обучать
персонал
физике
переходных
процессов
в
ЭЭС
;
–
проверять
алгоритмы
выявления
,
ограничения
развития
и
прекращения
аварийных
режимов
в
энергосистеме
;
–
выполнять
проверку
функционирования
ИЭУ
в
ходе
таких
процессов
.
ПТК
RTDS
позволяет
моделировать
различные
сцена
-
рии
аварийных
ситуаций
,
в
том
числе
не
определенные
за
-
ранее
и
зависящие
от
действий
обучаемого
.
Таким
образом
,
УТК
может
быть
использован
как
тренажер
действий
опера
-
тивного
или
диспетчерского
персонала
.
На
рисунке
3
видно
,
что
сбор
значений
параметров
о
ходе
технологического
процесса
в
ЭЭС
для
SCADA
осу
-
ществляется
с
использованием
контроллеров
присоедине
-
ния
и
контроллера
связи
,
информационное
взаимодействие
осуществляется
с
применением
цифровых
протоколов
(MMS,
МЭК
104).
РЕАЛИЗУЕМЫЕ
ОБУЧАЮЩИЕ
ПРОГРАММЫ
Основной
целью
использования
ПТК
является
проведение
обучения
персонала
электроэнергетических
компаний
.
Для
реализации
поставленной
цели
разработаны
и
прошли
апробацию
в
рамках
опытно
-
промышленной
эксплуатации
следующие
программы
обучения
:
–
стандарт
МЭК
61850
в
интеллектуальных
электронных
устройствах
;
–
проектирование
на
базе
стандарта
МЭК
61850;
–
наладка
устройств
РЗА
различных
производителей
;
–
наладка
устройств
АСУ
ТП
;
–
проведение
испытаний
устройств
РЗА
с
применением
испытательных
установок
;
–
технологии
информационных
сетей
;
–
оперативно
-
диспетчерское
управление
в
различных
режимах
работы
сети
в
цифровом
формате
;
–
технологии
цифровизации
районных
электрических
сетей
;
–
защита
информации
,
реагирование
на
компьютерные
инциденты
и
ликвидация
их
последствий
.
Рис
. 4.
Фрагмент
ЭЭС
в
SCADA
РЭС
Подготовка
кадров
39
В
рамках
тематики
«
Стандарт
МЭК
61850
в
интеллекту
-
альных
электронных
устройствах
»
предусмотрен
интенсив
-
ный
теоретический
курс
,
включающий
в
себя
информацию
о
парадигме
организации
данных
в
информационной
моде
-
ли
,
согласно
стандартам
серии
МЭК
61850,
языке
SCL
и
его
применении
,
а
также
о
принципах
работы
протоколов
циф
-
ровой
передачи
данных
.
Основным
предметом
обучения
в
рамках
тематики
«
Проектирование
на
базе
стандарта
МЭК
61850»
является
проектирование
в
САПР
,
разработка
с
ее
помощью
SCL-
файлов
.
Фрагмент
программы
,
включающий
скриншот
рабо
-
ты
с
САПР
,
приведен
на
рисунке
5.
В
рамках
курсов
«
Наладка
устройств
РЗА
различных
про
-
изводителей
»
и
«
Наладка
устройств
АСУ
ТП
»
рассматри
-
ваются
методы
настройки
входящих
и
исходящих
GOOSE,
а
также
подписка
на
SV,
методы
работы
с
информационными
моделями
устройств
и
их
связи
со
SCADA-
системами
.
Эти
направления
включают
изучение
особенностей
настройки
оборудования
всех
производителей
в
составе
ПТК
.
Фрагмент
программы
,
иллюстрирующий
настройку
набора
данных
для
исходящего
GOOSE-
сообщения
,
приведен
на
рисунке
6.
В
курсе
«
Проведение
испытаний
устройств
РЗА
с
при
-
менением
испытательных
установок
»
рассматриваются
принципы
испытания
оборудования
,
функционирующего
на
основе
протоколов
,
определенных
стандартами
семейства
МЭК
61850.
В
рамках
тематики
«
Технологии
информационных
се
-
тей
»
подробно
рассматриваются
принципы
работы
локаль
-
ной
вычислительной
сети
(
ЛВС
)
ВАПС
(
на
примере
ПТК
).
На
практических
занятиях
выполняется
анализ
трафика
ЛВС
как
в
статическом
режиме
для
выявления
соответ
-
ствия
трафика
проекту
и
МЭК
61850,
так
и
в
динамическом
.
На
рисунке
7
приведен
фрагмент
методического
материа
-
ла
по
измерению
времени
прохождения
GOOSE
в
различ
-
ных
режимах
.
Практические
занятия
курса
«
Оперативно
-
диспетчер
-
ское
управление
в
различных
режимах
работы
сети
в
циф
-
ровом
формате
»
предполагают
ведение
режима
энергосис
-
темы
с
использованием
SCADA,
выполнение
оперативных
переключений
,
создание
автоматизированных
бланков
и
т
.
д
.
На
рисунке
8
приведен
фрагмент
программы
по
опе
-
ративному
управлению
,
в
рамках
которой
отрабатывается
правильная
последовательность
действий
оперативного
персонала
.
В
рамках
программы
«
Технологии
цифровизации
рай
-
онных
электрических
сетей
»
объектом
исследования
явля
-
Рис
. 5.
Проектирование
в
САПР
40
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2(29),
июнь
2023
Рис
. 6.
Добавление
сигналов
в
DataSet
Рис
. 7.
Измерение
времени
прохождения
GOOSE
при
«
штормовых
»
испытаниях
Рис
. 8.
Оперативное
управление
Рис
. 9.
Добавление
прибора
учета
в
систему
единого
учета
электроэнергии
ются
районные
электрические
сети
и
применяемые
технологии
для
их
цифровизации
.
В
качестве
приме
-
ра
на
рисунке
9
приведен
фрагмент
практического
задания
по
подключению
прибора
учета
к
единой
системе
учета
электроэнергии
.
В
курсе
«
Защита
информации
,
реагирование
на
компьютерные
инциденты
и
ликвидация
их
послед
-
ствий
»
предусмотрены
практические
занятия
по
вы
-
явлению
угроз
информационной
безопасности
с
ис
-
пользованием
системы
обнаружения
вторжений
.
Для
примера
на
рисунке
10
приведена
схема
одного
из
проводимых
экспериментов
.
Подготовка
кадров
41
За
время
опытной
эксплуатации
первоначально
сформированные
про
-
граммы
были
доработаны
для
максимального
соответствия
задачам
,
возни
-
кающим
в
ходе
эксплуатации
энергообъектов
.
ВЫВОДЫ
В
Санкт
-
Петербурге
и
Ленинградской
области
каждый
год
вводятся
в
экс
-
плуатацию
новые
подстанции
,
реализованные
с
применением
современ
-
ных
цифровых
технологий
.
Учебно
-
тренировочный
комплекс
позволит
за
-
крыть
потребность
ПАО
«
Россети
Ленэнерго
»
в
обучении
новым
цифровым
технологиям
собственного
персонала
,
обслуживающего
электросетевой
комплекс
.
В
первую
очередь
,
рассматриваемый
УТК
предназначен
для
обуче
ния
специалистов
эксплуатации
,
однако
в
качестве
перспективных
направлений
его
развития
рассматривается
также
работа
с
научными
ин
-
ститутами
,
наладочными
и
проектными
организациями
.
Рис
. 10.
Детектирование
атак
на
систему
ИБ
ЛИТЕРАТУРА
1.
Концепция
«
Цифровая
трансфор
-
мация
2030»
ПАО
«
Россети
».
М
.:
ПАО
«
Россети
», 2018. 31
с
.
2. RTDS – Real Time Digital Simulator.
Цифровые
программно
-
аппарат
-
ные
комплексы
моделирования
энергосистем
в
реальном
времени
.
URL: https://ennlab.ru/wp-content/
uploads/2019/05/2019-05-31-EnLAB-
RTDS-presentation.pdf.
3. IEC 61850-8-1. Communication net-
works and systems for power utility au-
tomation – Communication networks
and systems for power utility automa-
tion. Part 8-1: Speci
fi
c communication
service mapping (SCSM) – Mappings
to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2)
and to ISO/IEC 8802-3. URL: https://
webstore.iec.ch/publication/6021.
4. IEC 61850-9-2 Communication net-
works and systems for power utility
automation. Part 9-2: Speci
fi
c commu-
nication service mapping (SCSM) –
Sampled values over ISO/IEC 8802-3.
URL: https://webstore.iec.ch/publica-
tion/6023.
Оригинал статьи: Учебно-тренировочный комплекс ПАО «Россети Ленэнерго» по обучению современным цифровым технологиям
Статья посвящена результатам научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы (НИОКР) «Создание учебно-тренировочного комплекса по обучению современным цифровым технологиям для ПАО «Ленэнерго». Рассмотрены основные этапы НИОКР, возможности и перспективы использования учебно-тренировочного комплекса.
