Цифровая подстанция. Научно-технический совет ПАО «Россети» ищет решения

15 ноября 2018 года прошло совместное заседание секций «Технологии и оборудование подстанций» и «Управление режимами, автоматизация и применение автоматического управления в электрических сетях» Научно-технического совета (НТС) ПАО «Россети», на котором были рассмотрены результаты реализации научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) по теме «Цифровая подстанция».

В заседании НТС приняли участие руководители и сотрудники структурных подразделений ПАО «Россети», представители дочерних компаний, ПАО «ФИЦ», научно-исследовательских и проектных организаций, а также журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение».

С докладом «Разработка программно-технического комплекса оптимизации схемно-технических решений с учетом показателей аппаратной и объектовой надежности» выступил Александр Александрович Волошин, руководитель дирекции Интеллектуальных систем управления и технологий АО «НТЦ ФСК ЕЭС», заведующий кафедрой Релейной защиты и автоматизации энергосистем НИУ «МЭИ».

Работа посвящена разработке программно-технического комплекса для выбора фактических схем распредустройств, их комбинации при строительстве подстанций с учетом показателей надежности. На рассмотрение НТС была предложена методика расчета показателей надежности, экономической эффективности, а также методика выбора приоритетного варианта строительства той или иной подстанции. Перед началом этой работы разработчиками были проанализированы существующие подходы при проектировании подстанций, рассмотрены нормативно-технические документы, проекты по развитию сети и т.д. «Что мы выяснили? Утвержденных методических указаний по расчету показателей надежности нет и, собственно говоря, сами эти показатели надежности никак не регламентированы. Конечно, в методических указаниях упоминается, что надо что-то делать в плане надежности, но это, как говорится, по спецзаказу заказчика», — отметил А.А. Волошин.

Кроме того, были рассмотрены несколько проектов подстанций, предоставленные Департаментом инновационного развития ПАО «ФСК ЕЭС» как эталонные, в которых учтены вопросы надежности.

«Что мы увидели? Что выводы о том, что одна схема является более надежной, чем другая, определяется экспертным образом без расчетов. То есть специалист-проектировщик пишет в выводах, что эта схема признается более надежной, так как в ремонтной схеме при выводе выключателя мы можем обеспечить переток с одной линии на другую. То есть никаких показателей надежности, ничего не рассчитывается. Более того, все развития сценария выбираются экспертным образом», — добавил А.А. Волошин.

Программно-технический комплекс оптимизации схемно-технических решений с учетом показателей аппаратной и объектовой надежности (220 кВ и выше) состоит из 12 расчетных блоков. Разработанный программно-технический комплекс в первую очередь ориентируется на специалистов-проектировщиков-режимщиков. Внутри методики все расчеты автоматизированы в специальных программных библиотеках. В методике также учитываются узлы нагрузки (у разных типов нагрузки разный ущерб в случае недоотпуска) и региональный коэффициент, так как стоимость операционных затрат для строительства подстанции в разных регионах может отличаться.

«Также мы определяем узлы связи с прилегающими энергосистемами. Дело в том, что когда мы говорим про надежность магистральной электрической сети, то должны оценивать по всем функциям, которые выполняет эта магистральная сеть: выдача мощности электростанций, снабжение крупных потребителей, передача мощности из одной части энергосистемы в другую. Поэтому нам нужны эти точки связи между энергосистемами, чтобы мы отдельно могли их контролировать», — пояснил А.А. Волошин.

Докладчик подробно остановился на методиках расчета и преимуществах программно-технического комплекса. В заключение своего выступления он отметил: «Программный комплекс дает возможность инженеру-проектировщику, который не является экспертом, специалистом в области расчетов надежности, увидеть, как то или иное решение по строительству подстанций и линий влияет на магистральную электрическую сеть в целом».

На вопрос Владимира Викторовича Князева, заместителя начальника Управления перспективного развития ПАО «ФИЦ» о возможности интеграции разработанного программно-технического комплекса в СУПА и АСУ ТОиР А.А Волошин ответил: «Именно так этот вопрос и ставился. То есть этот программный комплекс является источником данных как раз по индексам важности и надежности для АСУ ТОиР. То есть там эти индексы важности и надежности используются для ранжирования единиц оборудования в плане ТОиР для составления альтернативных планов ТОиР. Это другой НИОКР, который мы вели параллельно с этим, то есть они друг с другом синхронизированы, сочетаются».

В.В. Князев: «Вы все время делали в своем докладе акцент на том, что данный программный комплекс разработан для магистральных сетей. Насколько он может быть использован для распределительных сетей?»

А.А. Волошин: «Для распределительных сетей совершенно также он может быть использован. Единственное, что его функционал избыточен, потому что если принимать во внимание информацию по топологии распределительных сетей, то там можно гораздо проще эти задачи решать. Но если посмотреть немножко вперед и вспомнить, что у нас появляется распределенная генерация, что у нас появляются, может быть, накопители, тогда этот подход уже всеми красками заиграет тоже».

Николай Иванович Воропай, д.т.н., профессор, член-корреспондент РАН, научный руководитель Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН выступил с комментарием к докладу А.А. Волошина: «В докладе прозвучали логичные и обоснованные предпосылки. Один из авторов специально сделал акцент, что открытий здесь нет, алгоритмы известны. Я эту работу одобрил, поскольку, на самом деле, расчетных моделей не так много».

Андрей Васильевич Жуков, заместитель директора по управлению режимами ЕЭС АО «СО ЕЭС»: «Работа выполнена на хорошем уровне. Хочу отметить определенную новизну этой работы, ее актуальность. В работе существует серьезный потенциальный экономический эффект за счет учета надежности в получаемых решениях. Однако в части выводов и результатов работы, очевидно, необходимо направить усилия на утверждение методики (после ее серьезного и широкого обсуждения) как нормативного документа для проектирования».

Предваряя следующие выступления, Вадим Вячеславович Севрюков, заместитель генерального директора АО «НИЦЭ» (АО «НИЦЭ» — координатор реализации национального проекта «Цифровая подстанция», одобренного Министерством энергетики РФ) пояснил: «Россети» сформировали программу НИОКР, в рамках которой в дочерних зависимых обществах выполняются работы по тематике «Цифровая подстанция» по следующим направлениям: типовые решения, проектирование, эксплуатация, кибербезопасность и метрология. Подстанции с применением стандарта МЭК-61850 в том или ином виде внедряются в электросетевой комплекс России с 2005 года. Но до сегодняшнего дня отсутствовал комплексный подход к его использованию. Сегодня будут рассмотрены результаты двух научно-исследовательских работ, которые наша организация НИЦЭ выполнила совместно с компаниями «ТЕКВЕЛ», «Федеральный испытательный центр», «Электро-Инжиниринг», «Прософт-Системы» для «МРСК Волги» и «МРСК Урала».

В рамках первой работы по разработке типовых технических решений для цифровой подстанции 110 кВ по заказу «МРСК Волги» мы постарались ответить на вопросы, какие могут быть цифровые подстанции и как их создавать. По итогам НИР разработаны типовые архитектуры и типовое техническое задание на проектирование, которое уже вышло за рамки «МРСК Волги».

В типовом задании на проектирование цифровой подстанции отмечена необходимость разработки электронной проектной документации, что подводит нас ко второй работе, в рамках которой по заказу «МРСК Урала» разработан программный комплекс, позволяющий оценить соответствие предлагаемых подрядчиками SSD-файлов проектной документации.

Следующий шаг — применение специализированных систем проектирования цифровых подстанций, разработка технических требований уже находится в стадии выполнения в рамках программы НИОКР ПАО «Россети». Все НИОКР по тематике «цифровая подстанция» взаимосвязаны между собой, поэтому в рамках сегодняшнего заседания хотелось обратить ваше внимание на создание механизмов распространения результатов выполненных работ среди всех дочерних обществ ПАО «Россети».

Так, на состоявшемся заседании участники рассмотрели результаты НИОКР ПАО «МРСК Волги» по теме «Разработка типовых технических решений по реализации  цифровой подстанции 110 кВ» ( ссылка на презентацию), результаты НИОКР ОАО «МРСК Урала» по теме «Разработка методики и алгоритмов для оценки соответствия предлагаемых технических решений в части РЗА и АСУ ТП требованиям технической части конкурсной документации, сформированной в виде SSD-файла» ( ссылка на презентацию). С соответствующими докладами выступили представители ПАО «МРСК Волги», ОАО «МРСК Урала» и ООО «Теквел».

В ходе обсуждения развернулась оживленная дискуссия, в ходе которой прозвучали критика и вопросы докладчикам:

Евгений Евгеньевич Непомнящий, заместитель главного инженера МЭС Центра: «Самый главный вопрос, который вы поставили на самом первом слайде — вы ответили на вопрос, что такое цифровая подстанция?»

Михаил Георгиевич Линт, член секции «Технологии и оборудование подстанций»: «Лично на меня никакого впечатления работа не произвела, так как суть этой работы не раскрыта. И это никакой не НИР, я не видел никакого научного результата. Мы вообще про это забываем, хотя открываем эти работы как НИРы. Давайте немножко более конкретно посмотрим, что мы создаем. Давайте прекратим разговаривать о цифровой подстанции, как о какой-то мантре. Священная корова у нас такая возникла — цифровая подстанция. Мы не энергетику создаем, а создаем какую-то священную корову. Давайте забудем об этом и начнем создавать современную энергетику, и об этом начнем думать, а не спорить о том, правильно мы называем свою подстанцию или неправильно».

Александр Александрович Волошин, заведующий кафедрой Релейной защиты и автоматизации энергосистем НИУ «МЭИ»: «Файлы SSD изначально не предназначены для того, чтобы их анализировал человек. Было три заседания НТС, на которых обсуждалось требование об обязательствах проектировщиков разрабатывать файлы SSD. На всех этих НТС проектировщики выступали против. Сейчас это все равно, так или иначе, попало в этот стандарт. В любом случае электросетевая компания не сможет проверить требования проектировщика, предъявляемые к оборудованию для конкретного проекта, если эти требования будут выражены в виде SSD-файла».

Последний вопрос на повестке заседания: Рассмотрение результатов пилотного проекта по внедрению инновационной  системы мониторинга частичных разрядов кабельных линий PRY-CAM на объекте ПАО «Кубаньэнерго».

Борис Сергеевич Литаш, начальник отдела технологического развития и инноваций ПАО «Кубаньэнерго», в своем вступлении отметил: «В 2016 году в рамках Петербургского международного экономического форума между руководством ПАО «Россети» и компанией Prysmian было подписано соглашение о стратегическом сотрудничестве, предполагающее, в том числе, внедрение инновационной системы непрерывного мониторинга частичных разрядов Pry-Cam. В рамках «Россетей» пилотный проект был поручен «Кубаньэнерго», и была отобрана кабельная линия 110 кВ «Джемете —Пионерская» в юго-западном филиале. Эта линия строилась взамен линии 35 кВ для питания подстанции, реконструируемой с класса напряжения 35 на 110 кВ. Цель — электроснабжение потребителей активно развивающейся части черноморского побережья.

Была разработана проектная документация по строительству двухцепной кабельной линии от подстанции «Джемете» до подстанции «Пионерская» протяженностью более 5 км. В декабре 2017 года эта линия была поставлена под напряжение и в настоящее время эксплуатируется для питания подстанции «Джемете».

Система мониторинга частичных разрядов состоит из датчиков, которые устанавливаются на кабельную линию в кабельных колодцах на муфтах или на переходных муфтах. Эти датчики подключаются к системе сбора информации, соответственно, три фазы к одному устройству. Далее информация с этих датчиков передается на сервер, который производит обработку, накопление данных и отображение. Питание системы сбора информации могут получать как от внешнего источника электроснабжения, так и от самой силовой кабельной линии путем установки устройств. Так как не было возможности получить питание от внешнего источника, при реализации данного проекта питание было выполнено именно так».

О процессе и особенностях монтажа рассказал Виктор Владиславович Толочко, инженер по системам мониторинга компании Нт-Ком Инжиниринг.

Владимир Николаевич Вариводов, заместитель генерального директора  АО «НПО ВЭИ Электроизоляция» (руководитель секции «Технологии и оборудование подстанций»): «С точки зрения внедрения системы именно в российских компаниях (в Кубаньэнерго), учитывая российскую специфику, есть какие-то проблемы или недостатки, связанные с реализацией этого проекта?»

В.В. Толочко, инженер по системам мониторинга компании Нт-Ком Инжиниринг: «Первое, о чем говорилось здесь — это необходимость повышения компетенций нашего персонала, потому что мы получили тот инструмент, возможности которого не до конца можем использовать: по анализу, по интерпретации тех показаний, которые поступают. Второе, с чем мы столкнулись, — это все-таки надо было более настойчиво пробовать найти внешнее питание этих устройств мониторинга, чтобы не зависеть от режима работы кабельной линии, потому что на начальных этапах существовали такие режимы работы, когда мощности токовой нагрузки линии было недостаточно для питания этой системы, и информация с датчиков не поступала. Но это только на начальном этапе. Третье —необходимо было принимать мероприятия для защиты от грызунов тех волоконных кабелей, которые связывали системы мониторинга между собой. В остальном проблем с внедрением и проблем с эксплуатацией за практически год, прошедший после ввода системы мониторинга в работу, мы не отметили».

Владимир Николаевич Вариводов, подводя итоги, отметил: «Актуальность внедрения систем мониторинга существует, что бы мы ни говорили, особенно — измерение ЧР там, где есть твердая изоляция, которая стареет и могут возникать отслоения, трещины и так далее. Поэтому актуальность таких работ не вызывает сомнений. Важный вопрос заключается в том, чтобы оценить эффективность. К сожалению, учитывая то, что этот проект только был реализован и поставлен, оценить его эффективность сложно, однако если судить по выступлениям, несомненно, существует положительный эффект от внедрения систем мониторинга систем с твердой изоляцией. Поэтому предлагаю одобрить реализацию проекта и принять к сведению основные результаты, а также считать, что применение подобных систем является перспективным».

Все решения, принятые по итогам заседания, будут отражены в итоговом протоколе.