30 ноября 2021 года состоялось совместное рабочее совещание представителей ПАО «Россети», отечественных производителей устройств РЗА и АСУ ТП с изготовителями микроэлектронных компонентов. Также в совещании приняли участие представители журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение». Принимающей стороной выступило АО «Микрон». Ключевые моменты мероприятия — в нашем обзоре.
Мероприятие явилось продолжением заседания НТС ПАО «Россети», прошедшего 14 сентября 2021 года и посвященного актуальным вопросам разработки устройств РЗА и АСУ ТП на основе отечественных микроэлектронных компонентов. На совещании внимание собравшихся было обращено на действующее Постановление Правительства РФ от 17 июля 2015 года № 719, в котором установлены критерии подтверждения производства промышленной продукции на территории Российской Федерации, в том числе и для производителей панелей и комплектов электрической аппаратуры коммутации или защиты на напряжение до и более 1 кВ, а также на Правила технического обслуживания устройств и комплексов релейной защиты и автоматики, утвержденные Приказом от 13 июля 2020 года N 555 Министерства Энергетики РФ, устанавливающие условия выполнения технического обслуживания по состоянию.
Основной задачей обозначен поиск путей взаимодействия между изготовителями микроэлектронных компонентов (ЭКБ) и производителями микропроцессорных (МП) устройств РЗА, и АСУ ТП, в том числе в рамках совместной рабочей группы.
При этом акцентировано внимание на необходимость разработки модели прогнозирования состояния комплектующих, входящих в состав МП устройства, для обеспечения возможности «машинного» обучения внедряемых на объектах ПАО «Россети» систем автоматизированного мониторинга функционирования устройств РЗА и АСУ ТП.
Отмечен основной тренд, которому должна соответствовать современная электроника: «Концентрация функций в одном устройстве должна расти, а количество устройств РЗА, применяемых на одном объекте, должно уменьшаться при этом должно обеспечиваться снижение операционных затрат на обслуживание устройств за счет повышения автоматизации на всем жизненном цикле». «Устройства РЗА должны в реальном времени выполнять сложные математические вычисления с оцифрованными аналоговыми сигналами и формировать управляющее воздействие за время, не превышающее 10 – 20 мс. Решение таких задач невозможно с использованием микропроцессорных технологий, применяемых в бытовых электроприборах». «Интеграция микропроцессорных устройств в единую систему автоматизации подстанции позволит реализовать алгоритмы ранней диагностики и прогнозирования неисправности, как самих устройств РЗА и АСУ ТП, так и их вторичных цепей». При этом важно не потерять уже достигнутые результаты в части надежности, производительности и функциональности МП устройств РЗА и АСУ ТП.
Первый блок презентаций открыло выступление заместителя технического директора «Юнител Инжиниринг», к.т.н. Василия Харламова. Он рассказал об устройствах передачи аварийных сигналов и команд (УПАСК), а также о требованиях, предъявляемых к ним, условиях и правилах эксплуатации, требования к ЭКБ, входящим в состав УПАСК. Особо отметил требования к показателям надежности и времени передачи и приема команд, а также высокие требования к показателям вероятности пропуска команды для аппаратуры УПАСК в условиях внешних электромагнитных помех.
В условиях внедрения на ПС аппаратуры с поддержкой протоколов передачи данных на основе стандартов МЭК 61850 повышаются требования к производительности центральных процессоров и устройств сопряжения с ЛВС (2 Ethernet порта) при ограничениях по тепловыделению устройств РЗА и АСУ ТП и устройств их охлаждения, отметил Василий Харламов.
В завершение выступления спикер сделал акцент на необходимость предоставления широкого выбора (линейки) микроэлектронных компонентов, а также организации сервисной поддержке от изготовителей, которая необходима инженерам-разработчикам устройств РЗА и АСУ ТП. Зарубежные производители электронных компонентов обеспечивают условия для комфортной работы с их компонентами, в том числе предоставляют полноценные технические описания, среды разработки программ для вычислительных устройств, отладочные платы, своевременную информацию об ошибках, примеры использования и обеспечивают работу службы технической поддержки. Без всего этого временные и финансовые затраты на разработку аппаратуры на отечественной ЭКБ значительно увеличатся, отметил спикер.
Следующую презентацию представил заместитель главного конструктора «НПП Бреслер» Евгений Николаев. Его доклад был посвящен требованиям к МП устройствам РЗА и их компонентам. Специалист рассказал о структуре МП устройств РЗА как программного-технического комплекса, его основных функциях, идеологии построения аппаратной части, входах аналоговых и дискретных сигналов, протоколах связи, аппаратных интерфейсах и т.д. Отметил, что устройство РЗА должно непрерывно, в режиме реально времени производить расчет аналоговой и дискретной информации, формировать управляющие воздействия, выполнять алгоритмы автоматической самодиагностики, а также осуществлять непрерывный обмен информацией со смежными устройствами РЗА и устройствами АСУ ТП. Обратил внимание на постоянное увеличение функциональности устройств и повышение технических требований к ЭКБ на высокоавтоматизированных ПС. Также он отметил, что исходя из того, что разработка и внедрение новых МП устройств РЗА требует около 2-5 лет, то многие ЭКБ, установленные в устройствах РЗА и АСУ ТП, уже морально и физически устарели и не подходят для перспективных разработок. При этом одной из основных проблем современного рынка микроэлектронных компонентов является гарантированные сроки поставки элементов. Неоднократно отмечались срывы сроков поставки по ранее заключенным договорам, отметил выступающий.
О технических требованиях к отдельным компонентам МП РЗА коротко рассказал директор Департамента разработки продукции компании «Релематика» Сергей Опарин. Он напомнил собравшимся, что существует три архитектуры подстанции, и для каждой из них существует свой свод требований. Далее Сергей Опарин привел конкретные требования к микропроцессорам, микросхемам памяти, интерфейсным микросхемам, программируемым логическим интегральным, схема (ПЛИС) и микросхемам АЦП.
Продолжило совещание выступление генерального директора «ПиЭлСи Технолоджи» Ильи Крутских. Он также акцентировался на социальной ответственности электроэнергетического комплекса и отметил, что эта ответственность выражается и в использовании элементной базы отечественного производства: «это реальная жизнь и реальное требование — все элементы должны быть отечественными». Консолидацию разных производителей электронных устройств (в том числе и в рамках текущего мероприятия) Илья Крутских охарактеризовал, как «грамотный подход» в переводе отечественной энергетики на электронные устройства российского производства. При этом он простерёг от поспешных решений и ввода репрессивных требований к производителям устройств в переходной период. «Мы должны выработать дорожную карту, по которой будем двигаться к решению этой проблемы, не должно быть так, что мы все переходим на процессоры, которых еще нет», — добавил спикер в завершение.
Опытом использования российских компонентов в производстве электронных устройств поделился в своем докладе заместитель директора по НИОКР ДАЭС компании «Прософт-Системы» Алексей Дымшаков. По его словам, компания использует российские компоненты (в частности, имеет опыт применения процессоров «Байкал»), которые хорошо себя зарекомендовали для бытовых электронных устройств. Однако применение таких компонентов в энергетике и промышленности в целом на настоящий момент невозможно, поскольку они не соответствуют требованиям к надежности и производительности. Подобная ситуация наблюдается и с другими компонентами — от микросхем памяти до резисторов. Особо отметил отсутствие отечественных блоков питания, отвечающих современным требованиям к надежности, скорости включения и экономичности. Еще одна проблема — несовпадение аппаратной базы и программного обеспечения. Алексей Дымшаков рассказал, что в ряде проектов компания столкнулась с тем, что под отечественные электронные компоненты просто отсутствует программное сопровождение (драйверы). Эту проблему, по мнению спикера, может решить совместная работа производителей ЭКБ и ПО.
Тему блоков питания, поднятую Алексеем Дымшаковым, продолжил технический директор ГК «ЭнергопромАвтоматизация» Сергей Розанов. По его словам, отечественная продукция в этом сегменте не выдерживает конкуренции с импортной по всем параметрам — от КПД до габаритных размеров.
Вопросы технической поддержки производителей, предоставления среды разработки для микропроцессоров, наличие отладочные платы и другие требования к ЭКБ своем выступлении затронул Сергей Трифонов, заместитель заведующего отделом систем РЗА НПП «ЭКРА». Он предложил разработчикам ЭКБ рассмотреть вопрос о разработке типовых интегральных решений, специализированных микросхем, соответствующих современным требованиям.
Константин Аганичев, заместитель руководителя НТЦ компании «РАДИУС Автоматика» отметил необходимость структурирования требований к электронным устройствам и компонентам, используемым в энергетике: «Энергетика — это большая сфера, спектр устройств в ней огромный, а требования к ним крайне разнятся, поэтому нам, как производителям, нужно разделить эти требования на группы и рассматривать отдельно, а не смешивать в одну кучу». Поддержал разработку интегральных решений, позволяющие использовать их для решения специализированных задач.
Вторая часть мероприятия была посвящена презентациям конкретных продуктов, разработанных отечественными компаниями. Своим опытом в этой части поделились представители группы компаний «Элемент» и АО «Микрон». Они рассказали о различных уровнях локализации производства ЭКБ на территории Российской Федерации. Так элементная база 1-го уровня локализации разрабатывается и производится на территории Российской федерации, при этом ЭКБ 2-го уровня разрабатывается на территории РФ, но изготавливается на иностранных фабриках. Предприятия расширяют номенклатуру производимых ЭКБ, в том числе за счет перевода части продукции из сферы специального в область гражданского назначения.
Изготовители представили данные сравнительного анализа технических характеристик производимых ЭКБ с компонентами, используемыми при производстве отечественных устройств РЗА и АСУ ТП. В рамках доклада представлены характеристики производимых компонентов и перспективных разработок ЭКБ: микроконтроллеров, блоков питания, криптографический модулей шифрования данных, модулей (модемов) проводной и радиосвязи, а также вычислительных серверов и систем хранения данных, которые возможно применить при производстве МП устройств РЗА и АСУ ТП.
Основной тренд докладов – «готовность к взаимной кооперации, даже при небольших потребностях в ЭКБ». «Тысяча компаний с потребностью в тысячу ЭКБ, это уже миллион уже ЭКБ».
В рамках последующей дискуссии поднимались вопросы: гарантированного выпуска ЭКБ в течение всего срока службы – 25 лет (страховой запас), минимальных заказных партий ЭКБ, разработка универсальных решений для обеспечения возможности расширения рынков сбыта ЭКБ, техническая поддержка для сторонних разработчиков, взаимозаменяемость ЭКБ различных производителей.
В рамках обсуждения вопроса по прогнозированию состояния МП устройств участниками предложены следующие подходы:
- Срок службы ЭКБ для гражданского применения в ряде случаев не превышает 10 лет.
- Для изготовления ЭКБ со гарантированным сроком службы 25 лет необходимы дополнительные испытания на основе ускоренных методик старения.
- На этапе проектирования МП устройств необходимо учитывать вероятность изменении параметров ЭКБ в течение срока службы.
- Для каждого МП устройства необходимо разработать математическую модель (цифровой двойник или spice-модель) в которой будут учтены параметры отдельных ЭКБ в общей схеме. Модель позволит выявить наиболее уязвимые компоненты устройства (блока) и разработать методики диагностирования и прогнозирования неисправностей.
- Для целей «машинного» обучения при прогнозировании состояния МП устройств следует учитывать: математические модели ЭКБ, температурные и электромагнитные условия эксплуатации, результаты самодиагностика, данные о причинах и последствиях неисправности, выявленные в процессе эксплуатации и ремонта, результаты заводских и эксплуатационных испытаний и проверок.
На совещании был затронут вопрос поддержки государства для производителей, разработчиков и потребителей, работающих с отечественной ЭКБ.
По итогам рабочего совещания был сформирован пакет предложений:
- Организовать рабочую группу с участием ПАО «Россети», производителей МП устройств и изготовителей микроэлектронных компонентов.
- Рабочей группе поручить сформировать порядок (дорожную карту) взаимодействия (кооперации) между изготовителями ЭКБ и производителями МП устройств РЗА и АСУ ТП на краткосрочный и долгосрочный период.
- Рабочей группе поручить сформировать рекомендации (регламент) устанавливающий подходы по прогнозированию вероятности отказа микропроцессорных устройств с учетом существующих и перспективных методов математического моделирования и «машинного» обучения.
- ПАО «Россети проработать вопрос участия в государственных программах поддержки в качестве «Якорного заказчика» и вопрос квотирования (приоритетности) закупок отечественного оборудования в рамках сквозных проектов.
Подписывайтесь на Telegram-канал журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»
Подписаться