Импортозамещение как консенсус между потребителями и изготовителями отечественных микроэлектронных компонентов. Обзор рабочего совещания ПАО «Россети» и АО «Микрон»

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:

  1. Срок службы ЭКБ для гражданского применения в ряде случаев не превышает 10 лет.
  2. Для изготовления ЭКБ со гарантированным сроком службы 25 лет необходимы дополнительные испытания на основе ускоренных методик старения.
  3. На этапе проектирования МП устройств необходимо учитывать вероятность изменении параметров ЭКБ в течение срока службы.
  4. 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.
  5. 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:

  1. Организовать рабочую группу с участием ПАО «Россети», производителей МП устройств и изготовителей микроэлектронных компонентов.
  2. 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.
  3. 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.
  4. ПАО «Россети проработать вопрос участия в государственных программах поддержки в качестве «Якорного заказчика» и вопрос квотирования (приоритетности) закупок отечественного оборудования в рамках сквозных проектов.

Поделиться:

Подписывайтесь на Telegram-канал журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»

Подписаться
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»