Настоящее и будущее умной энергетики: Центр компетенций НТИ МЭИ представил результаты пятилетней работы

Результаты работы действующего на базе НИУ «МЭИ» Центра компетенций НТИ «Технологии транспортировки электроэнергии и распределенных интеллектуальных систем» (ЦК НТИ МЭИ) за период с 2018 по 2023 год были представлены на отчетной конференции «Центр НТИ МЭИ: достижения, проблемы, перспективы», которая прошла 23 ноября. В рамках мероприятия о проектах ЦК НТИ МЭИ рассказали не только его сотрудники, но и индустриальные партнеры Центра, предоставившие площадки для их реализации. Среди партнеров — компании электросетевого комплекса, производители электротехнического оборудования, разработчики программного обеспечения. Журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» следил за ходом отчетной конференции и подготовил обзор ключевых моментов.

«Флагманским проектом» НИУ «МЭИ» назвал Центр компетенций ректор Московского энергетического университета Николай Рогалев, обращаясь к участникам конференции с приветственным словом. «Сегодня реализация проектов НТИ — это очень серьезный прорыв по многим направлениям, которые имеют очень большие перспективы, не только научные, но и с точки зрения обеспечения технологического суверенитета и нашего присутствия на рынках дружественных стран», — отметил ректор НИУ «МЭИ».

«Центр сегодня может быть основой для обновления энергосистемы в стране в целом, — отметил в своем приветствии генеральный директор Фонда НТИ Вадим Медведев. — Мы будем оказывать всестороннюю поддержку тому, чтобы разработанные вами решения внедрялись, причем не только у нас, но и в странах-партнерах, заинтересованных в передовом опыте России в части умной энергетики».

О направлениях деятельности и структуре ЦК НТИ МЭИ рассказал его директор Александр Волошин. По его словам, сейчас Центр ведет научно-исследовательскую работу по десяти основным компетенциям. Среди них: разработка и внедрение алгоритмов, устройств и систем зашиты, распределенных интеллектуальных энергосистем, расчетно-моделирующих комплексов, систем автоматизированного проектирования (САПР) и много другого. Также Центром ведутся исследования и разработки в области информационной безопасности, применения искусственного интеллекта, методик оценки надежности энергосистем, создания программного обеспечения.

«При этом мы занимаемся не только исследованиями, мы реально выполняем строительные и монтажные работы. Все, что мы изобретаем в лабораториях, доводится до реальных энергообъектов», — подчеркнул Александр Волошин.

Отчитываясь о результатах работы Центра, спикер также отметил, что на сегодня 5 проектов внедрены и используются на объектах электросетевого комплекса страны, 3 проекта отмечены призами всероссийского конкурса «Технологический прорыв», 7 разработанных ЦК НТИ МЭИ цифровых продуктов выведено на рынок. Есть и достижения на международном уровне — Центр руководит двумя рабочими группами СИГРЭ, реализует интернациональный проект (Россия, Бразилия и Китай) по созданию распределенных интеллектуальных энергосистем, имеет в активе 2 приза на международных конкурсах инноваций.

Флагманскими продуктами, разработанными Центром за годы деятельности, Александр Волошин назвал интеллектуальную систему релейной защиты и автоматики (ИС РЗА ng.AIR) и комплекс «Цифровой двойник энергосистемы» (ПАК «ЦДЭС»).

Еще одни успешный проект Центра в области умной энергетики — САПР ng.Grace. Об этой системе рассказал в своем докладе начальник отдела ЦК НТИ МЭИ по работе с иностранными заказчиками Андрей Лебедев. Индустриальными партнерами проекта выступили ООО «Фирма ОРГРЭС», ПАО «Россети Центр» и ПАО «Россети Центр и Приволжье».

САПР ng.Grace строится на использовании методов и технологий искусственного интеллекта (базы знаний, онтологии, механизмы логического вывода, нейросети и т.д.) и предназначена для полностью автоматизированного проектирования РЗА цифровых подстанций. Важным аспектом является то, что САПР ng.Grace успешно взаимодействует с другими программными продуктами, разработанными Центром.

Среди таких продуктов, в частности, программно-технологический комплекс ПТК АСПИ, разработанный для проверки и диагностирования систем РЗА. Данный ПТК уже прошел опытно-промышленную эксплуатацию на энергообъектах индустриальных партнеров Центра, рассказал Андрей Лебедев.

Еще один продукт для высокоавтоматизированных подстанций — ПТК АРПС, предназначенный для автоматического расчета параметров срабатывания и адаптивной настройки комплексов РЗА в режиме онлайн.

Особо спикер выделил флагманский продукт Центра компетенций — интеллектуальный контроллер релейной защиты и автоматики ИС РЗА ng.AIR. Данное устройство, созданное при содействии индустриального партнера Центра — АО «Элеси», также построено с применением методов ИИ. Контроллер ng.AIR уже прошел опытно-промышленную эксплуатацию на подстанции 110 кВ ПАО «Россети Центр». Особое внимание при разработке устройства было уделено вопросам информационной безопасности, сделал акцент спикер.

Что касается непосредственно ИБ, здесь главной разработкой ЦК НТИ МЭИ является полигон для киберучений Ampire, рассказал Андрей Лебедев. Данный проект реализуется совместно с компанией «Перспективный мониторинг» (входит в группу «ИнфоТеКС»). Разработка строится на принципах проактивного подхода к обеспечению безопасности. Важным аспектом является и то, что Ampire успешно взаимно интегрируются со смежными проектами, например, с ПАК «ЦДЭС». Такая взаимная интеграция вообще является особенностью большинства разработок Центра, что позволяет добиться синергетического эффекта, отметил спикер.

Еще один важный проект в части ИБ, реализуемый Центром совместно с АО «ИнфоТеКС», — создание на базе НИУ «МЭИ» лаборатории информационной безопасности. О целях, задачах и перспективах этого проекта рассказал директор департамента продаж и партнерских программ АО «ИнфоТеКС» Дмитрий Гусев. По его словам, на лабораторию, которая по планам должна начать работу уже в декабре текущего года, возлагаются задачи по подготовке специалистов по безопасности в области применения средств криптографической защиты информации (СКЗИ) в АСУ.

О разработках ЦК НТИ МЭИ в части распределенных интеллектуальных систем управления рассказал собравшимся начальник отдела научных исследований Центра Евгений Волошин. Децентрализация системы управления ведет к повышению надежности энергосистемы за счет исключения единой точки отказа, считает спикер. Еще одно преимущество распределенного управления — более гибкие возможности оптимизации работы системы за счет применения индивидуальных целевых функций. В рамках данного направления Центром разработан ряд проектов, среди которых программно-аппаратные комплексы «Распределенная система управления микроэнергосистемой» (ПАК РСУМ), «Распределенная интеллектуальная система управления режимами по напряжению и реактивной мощности» (ПАК РИСУ) и другие. Индустриальным партнером проектов выступает АНО «Центр «Энерджинет».

Центральной темой отчетной конференции стала главная разработка ЦК НТИ МЭИ — программно-аппаратный комплекс «Цифровой двойник энергосистемы» (ПАК «ЦДЭС»).

Общую характеристику данной платформы представил собравшимся в обзорной форме Евгений Волошин. Среди задач, для решения которых может применяться ПАК «ЦДЭС»:

1. Выполнение расчетов электромагнитных и электромеханических переходных процессов.
2. Симуляция поведения энергосистем в режиме реального времени.
3. Разработка алгоритмов защиты и автоматики энергосистем.
4. Разработка проектных решений по планированию развития энергосистем и микроэнергосистем с ВИЭ и СНЭЭ.
5. Разработка проектных решений по цифровым системам защиты и автоматики.
6. Испытания реальных устройств и систем защиты и автоматики для аттестации, сертификации и определения уровня кибербезопасности.
7. Онлайн-управление режимами работы энергосистем.
8. Адаптивная настройка в режиме онлайн.
9. Научные исследования, обучение студентов и курсы повышения квалификации специалистов.

По словам Евгения Волошина, создатели ПАК «ЦДЭС» в процессе разработки проанализировали и изучили с точки зрения функциональности более десяти существующих программно-аппаратных комплексов. Затем, «выбрав самые важные и нужные функции», специалисты реализовали их в рамках проекта. В итоге платформа собрала в своем функционале возможности хорошо известных в отрасли зарубежных информационных систем: RTDS, PowerFactory и MindSphere.

В работе платформы активно используются облачные технологии, CIM-модели, моделирование режимов и симуляция работы алгоритмов РЗА, различные методы искусственного интеллекта и многое другое, реализована поддержка практически всех применяемых в электроэнергетике протоколов, отметил Евгений Волошин.

Также важно, что при разработке ПАК «ЦДЭС» использовалась отечественная микроэлектроника и российское ПО. Отечественное происхождение имеют и разработанные специалистами Центра электронные модели энергосистем.

Как и многие другие разработки ЦК НТИ МЭИ «Цифровой двойник энергосистемы» успешно взаимно интегрируется со смежными продуктами, среди таких продуктов например цифровая платформа EnergyTool (платформа по поиску коммерческих потерь в электросетях c геоаналитикой, разработанная компанией МТС). Подробно об интеграции с данной платформой рассказал в своем докладе ведущий инженер ЦК НТИ МЭИ Александр Коваленко.

Перспективным представляется Центру и применение технологии цифровых двойников в области генерации электроэнергии. На текущий момент уже началась работа над проектом «Цифровой двойник ТЭЦ», рассказала ведущий инженер ЦК НТИ МЭИ Наталья Лебедева.

Значимую часть разработок Центра компетенций составляют различного рода тестовые площадки. Помимо уже упомянутого киберполигона Ampire, центром созданы испытательный полигон «Технологии транспортировки электроэнергии и распределенных интеллектуальных систем», киберфизический полигон «TestBed Энерджинет», испытательная лаборатория «Цифровая подстанция» и другие.

Как рассказал начальник центра коллективного пользования ЦК НТИ МЭИ Дмитрий Серов, среди таких полигонов не только цифровые моделирующие решения, но и вполне реальные испытательные площадки, например, демонстрационный полигон интеллектуальных систем управления микрогридами или полигон «Цифровой РЭС».

О взаимодействии Центра с Системным оператором рассказал советник директора по управлению режимами ЕЭС АО «СО ЕЭС», руководитель комитета В5 РНК СИГРЭ Андрей Жуков. Он высоко оценил потенциал ЦК НТИ МЭИ, однако отметил, что «в силу вузовской специфики и недостатка практического опыта» специалисты Центра не всегда понимают и видят потенциальные проблемы эксплуатации своих разработок. Здесь ключевое значение для Центра имеет взаимодействие с индустриальными партнерами, которое позволит наработать недостающий практический опыт, считает Андрей Жуков.

В финальной части конференции был поднят один из самых актуальных на сегодня для отрасли вопросов — подготовка кадров для умной энергетики. С докладом на эту тему выступил Борис Сафронов, начальник отдела подготовки кадров ЦК НТИ МЭИ. Он рассказал об образовательных программах, развивающихся в МЭИ под патронатом Центра, о достижениях студентов под руководством его сотрудников и о проектах в части дополнительного образования, реализуемых совместно с индустриальными партнерами. Со стороны индустриальных партнеров на данную тему высказались генеральный директор ООО «Профотек» Олег Рудаков и менеджер по энергообеспечению ПАО «СИБУР Холдинг» Иван Лештаев.

В завершение мероприятия Александр Волошин рассказал о дальнейших планах развития Центра, особо отметив мероприятия, нацеленные на достижение технологического суверенитета, а также стратегический проект «Цифровая энергетика», цель которого — разработать набор технологий и программно-аппаратных средств для создания «экосистемы цифровой энергетики».

Добавим также, что в рамках отчетной конференции для участников были организованы экскурсия по инфраструктуре Центра и демонстрация возможностей ПАК «ЦДЭС».