Цифровая трансформация в энергетике

Системы связи объектов электроэнергетики в рамках концепции «Цифровая трансформация 2030»

Электроэнергетический комплекс неразрывно связан с деятельностью других отраслей экономики. Поэтому внедрение цифровых решений и, как следствие, повышение эффективности работы энергокомпаний окажет положительное влияние как на развитие ТЭК, так и на экономику России в целом.

Цифровая трансформация позволяет повысить надежность, качество, доступность оказания услуг по передаче электроэнергиии технологическому присоединению потребителей, сформировать новую инфраструктуру для максимально эффективного процесса передачи электроэнергии между субъектами электроэнергетики, а также развивать конкурентные рынки сопутствующих услуг.

Суть и приоритеты цифровой трансформации

Цифровая трансформация предусматривает установку на объектах электросетевой инфраструктуры передового оборудования и создание единой полностью автоматизированной системы управления, предусматривающей один уровень оперирования сетями вместо существующих трех. При этом скорость принятия решений существенно увеличится, а персонал будет задействован только в случае выявления аномалий и при необходимости проведения более глубокого аналитического анализа.

Активно-адаптивные сети с распределенной интеллектуальной системой автоматизации и управления

Сегодня, в электроэнергетике внедряются технологии «умных» сетей, виртуального мониторинга и прогнозирования технического состояния энергогенерирующего оборудования, цифровой диспетчеризации объектов электроэнергетики, призванные повысить качество энергоснабжения потребителей.

Диджитализация и цифровизация позволяют создавать распределенные энергосистемы разного масштаба. Они могут объединять несколько электростанций или создавать разветвленную сеть с сотнями и даже тысячами энергогенерирующих объектов, созданных по ВИЭ-технологии.

Однако, когда речь заходит о цифровизации в сфере электроэнергетики, эксперты говорят не только о цифровых подстанциях и «умных» сетях. Они также не упускают из вида возможность получать информацию из сетей и управлять рабочими процессами в режиме реального времени.

В электросетевой отрасли РФ уже реализуется ряд проектов с комплексной модернизацией сетевой инфраструктуры с элементами Smart Grid.

Smart Grid («интеллектуальная сеть») – это больше, чем технология. Это принципиально новый подход к построению электросетевого комплекса в частности и электроэнергетики в целом. Сам термин имеет несколько определений. Однако все они сходятся на том, что такая сеть должна обеспечивать:

получение данных от поставщиков электроэнергии о ее генерации;
получение информации от потребителей о реальных объемах потребления;
оперативную обработку полученных данных;
возможность управления производством электричества и энергопотреблением.

Причем все эти опции должны поддерживаться в режиме онлайн и обеспечивать максимально эффективную работу каждого отдельно взятого элемента энергосистемы.

Цифровая трансформация позволяет повысить надежность, качество, доступность оказания услуг по передаче электроэнергии технологическому присоединению потребителей, сформировать новую инфраструктуру для максимально эффективного процесса передачи электроэнергии между субъектами электроэнергетики, а также развивать конкурентные рынки сопутствующих услуг.

Архитектуры цифровой подстанции

Разработано 5 базовых архитектур ЦПС с различным объемом применения цифровых коммуникаций в соответствии со стандартом IEC 61850.
Для каждой архитектуры разработаны схемы размещения устройств ИТС, структурно-функциональные схемы с указанием коммуникационных сервисов стандарта IEC 61850 и структурные схемы АСУ ТП.

Архитектура	Тип и особенности	Передача сигналов тока и напряжения в ИЭУ	Обмен сигналами в пределах релейного щита, между ИЭУ ячеек присоединений 6-10-35кВ,а также между ИЭУ присоединений 110кВ и 6-10-35кВ	Передача команд управления коммутационными аппаратами, сбор информации о положении и сигнализации коммутационных аппаратов	Информационный обмен с АСУ ТП подстанции
Архитектура 1	Децентрализованная архитектура с применением клиент-серверных коммуникационных сервисов для интеграции ИЭУ в АСУТП и сервиса GOOSE для организации информационного обмена между ИЭУ присоединений	выполняется в виде электрических аналоговых сигналов с использованием контрольных кабелей	выполняется по протоколу GOOSE	выполняется в виде электрических сигналов с использованием контрольных кабелей	выполняется согласно коммуникационным сервисам передачи буферизируемых и не буферизируемых отчётов, и телеуправления
Архитектура 2	Децентрализованная архитектура с применением клиент-серверных коммуникационных сервисов для интеграции ИЭУ в АСУТП и сервиса GOOSE для организации информационного обмена между ИЭУ присоединений, а также между ИЭУ и ПДС	выполняется в виде электрических аналоговых сигналов с использованием контрольных кабелей	выполняется по протоколу GOOSE	с использованием сервиса GOOSE и от/к АСУ ТП с использованием сервисов передачи буферизируемых и не буферизируемые отчётов и телеуправления	выполняется согласно коммуникационным сервисам передачи буферизируемых и не буферизируемых отчётов, и телеуправления
Архитектура 3	Децентрализованная архитектура с применением клиент-серверных коммуникаций для интеграции ИЭУ в АСУТП , сервиса GOOSE и сервиса Sampled Values для передачи данных от ПА(Д)СТТ и ТН(ЭТТ/ЭТН и ПДС) присоединений 110кВ и присоединений вводных и секционного выключателей 6-10кВ	с использованием сервиса Sampled Values	выполняется по протоколу GOOSE	с использованием сервиса GOOSE и от/к АСУ ТП с использованием сервисов передачи буферизируемых и не буферизируемые отчётов и телеуправления	выполняется согласно коммуникационным сервисам передачи буферизируемых и не буферизируемых отчётов, и телеуправления
Архитектура 4	Децентрализованная архитектура с применением клиент-серверных коммуникационных сервисов, сервисов GOOSE и Sampled Values	с использованием сервиса Sampled Values	выполняется по протоколу GOOSE	с использованием сервиса GOOSE и от/к АСУ ТП с использованием сервисов передачи буферизируемых и не буферизируемые отчётов и телеуправления	выполняется согласно коммуникационным сервисам передачи буферизируемых и не буферизируемых отчётов, и телеуправления
Архитектура 5	Централизованная архитектура с применением клиент-серверных коммуникаций, сервисов GOOSE и Sampled Values	с использованием сервиса Sampled Values	приём и передача информации от/к ЦРЗА с использованием коммуникационного сервиса GOOSE	Программная реализация функций РЗА, АСУ ТП и измерения на серверном оборудовании	Программная реализация функций РЗА, АСУ ТП и измерения на серверном оборудовании

Пример архитектуры 3. Структурная схема ЦПС.

Компания DIGICOM предлагает ряд важнейших технических решений и передовое отечественное оборудование, позволяющее реализовать задачи цифровой трансформации в рамках любой архитектуры ЦПС.

Оборудование для цифровой трансформации объектов электроэнергетики

Промышленные коммутаторы МЭК 61850

Классические коммутаторы не способны справиться с задачами, которые ставятся перед оборудованием, предназначенным для использования на интеллектуальных подстанциях. Это связано с необходимостью передавать ряд специальной служебной информации, находиться под воздействием сильных электромагнитных помех, осуществлять критически важную синхронизацию по времени и работать при низких и аномально высоких температурах. Для этого создана специальная серия коммутаторов для энергетической отрасли.

Коммутаторы для энергетики с поддержкой МЭК 61850 способны выдерживать экстремально высокий уровень электромагнитных помех и разброс температур, а также обеспечивают надежную передачу данных.

Промышленные коммутаторы на DIN-рельс	CITRINE
	Монтаж на DIN рейку Полный набор функций L2/L3 Поддержка PTP v2 Устройства типа RedBox и коммутатор с поддержкой PRP/HSR (анонс) Испытаны на соответствие требованиям МЭК61850-3 PoE коммутаторы серии CORUND
Промышленные коммутаторы в 19” стойку	ZIRCON
	Монтаж в стойку 19” Полный набор функций L2/L3 Фиксированный конструктив Поддержка PTP v2 Порты 1/10G Испытаны на соответствие требованиям МЭК61850-3 PoE коммутаторы серии BERYL

Функциональные возможности промышленных коммутаторов для энергетики

Промышленные коммутаторы позволяют строить единую конвергентную сеть, объединяющую все уровни данных без ущерба для работоспособности сети. Отличаются высокой производительностью, идеальным быстродействием и повышенным уровнем надежности.

Отдельные модели поддерживают протокол MMS, что позволяет осуществлять мониторинг коммутаторов Ethernet и вторичных устройств в одной SCADA-системе, а также обеспечивает упрощение контроля и управления системой автоматизации.

Повышенная функциональность и надежность позволяет использовать это оборудование не только на энергетических подстанциях, но и в других отраслях, где требуется гибкость и дополнительная надежность.

Преобразователи интерфейсов RS485/422/232 в Ethernet	RHODON
	Монтаж на DIN рейку и в стойку 19” Одно устройство поддерживает три типа последовательных интерфейсов Поддержка прозрачного режима передачи и протокола передачи данных Modbus-TCP-RTU Резервированное питание Испытаны на соответствие требованиям МЭК61850-3
Серверы точного времени IEEK1588v2 (PTP)	QUARZ
	Монтаж в стойку 19” GPS и ГЛОНАСС Два тактовых входа Высокостабильный OCXO с высокой производительностью Временные выходы, включая PTP, SNTP, IRIG-B, PPS, TOD и т.д. Поддержка протокола IEEE-1588V2 Одноадресное и многоадресное распределение времени ОС Linux
Промышленные серверы	AMET
	Чипсет Intel W580/ C612/ C621A 1/2 процессора Intel Core 11 серий i9/i7/i5/i3/ Xeon E ОЗУ: 16*DDR4, макс. 4TБ 2/4 х 1 Гбит порта RJ45 До 10 х USB3.2 4 слота для HDD 3,5" с возможностью горячей замены Удаленное управление сервером IPMI Высота корпуса 1U Резервный блок питания 450 Вт
Промышленное беспроводное оборудование	DIWC/DIAP
	Высокопроизводительные контроллеры DIWC для нового поколения многоуровневых высокоскоростных беспроводных сетей на основе CAPWAP протокола Может обеспечить подключение и управление 128 точками доступа Промышленные Wi-FI точки доступа DIAP, 802.11AX (WI-FI 6) Максимальная скорость доступа: в диапазоне 2,4 ГГц — 574 Мбит/с в диапазоне 5 ГГц — 2402 Мбит/с
Промышленные медиаконвертеры	AMBER1502T AMBER1503T
	Поддержка 1x100M или 1x1000M SFP модулей и 10/100/1000Base-TX портов RJ45 Поддержка LFP (Link Fault Pass-Through) Встроенный изолированный источник питания, потребляемая мощность при полной нагрузке составляет всего 2,5 Вт Входы питания с широким диапазоном напряжения Функция передачи Jumbo-кадров (до 9 КБ) Уровень электромагнитной совместимости 3 Класс защиты IP40.