Россия: на пути к интеллектуальной электроэнергетике

Протяженность магистральных линий единой национальной электрической сети России превышает 120 тыс. км

Концепция построения интеллектуальных систем передачи и распределения электроэнергии, получившая название Smart Grid, рассматривается в Европе и Соединенных Штатах в первую очередь в приложении к распределительным сетям, обслуживающим конечных потребителей. В распределительных сетях Smart Grid при транспортировке энергии используются цифровые технологии, обеспечивающие двустороннюю связь между ее поставщиками и потребителями, позволяющие оптимизировать энергопотребление при сохранении надежности и устойчивости работы электрических сетей, в том числе в условиях появления альтернативных возобновляемых источников электроэнергии. В нашей стране данная технология активнее всего развивается в магистральных сетях.

Протяженность магистральных линий единой национальной электрической сети России превышает 120 тыс. км. В соответствии с программой реформирования отечественной электроэнергетики управление этой сетью, в состав которой входят линии с напряжением от 110 до 1150 кВ, ее эксплуатация и развитие поручено «Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы».

Одна из важнейших задач ФСК ЕЭС — модернизация электросетевого хозяйства на базе инновационных технологий. Затраты на НИОКР в этой области в период с 2010-го по 2014 год составят около 19 млрд руб. Модернизация осуществляется под эгидой Мин­энерго в рамках технологической платформы «Интеллектуальная энергетическая система России».

Исследования в области модернизации магистральных электрических сетей проводятся в «Научно-техническом центре электроэнергетики», где разрабатываются концепции и решения, предоставляющие возможность преобразовать магистральную сетевую инфраструктуру, являющуюся сегодня пассивным компонентом комплекса энергоснабжения, в ключевой элемент интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивными сетями.

Создание адаптивной инфраструктуры не только приводит к необходимости внедрения электротехнических компонентов, позволяющих изменять параметры сетей в зависимости от режимов энергопотребления, но и требует построения многоуровневой автоматизированной системы технологического управления, способной оперативно реагировать на такие изменения и управлять активными сетевыми элементами.

Переход к адаптивным технологиям связан с увеличением объема технологической информации, повышением точности и достоверности измерений, требует наличия средств оперативной обработки и хранения полученных данных. В настоящее время создаются первые крупные инфраструктурные компоненты, обеспечивающие внедрение адаптивных принципов управления магистральными сетями.

Примером может служить инновационный центр управления сетями Кузбасского предприятия магистральных электрических сетей, которое является сибирским филиалом ФСК ЕЭС. Этот центр, введенный в эксплуатацию в конце прошлого года компанией «РТСофт», осуществляет автоматизированное оперативно-технологическое управление десятью энергообъектами сибирского филиала и контролирует также несколько десятков сетевых объектов смежных энергосистем. В его функции входят сбор, контроль достоверности, обработка, передача, хранение, визуализация телеметрических и других данных, характеризующих режимы работы энергетической системы.

Для анализа и поддержки принятия оперативных решений поступившая информация направляется после обработки в автоматизированные рабочие места диспетчерского персонала и отображается на видеостене.

Для построения центра использован оперативно-информационной комплекс СК-2007, разработанный компанией «Монитор Электрик» при поддержке Microsoft Consulting Services. На основе Microsoft SQL Server 2005 создана база данных реального времени, а также подсистема хранения и извлечения оперативных и исторических данных. База данных целиком ­размещается в оперативной памяти сервера, выполняя функции хранилища текущих данных и высокоскоростного диспетчера запросов.

Благодаря удачным архитектурным и технологическим решениям центр управления Кузбасского предприятия магистральных электрических сетей имеет производительность, обеспечивающую обработку в режиме реального времени до 210 тыс. результатов электрических измерений в секунду.

«Центры управления магистральными сетями должны обладать способностью принимать и обрабатывать параметры электрических величин, формируемых каждую секунду технологическим оборудованием всех связанных с ними энергообъектов. Дальнейшее развитие систем технологического управления связано с расширением состава обрабатываемых данных за счет неоперативной технологической информации, а также перехода к использованию синхронизированных векторных измерений параметров электрического режима», — пояснил Алексей Небера, директор направления систем сбора, обработки и передачи информации компании «РТСофт».

Еще одной важной особенностью центров управления сетями является возможность интеграции с другими информационно-технологическими системами и ERP-приложениями, используемыми ФСК ЕЭС, на основе общей модели данных, создание которой осуществляется с участием специалистов «РТСофт».

Разработка такой модели — весьма трудоемкая и ответственная задача, поскольку в российской электроэнергетике применяются продукты и решения, в состав которых входят электротехническое оборудование и системы локальной автоматики различных производителей, а также разнообразные программные комплексы и базы данных.

В настоящее время в компании «РТСофт» осуществляется опытная эксплуатация программно-технического комплекса, предназначенного для ведения общей информационной модели, который создан на основе программных решений компании Siemens.

Иерархическая структура автоматизированной системы технологического управления ФСК ЕЭС в целом соответствует административной структуре этой организации. В состав автоматизированной системы входят главный центр управления, восемь центров магистральных сетей и около 40 центров региональных предприятий магистральных электрических сетей.

Для передачи данных между центрами управления, а также между этими объектами и контролируемыми подстанциями в ФСК ЕЭС создается собственная коммуникационная инфраструктура на базе волоконно-оптической сети.

«Общей тенденцией является переход от использования множества частных протоколов и физических интерфейсов обмена данными к стандартным протоколам МЭК. Наибольшее распространение получают протоколы, базирующиеся на использовании стека TCP/IP», — отметил Небера, подчеркнув важность применения наиболее эффективных современных средств, обеспечивающих безопасность передачи данных.

Такими средствами снабжены продукты ведущих производителей сетевого и телекоммуникационного оборудования. Начинается также выпуск специализированного сетевого оборудования, предназначенного для комплексов автоматизации объектов электроэнергетики. Примером подобных устройств являются маршрутизаторы и коммутаторы Cisco Systems, установленные в комплексе управления гидроэлектростанции, входящей в «Каскад Кубанских ГЭС».