О том, на какие вызовы времени предстоит ответить российским релейщикам в ближайшем будущем, «ЭПР» рассказал руководитель национального исследовательского комитета В5 «Релейная защита и автоматика» РНК СИГРЭ, советник директора АО «СО ЕЭС» Андрей Жуков.

— Насколько соответствует современная нормативно-техническая база в области РЗА потребностям рынка?

— Российские специалисты ведут активную работу по развитию нормативно-технической базы в области РЗА. Это очень важная часть деятельности субъектов электроэнергетики и Системного оператора, который определяет идеологию и основные направления развития систем РЗА в ЕЭС России и организует деятельность национального исследовательского комитета B5 «Релейная защита и автоматика» РНК СИГРЭ. Специалисты Системного оператора входят во все рабочие органы по разработке нормативных документов, участвуют в разработке документов на уровне Минэнерго, работают в составе Технического комитета по стандартизации в электроэнергетике ТК 016 Росстандарта, который возглавляет Системный оператор. Благодаря этой работе уже можно говорить, что создание нормативно-технического базиса для обеспечения единой технической политики в области основных функциональных требований к РЗА в Единой энергосистеме России идет к завершению.

Из основного. Приказом Минэнерго в июле 2020 года утверждены Правила технического обслуживания устройств и комплексов релейной защиты и автоматики, в которых целый раздел посвящен требованиям к сбору информации и мониторингу функционирования устройств РЗА с целью перехода на техническое обслуживание по состоянию. Также к настоящему моменту документами Минэнерго определены требования к оснащению ЛЭП и оборудования объектов энергетики классов напряжения 110 кВ и выше устройствами и комплексами РЗА и требования к самим устройствам и комплексам, а Системным оператором в свою систему добровольной сертификации включены устройства синхронизированных векторных измерений и концентраторы синхронизированных векторных данных. В 2020–2021 годах вышло 18 национальных стандартов ГОСТ Р, разработанных ТК 016 и охватывающих всю систему мониторинга переходных режимов и практически все устройства противоаварийной автоматики, работающие в ЕЭС России. ГОСТы, в частности, устанавливают основные функциональные требования к микропроцессорным устройствам РЗА, порядок и методику проведения испытаний этих устройств для проверки их соответствия указанным требованиям. Признание этих национальных стандартов всеми субъектами электроэнергетики позволит создать прозрачную и единую процедуру оценки соответствия устройств РЗА и алгоритмов их функционирования предъявляемым в отрасли функциональным требованиям, что в конечном итоге позволит повысить надежность функционирования ЕЭС и снизить издержки на разработку и производство устройств РЗА.

— На какие вызовы времени предстоит ответить российским релейщикам в ближайшем будущем?

— В эпоху революционных технических преобразований во всех сферах жизни общества, и прежде всего — в электроэнергетике, нахождение правильных и рациональных путей развития технологий управления является главной целеполагающей задачей специалистов, которая определит не только тактические, но и стратегические направления развития РЗА для энергосистем будущего.

Ключевые современные тренды развития отрасли, среди которых увеличение числа объектов распределенной генерации, рост доли ВИЭ в энергобалансе, интеграция в энергосистему систем накопления электроэнергии, тотальная цифровизация, выдвигают дополнительные требования к принципам построения систем РЗА, алгоритмам их функционирования, повышению гибкости их архитектуры, увеличению адаптивности по отношению к параметрам работы энергосистемы. Важнейшие задачи должны быть решены в части замещения продукции зарубежных производителей на современные отечественные аналоги, обеспечения интеллектуальности, надежности и информационной безопасности внедряемых цифровых решений.

При разработке новых комплексов РЗА наиболее логичным представляется переход от привычных, общепринятых типовых решений к интеллектуальным. Несомненно, при серийном использовании типовые решения значительно упрощают процесс проектирования, пусконаладки и интеграции нового оборудования в энергосистему. Экономическая выгода становится еще одним фактором, заставляющим генерирующие и сетевые компании рассматривать именно внедрение типовых решений в качестве предпочтительного шага. Однако такой подход не в полной мере соответствует задачам цифровой трансформации отрасли. С учетом нынешних темпов происходящих преобразований уже завтра типовые решения, если они не предусматривают возможности эволюционного развития, могут стать тормозом инновационного развития энергосистемы. Этого допустить нельзя.

Стратегическое направление развития цифровых технологий сегодня — это реализация преимуществ киберфизической системы, в которой цифровые технологии ориентированы на применение совершенных математических моделей — цифровых двойников (ЦД). ЦД это цифровая модель объекта, обновляемая в реальном масштабе времени и учитывающая изменения состояний, свойств и характеристик в процессе его функционирования.

Цифровой двойник позволяет полноценно моделировать реальное поведение физического объекта при его работе в энергосистеме, тестировать алгоритмы и находить оптимальные законы управления для изменяющихся условий работы энергосистемы в виртуальной среде без необходимости проведения дорогостоящих и зачастую трудно осуществимых натурных экспериментов. Таким образом, эволюционный тренд развития технологий управления сегодня — это слияние реального физического мира и мира ЦД.

Применение ЦД — основа для развития методов искусственного интеллекта при разработке современных РЗА и обеспечения их надежной работы в интеллектуальной энергосистеме. Для создаваемых современных технологий РЗА важно заложить возможность эволюционного развития и модернизации сервисов, технологий и информационных моделей без необходимости перепроектирования, перепрограммирования и переналадки смежных цифровых сервисов.

Одной из важнейших задач обеспечения современного инновационного развития энергосистем является разработка и опережающее развитие цифровых технологий управления систем РЗА. Решение проблемы информационной безопасности работы систем РЗА является объективным условием реализации возможности современного развития энергетики.

При разработке современных систем РЗА необходимо опираться на принципы «порождающего проектирования» с использованием технологий искусственного интеллекта. Основой для развития этого метода должно стать применение ЦД объектов, процессов, функций РЗА. Такой подход позволит на стадии разработки систем РЗА применить современные киберфизические решения, научно обосновать достигаемый уровень их технического совершенства, обрести уверенность в том, что проектируемые и внедряемые системы РЗА будут способны эффективно управлять инновационным оборудованием, обеспечивая устойчивое функционирование ЕЭС в динамично изменяющихся условиях.

Поскольку одной из задач систем РЗА является снижение потенциального ущерба собственников в результате возникновения технологических сбоев в работе энергосистемы, затраты на разработку, внедрение и эксплуатацию РЗА не должны превышать экономического эффекта от их применения. Соответственно, необходимо дифференцировать и требования к надежности функционирования РЗА в зависимости от роли конкретного энергообъекта, на котором они установлены в энергосистеме. Энергосистема — это сложный организм, и даже самая надежная защита не способна снизить ущерб от повреждения оборудования до нуля. С другой стороны, повышенные требования к надежности РЗА влекут за собой неоправданный рост их стоимости. Но при всем этом сохранение критически важной функциональности на всех этапах жизненного цикла устройств и комплексов РЗА необходимо, и цифровые технологии позволяют реализовать это требование в РЗА, осуществляя принцип «управляемой деградации».

Сегодня российскими специалистами создана хорошая технологическая основа перспективного развития РЗА. У нас сегодня есть временной ресурс, чтобы на основе применения цифровых и иных технологий, разработанных в период четвертой промышленной революции (Индустрия 4,0), обеспечить необходимый качественный скачок в развитии технического совершенства систем РЗА и разработать интеллектуальные комплексы управления четвертого поколения для «энергосистемы будущего». В Индустрии 4,0 материальные объекты объединяются с виртуальными, создавая тем самым единую экосистему и идеальную среду для проведения научных исследований. Очевидно, что в новых условиях научная поддержка разработок современных технологий играет решающую роль. Ускорить продвижение в этом направлении должна координация деятельности субъектов отрасли по развитию и модернизации систем РЗА, формированию единого концептуального взгляда на стратегию их развития. Такой подход позволит достичь требуемого уровня интеллектуальности систем РЗА и максимального использования возможностей цифровых технологий с минимальными затратами в кратчайшие сроки.