Одно из наиболее востребованных умных решений в энергетике сегодня – релейная защита и автоматика.
Об актуальных трендах и возможностях современных РЗА в рамках заочного круглого стола рассказали эксперты:
Леонид Орлов, технический директор ООО «ИНБРЭС»,
Андрей Горяйнов, заместитель генерального директора SAP CIS,
Валерий Милых, руководитель группы IoT компании Softline.
– Какие требования к цифровым устройствам сегодня предъявляют энергокомпании? Насколько сложно производителям их удовлетворить?
Леонид Орлов:
– Сейчас уже недостаточно, чтобы устройства РЗА просто выполняли функции защиты и автоматики с максимальной надежностью. Сегодня это цифровые устройства двойного назначения, обеспечивающие как релейную защиту, так и повышение наблюдаемости объектов, оперативное и точное выявление мест повреждений в электрической сети. Также необходима их интеграция в системы автоматизации. Согласно Концепции «Цифровая трансформация-2030» от устройств РЗА требуется максимальная поддержка цифровых технологий и стандарта МЭК 61850.
При сегодняшнем уровне развития технологий эти требования выполнить несложно, они уже реализованы ведущими отечественными производителями РЗА и АСУ ТП. Более сложным вопросом является эффективность выбранных цифровых решений, ведь не на каждом энергообъекте цифровые технологии должны применяться в максимальном объеме. Наша компания выработала собственную модель выбора оптимальных цифровых решений в зависимости от вида объекта и класса напряжения, что позволяет сократить капитальные затраты и получить максимальный экономический эффект от цифровизации.
Андрей Горяйнов:
– Как и все остальное техническое оборудование, цифровые устройства должны отвечать требованиям по надежности, безопасности, соответствовать промышленным стандартам электропитания, интерфейсам. Эти требования могут устанавливаться как на государственном уровне, например ГОСТ Р 51321.1‑2007 для низковольтных устройств, регламентирующий общие требования, так и иметь статус Стандарта Организации, например СТО 56947007‑29.240.10.299‑2020, регламентирующий проектирование цифровых подстанций для ПАО «ФСК ЕС».
В отдельных случаях, для особо сложного оборудования, требуется сертификация в отраслевых центрах эксплуатанта. Ежегодно «НТЦ Россети ФСК ЕЭС» аттестует в среднем 20 единиц электротехнического оборудования и выдает более 200 заключений об аттестации. Приборы, которые разрабатываются под конкретные цели энергокомпаний, в большинстве случаев удовлетворяют их требованиям. В то же время попытки применения непрофессиональной техники могут привести к проблемам при допуске к установке оборудования.
Для минимизации сложностей с сертификацией и наличием доступа к последней информации об оборудовании, можно использовать цифровые сценарии. Есть специальные сети для взаимодействия производителей и эксплуатантов. Например, немецкий производитель комплектующих для электростанций (механика и гидравлика) NETZSCH Pumpen общается со своими клиентами, в том числе с бразильской ГЭС Estreito, обменивается данными об условиях эксплуатации, наработке и диагностике систем смазки турбоагрегатов с помощью сети класса SAP AIN, созданного в рамках проекта цифровизации NETZSCH Pumpen.
Валерий Милых:
– Главными проблемами, возникающими при внедрении цифровых устройств, являются: унификация, наличие квалифицированного персонала для обслуживания и слабая готовность существующей инфраструктуры, нередко ориентированной на объективно устаревшие стандарты, к применению новых точных приборов. Один из парадоксов состоит в том, что микропроцессорные системы РЗА зачастую не так хороши, как кажется: не столь надежны, как электромеханические, быстро устаревают, несовместимы с новыми моделями, неремонтопригодны, поэтому стоимость владения ими может быть высока. Опасна и концентрация многих защитных функций внутри одного прибора, так как выход из строя даже не основных элементов (блока питания, например) приводит к потере всех функций.
– Какие тенденции в части автоматизации сетевого оборудования вы могли бы отметить? Они характерны только для российского рынка или для мирового тоже?
Леонид Орлов:
– Сегодня в России наблюдается тренд повышения уровня автоматизации магистральных и распределительных сетей, переход к необслуживаемым подстанциям и умным распределительным сетям. Особое внимание уделяется дистанционному управлению сетями, для чего внедряется оборудование АСУ ТП и телемеханики на объектах разного класса напряжения.
"Также необходимо развитие информационной инфраструктуры и каналов связи. При этом стоит уделить особое внимание вопросам информационной безопасности."
На мировом рынке данный тренд развивается достаточно давно, но в европейских странах уровень автоматизации и наблюдаемости сетей гораздо выше. В России же на множестве объектов 6-10 кВ отсутствует телесигнализация и невозможно телеуправление ввиду изношенности силового оборудования. У нас очень велика потребность в цифровых решениях, причем они должны учитывать реальное техническое состояние объектов. Нужно внедрять недорогие масштабируемые решения с возможностью поэтапного перевода старых объектов на цифровое управление.
Также необходимо развитие информационной инфраструктуры и каналов связи. При этом стоит уделить особое внимание вопросам информационной безопасности.
Андрей Горяйнов:
– В последнее время хорошо заметна тенденция к серьезному упрощению всего, что не связано с электроникой и цифровой техникой. Наблюдается уход от систем с элементами механики, аналоговой связи, исполнительных и измерительных устройств. Появляется технически сложное, но очень надежное, не требующее обслуживания и достаточно дешевое при массовом выпуске электронное оборудование. Например, цифровые измерительные трансформаторы или оптическое волокно, пришедшее на смену медным проводам.
Энергетика изначально глобальна, тенденции отрасли общие для всего мира. Некоторое отставание в цифровизации российской энергетики обусловлено осторожной инвестиционной политикой и работой в условиях большой географической протяженности, что приводит к затратам на «классическое» оборудование – воздушные линии и силовые подстанции. Для качественного ведения учета и оптимизации инвестиций также можно использовать цифровые инструменты.
Валерий Милых:
– Одним из главных трендов электроэнергетики в целом является переход от электромеханических к электронным системам в управлении энергообъектами. Объективно срок эксплуатации электромеханических изделий заканчивается, электронные изделия и системы могут предоставить больше информации и более функциональны.
Что касается автоматизации сетевого оборудования, здесь я бы выделил такую тенденцию, как оснащение цифровыми датчиками даже распределительных сетей. Оно дает фантастические возможности по скорости и точности реакции на события (обрывы, короткие замыкания), обеспечивает контроль состояния изоляторов и самих проводов, что позволяет получить беспрецедентную скорость восстановления работоспособности линий.
– Каким характеристикам должны соответствовать современные системы РЗА? Есть ли на российском рынке такие РЗА?
Леонид Орлов:
– Они должны быть надежными, гибкими, дистанционно наблюдаемыми и управляемыми, обеспечивающими глубокую самодиагностику, не требующими регулярного обслуживания. Необходима поддержка международных стандартов, в первую очередь МЭК 61850. Приятно отметить, что на российском рынке такие решения имеются и они успешно выпускаются отечественными производителями.
Андрей Горяйнов:
– От исходных магнитных систем РЗА компании переходят к цифровым контроллерам. Это позволяет в десятки раз сократить затраты на эксплуатацию оборудования и его размеры. Уставки релейной защиты после расчета и проверки в реальном времени могут загружаться в систему. В будущем мы видим переход к полностью цифровым подстанциям, в которых РЗА не являются отдельно стоящими устройствами / контроллерами, а равноправными участниками инфообмена на уровне шины процесса. У любого устройства в этом процессе появится возможность получать комплексные данные о режиме работы подстанции в реальном времени. Это позволяет значительно улучшить алгоритмы работы РЗА и, как результат, поднять качество защиты. С помощью такого взаимодействия значительно упрощается интеграция между отдельными блоками управления подстанции. При этом значительно меняются требования к квалификации сотрудников – инженер РЗА должен обладать очень глубокими знаниями в цифровых технологиях и эксплуатации подобных систем.
"Для решения этой проблемы необходимо организовать поиск новых и развитие имеющихся специалистов с новыми компетенциями с помощью специализированных решений по подбору и обучению персонала."
Такие системы уже существуют в России. Мы наблюдаем строящиеся и уже построенные цифровые подстанции. Однако многие вопросы при проектировании, комплектации, строительстве и эксплуатации этих подстанций еще вызывают проблемы, так как промышленные стандарты не устоялись, квалифицированных специалистов не хватает, требуется реорганизация оргструктур предприятий. Для решения этой проблемы необходимо организовать поиск новых и развитие имеющихся специалистов с новыми компетенциями с помощью специализированных решений по подбору и обучению персонала.
Валерий Милых:
– Это надежность, способность устойчиво работать даже с потерей части функциональности, обеспечение упрощения процедуры тестирования оборудования, особенно РЗА. Необходимо, чтобы разработчики интеллектуальных систем принимали участие в разработке новых и реконструкции старых объектов на самых ранних стадиях для исключения ошибок проектирования, своевременного обучения персонала и создания резервов оборудования.
– Какие задачи помогают решить современные РЗА?
Леонид Орлов:
– Современные РЗА позволяют: предотвратить повреждения электросетевого оборудования; повысить надежность работы энергообъектов и электроснабжения потребителей; повысить наблюдаемость сетей и эффективность систем технологического управления; снизить операционные затраты.
Андрей Горяйнов:
– Они решают задачи наиболее оптимальной и надежной защиты силового энергооборудования. Критерий оптимальности – уменьшение ложных срабатываний и увеличение надежности срабатывания при реальной аварийной ситуации. Цифровые РЗА справляются с этой задачей за счет сбора очень большого числа параметров о режиме работы оборудования и возможности обработки этих данных в реальном времени. Системы цифрового моделирования (цифровые двойники) также позволяют проводить предварительные испытания цифровой РЗА и отладить сложные алгоритмы ее работы.
Валерий Милых:
– Самое главное преимущество, которое дает современное цифровое оборудование, – простота сбора данных и передачи управляющих воздействий. Решения принимаются прямо на месте на основании применения отработанных методик. С другой стороны, они обеспечивают резкий рост наблюдаемости системы, что дает возможность точной реакции на развитие ситуации и, как следствие, качественно нового уровня управления системой.
– Не возникают ли проблемы с поставками РЗА в связи с текущей ситуацией?
Леонид Орлов:
– Наблюдаются некоторые замедления в цепочке поставок, удорожание импортных комплектующих и задержка с их поставками. Но мы стараемся максимально гибко реагировать на меняющиеся условия и выполняем свои обязательства в полном объеме.