РОЛЬ ЦИФРОВИЗАЦИИ В ПОВЫШЕНИИ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

THE ROLE OF DIGITALIZATION IN IMPROVING THE RELIABILITY OF POWER SUPPLY SYSTEMS

Anton Larin,

student, Kazan State Power Engineering University,

Russia, Kazan

Valery Monakhov

scientific supervisor, candidate of sciences Techn., Assoc. Prof., Kazan State Power Engineering University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

Цифровизация стала ключевым драйвером повышения надежности систем электроснабжения в условиях растущего спроса на электроэнергетику и усложнения энергосетей. Внедрение цифровых платформ управления, интеллектуальных систем и предиктивной аналитики позволяет предотвратить последствия, оптимизировать нагрузку и сократить время восстановления после сбоев. В статье анализируется трансформация энергетического сектора посредством призмы цифровых технологий: от автоматических решений для диспетчеризации к использованию искусственного интеллекта в диагностическом оборудовании. Приведенные кейсы приносят пользу цифровым системам в Европе, Азии и Северной Америке, доказывая их эффективность в обеспечении стабильности энергоснабжения.

ABSTRACT

Digitalization has become a key driver for improving the reliability of power supply systems in the face of growing demand for the electric power industry and the increasing complexity of power grids. The introduction of digital management platforms, intelligent systems, and predictive analytics makes it possible to prevent consequences, optimize workload, and reduce recovery time after failures. The article analyzes the transformation of the energy sector through the prism of digital technologies: from automatic dispatching solutions to the use of artificial intelligence in diagnostic equipment. These cases benefit digital systems in Europe, Asia, and North America, proving their effectiveness in ensuring stable energy supply.

 Ключевые слова: цифровизация, электроснабжение, интеллектуальные экосистемы, цифровые платформы, трансформация.

Keywords: digitalization, power supply, intelligent ecosystems, digital platforms, transformation.

Современные энергосистемы — это сложные комплексы, объединяющие генерацию, распространение и потребление энергии в режиме реального времени. Надежность работы их крайне важна для экономики, безопасности и качества жизни. Традиционные подходы, основанные на ручном управлении и реактивном ремонте, уже не справляются с вызовами. Цифровизация становится ответом на эти проблемы, превращающие энергосети в «интеллектуальные» экосистемы, способные предугадать и нейтрализовать угрозу [1].

Цифровые платформы: новый уровень управления энергосистемами.

Переход на цифровые платформы управления — это основа для создания устойчивых энергосетей. Такие системы интегрируют данные от генераторов, подстанций, потребителей и даже погодных датчиков, обеспечивая сквозную видимость процессов. Например, технологии Smart Grid («умные сети») позволяют диспетчерам в режиме реального времени балансировать нагрузку, перераспределять электроэнергию между регионами и мгновенно реагировать на колебания солнечного света. В Германии, где доля ВИЭ в энергобалансе достигает 40%, цифровые платформы автоматически компенсируют прерывистость солнечной и ветровой генерации, подключая резервные мощности или аккумуляторные хранилища.

Важным элементом цифровизации становятся облачные вычисления. Хранение и обработка данных в облаке дают возможность применять сложные алгоритмы для оптимизации сетей без необходимости на локальных серверах. Компания Enel в Италии использует облачную платформу для управления 70 млн умных счетчиков, анализируя потребление 30 млн домохозяйств. Это не только сокращает коммерческие потери, но и помогает выявить аномалии, такие как нелегальные подключения или технические проблемы [2].

Мониторинг и диагностика: от профилактики к прогнозированию. Цифровизация меняет подходы к обслуживанию оборудования. Если раньше ремонты ведутся по графику или после поломки, то сегодня интернет вещей (IoT) и искусственный интеллект (ИИ) позволяют перейти к прогнозному обслуживанию. Датчики, установленные на трансформаторах, ЛЭП и коммутаторах, собирают данные о температуре, вибрации, уровне износа и эксплуатации. Алгоритмы машинного обучения анализируют данные, прогнозируя остаточный ресурс оборудования.

Например, в компанию Japan Tokyo Electric Power (TEPCO) внедрила систему, которая предсказывает выход из строя опорных линий электропередачи. Датчики отслеживают угол наклона опоры, а ИИ сопоставляет эти данные с данными аварийной ситуации и погодными условиями. Это сократило количество обрывов проводов на 25% за два года. Аналогичные решения используются в Норвегии, где датчики на подстанциях анализируют состояние изоляторов, предотвращая короткое замыкание из-за обледенения.

Отдельное направление — цифровые двойники. Эти виртуальные экземпляры физических объектов (например, турбин или распределительных узлов) имитируют свою работу в различных сценариях. В США компания General Electric применяет цифровые двойники для газовых турбин, проверяя их реакцию на экстремальные нагрузки. Это позволяет обнаружить уязвимости до их появления в сети [3].

Рассмотрим примеры развития: как цифровые решения спасают энергосистемы. Мировой опыт обеспечения показывает, что цифровизация — не теория, а практика с измеримыми результатами. В Сингапуре, где энергосистема работает на пределе из-за высокой плотности населения, отключили механизм восстановления питания. При возникновении ситуации алгоритмы за миллисекунды определяют выходной сигнал для переключения нагрузки, минимизируя время простоя. В 2021 году данное решение предотвратило блэкаут в центральном районе города после вывода из строя двух трансформаторов.

В Бразилии, где частные грозы разрушают ЛЭП, энергокомпания Cemig использует дроны с камерами и лидарами для контроля линий. ИИ анализирует изображения, обнаруживает трещины в изоляторах или опасные близость деревьев с проводами. Это сократило время проверок с недель до часов и уменьшило количество лесных пожаров из-за КЗ на 40%.

Еще один пример — Австралия. После масштабных пожаров 2019–2020 годов, частично вызванных неисправностями электросетей, правительство запустило программу изменения с акцентом на цифровизацию. Внедрение умных счетчиков с пониженным дистанционным отключением обесточивает линии в зонах возгорания, предотвращая новые катастрофы [4].

Вызовы цифровых трансформаций

Несмотря на успехи, цифровизация энергосистемы сталкивается с препятствиями. Главное из них — кибербезопасность. Чем сложнее цифровая инфраструктура, тем привлекательнее она для хакеров. Атаки в энергосетях Украины в 2015 и 2022 годах появятся даже хорошо защищенные уязвимости системы. Для минимизации риска необходимы криптозащита данных, сегментация сетей и регулярные аудиты.

Другая проблема — высокая стоимость модернизации. Замена оригинальных устройств на цифровые, установка датчиков и установка ПО требуют миллиардных вложений. Страны с развивающейся экономикой часто исходят из международной помощи в таких проектах. Однако, как показывает опыт Индии, даже частичная цифровизация дает эффект. В штате Гуджарата установка умных счетчиков на 5 миллионов домов снизила коммерческие потери с 25% до 12% за три года [5].

Будущее энергосистемы — в цифровой зрелости. Цифровизация — новая парадигма устойчивости. Ее роль в повышении надежности сложно переоценить: прогнозирование аварий, удаленное управление, адаптация к колебаниям Солнца — все это становится возможным благодаря данным и алгоритмам. Однако успех зависит от системного питания. Недостаточно внедрить промышленные технологии; Необходимо менять культуру компаний, готовить кадры и создавать нормативные основы.

Перспективы влияния с интеграцией искусственного интеллекта, 5G-сетей и домашнего кинотеатра. ИИ сможет не только предсказывать аварию, но и самостоятельно принимать решения, например, отключать поврежденные участки. Сети 5G обеспечат мгновенную передачу данных с миллионов датчиков, а также жилое помещение — безопасное заключение смарт-контрактов между участниками рынка.

Уже сейчас цифровизация спасает жизнь, экономит ресурсы и делает энергию доступнее. Как сказал глава Международного энергетического агентства Фатих Бироль, «без цифровых технологий переход к чистой энергии будет невозможен». И это утверждение справедливо не только для «зеленой» трансформации, но и для всей будущей энергетики.

Список литературы:

1. Баринова В.А., Девятова А.А., Ломов Д.Ю. Роль цифровизации в глобальном энергетическом переходе и в российской энергетике // Вестник международных организаций, 2021. – Т. 16. – № 4. – С. 126-145.
2. Текслер А.Л. Цифровизация энергетики: от автоматизации процессов к цифровой трансформации отрасли // Цифровая энергетика, 2020. – В. 5. – С. 3-6.
3. Цифровая трансформация электроэнергетики России. – М.: 2020. – 33 с. URL https://digital.gov.ru/uploaded/files/tsifrovaya-energetika16x915.pdf (дата обращения 15.04.2025).
4. Володина Е.Е., Силютин В.Г., Маёршина А.А. Влияние цифровой трансформации бизнеса на российскую экономику // В книге: Мобильный бизнес: перспективы развития и реализации систем радиосвязи в России и за рубежом. Сборник материалов (тезисов) 51-й Международной конференции. Москва, 2023. С. 68-71.
5. Ahmad T., Zhang D., Huang C., Zhang H., Dai N., Song Y., Chen H. Artificial intelligence in sustainable energy industry: Status Quo, challenges and opportunities // Journal of Cleaner Production, 2021. – Vol. 289.