ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОДСТАНЦИИ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрено значение и риски использования цифровых технологий в электроэнергетике. Отмечено значение процессов цифровизации сферы в связи стратегическим развитием отрасти. В основе использования современных цифровых технологий в сфере энергетики специалисты выделяют строительство цифровых электрических подстанций, которые объединяются в цифровые электрические сети. Основным признаком таких технологий является удаленный доступ и дистанционное управление процессами энергоснабжения.

Ключевые слова: цифровые технологии, подстанция, электрическая сеть, баланс технологий, кибербезопасность.

В современных условиях особую актуальность приобретает использование цифровых технологий в энергетике. Специалисты отмечают необходимость интеграции цифровых технологий сферу энергетики [5, с.60-73]. Л.А. Шилова полагает, что «достижение баланса между производством и потреблением электроэнергии по федеральным округам возможно за счет внедрения цифровых технологий, например, интеллектуальных систем управления»[5, с.71].

В связи с чем, особое значение в современных условиях приобретает цифровизация производственных процессов в энергетике. А.В. Майоров отмечает, что: «Цифровизация производственных процессов - это внедрение цифровых технологических решений в производственную деятельность, в том числе переход к цифровым питающим центрам и цифровым электрическим сетям» [3, с.2-6]. Главное, что отличает цифровую электрическую сеть или цифровой электрический центр - возможность удаленного наблюдения и управления с использованием современных цифровых технологий. То есть, если говорить о цифровой электрические подстанции, то она организована на основе центра удаленного наблюдения. Цифровая подстанция является важным элементом цифровой электрической сети. Это автоматизированная подстанция, оснащенная взаимодействующими в режиме единого времени цифровыми информационными и управляющими системами и функционирующая без присутствия постоянного дежурного персонала.

Оборудование цифровой подстанции имеет следующие особенности и отличия от подстанций традиционной конструкции:

• оптические измерительные трансформаторы или наличие аналого-цифровых преобразователей - формирование цифрового сигнала;
• микропроцессорная релейная защита, интегрированная в шину процесса и шину подстанции - полная селективность (избирательность), отключение только поврежденного участка сети;
• наличие широкополосных каналов связи - передача информации в центр управления сетями, дистанционное управление;
• наличие контроллеров телемеханики - контроль параметров сети, возможность управлять коммутационными аппаратами;
• интеллектуальные приборы учета на всех присоединениях (технический учет) - контроль уровней напряжения и качества электроэнергии.

Принципиальная схема работы цифровой подстанции представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема цифровой подстанции

Использование цифровых подстанций в системе электрической сети в полной мере отражается в Концепции «Цифровая трансформация 2030». Целевая модель, представленная в Концепции [1], определяет наличие в компании ряда центров, работа которых приведет к созданию единой цифровой среды, элементами которой становятся:

• центры аналитических компетенций;
• центры кибербезопасности;
• научно-исследовательские центры.

Создание единой цифровой системы будет способствовать повышению качества и доступности услуг по передаче электроэнергии и технологическому присоединению, оптимизации рабочего процесса сотрудников подстанций.

В сфере использования цифровых подстанций накоплен значительный опыт в мире, анализ которого позволяет выделить такое понятие как «интеллектуальная сеть». Цифровая подстанция в интеллектуальной сети находится в подгруппе «передача и хранение энергии».

Примером использования цифровых электрических подстанций является пример реализации кроссплатформенных цифровых подстанций [2, с.22-26]. Публикуемые материалы обращаются к нормативно-правовой базе, так, Указом Президента РФ № 216 от 13 мая 2019 года утверждена обновленная «Доктрина энергетической безопасности Российской Федерации». Указ закрепил основные угрозы и риски в сфере энергетики, в том числе, Доктрина задала направление развития отрасли, а именно - дальнейшее развитие в системах технологического управления электроэнергетическим комплексом. Реализованные проекты, основанные на использовании кроссплатформенных цифровых подстанций. Технологии (аппаратно-программная платформа на отечественных процессорах «Эльбрус»), используемые на объекте отечественного производства, созданные в рамках проекта инмпортозамещения, они проходят испытание и в настоящее время. Опытно-промышленная эксплуатация идет на российских объектах 6-220 кВ энергосистемы России и кроссплатформенная централизованная РЗА, установленная на цифровом полигоне Нижегородской ГЭС ПАО «Русгидро» - это одна из самых первых площадок испытаний.  Аппаратное исполнение основано на микропроцессорах Intel x86 и Эльбрус-8С с использованием двух комплектов ступенчатых защит линии и двух комплектов основных защит силового трансформатора блока.

При этом специалисты отметили необходимость учитывать особенности объектов эксплуатации в сфере энергетики, так как непродуманная цифровизации может привести к угрозе энергетической безопасности. Об этом пишут в своей публикации В.А. Стенников и В.О. Головщиков [4, с.3-6]. Авторы в своей статье особо выделили проблемы, возникающие при массовой цифровизации электроэнергетики России. Этот процесс уже можно назвать интенсивным и ситуацию будет углубляться, в связи с чем возникает ряд проблем в сфере кибербезопасности электроэнергетических систем. В настоящее время идут процессы концептуализации и формирования нормативной базы в сфере цифровизации сферы энергетики и крайне актуально учесть проблему безопасности. Следует учесть как международные стандарты безопасности, так и весь международный опыт в этой сфере. В целом, переход к цифровым электрическим сетям и цифровым подстанциям - это необходимый шаг на пути цифровизации электроэнергетики. Цифровая подстанция является важным элементом цифровой электрической сети.

Список литературы:

1. Концепция «Цифровая трансформация 2030», Россети, 2018. 31 с.
2. Куликов А.Л., Зинин В.М., Шарафеев Т.Р. Принципы реализации кроссплатформенных цифровых подстанций // Релейщик / 2019 - № 2 (34) - С. 22-26
3. Майоров А.В. Технические решения для повышения надежности эксплуатации распределительных электрических сетей в рамках цифровой трансформации //Электроэнергия. Передача и распределение /2019 - № 3. С. 2-6
4. Стенников В.А., Головщиков В.О. Непродуманная цифровизация электроэнергетики может привести к угрозам энергетической безопасности России //Энергетик / 2019 - № 12 -С. 3-6
5. Шилова Л.А., Адамцевич А.О. Интеграция цифровых технологий как ключевой фактор развития российской энергетики //Энергетическая политика/ 2020 - № 9 (151) - С. 60-73