Недавно проводили круглый стол по релейной защите и автоматизации энергосистем. Одним из спикеров выступал Руководитель электросетевого отдела Head of T&D FCM Consulting ltd. - В.Ю. Елпидифоров. Наш соотечественник, который уже много лет живет в Великобритании и консультирует их электросетевое хозяйство. Решили, что читателям будет интересен этот опыт и спешим им поделиться.
Чем интересна Великобритания? Её электросетевые компании по различным оценкам регулярно выходят в лидеры по внедрению современных технологий. Понятно, что все подобные рейтинги достаточно субъективны, но вот основные моменты, которые лежат на поверхности: все подстанции находящиеся на территории королевства функционируют без дежурного персонала. Подстанции напряжением в 33 КВТ и выше полностью телемеханизированы, автоматизированы и уже очень давно. Если говорить о низких напряжениях, таких как 11 КВТ, то всё полностью телемеханизированно. 50% в городской среде и около 20% в сельской местности. При этом все эти сети полностью самовостанавливающиеся. Более того, автоматизация и телемеханизация это уже пройденный этап. Сейчас идет активное внедрение систем управления сетью. Причем на более низких напряжениях. Все происходит в рамках передачи функций сетевого оператора от магистральных сетей на более низкие уровни. На уровни распределительных сетей.
Массовая автоматизация подстанций и переход на дистанционное управление началось еще в начале 90-х годов. С тех пор прошло много времени и были набиты собственные, иногда очень дорогие «шишки». Для тех, кто идет по схожему пути, хочется сказать, что у Вас есть уникальная возможность не наступить на эти грабли.
Проблема индустриальногоIT. Чем отличается индустриальный IT от допустим Windows, который обновляется каждый месяц? С индустриальными сетями такие частые обновления не проходят. Т.к. срок службы оборудования 10+, а если посмотреть на оборудование Великобритании, то там и 20+. При таких сроках есть проблема совместимости и не только на программном уровне, но и просто в железе. Если мы посмотрим на примеры коллег из лондонских сетей, то сейчас у них самый острый вопрос это банальная нехватка компонентов. Их просто не выпускают. Если допустим трансформатор легко найти, то ITсоставляющих практически нет. Тот же переход наWindows 10он стал достаточно болезненным, т.к. появилась угроза полной блокировки работы персонала, работающего с релейной защитой и автоматикой. Мы наблюдали релейщиков, у которых в автомобиле десять лэптопов. Каждый со своей собственной оперативной системой и предустановленными версиями специализированных программ. Это связано с кибербезопасностью.
Очень большое ускорение внедрения цифровых технологий в западной энергетике придает тренд на декарбонизацию и дальнейшую децентрализацию электроэнергетического комплекса. Мы можем видеть примеры когда некоторые не совсем оптимальные решения приводили к не очень хорошим результатам. Хотя когда эти решения принимались, они казались отличными. Пример:
Около 10 лет назад, когда началось стимулирование к присоединению большого количества распределительной генерации, большая часть которых инверсного типа или асинхронны. Были разработаны определенные требования. В т.ч. по релейной защите и автоматике. На тот момент эти требования были нормальными и адекватными. Т.к. смотрели комплексно на многоплановую задачу. С одной стороны нужно было обеспечить условия при которых вся малая генерация и прочие присоединения никак негативно не влияли на сеть, а с другой стороны, необходимо было создать искусственные барьеры, для стимулирования дальнейшего присоединения потребителей и производителей электроэнергии в сеть. Более того у сетей и генерации разные задачи с точки зрения стабильности. Т.к. сеть заинтересована, при наличии возмущений в работе генерации. С другой стороны если посмотреть на саму генерацию, им важно сохранить оборудование. Поэтому пришлось решать взаимоисключающие задачи.
В тот момент был достигнут этот компромисс, но авария в Лондоне в 2019 году показала, что система не идеальна. Получилось, что при аварии, при большой доле инверторных источников, в системе инерция маленькая, а скорость снижения частоты при аварии большая. Соответственно РЗА сработала, выкинув из системы дополнительно сотни мегаватт, что привело к усугублению аварии. Потенциально проблема была идентифицирована несколько ранее, рекомендации были выдвинуты, по изменению уставов РЗА, с изменением скорости частоты. Тем не менее, не возможно ввести нормативные документы задним числом. Поэтому регулятору сейчас приходиться тратить безумные деньги, чтоб привести устаревшие генераторные установки в соответствии к новым требованиям. Одна маленькая цифра привела к многомиллионным потерям для всего электросетевого комплекса.
Цифровизация. Она не должна являться самой целью, это скорее инструмент позволяющий решить различные задачи. Говоря о британском сетевом комплексе, в нем сетевые компании заочно конкурируют друг с другом по различным и вполне измеряемым показателям. При внедрении цифровых технологий, должна быть конкретика, дающая общие показатели компании или конкретного участка или подстанции. Мы знаем, что внедрение автоматизации и удаленного мониторинга снижает расходы на обслуживание. Увеличение скорости отключения приводит к меньшему износу оборудования, увеличивает индекс состояния оборудования и итоговый срок службы. Это конкретные преимущества. Понимание всех этих нюансов позволяет заниматься цифровизацией более эффективно. Особенно когда у нас большое количество оборудования, а денег не так много.
Смотря на опыт Британии, в условиях ограниченного финансирования (а денег дам реально не очень много), они отдают предпочтения автоматизации с дистанционным управлением и мониторингом. Мы можем увидеть много подстанций с большим количеством электромеханических реле со стороны масленых выключателей, но в тоже время все подстанции управляются и мониторятся дистанционно. С другой стороны, если говорить о более высоких напряжениях, где требования по скорости отключения гораздо выше, то комплексный современный подход просто необходим. Здесь одной РЗА не достаточно. Если говорить о сетях 132 КВ и выше, то там скорость отключения 80-100 мил сек. Таким требованиям может соответствовать только современное оборудование с комплексным подходом.
Как разрабатываются стандарты по РЗА. Большинство схем, как и аппаратные решения по РЗА находятся в открытом доступе. Это делается в рамках доступности информации для всех пользователей. Это позволяет независимым компаниям, обеспечивающим присоединение сетей к сетям. Надо обратить внимание на такой момент. Британский энергетический комплекс долгое время находился во владении государства и многие технические решения принимались централизованно. Вот это общность позволяет сетевым организациям конкурирующим формально по этим показателям, разрабатывать коллективные рекомендации по разработке и внедрению сетевых стандартов. Т.е. разработка стандартов в основном сидит внутри компании. Самое важное, что приоритет именно у концептуальных решений, аппаратная основа не так важна. Современные микропроцессоры РЗА и автоматика достаточна универсальна. Характеристики примерно одинаковые. Здесь выступают несколько другие факторы.
Важный момент. С подачи регуляторов, такая совместная деятельность позволяет финансировать и внедрять инновационные решения. Когда опыт внедрения одной сетевой организации легко распространяется в другие. Причем такой момент, что не просто технические новшества, а именно коммерческая составляющая. Т.к. интересно всем знать насколько это выгодно с точки зрения финансов при внедрении той или иной технологии.
Пару слов о кибербезопасности. Мы знаем, что это большая проблема. Есть атаки на существующую инфраструктуру, но может ли это быть непреодолимым препятствием для дальнейшей цифровизации сетей. Думаем, что может. Т.к. цифровые технологии слишком привлекательны для решения определенных задач. Более того, без цифровых технологий некоторые задачи в принципе нерешаемы.
Приходиться выходить наружу. Использовать разные виды связи. Это и аренда собственной сети и средств связи с привлечением третьих компаний. Британия давно наработала принципы работы с внешними поставщиками. Лет 50 РЗА используют телефонные линии. Другой вопрос, что, как правило, данные каналы связи дублируют друг-друга. Мобильная-внутреннюю, спутниковая-мобильную. В кибербезопасности важна коллективная работа всех участвующих в процессе сторон. Не только сетевых компаний, но и регуляторов с привлечение профильных специалистов. Часто участие силовых ведомств. К сожалению бывает, что участники, просто вываливают друг на друга требования, противоречащие друг-другу. Здесь важно желание совместной работы.
В заключении. Британский опыт нам говорит, что в первую очередь необходима совместная работа всех заинтересованных сторон в том числе и интересов пользователя. Нормативные документы должны регулярно пересматриваться с учетом всех сторон, в т.ч. пользователя.
Полностью конференцию можно посмотреть здесь.
