В октябре в Москве состоялось традиционное международное событие в сфере РЗА – конференция и выставка «Релейная защита и автоматика энергосистем». Организаторами уже несколько лет традиционно выступают Системный оператор Единой энергетической системы, «Россети ФСК ЕЭС», «РусГидро», «Электрификация» и Российский национальный комитет СИГРЭ. Министерство энергетики обеспечивает конференции и выставке свою поддержку, а один из крупнейших научно-исследовательских центров – ВНИИР – приглашается в качестве научно-технического партнера.
Мы попросили руководителя национального исследовательского комитета В5 «Релейная защита и автоматика» РНК СИГРЭ, советника директора АО «СО ЕЭС» Андрея Жукова, возглавляющего программный комитет мероприятия, поделиться мнением по актуальным вопросам: о влиянии на РЗА происходящих в энергетике глобальных процессов, современных тенденциях в этой сфере и роли таких мероприятий, как форум «РЗА-2021», в период глобального энергоперехода.
– Запланированная на 2020 год конференция релейной защиты и автоматики энергосистем не состоялась из-за пандемии. Предыдущая была в 2017 году. За четыре года в этой сфере многое произошло. Андрей Васильевич, ощущали ли вы дефицит профессионального общения?
– Безусловно, ведь мы говорим об отраслевой научно-технической конференции и выставке «Релейная защита и автоматика энергосистем», история проведения которой насчитывает уже более полвека. Именно такое внимание к развитию технологий автоматического управления позволило создать выдающуюся отечественную школу специалистов в области релейной защиты и автоматики, разработать надежную и эффективную функционирующую систему РЗА в Единой энергосистеме. И сегодня, 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. Поэтому избытка профессионального общения в этом поиске быть не может, а вот его недостаток чреват потерями темпа развития современных энергосистем, в том числе и из-за отставания в развитии современных систем РЗА.
Учитывая мировые тренды развития электроэнергетики и переход на цифровые и информационные технологии при разработке современных систем автоматического управления, мы можем утверждать: стала очевидной необходимость консолидации взглядов и технических решений по проблемам РЗА на международном уровне, поэтому последние семь конференций «Релейная защита и автоматика энергосистем» мы организовали и провели в тесном взаимодействии с нашими коллегами из исследовательского комитета В5 «Релейная защита и автоматизация» международного CIGRE (SC B5 CIGRE – прим ред.). Важно понимать позиции зарубежных коллег по актуальным вопросам развития технологии, чтобы сформулировать наш российский путь развития системы РЗА. Это необходимо не только для профессионалов, но особенно важно – для молодежи, которая только начинает постигать азы специальности и с которой мы связываем будущее РЗА в нашей стране.
– Уже много лет сотрудники научно-исследовательских центров, проектных институтов и инжиниринговых компаний, производители оборудования, наладчики, эксплуатирующие организации на этом мероприятии анализируют самые последние тенденции и изменения в своей сфере, существующие и перспективные направления развития, архитектуру и принципы построения и функционирования систем РЗА, международный опыт разработки, проектирования и эксплуатации. Вы были участником всех конференций, организованных Системным оператором за последние почти 20 лет? Вам есть с чем сравнить конференцию 2021 года. Скажите, в какой обстановке приходится работать участникам?
– РЗА-2021 проходит в условиях пандемии, но организаторы приняли все меры для возможности участия в ее работе российских и зарубежных специалистов, – реализован гибридный формат ее проведения, предусматривающий возможность как очного участия, так и удаленный – по видеосвязи. Мы учли зарубежный и отечественный опыт проведения аналогичных конференций, включая подготовку видеозаписи выступлений участников, которые по объективным причинам не смогли очно присутствовать на конференции, и возможность их удаленного привлечения в режиме реального времени для обсуждения докладов и участия в работе круглых столов.
В этом году конференция и выставка прошли в Москве в павильоне №55 «Электрификация» на ВДНХ. Мы стараемся проводить конференцию в разных городах России. За последние годы она проходила в Чебоксарах, Екатеринбурге, Сочи, Санкт-Петербурге, – чтобы максимально расширить возможность привлечения российских специалистов к участию в ее работе. В условиях пандемии проведение РЗА-2021 в Москве, на мой взгляд, стало самым оптимальным решением.
Программа конференции предусматривала заслушивание и обсуждение специалистами более 130 технических докладов в семи тематических секциях по актуальным направлениям развития технологии РЗА, а также проведение двух круглых столов и обучающего семинара SC B5 CIGRE. Хочу отметить, что на конференции мы обсуждаем как текущие вопросы эксплуатации комплексов РЗА на действующих объектах электроэнергетики, так и проблемы разработки, концептуальные вопросы развития РЗА, применения цифровых и информационных технологий, информационной безопасности. На круглые столы были вынесены вопросы надежности РЗА и влияния человеческого фактора, а также создание и эксплуатация цифровых подстанций. По масштабности рассматриваемых технических тем мы верны своей концепции, которой придерживались все это время: конференция должна рассмотреть вопросы эксплуатации, наши достижения, взгляды на направления перспективного развития РЗА, ведь с последней конференции прошло четыре года. А в наше динамичное время развития цифровых технологий – это очень большой срок! Одним словом, мы должны понимать: что мы имеем сегодня, что мы должны получить завтра, и что должно быть сделано, чтобы это завтра стало реальностью.
К примеру, сегодня постановщиками задач по применению цифровых технологий в РЗА активно выступают эксплуатирующие компании. Сейчас в электроэнергетике остро стоит проблема модернизации действующих объектов, и это определяет направленность работ на создание цифровых объектов электроэнергетики – «цифровых подстанций», ЦПС, в рамках которых направлению РЗА отводится решающая роль. Разработаны несколько типовых архитектур построения ЦПС, ведутся работы по пилотному проектированию и получению опыта их эксплуатации. В то же время ведется научный поиск оптимальных технических решений с точки зрения функциональности, экономики, надежности РЗА, – решений, которые базируются на концептуальном видении перспектив развития технологии в направлении интеллектуализации РЗА. Это развитие сквозных интеллектуальных технологий и синтез оптимальных решений на всех этапах жизненного цикла РЗА – от создания и проектирования до эксплуатации и реновации. Цифровые технологии предоставляют сегодня такие возможности. Технологическое развитие РЗА должно быть направлено на достижение технического совершенства систем и комплексов РЗА, что означает, на мой взгляд, гарантию перманентной актуальности и адаптивности систем РЗА к условиям их применения в энергосистеме. Мы не должны внедрять решения, которые окажутся устаревшими и потребуют модернизации в ближайшие 10 лет.
Необходимо обсуждение профессиональным сообществом концептуальных вопросов развития технологии РЗА на ближайшую и стратегическую перспективу. В этом должны быть заинтересованы и технические специалисты, и руководители отрасли.
– Каковы, на ваш взгляд, основные тенденции развития систем РЗА и роль РЗА в энергосистеме, учитывая глобальные изменения в электроэнергетике?
– В мире происходят серьезные изменения в подходах к управлению энергосистемами, меняются взгляды на экономические критерии управления. Появились понятия «зеленая электроэнергия», «экологически нейтральные источники энергии», энергосистемы теперь характеризуются термином «киберфизические системы». Управление современной энергосистемой требует анализа не только параметров работы оборудования и электрических сетей, но параметров работы рыночных механизмов в электроэнергетике. Это означает, что размерность матрицы управления существенно выросла, и без применения цифровых технологий решить задачу оптимального и надежного управления режимом работы ЕЭС России невозможно. Поэтому сегодня развитие систем управления в электроэнергетике ориентировано на возможности применения цифровых и информационных технологий.
При этом задачи РЗА практически не изменились – это обеспечение надежности работы силового оборудования, объектов электроэнергетики, электрических сетей, энергосистемы в целом, а там, где это возможно – решение оптимизационных задач управления с применением экономических критериев. Это очевидные вещи, и у нас в стране такие подходы применяются очень давно. Если коротко, то в России РЗА – это эшелонированный комплекс систем автоматического управления. В нормальных режимах работы энергосистемы РЗА реализует набор функций по поддержанию нормированных значений параметров электроэнергетического режима работы оборудования и энергосистемы. В аварийных режимах осуществляет скоординированное противоаварийное управление на различных стадиях переходного процесса – электромагнитного, электромеханического – в энергосистеме с целью определения и локализации с максимальным быстродействием поврежденного элемента сети (за это отвечает релейная защита) и обеспечения статической и динамической устойчивости работы силового оборудования и энергосистемы (за это отвечает противоаварийная автоматика). Фактически устройства РЗА работают по принципу непрерывной оценки значений физических параметров электроэнергетического режима и их управляющие воздействия направлены на сохранение устойчивости работы силового оборудования и энергосистемы путем коррекции и гармонизации физических процессов, являющихся основой работы энергосистемы.
Наш российский опыт освоения цифровых технологий и их применения для разработки устройств и комплексов РЗА насчитывает более четырех десятилетий. Цифровые и информационные технологии позволяют собирать и обрабатывать огромные массивы данных технологической информации, что у нас применяется для повышения эффективности решения задач оптимального автоматического режимного и противоаварийного управления режимом работы энергосистемы – я имею ввиду систему автоматического регулирования частоты и перетоков мощности и централизованные системы противоаварийной автоматики.
Основная проблема применения цифровых технологий для задач РЗА – должна быть гарантирована эффективность применения управляющих воздействий в энергосистеме. Цикл работы автоматики включает в себя сбор и обработку данных, расчет и реализацию управляющих воздействий. Это занимает какое-то время, и не для всех видов РЗА сейчас обеспечивается эффективность управляющих воздействий. Например, необходимо качественное улучшение технологических характеристик устройств, работающих в режиме «жесткого on-line» – это релейная защита, локальные устройства противоаварийной автоматики, работающие по местным параметрам аварийного режима энергосистемы и требующие максимального быстродействия. Преимущества применения цифровых технологий были осознаны профессионалами и начали реализовываться в микропроцессорных терминалах РЗА еще четверть века назад. Сегодня большие ожидания связаны с решением информационных задач РЗА, переходом к технологии ЦПС, изменению принципов эксплуатационного обслуживания, и в этих вопросах альтернативы применению цифровых технологий нет.
Однако, сегодня пока не сформулирован ответ на главный вопрос – где тот предел развития технологий РЗА, который основан на применении информационных технологий и цифровой техники. Мировое техническое сообщество очень долго развивает цифровое направление в РЗА и это заставляет задумываться о перспективах. Этот вопрос важно обсуждать, потому что у многих специалистов развитие технологий РЗА сегодня ассоциируется исключительно с интеграцией РЗА в программно-технические комплексы АСУ ТП цифровых подстанций, с чем категорически нельзя согласиться.
– В энергосистеме происходит очень многое, чего еще никогда не было. Внедряются возобновляемые источники энергии, токоограничивающие устройства на основе высокотемпературной сверхпроводимости, гибкие электропередачи, умные сети… Как эти новации влияют на РЗА?
– Вы правы, энергосистема как объект управления развивается и изменяет свои статические и динамические характеристики. Одна из наших задач – мониторить и изучать эти процессы, чтобы своевременно адаптировать системы РЗА к работе в новых условиях. Я говорю не только о замене устаревшей аппаратной части на новую, но и про концептуальный взгляд на перспективы развития технологий РЗА в ЕЭС России. Хозяйство огромное, одномоментно всё модернизировать невозможно. Нужны оптимальные технические и финансовые решения по стратегии модернизации устройств и комплексов РЗА и реперные точки для анализа результатов получаемой модернизации. В этом заинтересованы все – и предприятия отрасли, и регулятор.
Невозможность масштабной модернизации системы РЗА в короткий временной период, заставляет специалистов рассматривать идеологию модернизации РЗА как процесс, который должен привести к внедрению таких технических решений, которые позволили бы создать комплексы РЗА с практически неограниченным жизненным циклом, упростили и удешевили процесс модернизации РЗА путем применения интеллектуального «долгоиграющего» технологического ПО, адаптированного к характеристикам современных энергосистем и в перспективе – применимого для целей РЗА энергосистем будущего, разработки гибких архитектурных решений, реализующих принципы миграции функций, управляемой деградации и управления надежностью функционирования РЗА, применения для РЗА стандартных цифровых аппаратных средств с заменой на более современные по исчерпанию их эксплуатационного ресурса без необходимости комплексной модернизации всей РЗА.
Опережающее развитие технологий РЗА необходимо также чтобы не сдерживать развитие самой энергосистемы и обеспечить ресурсом управления возможность внедрения в электрических сетях и на станциях современных инновационных технологий. При широкомасштабном внедрении в распределительных сетях небольшой по мощности, так называемой «распределенной», генерации существенно изменяются режимы работы этих сетей, изменяются динамические характеристики энергосистемы – она становится более «легкой», снижается естественная инерция. А значит и устойчивость энергосистемы. Эти обстоятельства требуют пересмотра принципа организации системы РЗА особенно для распределительных сетей, повышения быстродействия работы и гармонизации алгоритмов функционирования и настройки систем релейной защиты, противоаварийной и режимной автоматики, систем регулирования генерирующего оборудования электростанций. Все это требует проведения серьезных научных исследований, инженерной проработки технических решений на всех стадиях разработки – от проекта до эксплуатации.
Сегодня, когда кардинально меняются подходы к созданию современных комплексов РЗА, необходима оценка влияния этих решений на уровень надежности модернизируемой системы РЗА и надежность работы энергосистемы. Должны быть разработаны методологии оценки, приняты нормативы, которые покажут, какой уровень надежности является допустимым для тех или иных задач РЗА. Целесообразность и оптимальность критериев надежности — это вопрос номер один, который надо решать незамедлительно с учетом всех тех фантастических возможностей, которые предоставляет нам цифровая платформа.
– В программе конференции каждый раз появляются новые темы. В этом году это – влияние человеческого фактора на надежность РЗА. С чем связано появление такой темы?
– С тем же, о чем я сказал выше. Надежность функционирования РЗА – это надежность работы оборудования и энергосистемы в целом. Поэтому, понимая то, что цифровизация обеспечивает фактически неограниченные возможности развития технологических алгоритмов управления и функциональности цифровых систем РЗА, мы должны трезво оценивать и те риски снижения надежности функционирования, которые сегодня присущи информационным технологиям и связаны, например, с информационной безопасностью, кибербезопасностью и, конечно, с человеческим фактором.
Именно человек является основным фактором как созидания, так и ошибок при создании, проектировании, наладке и эксплуатации современных комплексов РЗА. По мере развития эти комплексы становятся очень сложными, практически неремонтопригодными в условиях эксплуатации. Поэтому актуальными задачами сегодня являются разработка современных цифровых технологий, минимизирующих или полностью исключающих влияние человека на надежность функционирования устройств и комплексов РЗА путем автоматизации процессов проектирования, выбора параметров настройки, наладки и мониторинга фактического эксплуатационного состояния, создание интеллектуальных устройств РЗА, не требующих их эксплуатационного обслуживания, реализующих адаптивность управления и требуемую надежность функционирования при изменении схемно-режимных условий их применения и состава аппаратных и программных средств РЗА. Очевидно, что основой реализации данных технологий должна стать разработка концептуальных вопросов развития системы РЗА в ЕЭС России на ближайшие 5–10 лет и современной нормативно-технической базы в области РЗА.
Вопросы для обсуждения по теме человеческого фактора мы предложили следующие. Какие требования к надежности РЗА мы предъявляем? Как мы контролируем выполнение требований к надежности на разных стадиях жизненного цикла – производстве, проектировании, расчетах уставок, наладке, эксплуатации? Каково влияние человеческого фактора на надежность РЗА, какими методами мы это оцениваем и нужно ли что-либо делать для снижения влияния человеческого фактора? Если нужно, то что?
Проблема влияния человеческого фактора сейчас очень остро обсуждается, и на мой взгляд, важность ее обсуждения подтверждается тем, что она была вынесена на обсуждение специалистов SC B5 на последней сессии СИГРЭ.
