Наша традиционная встреча экспертов за круглым столом сегодня посвящена такой актуальной теме, как «Автоматизация в электроэнергетике». В чем отраслевые особенности? Как выбрать технологическое решение и не прогадать? Как решать вопросы безопасности? Что могут предложить отечественные разработчики?
Об этом и многом другом говорим сегодня с экспертами.
Владимир Закускин, советник генерального директора Группы компаний IEK, член промышленного Совета союза Worldskills
Алексей Горячев, генеральный директор группы компаний «Меридиан»
Дмитрий Вольский, директор по инжинирингу ООО «ПАРМА», генеральный директор ООО «Сеть-Автоматика»
Юрий Бубнов, системный инженер ЗАО «НПФ «ЭНЕРГОСОЮЗ»
Михаил Кондрашин, технический директор Trend Micro в России и СНГ
Юрий Виницкий, главный технолог Управления НИОКР и технического развития «Русэлпром»
– Какие аспекты автоматизации в современной российской электроэнергетике сегодня наиболее актуальны, по вашему мнению?
Владимир Закускин: В современной электроэнергетике сегодня наиболее актуальны те же тенденции, что и в промышленности – полная автоматизация технологических процессов, прогнозирование развития ситуации на основе накопления больших объемов данных.
Для электроэнергетики понятия «цифровые сети» и «цифровая подстанция» уже стали реальными объектами. Но развитие и масштабирование данных технологий требует новых решений, ко- торые находятся на стыке нескольких отраслей: энергетики, автоматизации и телекома.
Алексей Горячев: Наиболее актуальным аспектом автоматизации в российской электроэнергетике попрежнему остается осторожное от-
ношение к внедрению современных и передовых технологий со стороны эксплуатирующих организаций. Современные технологии уже сегодня позволяют минимизировать человеческий фактор в электронергетике и, в свою очередь, резко поднять производительность труда. Как известно, 95 % аварийных ситуаций в отрасли происходит по вине человека. Все вновь вводимые объекты уже сейчас являются «необслуживаемыми». Но процент новых и подвергшихся реновации объектов пока еще мал.
Дмитрий Вольский: Автоматизированное диспетчерское управление распределительными сетями 6–35 кВ, контроль качества электроэнергии на вводах крупных и средних потребителей, замена электромеханической РЗА на подстанциях 35–110 кВ, системы мониторинга переходных режимов на электростанциях и крупных подстанциях, централизованные системы противоаварийной автоматики, внедрение технологий интеллектуального управления электрическими сетями.
Юрий Бубнов: Я бы выделил следующие аспекты:
– применение методов компьютерного моделирования при проектировании энергосистем (model-based systems engineering);
– учет технологических особенностей функционирования распределенной генерации в составе ЕЭС;
– унификация информационных моделей устройств (МЭК61850, Comtrade);
– повышение надежности систем передачи данных;
– применение отечественных микропроцессоров и доверенных операционных систем.
Юрий Виницкий: Внедрение современных систем автоматизации крайне необходимо для повышения надежности работы ЕНЭС. Этот вывод подтверждается и утверждением программы «Энерджинет», направленной на существенную модернизацию отечественных технологий в сфере интеллектуальной энергетики и обеспечение выхода российских компаний на лидерские позиции на новых мировых высокотехнологических рынках энергетики будущего.
Наиболее важными составляющими необходимой автоматизации являются защита и оптимизация режимов работы генерирующего оборудования и всех линий передач. Повышение надежности достигается внедрением современных методов мониторинга технического состояния оборудования, совершенствованием технологий ремонта путем внедрения так называемых ремонтов «по состоянию» элементов.
Важнее всего – цифровизация защит и управления режимами работы энергосистем и отдельных генерирующих объектов. Практика показывает, что основные усилия разработчиков кон-центрируются на реализации интеллектуальной защиты силовых трансформаторов, выключателей подстанций, системам измерения на подстанциях и линиях электропередач.
– В чем отраслевые особенности автоматизации в электроэнергетике?
Владимир Закускин: Обсуждая особенности, следует выделить критерии, по которым оборудование может быть рекомендовано для применения в электроэнергетике:
• надежность – все объекты энергетики имеют жизненно важное значение;
• масштабируемость – количество модулей релейной защиты, счетчиков электрической энергии, а также более сложных комплексных узлов – шкафов управления, может достигать и нескольких тысяч, и миллионов устройств, вся эта система должна всегда функционировать без сбоев;
• качество – влияет на срок службы оборудования и на количество аварийных ситуаций, возникающих из-за оборудования;
• защищенность – прибор должен быть надежно защищен практически от всех видов воздействия: электромагнитного, механического, климатического, кибернетического.
Алексей Горячев: Особенностью автоматизации электроэнергетики в России, да и в мире, стало широкое применение протокола МЭК 61850. На него перешли как зарубежные, так и отечественные производители средств автоматизации. На основании данного протокола родилась концепция цифровой подстанции. Для массового внедрения этой концепции необходимо еще много сделать и изменить взгляд на развитие электроэнергетики в целом. Думаю, что нам всем предстоит большая и интересная работа по осуществлению этих планов.
Дмитрий Вольский: К основным особенностям можно отнести: высокую скорость протекания переходных и аварийных процессов, одновременно затрагивающих большое число связанных объектов, требует быстрой оценки и реакции на происходящие события, поэтому исключительно важными являются параметры быстродействия и производительности систем автоматизации, точной привязки событий ко времени, специфических способов обработки и визуализации огромных массивов информации, а также большую территориальную распределенность Российской энергосистемы, распространяющаяся также на удаленные и труднодоступные регионы, предъявляет повышенные требования к системам связи и передачи данных.
Юрий Бубнов:
• Развитость теории и математического аппарата,
• Зрелость системы регулирования,
• Устоявшаяся структура рынка.
Юрий Виницкий: Электроэнергетика в такой огромной стране, как Россия имеет существенные особенности, связанные с протяженностью линий электропередач, с различными источниками генерирования (газотурбинные и парогазовые установки, паросиловые энергоблоки, возобновляемые источники энергии и др.). Генерирующие мощности объединены в Единую Национальную Энергосистему (ЕНЭС) России, поэтому изменения в режимах работы, скажем, на Дальнем Востоке может влиять на режим работы в Калининграде. Единая энергосистема в России построена таким образом, чтобы минимизировать или вообще исключить такие колебания в режимах, а для решения этой очень сложной задачи как раз и необходима максимальная автоматизация – релейной защиты, противо-аварийной и режимной автоматики, технологической автоматики электро-станций.
– Какие задачи в первую очередь должна решать автоматизация на электроэнергетическом предприятии?
Владимир Закускин: Автоматизация позволяет в первую очередь решать такие задачи: повышение надежности и снижение влияния «человеческого фактора» при принятии решения; диагностика оборудования, основанная на данных о его использовании и режимах работы; расширение возможностей оборудования.
Алексей Горячев: Существует целый ряд вопросов, которые призвана решать автоматизация электроэнергетического предприятия: позволяет существенно повысить защиту энергосети от перегрузок, коротких замыканий, скачков напряжения; обеспечить нормальный уровень напряжения и бесперебойного питания потребителей; минимизировать потребление электроэнергии; предотвратить, локализовать и снизить последствия аварий; автоматизировать управление питанием оборудования; автоматизировать учет энергопотребления.
Однако есть и целый ряд более общих проблем, которые необходимо решить.
Первая – это недостаточно высокая производительность труда ввиду того, что количество энергетических мощностей, не требующих частого вмешательства человека, только начинает увеличиваться.
Вторая – это отсутствие необходимого количества квалифицированного персонала на разных уровнях энергокомпаний. Это связано с несколькими факторами:
1. Отсутствие конкуренции внутри коллектива энергокомпаний. Количество специалистов, которые прошли все ступени развития от рядового монтера, стремительно тает, на рынке ощущается нехватка квалифициро- ванных кадров. Узкопрофильных специалистов с большим опытом знают поименно, и найти такого сотрудника в открытом поиске практически невозможно.
2. Система образования не ориентирована на то, чтобы готовить высоко-профессиональные кадры. Многие заведения среднего профессионального образования были ликвидированы или реорганизованы. Если говорить в целом по отрасли, то на рядовых специальностях задействованы, в основном, те, кто имеет либо непрофильное образование, либо не имеет его совсем и обучается уже в процессе трудовой деятельности, проходит кратковременное обучение в различных учебных центрах, получая необходимые допуски уже по ходу работы.
3. Высокий уровень травматизма по отношению к другим отраслям промышленности, что вытекает из первых двух пунктов (выше только в угольной и транспортной промышленности).
Таким образом, автоматизация позволит: значительно сократить контакт человека с электричеством, что приведет кснижению травматизма; повысить квалификацию и материальное вознаграждение персонала за счет уменьшения числа «случайных людей»; повысить производительность труда, снизить время от появления заявки до выполнения работ.
Кроме того, существует и целый ряд косвенных выгод. Например, рост интереса к энергетике со стороны молодежи за счет применения современных разработок; развитие технологий, которые могут применяться и в смежных отраслях, таких как металлообработка, химия, логистика и др. И, в конечном итоге, уменьшение тарифов для населения в связи со снижением себестоимости кВт/ч, потерь в Сети и издержек обслуживания.
Дмитрий Вольский: Автоматизация позволяет решать такие задачи как:
– предотвращение опасных и аварийных ситуаций;
– повышение безопасности и улучшение условий труда персонала предприятия;
– обеспечение надежного и бесперебойного электроснабжения;
– повышение энергетической эффективности, снижение потерь;
– увеличение сроков эксплуатации основного оборудования.
Юрий Бубнов: Электроэнергетика является обеспечивающей системой для промышленных предприятий, транспорта и других процессов, приносящих прибыль собственнику. Основное требование к системам электроснабжения – бесперебойность, и задачей является сокращение количества аварий и сокращение времени простоя. Для решения этих задач применим широкий спектр организационных и технических решений – от риск-менеджмента до резервирования источников энергии.
Юрий Виницкий: Основной задачей является повышение устойчивости работы генерирующего оборудования, статической и динамической устойчивости энергосистемы, поэтому усилия разработчиков направлены на создание микропроцессорных устройств, обеспечивающих повышение быстродействия функционирования релейной защиты распределительных устройств электрических станций, оптимизацию архитектуры построения комплексов РЗА, адаптированной к условиям работы в ЕНЭС России. Еще одна составляющая – создание экспертных диагностических систем, которые на первом этапе выдают экспертную оценку состояния оборудования с прогнозированием сроков его возможного отказа, а в последующем автоматически формируют команды на принудительное изменение режима (включение, отклю- чение, изменение нагрузки…). Важным является внедрение системы управления надежностью и эффективностью активов. В первую очередь это достигается за счет повышения качества планирования ремонтных воздействий, при котором должны учитываться факторы риска, связанные с каждым обслуживаемым объектом, а также имеющиеся финансовые и производственные ограничения. Такая система должна повысить эффективность принятия решений в области управления производственными фондами, помочь грамотнее оценивать риски, связанные с эксплуатацией фондов, планировать затраты на развитие и содержание фондов.
Контролировать эффективность этих затрат. Такая работа в настоящее время также проводится в «Русэлпром».
– Какие новые средства измерения и учета энергии и технологии энергосбережения сегодня наиболее интересны?
Владимир Закускин: Прежде всего перед сетевыми и сбытовыми компаниями стоит вопрос достоверности и актуальности данных. Для учета энергоресурсов необходимы устройства, которые обеспечивают дистанционный контроль показателей в реальном времени.
Дмитрий Вольский: Наиболее перспективными средствами измерений могут являться приборы синхронизированных векторных измерений электрических величин, а также многофункциональные
приборы, объединяющие функции измерений, учета и анализа качества электроэнергии на присоединении.
Юрий Бубнов: Работа по стандартам энергоменеджмента ISO 500xx.
Работа по ГОСТ Р 56743–2015 «Измерение и верификация энергетической эффективности».
Механизмы энергосервиса и лизинга. Электронные измерительные трансформаторы.
Широкий спектр технологий энергосбережения. См. опыт Магнитогорского металлургического комбината.
Юрий Виницкий: Если говорить о мониторинге состояния оборудования и развитии экспертно-диагностических систем, то следует обратить внимание на совершенствование спектральных методов анализа вибрационного состояния электрических машин и агрегатов.
Успешное применение таких методов подтверждено практикой, в том числе и работами «Русэлпром».
– На какие технологии контроля и управления производственными процессами сегодня стоит обратить внимание?
Дмитрий Вольский: Продолжение внедрения активно-адаптивных технологий управления режимами работы электрических сетей и централизованных систем противоаварийной автоматики, базирующихся на векторных измерениях параметров в различных точках энергосистемы.
Юрий Бубнов: Прежде всего на технологию Machine Learning, это класс методов искусственного интеллекта, характерной чертой которого является не прямое решение задачи, а обучение в процессе применения решению множества сходных задач. Для разработки используются средства математической статистики, численных методов, теории вероятности, графов и др.
– Как выбрать такие технологические решения? Что учесть?
Дмитрий Вольский: Перечисленные выше технологии должны опираться на крепкий фундамент современного первичного оборудования и микропроцессорных средств автоматизации на каждом энергообъекте. При внедрении подобных систем должны быть учтены все риски, связанные с надежностью и безопасностью централизованного автоматизированного управления, и приняты необходимые меры защиты от
системных аварий.
Юрий Бубнов: Применять методы системной инженерии (Systems Engineering). Поясню.
Технологические решения определяются исходными требованиями и принятыми архитектурными решениями, которые и необходимо учесть. Все-сторонне обосновать применение той или иной технологии позволяют методы системной инженерии (Systems Engineering) для управления жизненным циклом продукции. Системная инженерия – это междисциплинарный подход и способы обеспечения воплощения успешной системы. Для начала из приведенного определения следует необходимость определения критериев успеха и выгодоприобретателей. И так далее по модели жизненного цикла. Подробно этим вопросом занимается Международный совет по системной инженерии (http://www.incose.org/), имеющий и в России активно работающее отделение (http://incose-ru.livejournal.com/).
– Как проходит процесс импортозамещения на рынке современных информационно-управляющих и телекоммуникационных систем в энергетике? Есть ли современные и надежные решения от российских производителей?
Алексей Горячев: Широко развивается рынок РЗА, где возможности российских производителей позволяют успешно заместить зарубежное оборудование. Появляются новые разработки в сфере систем телемеханики и автоматизированных систем управления технологически- ми процессами (АСУТП) для подстанций магистральных и распределительных сетей, а также систем обмена технологической информацией с автоматизиро-ванной системой системного оператора для объектов генерации, различные программно-технические комплексы с большим количеством нового функционала.
Хотя в целом процесс импортозамещения идет непросто. По сути, в отрасли долгое время складывалась практика сборки средств автоматизации из импортных комплектующих. При этом необходимо отметить, что доля отечественных комплектующих растет из года в год, но по основным узлам пока остается недостаточной. Многие российские производители, помня о постсоветском периоде упадка экономики, когда выживали крупные заводы, как правило, сырьевого сектора, стремятся стать монополистами в своем сегменте рынка. При этом количество затрат на модернизацию существующих решений и разработку новых остается недостаточным (это справедливо для высокотехнологичных отраслей промышленности, для сырьевого сектора и тяжелого машиностроения это не актуально). За счет чего это происходит? Производители стремятся со- брать шкаф, стоимость комплектующих в шкафу разная. Около 60 % шкафа – это высокотехнологичные устройства: РЗА, ПА, АСУ, АИИСКУЭ. Остальные 40 % – это металл, провода, клеммы и др. Но при этом нужно иметь достаточно большой штат конструкторов, монтажников, приемщиков, кладовщиков, начальников, содержать производственную базу. Если убрать от разработчика эти функции и оставить только разработку и продажу высокотехнологичных устройств, то резко вырастет фонд на разработки. А кто будет собирать шкафы? Конечно, такая ситуация приведет к появлению на рынке новых игроков. Это повысит конкуренцию среди производителей уже готовых изделий, приблизит их к заказчику, избавит разработчика от проблемы сбыта готовых шкафов, снизит итоговую стоимость готового изделия и, естественно, повысит долю отечественной hi-tech продукции. Здесь появляется вопрос гарантии. Завод дает гарантию только на свое оборудование и не более установленного срока, к тому же есть много «но», которыми пользуются производители. После отгрузки шкафа на объект его монтируют и налаживают совсем другие люди и организации, которые и несут ответственность за ввод оборудования, его адекватную работу в составе комплекса автоматизации энергетической компании. Для этого в России существует приемка средств автоматизации в эксплуатацию, которую еще никто не отменял.
Дмитрий Вольский: По нашему мнению, высококачественные российские продукты есть во всех без исключения сферах автоматизации электроэнергетики. Более того, отечественное оборудование и программное обеспечение аккумулировало в себе почти столетний опыт управления самой протяженной в мире энергосистемой.
– Насколько безопасно для предприятия внедрение современных систем автоматизации с точки зрения киберзащиты?
Владимир Закускин: Сегодня наблюдается бурное развитие технологий, связанных с концепцией Индустрии 4.0.
Устройства с интерфейсами связи, через которые происходит обмен данными со смежным оборудованием, устанавливаются повсеместно. С увеличением количества коммуникаций и устройств с различными возможностями связи возрастает и угроза кибербезопасности, не только локального оборудования, но и всего предприятия, а также окружающей его среды. Без защиты от киберугроз невозможно создание доверенной среды, в которой смогут работать сотни устройств и пересекающихся информационных потоков. IT-профессионалы уже создали различные защищенные протоколы и механизмы, но потребность в них скоро вырастет в тысячи раз.
Ранее считалось, что защита киберпространства промпредприятия обеспечивается в основном путем физической изоляции систем, через так называемые «воздушные зазоры», и применением подхода security by obscurity – безопасность через неясность. Сегодня этого стало недостаточно. Разработкой систем кибербезопасности занялись ведущие мировые компании, специализирующиеся на защите данных. Они создают целые подразделения по защите промышленных данных и выпускают специальные продукты, которые призваны обеспечить киберзащиту промышленных объектов совместно с сертифицированным про- мышленным оборудованием.
Также на актуальность и сложность вопроса кибербезопасности указывает тот факт, что в России появился целый ряд нормативных актов: Федеральный закон от 26.07.2017 № 187-ФЗ «О безопасности критической информационной инфраструктуры Российской Федерации», Федеральный закон от 26 июля 2017 года № 193-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с принятием Федерального закона «О безопасности критической информационной инфраструктуры Российской Федерации», Федеральный закон от 26.07.2017 № 194-ФЗ «О внесении изменений в Уголовный кодекс Российской Феде-рации и статью 151 Уголовно-процессуального кодекса Российской Федерации в связи с принятием Федерального закона «О безопасности критической информационной инфраструктуры Рос- сийской Федерации».
Можно также отметить, что обеспечение кибербезопасности не ограничивается только установкой специального ПО. Необходимо повышать культуру персонала в отношении к безопасности АСУ ТП.
Внедрив специализированные системы и оборудование, а также повысив культуру персонала, можно значительно снизить риски возникновения киберинцидентов на предприятиях электроэнергетики.
Дмитрий Вольский: При соблюдении таких правил, как выделение отдельных физических или логических сетей для передачи технологической информации, ограничение физического доступа к сетевой инфраструктуре для посторонних лиц, разграничение прав доступа для разных категорий сотрудников предприятия, использование только проверенных программных продуктов и средств аппаратной и программной защиты, использование современных технологий, включая Web, не будет представлять существенной опасности для систем автоматизации и предприятия в целом.
Юрий Бубнов: Расчета надежности систем не производится. Применение современных систем автоматизации требует применения и современных систем киберзащиты. Явный запрос на обеспечение киберзащищенности объектов электроэнергетики практически отсутствует.
Михаил Кондрашин: Последние годы в наших исследованиях в области безопасности мы уделяем все больше внимания промышленным системам автоматизации. Результаты удручающие.
В оборудовании практически всех разработчиков, включая самых именитых, были выявлены уязвимости, которые при определенных условиях позволяют злоумышленникам вмешиваться в работу. Для безопасного внедрения средств автоматизации требуется, во‑первых, выносить промышленные информационные системы в автономные сетевые сегменты, а во‑вторых, в обязательном порядке размещать в этих сегментах
системы обнаружения и/или предотвращения вторжений от поставщиков, которые располагают технологиями анализа специализированных промыш- ленных протоколов.
Юрий Виницкий: Статистика ICSCERT за 2015 год по киберинцидентам на объектах критической инфраструктуры США показывает, что 46 % из зафиксированных 295 случаев произошли в области электроэнергетики. Важнейшей мерой защиты является активный мониторинг систем и сетей. Это также относится и к непрерывному мониторингу состояния физического оборудования.
