Сегодня цифровизация активно входит в нашу жизнь и существенно ее меняет. Как это происходит в электротехнической отрасли, к чему быть готовым и на что обратить внимание – такие вопросымы задали нашим экспертам.
Илья Бузинов, директор НПК МАРС, к. т. н., АО «НПП «Радар ммс»
Александр Сабатаров, заместитель директора по маркетингу управления продажами РЗА и АСУ ТП АО «ЧЭАЗ»
Самат Тукаев, руководитель направления ГК «Эскорт»
Алексей Шлёнский, руководитель проекта ООО НПП «ЭКРА»
Алексей Морозов, коммерческий директор АО «Профотек»
– Что сегодня происходит на рынке цифровизации в электроэнергетике? Илья Бузинов: В последние годы цифровая трансформация стала неотъемлемой частью технологического развития любой страны, компании, проекта. Преодолев во многих направлениях период хайпа и вербальных спекуляций, через период проб и ошибок на данный момент цифровая трансформация подошла к фазе осознанного промышленного внедрения. Это очень хороший признак, говорящий о том, что направление «живое» и находится в состоянии активного и стабильного развития.
Однако стоит отметить два глобальных негативных фактора – уход иностранных поставщиков и недостаток собственных зрелых решений (именно зрелых – стартапов, к счастью, достаточно много). Еще одним моментом, тормозящим развитие, является то, что на темпы цифровизации оказывают негативное давление регуляторики (например, требования по информационной безопасности, которые не менялись с «бумажной и аналоговой эры», не совместимы с цифровизацией) и общая инертная консервативность отрасли.
Как бы то ни было, на данный момент – это факты, которые мы должны принимать во внимание при планировании и реализации проектов по цифровизации
Александр Сабатаров: Сегодня цифровые подстанции систематизируются по четырем типам архитектуры. Подстанции первого типа архитектуры – традиционные подстанции, где процесс цифровизации заключается в организации и передаче данных только между интеллектуальными электронными устройствам и АСУ ТП. Также можно выделить подстанцию архитектуры типа 1+. Это не только когда терминалы релейной защиты и автоматики «общаются» с верхним уровнем АСУ ТП, но также есть еще горизонтальное взаимодействие между устройствами для выполнения оперативной блокировки. Подстанции архитектуры второго типа – когда к вышесказанному добавляется автоматизация в части передачи дискретных сигналов по цифровым каналам с первичных устройств в систему РЗА. В подстанциях архитектуры третьего типа даже аналоговые сигналы от первичного оборудования передаются в цифровом виде.
Также интересным решением являются цифровые подстанции, реализованные по архитектуре системы централизованной защиты, когда на подстанцию устанавливается основной и несколько резервных серверов, каждый из которых выполняет функцию защиты всей подстанции, а также сбор, систематизацию и передачу информации на диспетчерский пункт.
На сегодняшний день в России основное ограничение связано с дефицитом элементной базы для производства микропроцессорных устройств и РЗА и оборудования связи, поэтому цифровизация подстанций ограничивается подстанциями архитектуры первого типа. Тем не менее уже разрабатывается и апробируется российское оборудование связи. Думаю, в ближайшие пять лет мы сможем вернуться к полномасштабному строительству подстанций по архитектуре третьего типа, когда они будут полностью цифровые и на российском оборудовании.
Самат Тукаев: На сегодняшний день процесс цифровизации является наиболее важным вектором развития электроэнергетической отрасли ввиду того, что уровень ее цифровой трансформации напрямую влияет на конкурентоспособность государства в сфере промышленности, добычи полезных ископаемых и др. В связи с этим в Рос-сии особое внимание уделяется цифровизации электроэнергетики, результатом чего является создание цифровых подстанций и «умных сетей», что улучшает показатели SAIDI и SAIFI у электросетевых организаций, а также повсеместное распространение приборов интеллектуального учета потребления электроэнергии.
Стоит отметить, что разрабатывается и производится немалое количество отечественных продуктов для цифровизации электроэнергетики, однако на текущий момент процессом цифровой трансформации охвачена далеко не вся электроэнергетика России. Причем в разных регионах страны ситуация с цифровой трансформацией электроэнергетической системы может существенно различаться. В целом можно сказать, что сейчас на отечественном рынке цифровизации в электроэнергетике предложение производителей превы-
шает спрос электросетевого комплекса.
Алексей Шлёнский: Прежде чем ответить на этот вопрос, нужно отметить, что сегодня под цифровизацией в первую очередь понимается внедрение стандарта МЭК 61850. Хотя само внедрение цифровых технологий в электроэнергетику началось задолго до появления стандарта, то есть МЭК 61850 является не более чем текущим этапом цифровизации.
Отвечая кратко, можно сказать, что снижение темпов строительства объектов с поддержкой МЭК 61850 (ВАПС/ЦПС) оказалось не таким сильным, как прогнозировалось. При этом возросла доля объектов с частичным внедрением МЭК 61850 (II арх. ЦПС), вызванная во многом более оптимальными технико-экономическими показателями.
Алексей Морозов: Цифровизация – широкое понятие. Не берусь оценивать рынок цифровизации, протекающей на уровнях корпоративного и операционного управления энергокомпаний. Уверен, что потребность оптимизации бизнес-процессов сама по себе двигает предприятия к цифровым инструментам, поставщиков которых на рынке хватает. Если рассмотреть системы управления технологическими процессами передачи и распределения электроэнергии, то можно разглядеть укрепляющийся вектор в сторону организации и оптимизации систем сбора и передачи данных на уровне станций/подстанций. Организация цифровой шины станции/подстанции позволяет организовать мониторинг и управление энергообъектом на основании данных в режиме реального времени. Значительно вырос спрос на специальное сетевое оборудование, например коммутаторы, а также отечественное ПО, требуемое для обозначенных целей, в том числе SCADA-системы.
При этом обмен данными между измерительными устройствами (трансформаторы тока и напряжения) и устройствами уровня присоединения, в т.ч терминалами защиты, по-прежнему преимущественно происходит в режиме «точка-точка» по медным кабельным линиям. К массовому применению нового поколения цифровых измерительных трансформаторов отрасль по-прежнему подходит очень осторожно. Полноценно работать «в цифре» на уровне присоединения (процесса) решаются не многие компании – такие решения до сих пор единичны и находятся на уровне объектов опытной эксплуатации. Электромагнитные измерительные трансформаторы в таких решениях, как правило, дополняются аналого-цифровыми преобразователями – дополнительным звеном оцифровки аналогового сигнала, снижающим общую надежность системы как дополнительное устройство и вносящим свою дополнительную погрешность в измерительный комплекс. Для объектов 6–35 кВ такая частичная оцифровка вполне оправдана, однако для более высоких классов напряжения уже становится препятствием в реализации всех элементов цифровизации, например таких как повышение наблюдаемости и построения полноценных систем мониторинга, удаленной диагностики состояния всех элементов энергообъекта и оптимизации систем защиты. Наличие принятой концепции цифровой трансформации в электро- сетевой компании привело в последние годы к некоторым ощутимым сдвигам в области стандартизации цифровых решений, что не может не радовать. Уже довольно существенное количество профильных специалистов сетевых, генерирующих и проектных компаний прошли соответствующее обучение. Однако крайне низкое количество объектов (подстанций, распределительных устройств), выделенных для полноценного внедрения цифровых систем, не позволяет оперативно и в должной мере накапливать опыт создания и эксплуатации станций/подстанций высокой степени автоматизации.
– Какие тренды вам кажутся наиболее интересными?
Илья Бузинов: К интересным трендам можно отнести развитие цифровых двойников и цифровых теней. Например, СО ЕЭС совместно с ПАО «Россети» активно работают над внедрением и созданием единых стандартизированных информационных моделей (CIM) для сетей и подстанций 110 кВ и выше.
В сфере генерации начинают внедрять комплексы диагностики и прогностики на основе специализированных алгоритмов анализа больших данных, что существенно усиливает эффекты от внедрения новых и работы действующих комплексов АСУ ТП и мониторинга. В условиях городских сетей на смену ячейкам КСО с рубильниками и плавкими вставками приходят компактные ячейки КРУ с моторизированным приводом для реализации дистанционного управления.
Отдельно стоит отметить развитие систем автоматизации и мониторинга для распределительных сетей 6–35 кВ, на рынке появляются новые продукты – в дополнение к привычным индикаторам короткого замыкания теперь есть и многофункциональные модули
мониторинга линий электропередач (ВЛ и КЛ), а также различные беспроводные датчики для электрооборудования, позволяющие осуществлять комплексный автоматический мониторинг в онлайн-режиме.
Развиваются программные платформы с прикладным ПО, а в дополнение к уже привычным реклоузерам и пунктам секционирования добавились управляемые разъединители и выключатели нагрузки.
Все эти технологии являются важными и, безусловно, полезными инструментами для построения комплексов самовосстанавливающихся сетей, и, конечно, они существенно повышают скорость восстановления электроснабжения после аварий.
Александр Сабатаров: Один из трендов, который считаю интересным, – это централизованные устройства релейной защиты на базе серверов. Это тренд, который будет развиваться и найдет коммерческое применение на объектах энергетики.
Еще одно перспективное направление – необслуживаемые подстанции. Они особенно актуальны для предприятий нефтедобычи и переработки, когда объект расположен в труднодоступных местах и находиться там диспетчерам и обслуживающему персоналу не представляется возможным.
Сегодня много говорят об использовании искусственного интеллекта в различных сферах. Думаю, что энергетика – та отрасль, где он может быть успешно внедрен для анализа поступающей с подстанций информации, предсказания возможных аварийных ситуаций и т. п.
Самат Тукаев: Перспективными трендами в цифровизации электроэнергетики видятся: онлайн-мониторинг и диагностика объектов электроэнергетики с помощью микропроцессорных устройств и программно-аппаратных комплексов; создание цифровых двойников электроэнергетических объектов (подстанций, линий электропередачи, районов электрических сетей и др.); применение искусственного интеллекта в задачах мониторинга, управления и развития электроэнергетических систем.
Алексей Шлёнский: Самый интересный тренд сегодня – это изменение общего настроения в отрасли с негативного на позитивный. Для многих пришло понимание, что вызовы на деле оказались возможностями.
Еще одним интересным трендом я бы назвал все большее осознание того, что подготовкой кадров нужно заниматься не путем финансирования, а непосредственным участием в образовательном процессе, т. е. преподавании специалистов компании в учебных заведениях.
Алексей Морозов: С точки зрения развития технологий – эволюция аналитических систем разного класса и применение искусственного интелекта представляется весьма интересным трендом, так как это формирует питательную среду для развития интеллектуальных устройств, которые в ней прекрасно живут и взаимодействуют между собой. Похоже, что именно системы предиктивной аналитики на основании больших данных надлежащего качества, собираемых в режиме реального времени с объектов сетевой и генерирующей инфраструктуры, откроют новые горизонты оптимизации технологических процессов и управления активами для энергопредприятий.
Если посмотреть со стороны рынка – можно отметить следующее. Какими бы замечательными и передовыми во всех смыслах ни были отдельные цифровые продукты, заказчику нужны конечные решения, обеспечивающие весь необходимый функционал. Плюс в том, что все элементы комплексных цифровых решений уже имеются в распоряжении отечественных предприятий. В этих условиях просматривается тренд на образование/консолидацию игроков, обладающих системными компетенциями по проектированию, строительству, пусконаладке и эксплуатационной поддержке комплексных цифровых проектов. В перспективе электросетевые и генерирующие предприятия могут рассчитывать, что появятся участники рынка, способные поставлять сбалансированные законченные интеллектуальные энергообъекты и их комплексы «под ключ», обладающие пониманием всего жизненного цикла объекта и использующие в работе всё возрастающие возможности аспекта цифровизации.
– Чего ждать в 2024 году от рынка цифровизации в электроэнергетике?
Илья Бузинов: Очевидно, что эксплуатирующие организации мало-помалу становятся более открытыми к цифровым инновациям, нарабатывают компетенции для работы и внедрения новых технологий. Ведь технология – это не просто датчик и программное обеспечение, в первую очередь – это опыт пользователя, а успешное внедрение – это когда цифровой технологией начинают активно пользоваться. Ждем все больших внедрений и, как следствие, позитивного сдвига в психологии отрасли!
Александр Сабатаров: Сейчас в отрасли активно решаются проблемы, которые возникли после ухода ряда зарубежных производителей оборудования с российского рынка. Устройства данных фирм установлены и продолжают эксплуатироваться на энергообъектах страны. И сегодня стоит вопрос их сервисного сопровождения и возможной замены. К примеру, у Чебоксарского электроаппаратного завода разработано решение – ретрофит на базе микропроцессорных блоков БЭМП РУ. Это устройство замены, которое применяется для обновления устаревшего или вышедшего из строя оборудования.
Самат Тукаев: По аналогии с предыдущими годами точно стоит ожидать появления новых интересных отечественных продуктов, разработанных в целях импортозамещения. Также вполне возможно появление разработок сквозных технологий (в частности на базе нейротехнологий и искусственного интеллекта), которые будут решать задачи цифровизации электроэнергетических систем.
Алексей Шлёнский: Если все текущие условия сохранятся, то можно ждать плато снижения темпов цифро-визации.
Алексей Морозов: В такой краткосрочной перспективе вряд ли стоит ожидать существенных сдвигов в области цифровой трансформации электроэнергетики. Весь 2024 год давно спланирован и наполовину реализован. В этом году наблюдается весьма существенный рост инвестиционной программы электросетевой и некоторых генерирующих компаний. Хотелось бы рассчитывать, что на фоне роста объемов инвестиций ожидания негативных экономико-политических сценариев сменятся на твердое уверенное развитие со значительным выделением энергии и средств в проекты развития цифровой инфраструктуры. На наш взгляд, цифровая основа дает реальную возможность для тех, кто «в теме», выйти в новые лидеры за существенно меньшие деньги. Так что это время возможностей и развития для нас.
– Какие основные проблемы в этой сфере вы могли бы выделить?
Илья Бузинов: Далеко не все российские решения пока зрелые, и не всегда они самые надежные. При том что ИТ-продукты требуют значительных инвестиций на первоначальном этапе, часто главные инженеры крупных энергохолдингов отдают предпочтение консервативному стилю ведения бизнеса: лучше больше электромонтеров и обходчиков! По факту, на дистанции такой подход требует больше вложений, но зато одномоментные вложения существенно ниже. Не всегда это правильно, но это текущая реальность.
Александр Сабатаров: Основная проблема в сфере цифровизации электроэнергетики – в России нет элементной базы для производства своих микропроцессорных устройств РЗА, и сегодня мы полностью зависим от дружественных стран, которые нам поставляют процессоры, интегральные микросхемы для производства этих устройств. В России есть предпосылки для развития своей элементной базы. Но процесс этот не быстрый. И сегодня эти усилия преимущественно направлены на оборонно-промышленный комплекс.
Мы рассчитываем, что в перспективе разработки собственной элементной базы будут и для гражданской продукции.
Еще одна проблема – дефицит кадров. Причем как в сфере эксплуатации электротехнического оборудования, так и в сфере его разработки. В электротехнике ощущается острая нехватка программистов, и эту проблему, конечно, необходимо решать совместно с высшими учебными заведениями и при поддержке правительства, так как обеспечение энергобезопасности – основная государственная задача.
Самат Тукаев: Можно выделить не проблему, а сложность, которая заключается в необходимости комплексного подхода при производстве продуктов на рынке цифровизации электроэнергетики. То есть мало только разработать условное устройство, необходимо еще и соблюсти требования по протоколу передачи данных и взаимодействии данного устройства с другими объектами, требования по информационной безопасности, а также другие регламенты работы цифровых систем в электроэнергетике. В результате всё это влияет, в частности, на сроки разработки продуктов, а в условиях появления свободных ниш ввиду ухода конкурентов с рынка систем цифровизации время – очень ценный ресурс.
Алексей Шлёнский: Отсутствие отечественной микроэлектронной базы и дефицит квалифицированного персонала. Последнее решается успешнее.
Алексей Морозов: Электроэнергетика всегда была и будет весьма инертной отраслью в части перехода на новый технологический уклад в целом и применения инновационных решений в частности. Основной задачей генерации и электросетевого хозяйства была, есть и останется обеспечение надежности энергоснабжения. Непродуманное внедрение инновационных решений всегда является риском утраты привычного уровня надежности. Коммуникация с энергетиками «на местах» показывает, с одной стороны, их готовность
и заинтересованность во внедрении передовых инновационных решений, но с другой стороны – где-то неготовность принять на себя эту ответственность, а где-то – невозможность ввиду принятых правил выделения объектов под эти цели из аппарата управления. При этом очевидно, что наработка опыта и выработка передовых решений без практики создания цифровых объектов и их эксплуатации невозможны. Закон перехода количественных изменений в качественные для цифровизации в электроэнергетике вполне применим.
Еще, думаю, можно отметить тот факт, что ряд отечественных производителей основного и вторичного оборудования для электростанций и сетей испытывают внутреннюю конкуренцию цифровых и традиционных решений. При этом у них, из-за геополитики, высок соблазн заместить высвободившийся рынок своими ретрофитами и максимально «отжать» от ситуации что возможно, насытив рынок старыми-новыми продуктами. Налицо явный рынок поставщика. В такой ситуации эти компании не хотят быть и не будут инициаторами разворачивания цифровой повестки, внедрения новых технологий. Здесь ключевой ролью/миссией высокотехнологичных компаний становится создание альтернативы такого подхода, чтобы не позволить полностью «завалить» рынок морально устаревшими продуктами. Разумеется, без воли и понимания нашими государственными заказчиками этого процесса нам не так просто делать шаги в этом направлении, но хорошо, что энергетики в целом данную ситуацию понимают и нас слышат.
– Какие новые технические решения и разработки в этой сфере наиболее интересны, на ваш взгляд?
Илья Бузинов: Долгое время распределительные сети 6–35 кВ, а также РП, РТП были неавтоматизированными и основные бюджеты на цифровизацию направлялись на станции и центры питания. До сих пор, в конце первой четверти XXI века (!), в результате аварий в распредсетях целые поселки остаются без света на несколько суток, а там есть больницы, школы… К счастью, сейчас стало появляться много продуктов для распределительных сетей, и это может существенно повысить надежность электроснабжения в целом. Поэтому стоит присмотреться к средствам и решениям для определения места повреждения и быстрого восстановления электроснабжения (САВС, FLISR и т. д.).
Самат Тукаев: Перспективными видятся программно-аппаратные комплексы, позволяющие производить мониторинг состояния объектов электроэнергетики, регистрируя различные параметры, т. к. с их помощью можно накапливать большие объемы данных и в дальнейшем использовать их для обучения программных комплексов на базе искусственного интеллекта. Подобные технические решения в дальнейшем позволят достичь более высокого уровня автоматизации технологических процессов в электроэнергетике.
Алексей Шлёнский: Разработки, связанные с оптимизацией деловых процессов, например системы автоматического мониторинга оборудования, планирования работ, расчета электрических режимов в реальном времени. Причем нельзя не отметить, что качество реализации данных решений значительно возросло.
Алексей Морозов: Цифровизация в электроэнергетике неизбежно приведет к функциональной интеграции применяемых на энергообъектах устройств. На мой взгляд, заслуживают внимания проекты по совмещению релейной защиты и противоаварийной автоматики, регистрации аварийных событий, учета и контроля качества электрической энергии и прочих функций в одном программно-аппаратном комплексе со специальной высоконадежной архитектурой. Такая интеграция в перспективе должна не только повысить надежность систем за счет сокращения количества связей и элементов, но и снизить капитальные, а также эксплуатационные затраты. Именно цифровая основа умного оборудования дает возможность такой функциональной интеграции (по аналогии со
смартфонами, где отдельные приборы уже заменены их функциями в аппаратной платформе) .
Интересны и близки проекты создания цифровых интеллектуальных измерительных трансформаторов, в том числе – на оптических принципах измерения, разработанных и успешно применяемых на электросетевых объектах и в промышленности компанией Профотек. Новое поколение таких устройств позволит уйти от архаичных электромагнитных измерителей с их недостатками. Вдумчивое использование позволит оптимизировать алгоритмы релейной защиты и забыть про эффекты электромагнитного насыщения, оптимизировать работу выключателей за счет чистоты измерений в переходных режимах. Появится возможность экономить как на обслуживании за счет встроенных функций самодиагностики, так и на строительстве за счет отказа от громоздких конструкций и меди, повысить безопасность эксплуатационного персонала и оборудования энергообъектов.
Нельзя не отметить активных шагов некоторых компаний в такой важной области, как создание электронных проектов подстанций высокой степени авоматизации. Рост компетенций участников рынка в этой сфере позволит существенно упростить как процессы моделирования работы энергообъекта на стадии проектирования, так и существенно сократить затраты времени и средств на пусконаладку объектов, имеющих полноценный электронный проект.
– Как обстоят дела с импортозамещением в сфере цифровизации в электроэнергетике?
Илья Бузинов: По ключевым сегментам в целом ситуация стабильная, но по ряду направлений – например, серверы, коммутаторы и прочее коммуникационное оборудование – много вопросов и к качеству, и к срокам поставки. Не секрет, что часто «перебрендированное» китайское оборудование выдают за отечественный хай-тек (даже без частичной локализации!), глупо – но это реальность, когда наличие «бумажки» и «записи в реестре» превалирует над фактом действительного производства в России (одна история с микрочипами чего стоит).
Проблемы с поставками электронных компонентов частично скомпенсировались за счет перестроения логистических цепей, но не до конца, что, в свою очередь, сказывается на цене и сроках производства и поставки конечного оборудования, разрабатываемого и производимого в России. Но мы быстро учимся и стараемся справиться со всеми этими сложностями, ведь в первую очередь текущая ситуация – это шанс сделать, наконец, то, что мы откладывали десятилетиями!
Александр Сабатаров: Считаю, что в этом направлении были достигнуты существенные результаты. К примеру, у Чебоксарского электроаппаратного завода существуют полностью свои разработки в сфере релейной защиты и автоматики, собственное программное обеспечение. А плотная работа с поставщиками позволила нам быстро перестроить процессы и перейти на элементную базу производителей из дружественных стран. Поэтому в процесс импортозамещения мы включились довольно оперативно.
Самат Тукаев: Вследствие сильного санкционного давления со стороны западных стран, ранее крупных поставщиков электротехнического оборудования на отечественный рынок электроэнергетики, производители России стараются оперативно реагировать на запросы электроэнергетических компаний. У крупных и малых производителей в номенклатуре выпускаемой продукции уже сейчас можно встретить аналоги зарубежных продуктов, не уступающие по качеству и функционалу, а также позволяющие производить
полный ретрофит иностранного оборудования на объектах электроэнергетики.
Однако все же на данный момент полностью удовлетворить всем требованиям по локализации производства микропроцессорного оборудования очень сложно ввиду отсутствия необходимой отечественной микрокомпонентной базы.
Алексей Шлёнский: Учитывая все проблемы, см. вопрос выше, отрасль действительно делает всё, что может, и многое получается.
Алексей Морозов: Со своей стороны не наблюдаю, чтобы рынок РФ испытывал недостаток в устройствах, необходимых для создания цифровой инфраструктуры в электроэнергетике. Есть незакрытые национальными производителями позиции, характерные именно для создания цифровых систем, например маршрутизаторы, коммутаторы, компьютеры. Но это явление временное, которое пока замещается по большей части нашими азиатскими партнерами, и характерное не только для рассматриваемой отрасли. На виду также несколько национальных разработок в обозначенных сферах – надеюсь, что они будут доведены до стадии промышленной эксплуатации. Похоже, что гораздо более остро сейчас стоит проблема в части импортозамещения некоторых видов основного энергетического оборудования – мощных выключателей и КРУЭ 110 кВ и выше, ТТ и ТН 500–750 кВ, некоторых других компонентов. Тут важно понимать, что если мы хотим реально добиться технологического суверенитета в критически важных отраслях для страны, надо слышать рынок, активно работать с компаниями, которые имеют потенциал и технологические заделы, а не пытаться в режиме агонии и рефлексии затаскивать на наш рынок всё, что под руку попадет. В общем – нужен тот самый государственный подход, где логика, здравый смысл и системность приведут нас из критической в некоторых местах к выиграшной в итоге ситуации.
