В РАСУ презентовали опытный образец кластерной цифровой подстанции

О потенциальных рынках сбыта и преимуществах разработки рассказывает заместитель генерального директора РАСУ, директор по развитию новых бизнесов Алексей Воронин.

— В чем суть разработки?

— Цифровая подстанция — ​важный элемент интеллектуальной энергосистемы. Она оборудована комплексом цифровых устройств, терминалов, релейной защиты и автоматики, а также АСУ ТП для регистрации аварийных событий, учета и контроля качества электроэнергии, систем телемеханики. В цифровой подстанции взаимодействие оборудования осуществляется согласно международному стандарту передачи данных МЭК‑61850, которого придерживается большинство ведущих мировых производителей при разработке новых образцов продукции.

В основе решения лежит универсальное вычислительное устройство — ​модуль. И все задачи и функции релейной защиты, автоматизации управления технологическими процессами подстанции, учета и контроля электроэнергии выполняются в виде отдельных программ на этих модулях. Систему из 12 модулей, размещенных на едином шасси, в едином корпусе, комплектуемом резервными блоками питания, сетевыми картами и промышленной шиной обмена данными, мы назвали кластером. Отсюда и название нашего продукта — ​кластерная цифровая подстанция.

Оборудование кластера обеспечивает соблюдение теплового режима, защиту от внешних механических воздействий и электромагнитных помех, допускает «горячую» установку и извлечение модулей без отключения питания. Два или три таких кластера, в зависимости от схемы и сложности подстанции, размещаются в стойке, которая монтируется на объекте.

Одинаковый конструктив модулей позволяет за счет массового производства на предприятиях оборонно-промышленного комплекса «Росатома» снизить стоимость каждой единицы. Типизация модулей приводит к существенному сокращению номенклатуры изделий, которые используются в цифровой подстанции, — ​это повышает надежность. Как результат, мы на четверть уменьшаем сроки проектирования и в два раза уменьшаем объем монтажных и наладочных работ на объекте внедрения.

— Какие еще преимущества у вашего решения?

— Как я уже говорил, все функции автоматизации и защиты нашей цифровой подстанции реализованы в виде отдельных пакетов программного обеспечения, работающих на универсальных вычислительных модулях. Принцип так называемой функционально-динамической архитектуры (ФДА). Это наше ноу-хау применительно к ЦПС, защищенное патентами. В рамках ФДА предусматривается контроль работоспособности ПО, перераспределение функций при выявлении отказа, автоматическая блокировка отдельного алгоритма при выявлении программного сбоя, обеспечение работоспособности ПО в зависимости от приоритетности функций, исполняемых им без участия оператора. Причем указанный функционал выполняется без выделения центрального узла принятия решений: система децентрализована и выдерживает отказ любого модуля.

Если один модуль выходит из строя, то задача, которую он выполнял, «переезжает» на соседний исправный модуль. Если, например, в кластере выйдут из строя восемь из 12 модулей, то на четырех оставшихся исправных будут работать функции, важные для работоспособности и безопасности объекта, отобранные по заранее определенному алгоритму. Это значительно повышает надежность и отказоустойчивость системы.

Открытая архитектура и отвязка функционального ПО от аппаратной части позволяют расширить перечень возможных разработчиков ПО и алгоритмов. Например, привлекать не только профильные институты и научные организации, но и небольшие коллективы разработчиков. Конечный заказчик сможет выбрать поставщиков функционального ПО по своим критериям.

Важно отметить, что система обладает встроенными алгоритмами резервирования, а также может функционировать с программным обеспечением других производителей.

— При разработке цифровой подстанции учитывались современные требования к информационной безопасности?

— Для нас, как и для всей атомной отрасли, безопасность — ​ключевой приоритет. В том числе информационная. Ее обеспечение — ​непрерывный процесс. Он начинается с анализа требований и проектирования архитектуры и продолжается на этапах разработки продукта, его испытаний, внедрения и технической поддержки в течение всего жизненного цикла. Сертификация встроенного ПО согласно требованиям Федеральной службы по техническому и экспортному контролю позволит применять платформу и продукты на ее основе на всех объектах критической информационной инфраструктуры государства.

— Какого экономического эффекта ожидаете при внедрении этого продукта?

— В первую очередь сокращения капитальных затрат за счет оптимизации стоимости оборудования, обусловленной конструкцией нашей кластерной цифровой подстанции.

Во-вторых, ожидаем снижения операционных расходов за счет оптимизации номенклатуры запасных частей и принадлежностей. Мы формируем ремонтный фонд из небольшого числа универсальных модулей, не дублируя, как раньше, приборы. Кроме того, становится проще обучать персонал, снижается влияние человеческого фактора. При расширении функционала «железо» подстанции остается прежним — ​мы совершенствуем только программное обеспечение, создаем новые алгоритмы и сервисы. Свойство самовосстановления функций на исправном модуле позволяет обслуживать подстанцию без постоянного присутствия персонала, сократить состав и количество выездных дежурных бригад.

— Какие потенциальные рынки сбыта вы видите?

— Это решение за счет своих характеристик и архитектуры может быть интересно заказчикам, связанным с производством, передачей и распределением электроэнергии. А также может применяться и в других отраслях промышленности как универсальная программно-аппаратная платформа автоматизации.

У нашей разработки высокий экспортный потенциал: функциональное ПО можно разрабатывать под особенности технического регулирования в отдельных странах, учитывать требования к системам, например, контроля качества электроэнергии. В рамках дальнейшей реализации проекта мы предложим рынку пакет разработчика функционального ПО для кластерной цифровой подстанции. Подумываем над созданием магазина приложений.

— На какой стадии сегодня находится проект?

— Успешно проведены функциональные испытания опытного образца преобразователя аналого-дискретных сигналов — ​одного из основных компонентов цифровой подстанции, собран ее опытный образец. Проведенные испытания показали, что все заложенные в комплекс идеи полноценно реализованы, заявленные характеристики и функционал достигнуты. Теперь будем поэтапно увеличивать объем оборудования цифровой подстанции на пилотном объекте, расположенном на площадке Приборостроительного завода в Трехгорном. Там же в первом полугодии 2021-го будет изготовлена установочная серия оборудования кластерной цифровой подстанции. По мере наращивания портфеля заказов будем готовить другие площадки, чтобы иметь резервную производственную мощность.

Далее проект предусматривает прохождение аттестации оборудования ЦПС и пилотной апробации, это необходимо для применения оборудования на объектах потенциальных заказчиков.

— Каковы дальнейшие шаги по развитию про­дукта?

— Сегодня особенно важно, чтобы инновационные решения создавались на отечественной программной и аппаратной базе. Только так мы сможем обеспечить технологический и цифровой суверенитет. Поэтому следующий этап нашего проекта — ​развитие этой платформы на российской электронно-компонентной базе. Задача — ​расширить линейку оборудования, наделить его новыми свойствами и возможностями, учесть особенности и требования отдельных отраслей. Создать на основе достигнутого универсальную программно-аппаратную платформу автоматизации для ТЭКа и промышленности.