CC BY
54Автоматизированная информационная система оперативно-диспетчерского управления электросетями военного назначения
Полковник В.А. СКИБА, доктор технических наук
Гвардии старший лейтенант А.В. СКИБА
Майор А.А. ПОПОВ
АННОТАЦИЯ ABSTRACT
С учетом достижений современных программно-ориентированных технологий предложен новый подход к модернизации существующей системы управления энергоснабжением военного назначения на фоне формирования единого информационно-коммуникационного пространства.
Системы управления энергоснабжением военного назначения, электросеть военного назначения, система оперативно-диспетчерского управления, информационная среда, сетеориентированные информационные услуги, информационно-управляющая система, информационно-коммуникационное пространство.
The paper suggests a new approach to modernizing the existing system of control over military energy supplies against the background of forming a uniform information and communication space planned with regard to achievements by modern program-oriented technologies.
KEYWORDS
Systems of military energy supply control, military power grid, system of operational dispatcher control, information environment, network-centric information services, information control system, information and communication space.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
НА СОВРЕМЕННОМ этапе модернизации и перевооружения Вооруженных Сил Российской Федерации (ВС РФ) в системе технического обеспечения Ракетных войск стратегического назначения (РВСН) назревают кардинальные изменения. Это связано не только с задачей создания более совершенной структуры системы управления ВС РФ, совершенствованием методов и способов проведения технического обслуживания и ремонта вооружения, военной и специальной техники, но и с оснащением войск современным электрооборудованием систем электроснабжения, высокоэффективными образцами вычислительной техники, внедрением новых телекоммуникационных систем и комплексов средств автоматизации управления.
В Министерстве обороны Российской Федерации (МО РФ) разработан и принят к реализации комплекс системно-технических решений по построению перспективной системы управления ВС РФ. Основу перспективной системы управления (СУ) видов и родов войск составит совокупность определенным образом организованных во времени и пространстве информационных, вычислительных и телекоммуникационных ресурсов, а именно автоматизированные информационно-управляющие системы. В данных системах должны быть устранены организационные, структурные и функциональные препятствия для эффективного вертикального и горизонтального взаимодействия органов управления различных звеньев.
Таким образом, возникает необходимость глубокой модернизации существующей системы управления энергоснабжением военного назначения (СУЭС ВН) соединений (частей) РВСН. Целью создания такой интеллектуальной информационно-управляющей системы является повышение эффективности функционирования, обеспечение гарантированного управления проведением работ, контроля мероприятий, а также обеспечения непрерывности информационного обмена между субъектами управления в условиях проведения различных работ.
На основе принятых МО РФ системно-технических решений фундаментом перспективной системы управления ВС РФ будет глобальная (пространственно-разнесенная) информационная сеть, создаваемая на базе имеющихся и перспективных ин-формационно-телекоммуникацион-ных систем видов и родов войск с применением достижений современных телекоммуникационных технологий и обладающая высокими оперативно-техническими характеристиками.
В данном аспекте возникают противоречия между требованиями МО РФ по внедрению интеллектуальных информационно-управляющих систем в контур управления ВС РФ и отсутствием эффективной сете-центрической системы управления энергоснабжением объектов позиционных районов соединений РВСН. Также на современном этапе у органов управления РВСН отсутствуют необходимые механизмы реализации данных требований из-за недостаточной автоматизации контроля и управления процессами энергоснабжения на оперативно-технических пунктах управления соединений (объединений).
Развитие собственной информационной системы управления и диспетчеризации энергоснабжением является актуальной задачей на фоне внедрения программно-аппаратных комплексов пунктов управления всех уровней управления. Для создания такой системы требуется детальная проработка достижений современных информационных технологий в гражданской сфере энергетики.
Актуальность данного вопроса обусловлена необходимостью исследования теоретических и практических проблем функциониро-
Основу перспективной системы управления видов
и родов войск составит совокупность определенным
образом организованных во времени и пространстве информационных, вычислительных и телекоммуникационных ресурсов, а именно автоматизированные информационно-управляющие системы.
вания системы информационного обеспечения оперативно-технических пунктов управления (ОТПУ) соединений РВСН. Этим и вызвано проведение теоретического обоснования, научно-технических и экспе-
риментальных исследований по созданию автоматизированной системы управления энергоснабжением позиционных районов РВСН на основе достижений современных информационных технологий.
Анализ вопросов разработки современной информационной системы управления энергоснабжением военного назначения
Электрические сети являются ядром энергосистемы ВС РФ, обеспечивающим их жизнедеятельность и безопасность в любых условиях обстановки. Вопросы разрешения проблемы ориентированности на рациональное расходование энергоресурсов, внедрения интеллектуальных информационно-управляющих систем и систем поддержки принятия решений в деятельность службы вооружения РВСН являются актуальными, и инновационная модернизация подходов управления сетями на основе последних технологических решений должна быть востребована.
В настоящее время электросеть военного назначения (ЭС ВН) должна отвечать следующим требованиям:
• безопасность — недопущение ситуаций в электроэнергетике, опасных для людей и окружающей среды;
• доступность — гарантированное обеспечение потребителей электроэнергией вне зависимости от того, когда и где она им необходима;
• надежность — возможность противостояния физическим и информационным негативным воздействиям без тотальных отключений или высоких затрат на восстановительные работы, максимально быстрое восстановление (самовосстановление);
• органичность с окружающей средой — снижение негативных воздействий на окружающую среду;
• экономичность — оптимизация тарифов на электрическую энергию
для потребителей и снижение общесистемных затрат;
• эффективность — максимизация эффективности использования всех видов ресурсов и технологий при производстве, передаче, распределении и потреблении электроэнергии.
Система электроснабжения ракетного комплекса (СЭС РК) — это сложная техническая система, включающая систему автономного электроснабжения, кабельные сети электроснабжения, трансформаторные подстанции и коммутационное оборудование. Сложность электроснабжения таких потребителей обусловлена наличием разнообразных систем управления (СУ), благодаря которым электроэнергия поступает к конечным элементам СЭС РК.
Выход из строя или неисправность элементов СУ электроснабжением (СУЭС) в первую очередь влияет на надежность, оперативность, бесперебойность электроснабжения, а также на качество поставок электроэнергии потребителям ракетного комплекса, снижая эти показатели. Нарушение этих показателей влечет за собой негативные последствия: сбой в работе систем управления и связи, нарушение работы системы охлаждения приборов, системы обеспечения температурно-влажностно-го режима, осушки, автоматического обнаружения и тушения пожара и т. д. Таким образом, налицо два вида ущерба — технологический и электротехнический.
В последние несколько лет в нашей стране активно прорабатываются концептуальные основы, развивается архитектура, стандарты и принципы построения «интеллектуальных энергетических сетей и систем», известных под названием SmartGrid (умные сети) или «активно-адаптивные сети» (ААС) энергетики1. Одновременно назрела необходимость оптимизации управления энергообеспечением систем военного назначения, при этом нужно менять и менталитет их пользователей, дать им возможность управлять своим энергопотреблением в автоматизированном режиме, организовать он-лайн-доступ к информации по потреблению.
Таким образом, для энергообеспе-чивающих систем военного назначения стал достаточно актуальным вопрос разработки современной автоматизированной информационной (интеллектуальной) системы оперативно-диспетчерского управления (АИ СОДУ) энергоснабжением, на основе концепции ААС (Smart Grid) сетей энергетики2, которая подразумевает развитие, дооснащение и интеграцию базовой инфраструктуры и оборудования энергетических сетей различного уровня, включающих генерацию, транспортировку, распределение и потребление электроэнергии на базе ИТ-инфраструктуры, современных информационно-коммуникационных технологий, связи, внедрения систем современной автоматизации управления. Одновременно в эту систему должны интегрироваться источники распределенной децентрализованной генерации, системы хранения электроэнергии, распределенные системы автоматики, контроля и мониторинга, разрабатываться и внедряться автоматизированные интеллектуальные системы управления подстанциями различных звеньев, системы управления
распределением и потреблением электроэнергии, современные приборы учета потребления.
В Вооруженных Силах РФ дежурные смены ОТПУ соединений до настоящего времени сталкиваются с неисправностями, вызывающими полную потерю питания от государственной сети, а в условиях ведения боевых действий вполне вероятно, что это будет нормой. Мнемосхемы, используемые в войсках, не в полной мере отображают реальное состояние системы энергоснабжения и не позволяют оперативно (в режиме реального времени) выявить характер и место неисправности, что влечет за собой нерациональное распределение задействованных расчетов для определения характера неисправности и ее устранения. Все это занимает много времени, влечет нерациональное применение людских и материальных ресурсов, а также несет угрозу потери боевой готовности и срыва выполнения поставленной боевой задачи.
На современном этапе в СУ энергоснабжением военного назначения наступает момент, когда их техническое перевооружение становится объективно необходимым.
Как правило, типовая система электроснабжения военного назначения состоит из электростанций и высоковольтных линий электропередачи, распределительных, трансформаторных станций (подстанций), приборов учета потребления электроэнергии (рис. 1).
В ней электросети представляют собой систему односторонней передачи электроэнергии, состоящую из нескольких мощных генерирующих станций, связанных с потребителями. Данная система в автоматическом режиме не учитывает всех возможностей и путей восстановления электроснабжения в критической ситуации. Система не предполагает, что потре-
Рис. 1. Типовая сеть электроснабжения пунктов управления военного назначения
битель может использовать резервные источники получения энергии, а именно мобильные электростанции подвижных пунктов управления различных звеньев. Основной упор сделан на знание оператором возможностей своей системы и принятие решения в «ручном» режиме. Следовательно, в современных условиях реализации политики интеллектуализации процессов управления электроснабжением необходима разработка интеллектуальной системы и обоснование концепции ее применения, позволяющей управлять этими процессами в автоматическом режиме.
На подавляющем большинстве центров питания распределительных сетей и в войсковых частях установлены морально и физически устаревшие индукционные или электронные датчики первых поколений, обеспечивающие возможность автоматизированного, а то и ручного съема показаний. Все это требует разработки не только качественно новых подходов к управлению системой ЭС ВН, но и автоматизации процессов управления восстановлением электроснабжения, проведением расчетов и анализа балансов электроэнергии, избирательному и оперативному восстановлению приоритетных потребителей.
В настоящее время структура управления энергосистемой военного назначения практически не меняется, но есть варианты построения сетей, в которых все элементы приобретают
интеллектуальный блок и каналы информационной связи. С учетом достижений современных информационных технологий появляется возможность разработки системы управления ЭС ВН, в которой все элементы смогут обмениваться информацией между собой и управляться в автоматизированном режиме с оперативно-технического пункта управления соответствующего звена посредством АИ СОДУ.
Если в гражданской сфере энергообеспечения уже нашли применение технологии ААС (Smart Grid), то что мешает применить их в интересах повышения обороноспособности государства?
Безусловно, тут необходима детальная проработка вопросов применения таких сетей и в военной среде. Под «умными (интеллектуальными) сетями электроснабжения» военного назначения следует понимать модернизированные сети, в которых использованы современные информационные и коммуникационные технологии для сбора информации об энергопроизводстве и энергопотреблении, позволяющие автоматически увеличивать эффективность управления энергосетями, тем самым повышая надежность, экономическую выгоду, а также устойчивость обеспечения доступа и распределения электроэнергии. С точки зрения применения ААС в СУЭС ВН требуется раскрыть такое понятие, как интеллектуальная система управления электроснабжением военного назначения, основой которой и будет являться предлагаемая автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления (АИ СОДУ) ОТПУ соединения (части) (рис. 2).
Таким образом, АИ СОДУ — это эргатическая (человеко-машинная) система, представляющая собой организационно-техническое объединение специализированных интеллектуальных систем (программно-аппаратных комплексов, комплексов средств автоматизации управления и т. д.), предназначенных для информационной поддержки должностных лиц и автоматизации процессов управления энергоснабжением ракетных комплексов (см. рис. 2).
Элементы такой системы обеспечат реализацию системных требований МО РФ по интеллектуализации процессов управления и могут быть эффективны для снижения простоев и обнаружения несанкционированных подключений к сетям военного назначения. Чтобы повысить
качество СУЭС, снизить затраты и потери энергии, должны использоваться перспективные устройства контроля состояния сети (датчики обнаружения коротких замыканий и контроля основных электрических параметров), оборудование релейной защиты и т. д. Внедрение такой системы интеллектуального управления позволит осуществлять удаленный сбор данных о потреблении энергоресурсов, анализировать и обрабатывать полученные данные, формировать отчетность, контролировать достоверность учета в СЭС ВН. Кроме того, появляется возможность
осуществлять информационный обмен со смежными автоматизированными системами.
Данный вопрос в такой постановке совершенно инновационен. Предлагаемая АИ СОДУ предназначена для более эффективной реализации существующих требований, а также за счет синергетического эффекта обеспечит новые свойства сетей ВН:
• гибкость — способность сети-подстраивается под нужды потребителей;
• доступность — способность к автоматическому расширению схем и новых подключений;
• надежность — устойчивость сети к физическому и кибернетическому вмешательству.
Интеллектуальные сети электроснабжения в ВС РФ просто необходимы, во-первых, для обеспечения автоматического контроля и управления всей энергосистемой позиционного района. Во-вторых, они позволят в автоматическом режиме оперативно ликвидировать, а зачастую и предупредить аварийные ситуации.
Внедрение данной системы в перспективе позволит повысить эффективность и надежность сетей, управление распределением электроэнергии станет действительно оперативным и устойчивым, а значит, и выгодным экономически как производителю, так и потребителю.
Среди основных целей создания АИ СОДУ необходимо выделить:
• увеличение использования цифровых и контролирующих технологий для обеспечения надежности, безопасности и эффективности электроснабжения ракетных комплексов;
• динамическая оптимизация операций управления состоянием сети
Ч
£
* 1 *^ +
ЙР
т «...
Рис. 2. Автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления
с обеспечением полной информационной защищенности;
• развитие и интеграция распределенной генерации, включая резервные (мобильные) источники энергии;
• управление спросом;
• использование интеллектуальных технологий для мониторинга состояния сети и управления сетью;
• интеграция «умных» приборов учета и устройств потребителя;
• развертывание и интеграция технологий хранения электроэнергии и снятия пиков нагрузки;
• предоставление потребителям своевременной информации и возможностей управления;
• разработка стандартов взаимодействия «умных» приборов и оборудования, подключенного к сети, включая инфраструктуру управления сетью;
• идентификация и снижение неразумных и излишних барьеров, препятствующих развитию технологий, практик и услуг в области интеллектуальных сетей.
В современной системе управления энергоснабжением военного назначения операторы управления электросети полагаются на индикаторы неисправности для обнаружения сбоев. Такие сетевые системы по сути изжили себя. В результате СЭС ВН как отрасль электроэнергетики функционирует на инфраструктуре, в которой доминируют архаичные и проприетарные системы, что в современных условиях неэффективно и недопустимо.
Требуется построение СУЭС ВН на основе «цифровых» электросетей, в которой будут генерироваться данные о состоянии и поведении оборудования. Эта информация и будет обрабатываться в современных высокозащищенных центрах обработки данных (ЦОД) пунктов управления на основе предиктивной (прогностической) аналитики. В та-
кой системе сети нового поколения в автоматическом режиме будут отслеживать потребление энергоресурсов и распределять энергопотоки, чтобы избежать сбоев и простоев. Создание перспективной системы управления электроснабжением РК может реализоваться благодаря внедрению новейших систем искусственного интеллекта на базе нейронных сетей, которые постоянно обучаются и способны самостоятельно принимать решения (обеспечивать информационную поддержку процессов принятия решений) в зависимости от сложившихся условий.
На оснащение интеллектуальными приборами учета (Smart Metering) в концепции Smart Grid отводится до 40 % от общей суммы инвестиций. Данные, полученные c их помощью, позволяют добиться существенного снижения потерь электроэнергии. Датчики передают информацию о состоянии сети, помогая увидеть и предвидеть проблемы, что в конечном итоге приводит к более экономичному потреблению ресурсов и сокращению затрат на ремонт и эксплуатацию сетей.
Основой «умной сети», безусловно, является программное обеспечение, подключенное ко множеству беспроводных датчиков. Такие 7оТ-платформы, как правило, универсальны и способны решать большой объем задач в режиме реального времени: автоматизировать работу оборудования, регистрировать сбои, предотвращать хищения электроэнергии, обеспечивать предиктивную аналитику и т. д. При этом все обновления сети делаются удаленно без необходимости отправлять сотрудников на физические объекты.
Современные IoT-платформы позволяют взаимодействовать с любыми программируемыми контроллерами или датчиками и свободно интегрируются в существующие системы
автоматизации. 7оТ-платформы также дают возможность использовать инфраструктуру сотовых операторов. Шлюзы позволяют устройствам формировать безопасные соединения с несколькими программно-аппаратными или облачными системами с помощью сотовой связи.
Распределенные энергосети становятся все более сложными, включающими множество различных устройств для управления. Для обмена данными в «умных сетях» активно используются облачные сервисы, которые подключаются к удаленной инфраструктуре и обмениваются данными и аналитикой в режиме реального времени через специализированные панели управления.
Облачные сервисы, работающие на базе ^^платформ, обобщают данные об энергопотреблении, анализируют информацию и формируют сце-
нарии эффективного потребления. В среднем такой сервис способен обеспечить до нескольких миллионов подключений.
На примере предприятий гражданской сферы уже достигнут определенный экономический эффект. При помощи интеллектуальной сети решена проблема эффективности функционирования электросетевых комплексов: на 25 % снижены потери электроэнергии при ее передаче, что позволяет экономить до 34—35 млрд кВт/ч в год (эквивалент годовой выработки электростанции мощностью 7,5 ГВт). Заодно обеспечивается и сопутствующий экологический эффект — снижается количество сжигаемого топлива и выбросов углекислого газа в атмосферу. Суммарный эффект для экономики России в результате реализации такого проекта составил около 50 млрд рублей3.
Повышение эффективности управления распределительными сетями военного назначения
В вопросах повышения эффективности управления распределительными сетями военного назначения основными задачами в современных условиях являются:
• обеспечение технологической инфраструктурной функции электрической сети на условиях равных возможностей ее использования всеми пунктами управления позиционного района;
• обеспечение стабильной и безопасной работы оборудования электрических сетей, надежного электроснабжения РК и качества электроэнергии, соответствующих требованиям, установленным нормативными актами, и принятие мер для обеспечения исполнения обязательств субъектов электроэнергетики;
• обеспечение условий и непрерывных поставок электроэнергии всем потребителям;
• обеспечение недискриминационного доступа субъектов к электрической сети при наличии технической возможности такого присоединения;
• минимизация сетевых технических ограничений в экономически обоснованных пределах;
• снижение затрат на передачу и распределение электроэнергии за счет внедрения передовых технологий эксплуатационного обслуживания и ремонта электросетевого оборудования, новой техники и энергосберегающих мероприятий.
Основой перехода к цифровым технологиям в ВС РФ является техническое перевооружение и модернизация системы связи и телекоммуникаций с существенным увеличением объема и скорости передачи информации. Поэтапный переход к таким цифровым интегрированным системам управления будет определяться
этапами внедрения Единой автоматизированной цифровой системы связи ВС РФ.
Важнейшими тенденциями развития инфокоммуникационных сетей военного назначения являются:
• повышение надежности и срока службы телекоммуникационных сетей;
• разработка методов прогнозирования развития телекоммуникаций в регионах в зависимости от потребления электроэнергии;
• создание систем управления ин-фокоммуникационной средой;
• внедрение одновременно с развитием цифровых сетей современных телекоммуникационных технологий, в первую очередь волоконно-оптической технологии;
• внедрение современных информационных технологий использования электрических сетей для передачи любой информации с подстанций, энергопредприятий, промышленных предприятий до контроля и управления энергопотреблением, в том числе решения задач информационного обеспечения деятельности абонентов электрической сети;
• использование средств связи и систем видеоконтроля для охраны энергообъектов.
Одним из главных признаков современных автоматизированных систем управления энергоснабжением является интеграция (комплекси-рование) множества программных продуктов в единое информационное пространство.
В настоящее время очень быстрыми темпами развивается технология интеграции, основанная на сетевых технологиях и на открытых стандартах, которые позволяют:
• создать техническую инфраструктуру для проектирования приложений и возможностей для развития системы в течение длительного времени;
• обеспечить возможность интеграции специализированных продуктов;
• обеспечить возможность последовательной интеграции существующих систем без существенных их изменений и перепрограммирования;
• обеспечить масштабируемость и переносимость программного обеспечения с целью тиражирования ее на объектах ракетных комплексов.
Геоинформационные технологии в системе управления энергосбережением военного назначения
Стремительное развитие и внедрение средств вычислительной техники и телекоммуникаций, систем спутниковой навигации, цифровой картографии, успехи микроэлектроники и другие технологические достижения, непрерывное совершенствование стандартного и прикладного программного и информационного обеспечения создают объективные предпосылки для все более широкого применения и развития качественно новой области — геоинформатики военного назначения. Она возникла на стыке географии, геодезии, топо-
логии, обработки данных, информатики, инженерии, экологии, экономики, бизнеса, других дисциплин и областей человеческой деятельности. Наиболее значимыми практическими приложениями геоинформатики как науки являются геоинформационные системы (ГИС) и созданные на их основе геоинформационные технологии (ГИС-технологии).
Опыт использования ГИС в отечественных электрических сетях показывает безусловную эффективность их возможного применения в системах военного назначения для:
• паспортизации оборудования сетей с их привязкой к цифровой карте местности и различным электрическим схемам: нормальной, оперативной, поопорной, расчетной и т. п.;
• учета и анализа технического состояния электротехнического оборудования: линий, трансформаторов;
• учета и анализа платежей за потребленную электроэнергию;
• позиционирования и отображения на цифровой карте места нахождения оперативно-выездных бригад.
В интересах СУЭС ВН с применением ГИС-технологий открываются большие перспективы при решении задач:
• оптимального планирования развития и проектирования электросетей военного назначения;
• ремонтного и эксплуатационного обслуживания существующих электрических сетей позиционных районов с учетом особенностей рельефа местности;
• оперативного управления сетями и ликвидацией аварий с учетом пространственной, тематической и оперативной информации о состоя-
Наиболее значимыми практическими приложениями
геоинформатики как науки являются геоинформационные системы и созданные на их основе геоинформационные технологии (ГИС-технологии).
нии сетевых объектов и режимах их работы.
Для этого уже сегодня необходима информационная и функциональная увязка ГИС, технологических программных комплексов АСУ электрических сетей, экспертных систем и баз знаний по решению перечисленных задач4.
В последние годы наметилась вполне определенная тенденция разработки интегрированных систем инженерных коммуникаций на единой топографической основе города, района, области, включающих тепловые, электрические, газовые, водопроводные, телефонные и другие инженерные сети, что может найти применение и в системах военного назначения.
Структура автоматизированной информационной системы оперативно-диспетчерского управления военного назначения
Цель создания АИ СОДУ — повышение экономичности и надежности распределения электрической энергии и мощности за счет обеспечения максимальной эффективности оперативно-технологической деятельности органов ОТПУ соединений (частей) путем комплексной автоматизации процессов сбора, обработки, передачи информации и принятия решений на основе современных информационных технологий.
Применительно к системе военного управления АИ СОДУ представляет собой распределенную иерархическую систему, на каждом уровне которой решается обязательный ба-
зовый состав задач, обеспечивающий выполнение основных функций оперативно-технологического управления ЭС ВН (рис. 3).
Состав автоматизированной информационной системы оперативно-диспетчерского управления:
1. Подсистема автоматизированного оперативно-диспетчерского управления (ПОДУ) электрическими сетями позиционного района. Основные функции ПОДУ:
• текущее управление сетями;
• оперативное управление и планирование энергоснабжения;
• контроль и управление электропотреблением;
Рис. 3. Структура АИ СОДУ соединения (части) РВСН
• планирование и управление обслуживанием и ремонтами.
2. Подсистема автоматизированного технологического управления (ПАТУ) предназначена для оперативного управления:
• релейной защитой и автоматикой;
• напряжением и реактивной мощностью.
3. Автоматизированная подсистема технического учета электроэнергии (АПТУЭ).
4. Подсистема связи, сбора, передачи и отображения информации (ПСПИ).
Задачи и основные направления развития основных подсистем автоматизированной информационной системы оперативно-диспетчерского управления
Учитывая возможности современных интеллектуальных информационно-управляющих систем в качестве основных тенденций перспективного развития многофункциональной автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления можно выделить следующие задачи, для реализации которых требуется проведение дополнительных исследований:
1. Повышение эффективности регулирования напряжения.
Основные проблемные направления исследований:
• повышение надежности и качества эксплуатационного обслужива-
ния средств автоматического регулирования напряжения;
• контроль и анализ графиков нагрузки потребителей и напряжений в узлах электрических сетей;
• повышение достоверности и объемов измерений реактивной мощности в распределительных сетях;
• разработка и внедрение программного обеспечения по оптимизации законов регулирования напряжения в распределительных сетях;
• разработка дистанционно управляемых средств регулирования напряжения.
2. Автоматизация учета электроэнергии.
Основное стратегическое направление — снижение коммерческих потерь электроэнергии для реализации которого необходима:
• стандартизация форматов и протоколов передачи данных;
• обеспечение дискретности учета, сбора и передачи формализованной информации, необходимой для эффективного функционирования СЭС ВН;
• обеспечение расчета фактических и допустимых небалансов электроэнергии в электрических сетях, локализации небалансов и принятия мер по их снижению;
• взаимной увязки со средствами АСДУ, АСУ трансформаторной подстанции и противоаварийной автоматики.
3. Цифровизация электрических сетей.
Данная задача ориентирована на автоматизацию бизнес-процессов в перспективе, она обеспечит мгновенную передачу сигналов при отключении любого участка сети на ОТПУ соединения (части) и позволит устранять аварийные ситуации в максимально короткий срок.
Главной идеей данной работы является создание высокоавтоматизированной сети военного назначения, наблюдаемость и управляемость которой обеспечены цифровыми системами связи и оборудования. В данной проблемной области требуют обсуж-
В последние годы наметилась вполне определенная тенденция разработки интегрированных систем инженерных коммуникаций на единой топографической основе города, района, области,
включающих тепловые, электрические, газовые и другие инженерные сети, что может найти применение и в системах военного назначения.
дения и доработки еще многие вопросы обеспечения взаимодействия в сфере цифровизации электросетевого комплекса.
На современном рынке ИТ-специалисты уже представили энергетикам гражданской сферы многочисленные продукты разных компаний и актуальные IoT-решения (Internet of Things — интернет вещей)5.
4. Мониторинг и управление параметрами СЭС ВН.
Для реализации данной задачи необходимо внедрение современных приборов мониторинга и управления, создание автоматической инфраструктуры измерительных сетей на уровне потребителей от отдельных помещений до комплексов зданий. Одновременно с этим должна решаться задача автоматического (автоматизированного) управления нагрузками путем распределенного технического мониторинга и управления энергоснабжением объектов (зданий) как целиком, так и по отдельным зонам.
Внедрение такой многофункциональной системы, обеспечивающей управление параметрами электроснабжения ракетных комплексов в перспективе позволит:
• осуществлять полный анализ потребления электроэнергии любого участка технологической подсистемы в режиме реального времени;
• оперативно осуществлять управление электропотреблением любого объекта путем автоматизации процессов управления приоритетами нагрузок, что повысит общую надежность и эффективность СЭС ВН;
• осуществлять контроль в реальном масштабе времени десятков параметров качества электроснабжения по каждому измеряемому каналу, в частности наличие реактивной составляющей электрической мощности, гармоник и т. п. Проводить анализ электрических параметров на
различных участках объектов ракетного комплекса, что позволит выявлять места, где есть необходимость установки дополнительного оборудования, корректирующего качество электроснабжения (в частности, компенсаторов реактивной мощности с автоматической подстройкой и выбором параметров), и позволяющих снизить общее электропотребление участка объекта, увеличить КПД оборудования и повысить общую надежность работы систем;
• мгновенно реагировать на возникающие аварийные ситуации в энергосистеме объектов РК, а также предупреждать дежурную смену ОТПУ о приближении параметров электроснабжения на объекте к критическим значениям.
Ярким примером демонстрации возможностей такой системы может служить Система мониторинга и управления пиковыми мощностями (токами) потребления комплекса «Омега-Плаза».
В данной системе все технические решения реализованы на базе оборудования компании Ай-Ти. На базе интеллектуального оборудования построены системы мониторинга энергопотребления офисных зданий, в эту же систему интегрирована и система мониторинга корпоративного ЦОД.
На рисунке 4 представлена структурная схема построения данной системы. Интеллектуальные приборы контроля качества электроснабжения, оснащенные трансформаторами тока, установлены непосредственно в щитах электроснабжения. Также к приборам подключены датчики для контроля темпера-
туры воздуха в электрощитовых. Приборы нижнего уровня коммутируются к головным приборам по специальному интерфейсу. Головные приборы включены в выделенный сегмент (изолированный по трафику) корпоративной сети Ethernet. Фактически в здании создана распределенная измерительная сеть, информация с которой в реальном времени передается на SCADA-систему (сервер и автоматизированные рабочие места), где и происходит сбор, обработка, архивирование, визуализация полученных данных, формирование аварийных предупреждений и сообщений, ведутся журналы событий и действий оператора. Имеется возможность доступа к системе посредством веб-доступа, а также реализованы функция и алгоритмы управления системой электроснабжения и энергосбережения.
Опыт разработки, внедрения и интеграции подобных систем показывает высокую надежность оборудования, открытость и совместимость решений, простоту конфигурирования и настройки (обычный состав включает интеллектуальные приборы контроля, трансформаторы тока, датчики температуры, программное обеспечение SCADA).
Решения по мониторингу электроснабжения сейчас внедряются
Рис. 4. Схема системы мониторинга электроснабжения
на различных объектах, таких как офисные здания, гостиницы, на объектах ИТ-инфраструктуры (в частности, ЦОД, в том числе операторского класса), в банках, в бюджетных организациях.
Применение подобных решений в системе электроснабжения военного назначения позволит:
• повысить эффективность как системы электроснабжения ракетных комплексов соединения (части) в целом, так и отдельных ее участков;
• сократить стоимость эксплуатации систем энергообеспечения, повысить информированность дежурной смены;
• сократить расходы на энергоресурсы, обеспечить энергосбережение зданий и специализированных сооружений;
• обеспечить полный мониторинг контроля качества электроснабжения, возможность управления нагрузками, в том числе удаленных объектов;
• обеспечить значительное повышение надежности энергосистемы ВС РФ;
• обеспечить документирование всех событий, происходящих в системе, обеспечить хранение и резервирование данных, строить графики и выпускать отчетные документы.
Возможности автоматизированной информационной системы оперативно-диспетчерского управления по диспетчеризации объектов
Объективно сама структура построения системы диспетчеризации объектов военного назначения зависит от многих факторов (количество контролируемых параметров, территориальная отдаленность объекта контроля, тип оборудования и т. п.).
Внедрение АИ СОДУ в перспективных СЭС ВН по сравнению с суще-
Цифровизация электрических сетей ориентирована на автоматизацию бизнес-процессов в перспективе, она обеспечит мгновенную передачу
сигналов при отключении любого участка сети на ОТПУ соединения (части) и позволит устранять аварийные ситуации в максимально короткий срок. Главной идеей данной работы является создание высокоавтоматизированной сети военного назначения, наблюдаемость и управляемость которой обеспечены цифровыми системами связи и оборудования.
ствующей системой централизованного сбора данных позволит повысить ее эффективность за счет:
• уменьшения количества и номенклатуры кабельных линий связи;
• повышения удобства обслуживания в процессе эксплуатации;
• снижения временных и материальных затрат на проведение монтажных и пуско-наладочных работ;
• быстрой диагностики возможных неисправностей в системе и быстрой проверки прохождения сигнала от датчиков полевого уровня до шкафа командного пункта и рабочего места диспетчера;
• унификации элементной базы и снижения объема необходимого ЗИП;
• повышения надежности системы в целом и снижения вероятности возникновения «ложных» сигналов.
На примере соединения (части) такая система позволяет:
• снизить эксплуатационные затраты в течение жизненного цикла;
• обеспечить безопасную и бесперебойную работу всех инженерных подсистем комплексов;
• уменьшить риск возникновения аварийных ситуаций;
• своевременно распознавать и сигнализировать об аварийной ситуации;
• получать полную информацию о работе всех систем в реальном масштабе времени;
• вести контроль за расходом потребляемых ресурсов;
• динамически отображать состояние инженерных систем на рабочих местах операторов в реальном масштабе времени.
Представленные предложения по разработке и внедрению автоматизированной информационной системы оперативно-диспетчерского управления электроснабжением объектов военного назначения становятся все более актуальными на фоне практической реализации концепции «Интеллектуальных сетей энергетики» в гражданской сфере.
Для реализации задачи мониторинга и управления параметрами СЭС ВН необходимо внедрение современных приборов мониторинга и управления, создание автоматической инфраструктуры измерительных сетей на уровне потребителей от отдельных помещений до комплексов зданий. Одновременно с этим должна решаться задача автоматического (автоматизированного) управления нагрузками путем распределенного технического мониторинга и управления энергоснабжением объектов (зданий) как целиком, так и по отдельным зонам.
Рассмотренный вопрос применения «умных сетей» в военной среде раскрывает необходимость модернизации энергетической системы военного назначения, в которой должны
быть использованы современные информационные и телекоммуникационные технологии для сбора информации об энергоснабжении, позволяющие автоматически повышать эффективность управления энергосетями позиционных районов РВСН, тем самым повышая надежность, экономическую выгоду, а также устойчивость обеспечения доступа и распределения электроэнергии.
С точки зрения применения современных активно-адаптивных сетей в системе управления энергоснабжением введено и раскрыто новое понятие — интеллектуальная система управления электроснабжением военного назначения, основой которой является автоматизированная система оперативно-диспетчерского управления ОТПУ соединения (части).
Исходя из вышеизложенного могут быть определены основные направления развития системы электроснабжения объектов ВС РФ на ближайшую перспективу. Среди них можно определить первоочередные задачи для реализации:
• разработка концепции и перспективной программы развития, модернизации, технического перевооружения и реконструкции распределительных электрических сетей, средств и систем управления их режимами, ремонтным и эксплуатационным обслуживанием;
• переход к приоритетному принципу выделения финансовых и материальных ресурсов по поэтапной практической реализации концепции интеллектуализации СЭС ВН с пониманием решающей важности опережающего развития распределительных сетей и систем управления ими;
• разработка современной, ориентированной на рыночные условия хозяйствования и управления нормативно-методической базы развития распределительных электрических
сетей военного назначения и систем управления ими;
• разработка экономически обоснованных требований к отечественной промышленности по производству современного оборудования электрических сетей военного назначения и систем управления ими;
• организация системы сертификации и допуска к эксплуатации отечественного и импортного оборудования для распределительных сетей военного назначения и систем управления ими;
• реализация и анализ результатов внедрения пилотных проектов по отработке новых перспективных технологий и систем автоматизированного управления распределительными электрическими сетями в интересах ВС РФ.
Разработка и внедрение эффективных автоматизированных систем управления распределительными электрическими сетями — комплексная задача, требующая значительных капиталовложений МО РФ. Прежде чем начинать модернизацию и техническое перевооружение действующей системы управления электрическими сетями или создавать новую, необходимо ясно понимать набор решаемых задач, предполагаемый эффект от внедрения АИ СОДУ. Необходима разработка методики расчета ее эко-
Вопрос применения «умных сетей» в военной среде раскрывает необходимость модернизации энергетической системы военного назначения, в которой
должны быть использованы современные информационные и телекоммуникационные технологии для сбора информации об энергоснабжении, позволяющие автоматически повышать эффективность управления энергосетями позиционных районов РВСН, тем самым повышая надежность, экономическую выгоду, а также устойчивость обеспечения доступа и распределения электроэнергии.
номической эффективности, определения этапности создания и развития, но это предмет последующих исследований.
Энергетика страны не стоит на месте, она постоянно развивается, и все положительные итоги ее модернизации можно и нужно использовать в Вооруженных Силах РФ, что в сочетании с достижениями современных информационных технологий позволит эффективно решить значительное число существующих проблем в этой сфере.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Топ-5 перспективных технологий интеллектуальных электросетей. Интернет портал «Smartenergy. Russia», 2019. http:// smartenergysummit.ru/novosti/top-5-persp ektivnyix-texnologij-intellektualnyix-elektrosetej (дата обращения: 02.07.2020).
2 Там же.
3 Перспективы развития систем электроснабжения. Интернет портал «studopedia.org», 2014. URL: https:// studopedia.org/1-5093.html (дата обращения: 02.07.2020); Колбина Л.М. Всем сетям
сеть // Журнал «Эксперт Урал». 2018. № 26 (768).
4 Воротницкий В.Э.Повышение эффективности управления распределительными сетями // Журнал «Энергосбережение». 2005. № 10. C. 94—100.
5 Там же.
6 В. Волобуев. Современный комплекс мониторинга и управления системами электроснабжения объектов. URL: http:// www.it.ru/press_center/publications/2368 (дата обращения: 06.07.2020).
