Электроэнергетика – очень сложный технологический комплекс, включающий производство энергии на электростанциях, передачу по электрическим сетям различных классов напряжения и потребление, будь то плавильная печь металлургического завода или привычно бормочущий телевизор на нашей кухне. Подобная система не может жить без единого централизованного, четкого контроля и управления. Выполнение этой важной задачи возложено на Акционерное общество «Системный оператор Единой энергетической системы» (АО «СО ЕЭС») – специализированную организацию, которая согласно российскому энергетическому законодательству единолично осуществляет централизованное оперативно-диспетчерское управление в Единой энергетической системе страны.  

Современный мир диктует новые правила для развития любой экономической отрасли – цифровые правила. Эта идея отражена в утвержденной в 2017 году государственной программе «Цифровая экономика Российской Федерации». Цифровые технологии играют значимую роль как в повседневной жизни каждого человека, так и в функционировании любой отрасли народного хозяйства. Не исключение и электроэнергетика, где внедрение таких технологий является одним из ключевых приоритетов развития. 

АО «СО ЕЭС» на протяжении нескольких десятилетий последовательно развивает цифровые системы управления электроэнергетическим режимом работы всей энергосистемы России. Основными направлениями, где Системный оператор уже применяет современные цифровые технологии, являются развитие централизованной системы автоматического регулирования частоты и перетоков активной мощности, централизованной системы противоаварийной автоматики, системы мониторинга запасов устойчивости и дистанционного управления оборудованием энергетических объектов.

Огромное количество и быстротечность процессов, протекающих в энергосистеме, не позволяют человеческому разуму эффективно воспринимать и обрабатывать весь массив данных, который требуется проанализировать для управления системой. Поэтому на помощь приходят цифровые технологии. В объединённой энергосистеме Сибири (ОЭС Сибири), в состав которой входит энергосистема Республики Бурятия, централизованная система АРЧМ в режиме реального времени выполняет обработку свыше 4700 параметров и выдает управляющие воздействия непосредственно на семь сибирских гидроэлектростанций. Система позволяет регулировать перетоки мощности, поддерживать уровень частоты в соответствии с требованиями стандартов, обеспечивает требуемое качество электроэнергии у потребителя. 

Насколько бы ни была совершенна система, избежать незапланированных отклонений невозможно, возникновение сбоя и аварийных ситуаций полностью не исключить. Для минимизации негативного воздействия на конечного потребителя и защиты оборудования энергосистемы необходимо быть готовым к нарушениям в ее работе. В арсенале Системного оператора имеется инструмент, который анализирует в реальном времени текущую ситуацию и всегда готов к использованию для сокращения последствий аварийных возмущений – это ЦСПА. Эта централизованная система, управляющий комплекс которой установлен в Объединенном диспетчерском управлении энергосистемой Сибири (ОДУ Сибири), а конечные устройства противоаварийной автоматики – на ряде крупнейших сибирских энергетических объектов, также базируется на применении современных цифровых технологий. Программно-аппаратный комплекс верхнего уровня в ОДУ Сибири в режиме реального времени каждые 30 секунд осуществляет анализ десятков возможных аварийных событий в сети 500 кВ, обрабатывает более 9000 параметров. И на основе полученных данных выполняет настройку низовых устройств противоаварийной автоматики на энергообъектах ОЭС Сибири. Благодаря применению современной системы противоаварийной автоматики, при возникновении нештатных ситуаций в электроэнергетике конечный потребитель электроэнергии чаще всего и не знает о возникающих в энергосистеме проблемах, а оборудование электростанций, ЛЭП и подстанций и сетей остаётся неповреждённым. 

Электрический ток «бежит» по проводам, вся наша страна пронизана электрическими проводами как тело человека кровеносными сосудами. Но, как и любой транспорт, электрическая сеть имеет свои ограничения, обусловленные необходимостью поддержания надёжного функционирования сетевого и генерирующего оборудования и энергосистемы в целом. Определением критериев таких ограничений занимается Системный оператор, который владеет информацией о состоянии объектов генерации, сетей, «узких местах» в них, а также о ремонтах оборудования. Конечный результат сложных расчетов Системного оператора называется максимально допустимым перетоком мощности (МДП) – он отражает пропускную способность линии электропередачи в данный конкретный момент. Чтобы пропускная способность ЛЭП использовалась наиболее эффективно, МДП желательно перерасчитывать максимально часто, так как режим работы энергосистемы постоянно меняется. И в этом помогает программно-технический комплекс СМЗУ, разработанный «Научно-техническим центром ЕЭС» совместно с Системным оператором. СМЗУ в режиме реального времени определяет величины допустимых перетоков мощности, основываясь на более чем 10 000 параметров телеметрии и с учетом изменения схемно-режимной ситуации в энергосистеме. Эффект от использования этой системы – увеличение использования пропускной способности существующей сети, что обеспечивает возможность загрузки экономически эффективных электростанций ОЭС Сибири. В энергосистеме Республики Бурятия система СМЗУ помогает определять максимально допустимые перетоки по линиям электропередачи, связывающим энергосистему региона с соседними энергосистемами Иркутской области и Забайкальского края. 

Вектор развития цивилизации всегда направлен на повышение безопасности труда и его эффективности. Одно из проявлений этого движения в электроэнергетике – внедрение и развитие дистанционного управления объектами. Дистанционное управление позволяет диспетчерскому персоналу Системного оператора производить переключения в сети в несколько раз быстрее чем раньше, благодаря применению специально разработанных компьютерных алгоритмов – буквально несколькими кликами компьютерной мыши. 

Системы дистанционного управления, внедряемые в энергосистеме Системным оператором совместно с сетевыми компаниями, предусматривают производство переключений по выводу из работы и вводу в работу оборудования подстанций и линий электропередачи с использованием автоматизированных программ переключений (АПП). Новая технология, основанная на автоматическом выполнении последовательности действий и обмене телеметрической информацией по цифровым каналам связи, позволяет в несколько раз сократить длительность ввода в работу и вывода из работы оборудования подстанций и ЛЭП по сравнению с традиционной технологией, предусматривающей выполнение этих действий по отдельным командам диспетчерского персонала. 

Минимизация времени производства переключений сокращает период отклонения режима работы электростанций от планового диспетчерского графика, что необходимо для выполнения режимных мероприятий на время переключений, а также уменьшает общее время отключения ЛЭП и электросетевого оборудования для производства ремонтных работ. Это, в свою очередь, снижает суммарные затраты потребителей электрической энергии. В энергосистеме Республики Бурятия дистанционное управление внедряется на подстанциях 220 кВ Татаурово и Горячинская. 

Помимо дистанционного управления электросетевым оборудованием, развивается и внедряется система дистанционного управления нагрузкой электростанций – автоматического доведения задания плановой мощности до генерирующего оборудования. Специфика электроэнергетики состоит в том, что в каждый момент времени необходимо произвести столько электроэнергии, сколько потребляется. Системный оператор на основании собственного спланированного на предстоящие часы прогноза потребления электроэнергии выдаёт задания на работающие электростанции. На каждый час все электростанции России получают от Системного оператора задания на определенный объем производства электрической энергии, выполняемые оперативным персоналом станций. Система доведения задания плановой мощности (СДПМ) до электростанций подразумевает под собой автоматическое управление работой генераторов на основании полученных графиков от Системного оператора. 

Внедрение СДПМ – это снижение нагрузки на оперативный персонал электростанций, увеличение скорости, надежности и точности доведения плановых диспетчерских графиков и диспетчерских команд до систем группового регулирования активной и реактивной мощности ГЭС и систем автоматического управления мощностью тепловых станций. 

Автоматизированное дистанционное управление не обошло и новые технологии «зеленой энергетики»: строящиеся солнечные электростанции в Республики Бурятия проектируются изначально с возможностью дистанционного управления из диспетчерского центра Бурятского РДУ. 

Принципиальное значение для выполнения функций Системного оператора имеет надежность ИТ-инфраструктуры. Ключевую роль в этом играют центры обработки данных филиалов Системного оператора. Так, например, в режиме реального времени в ОДУ Сибири поступает более

30 000 параметров режима работы Объединенной энергосистемы Сибири. К 2024 году планируется увеличить их количество до 40 000. Благодаря внедрению современных центров обработки данных, на 80 % повысилась эффективность использования вычислительных ресурсов, на 25 % снизились затраты на эксплуатацию и реновацию оборудования, сократилось до минимума время восстановления информационных систем после подавляющего большинства технических сбоев в работе.

***

Использование в электроэнергетике передовых цифровых технологий позволяет получить значительный положительный эффект за счет построения на их базе более эффективных моделей управления технологическими и деловыми процессами. Филиал АО «СО ЕЭС» Бурятское РДУ благодаря разработке, внедрению и применению цифровых технологий, повышает надежность и качество управления энергосистемой региона. 

В конечном итоге цифровые технологии, применяемые в «большой» энергетике, делают нашу с вами жизнь комфортнее и безопаснее.