Кризис электросетей в России

Анонс: Реальный назревающий кризис электросетей в России и его ключевые причины. Значение и место программно-логических контроллеров в архитектуре предприятия и цифровизации электросетей. ПЛК разработки компании «МИРКОН».

Для специалистов в отрасли энергетики не секрет, что за исключением (условно) небольших предприятий, жилого сектора все силовые сети промышленных, непромышленных и инфраструктурных объектов низкого и низкого среднего напряжения по контролю и управлению, как минимум автоматизированные, а некоторые автоматические. Причем переход на «цифровые» электросети с автоматическими системами управления (АСУ) формализован в новой Энергетической стратегии страны, а «эксперты» из Рунета и даже оф. профильные структуры (Минэнерго, ПАО Россети, ПАО ФСК ЕЭС, Минцифры России, ЦСР «Северо-Запад» и т.д.) с момента появления тренда «цифровизации» буквально «засыпали» информационное пространство некорректными, а часто бредовыми «терминами», явно не понимая самой сути вопроса.

К «политиканству» в технической области чуть более месяца назад добавилась объективная и очень серьезная проблема, вскрывшая просчеты в ряде программ импортозамещения, в том числе в сегменте электротехнической промышленности от Минпромторга России. Как «выяснилось» после блокирования импортных поставок в страну на национальном электротехническом рынке России de facto нет целого перечня действительно отечественной продукции, критически необходимой для функционирования силовых сетей низкого и низкого среднего напряжения, причем на грани катастрофы очутились именно силовые сети с автоматическим и автоматизированным управлением, т.е. «львиная доля» среди всех электросетей, от которой по факту зависит существование экономики страны.

«Оказалось», что:

• АСУ любой топологии (двух-, трехуровневые, каскадные многоуровневые с обратной связью или без) и масштаба (цеха, предприятия, комбината, корпорации) не может работать без … программно-логических контроллеров, по сути, связующего звена между собственно оборудованием, датчиками, измерительными приборами и программно-аппаратными средствами, обеспечивающими анализ, расчеты, оптимальное управление объектом;
• контролеров отечественного производства в стране нет, а на разработку и/или внедрение необходимы финансовые средства, которые сегодня тоже в «дефиците» у большинства предприятий;
• поломки и выход из строя зарубежных контроллеров в силовых сетях наших объектов – вопрос времени, а при отсутствии или импортных поставок, или отечественных аналогов, работоспособность не только АСУ, но и самих электросетей становится сомнительной.

Значение и место программно-логических контроллеров в архитектуре предприятия и цифровизации электросетей

Если абстрагироваться от броской, не формализованной и (зачастую) технически некорректной «терминологии», сопровождающей реализацию новой Энергетической стратегии РФ и «цифровизацию» экономики России в целом, то любые «цифровые», «умные» (Smart Grid), «интеллектуальные» (Intelligent Grid» (в терминологии ПАО «Россети») сети – это не более, чем симбиоз информационно-коммуникационной и силовой сетей на базе автоматических (без участия человека), или же автоматизированных систем управления (с участием человека в процессе принятия ключевых решений). Причем здесь под «управлением» понимается решение более сложных, часто общих (глобальных в масштабе объекта) задач, чем поддержание (аналог – стабилизация) одного или нескольких технологических параметров, технически корректно обозначаемого термином «регулирование».

Общее (и традиционное) название таких программно-аппаратных средств – АСУ ТП, создаваемых для максимально возможного исключения человеческого фактора из управления процессами на объекте и, соответственно, снижения рисков аварийности.

Любая АСУ ТП имеет свою архитектуру и обычно – 3-хуровневую (см. рис. ниже), где:

• первый (низший) уровень (принято обозначение термином «control») выполняет задачи сбора информации о параметрах, состоянии контролируемого оборудования, анализа, выработки регулирующих действий для поддержания параметров в пределах заданных значений, сигнализации отклонений, противоаварийной защиты и т.д.
  Т.е. это (условно) «фронт-офис», «общающийся» с подконтрольным оборудованием, устройствами через систему датчиков и исполнительные механизмы, а значит de facto – фундамент любой АСУ ТП (или «цифровой» электросети), поскольку ПЛК этого уровня обеспечивают собственно «симбиоз» информационно-коммуникационной и силовой сетей.
  Для программирования ПЛК (регуляторов) на промышленных микроконтроллерах используют пакеты CASE (Computer Aided Software Engineering), коммутация с более высоким уровнем обеспечивается по слаботочным линиям (оптоволокно, витая пара) или силовым кабелям (в диапазонах высоких частот) по формализованным протоколам связи;
• второй (средний) уровень включает станции управления, по сути, более мощные и функциональные сервера с автоматизированным рабочим местом диспетчера и обозначается, как Supervisor Control And Data Acvisition (SCADA, диспетчерское управление и сбор данных).
  Задачи программно-аппаратного комплекса – регистрация и архивирование данных, получаемых с ПЛК низшего уровня, вычисление не измеряемых технологических параметров, показателей качества, анализ и принятие решений по исполнению производственного плана (подсистема MES - Manufacturing execution system), синхронизация работы подсистем, организация архивов по выбранным параметрам, обмен информацией между ПЛК первого и верхним уровнем, обечпечение работы в аварийном режиме, планирование производственного процесса (подсистема MRP - Manufacturing resource planning) и т.д. Программирование серверов (или ПК на небольших объектах) – пакеты приложений платформы SCADA, коммутация с высшим уровнем – по слаботочным линиям, радио связи (при высоком уровне визуализации представления информации SCADA часто называют MMI – систем Man Machine Interface);
• высший уровень включает сервера с программными платформами для обработки общей информации, создания (и архивации) баз данных по объекту, их анализа, принятия организационных, технических, технологических решений, в том числе по «не техническим» направлениям – управлению отношениями и расчетам с клиентами, поставщиками, логистикой и пр.
  Этот уровень обозначают термином «management» и вот к нему «относится» большинство маркетинговых терминов в области «цифровизации» - технологии блокчейна, аддитивные (3D-принтинг), туманных вычислений, предиктивного управления, «цифровых двойников» (Process Digital Twins) и т.д.

ПЛК разработки компании «МИРКОН».

Для максимально возможно оперативного решения уже назревшей и критической проблемы компания «МИРКОН» разработала, а сегодня пробует внедрить в производство ПЛК на базе отечественных комплектующих и программного обеспечения, однако пока вопрос «завис» из-за нехватки финансирования (государственного или частного). Вместе с тем, менеджмент и команда «МИРКОН» продолжают работы по подготовке к внедрению, что (при наличии финансирования) позволит быстро нивелировать риски кризиса отечественных силовых сетей.