МЭИ / ЗАО "ЭнЛАБ"

Уважаемые коллеги.

Приглашаем Вас на новый вебинар, посвященный ПАК ЦДЭС. Этот вебинар представители МЭИ и ЗАО «ЭнЛАБ» проведут 26 февраля с 11:00 до 12:00 часов по московскому времени. Тема вебинара: «Применение ИИ в ПАК ЦДЭС».

На вебинаре будут рассмотрены следующие вопросы:

архитектура решений по интеграции различных сервисов на базе ИИ в ПАК ЦДЭС;
описание возможностей по применению ИИ для повышения эффективности работы с ПАК ЦДЭС;
практическая демонстрация работы новых ИИ приложений на платформе ПАК ЦДЭС;
планы развития решений на базе ИИ в ПАК ЦДЭС.

Основной спикер Александр Александрович Волошин.

Заведующий кафедрой РЗиАЭ ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ», кандидат технических наук, доцент, почетный доктор электротехники, член-корреспондент АЭН РФ, директор Центра компетенций НТИ «Технологии транспортировки электроэнергии и распределенных интеллектуальных энергосистем».

Ждем Ваши заявки на новый вебинар по адресу mail@ennlab.ru.

Упомянутая заявка должна содержать следующие сведения о сотрудниках Вашего вуза или компании, которые хотят принять участие в вебинаре:

- Ф.И.О.;

- название вуза или компании;

- занимаемая должность;

- адрес электронной почты;

- номер телефона для связи.

При получении Вашей заявки, мы вышлем Вам ссылку за несколько дней до вебинара.

Список методических указаний для выполнения с использованием ПАК ЦДЭС лабораторных работ по изучению РЗА

Мы начинаем размещать у себя на сайте список методических указаний для выполнения с использованием ПАК ЦДЭС лабораторных работ по изучению РЗА. Далее этот список будет размещаться в разделе "Цифровой двойник энергосистемы ЦДЭС" нашего сайта.

Вводная работа по ознакомлению с ПАК ЦДЭС. 2024г.
Автоматическое повторное включение. 2024г.
Автоматика регулирования коэффициента трансформации и автоматический ввод резерва. 2024г.
Статическая частотная характеристика нагрузки. 2024г.
Автоматическая частотная разгрузка. 2024г.
Автоматика электроэнергетических систем с применением ПАК ЦДЭС. 2024г.

Новая публикация про ПАК ЦДЭС

В журнале "Энергоэксперт", №4 (96), 2025 опубликована статья "Применение ПАК ЦДЭС для автоматизации расчета параметров срабатывания РЗА", авторы Волошин А.А., Гэн Шэнмин, Сараев Н.А., Яковлев Д.П.

Современная электроэнергетика сталкивается с рядом вызовов, таких как рост потребления энергии, увеличение доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ), необходимость повышения надежности и эффективности энергосистем. В этих условиях традиционные методы управления и контроля становятся недостаточно эффективными, поэтому необходимо внедрять новые подходы, основанные на методах искусственного интеллекта (ИИ). Искусственный интеллект, включая машинное обучение, нейронные сети и методы обработки больших данных, открывает новые возможности для автоматизации и повышения эффективности работы энергосистем. Однако, электроэнергетическая отрасль предъявляет высокие требования к надежности и функциональной корректности синтезируемых методами ИИ решений, поскольку ошибочное управляющее воздействие может привести к аварийной ситуации. Поэтому возникает необходимость создания методологии обеспечения доверия к применяемым методам искусственного интеллекта.

Новая публикация про ПАК ЦДЭС

В журнале "Релейная защита и автоматизация", №03 (60), сентябрь 2025 опубликована статья "Применение контроллеров на процессорах RISC-V совместно с программно-аппаратным комплексом "Цифровой двойник энергосистемы", авторы Волошин А.А., Волошин Е.А., Лебедев, А.А., Лачугин В.Ф., Домрачев В.А., Танюрчев Н.В. Аннотация: рассматривается применение контроллеров, реализуемых с применением процессоров архитектуры RISC-V при выполнении автоматизированных систем управления технологическими процессами с открытой архитектурой, а также интеграция программно-аппаратного комплекса «Цифровой двойник энергосистемы». Обсуждаются проблемы, связанные со стандартизацией и совместимостью оборудования в области автоматизированных систем управления технологическими процессами. Рассматривается также разработка прототипа программируемого логического контроллера на базе RISC-V для управления технологическим оборудованием. Приводится описание функциональной схемы, процесса разработки прикладного программного обеспечения и испытания прототипа, а также результаты, подтверждающие возможность интеграции с программно-аппаратным комплексом «Цифровой двойник энергосистемы».

Новая публикация про ПАК ЦДЭС

В журнале "Энергоэксперт", № 3, 2025 опубликована статья "Применение ПАК ЦДЭС для автоматизации расчета параметров срабатывания РЗА", авторы Волошин А.А., Коваленко А.И., Вертогузов Д.А. (НИУ МЭИ), Шамис М.А. (ЗАО «ЭнЛАБ»)

В статье описывается функционал программно-аппаратного комплекса «Цифровой двойник энергосистемы» (ПАК ЦДЭС) для автоматизации расчета параметров срабатывания устройств релейной защиты и автоматики в составе приложений «Автоматизированный расчет параметров срабатывания РЗА» (АРПС РЗА) и «Автоматизированный расчет режимов» (АРР).

МФЭС-2025

Традиционно наше предприятие приняло участие в Международном форуме "Электрические сети" (МФЭС), который в этом году проходил в Москве со 2 по 4 декабря. На нашем стенде мы демонстрировали приборы китайской компании Ponovo для проверки РЗА, а также с нашими партнерами из МЭИ программно-аппаратные комплексы (ПАК) ЦДЭС. Также совместно с коллегами из МЭИ мы в рамках МФЭС организовали семинар "Использование цифровых двойников и искусственного интеллекта в электроэнергетике на примере программно-аппаратного комплекса ЦДЭС для моделирования энергосистем". На семинаре, программа которого приведена ниже, выступили как разработчики ПАК ЦДЭС, так и представители предприятий и вузов, уже использующих комплекс в своей работе. Если Вы хотите получить презентации докладов, прозвучавших на семинаре, присылайте свои заявки на адрес mail@ennlab.ru.

Стенд ЭнЛАБ

Семинар

Приглашение на семинар на МФЭС-2025

Как многие из Вас уже знают, в этом году Международный форум «Электрические сети» (МФЭС-2025) будет проходить в выставочном комплексе «Тимирязев Центр» со 2 по 4 декабря. В рамках программы МФЭС-2025 МЭИ и «ЭнЛАБ» 4 декабря с 11:00 до 14:00 в конференц-зале №3 будут проводить семинар «Использование цифровых двойников и искусственного интеллекта в электроэнергетике на примере программно-аппаратного комплекса ЦДЭС для моделирования энергосистем».

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА СЕМИНАРА

Области применения ПАК ЦДЭС.
Цифровые двойники в электроэнергетике: назначение, области применения и архитектура решений.
Доверенный искусственный интеллект для электроэнергетики
Интеллектуальные системы управления микроэнергосистемами на базе ПАК ЦДЭС
Автоматический синтез алгоритмов РЗА с применением методов ИИ в ПАК ЦДЭС
Автоматизация расчета параметров срабатывания РЗА в ПАК ЦДЭС
Цифровой двойник РЗА ЦПС в ПАК ЦДЭС
Демонстрация работы Интеллектуальной системы РЗА с применением ПАК ЦДЭС
Создание киберполигонов на базе применения ПАК ЦДЭС
Применение испытательных комплексов серии РЕТОМ совместно с ПАК ЦДЭС для тестирования РЗА.

В Программу семинара могут быть внесены некоторые изменения.

Ждем Ваши заявки на участие в семинаре по адресу mail@ennlab.ru.

Упомянутая заявка должна содержать следующие сведения о сотрудниках Вашего вуза или компании, которые хотят принять участие в семинаре:

- Ф.И.О.;

- название вуза или компании;

- занимаемая должность;

- адрес электронной почты;

- номер телефона для связи.

С материалами по ПАК ЦДЭС Вы можете ознакомиться по ссылкам далее:

- брошюра ЦДЭС;

- презентация ПАК ЦДЭС.

Обращаем Ваше внимание, что количество мест в конференц-зале, где будет проходить семинар, ограничено.

Применение ПАК ЦДЭС для автоматизации расчета параметров срабатывания РЗА

Волошин А.А., Коваленко А.И., Вертогузов Д.А., НИУ МЭИ, Шамис М.А., ЗАО «ЭнЛАБ»

В статье описывается функционал программно-аппаратного комплекса «Цифровой двойник энергосистемы» (ПАК ЦДЭС) для автоматизации расчета параметров срабатывания устройств релейной защиты и автоматики в составе приложений «Автоматизированный расчет параметров срабатывания РЗА» (АРПС РЗА) и «Автоматизированный расчет режимов» (АРР).

Ключевые слова: автоматизация расчета режимов, расчет параметров срабатывания защит

В электроэнергетике одной из важных задач на этапах проектирования и эксплуатации объектов является расчет параметров срабатывания комплекса РЗА, от которого зависит корректное функционирование электрической сети и надежность работы электротехнического оборудования. При выборе параметров срабатывания РЗА выполняется большой объем расчетов с учетом особенностей топологии и режимов работы электрической сети, каталожных данных электротехнического оборудования, геометрии фазных проводников и протяженности линий электрический передач и т. д. Ручной расчет может быть часто осложнен, из-за чего возникает необходимость в применении специализированного программного обеспечения, позволяющего упростить процесс выбора параметров срабатывания РЗА.

Указанные задачи могут быть решены посредством разработанного в Центре НТИ МЭИ ПАК «ЦДЭС» – передового российского программно-аппаратного комплекса, обеспечивающего моделирование процессов в энергосистемах различного масштаба – от микроэнергосистем до крупных энергетических комплексов [1]. В зависимости от решаемых задач ПАК «ЦДЭС» может быть предложен в нескольких пакетах поставки:

«ЦДЭС. Эксплуатация» — предназначен для установки в диспетчерских центрах: сбор телеинформации, автоматизированная актуализация расчетных моделей, выполнение оптимизационных расчетов, расчет и адаптивное изменение уставок РЗА в режиме онлайн, реализация алгоритмов систем автоматического восстановления электроснабжения, оптимизация режимов работы с учетом прогнозов генерации и потребления, управление возобновляемыми источниками энергии и системными накопителями энергии, управление электрозарядной инфраструктурой;
«ЦДЭС. Испытания» — симуляция нормальных и аварийных режимов в реальном времени, проведение испытаний устройств РЗА с возможностью подключения по цифровым протоколам, а также с использованием усилителей тока и напряжения и дискретных входов/выходов;
«ЦДЭС. Университет» — проведение лабораторных работ, выполнение курсовых и типовых проектов, выполнения ВКР для студентов, обучающихся по таким специальностям как «Сети и системы», «Релейная защита и автоматика», «Электроснабжение промышленных предприятий», а также для выполнения НИОКР;
«ЦДЭС. Наладка» — мобильный ПАК для применения на энергообъектах. Симуляция нормальных и аварийных режимов в реальном времени, проверка устройств РЗА с подключением по цифровым протоколам, а также с использованием усилителей тока и напряжения и дискретных входов/выходов;
«ЦДЭС. Режимы» — расчет нормальных и аварийных режимов сетей электроснабжения промышленных предприятий и электрических сетей с учетом токов самозапуска двигателей, расчет параметров срабатывания РЗА, проверка устойчивости генерации и нагрузки, проверка термической стойкости кабелей, отключающей способности выключателей и т.д.;
«ЦДЭС. Проектирование» — автоматизированное проектирование комплексов РЗА ЦПС в соответствии со стандартом МЭК 61850, создание файлов SSD и SCD на языке SCL, автоматизированный расчет параметров срабатывания РЗА, автоматизированная проверка правильности проектных решений, синтез оптимальной топологии электрических сетей по критериям SAIDI/SAIFI, CAPEX/OPEX;
«ЦДЭС. Киберполигон» – автоматический расчет и оценка последствий кибератак для энергосистем и систем электроснабжения.

Автоматизация расчета параметров срабатывания РЗА

«Автоматизированный расчет параметров срабатывания релейной защиты и автоматики» (АРПС РЗА) — приложение в составе пакетов ПАК «ЦДЭС» — позволяет создавать модели устройств РЗА и автоматизировать процессы расчета параметров срабатывания РЗА и подготовки отчетной документации. В приложение АРПС РЗА в качестве входной информации используется модель рассматриваемой электроэнергетической системы, которая создается в приложении Редактор ЭЭС, является единой для каждого проекта ПАК «ЦДЭС» и используется во всех приложениях проекта. При этом для проведения расчетов нагрузочных и аварийных режимов используется приложение «Автоматизированный расчет режимов» (АРР).

Все приложения ПАК «ЦДЭС» реализованы в рамках одной платформы, поэтому взаимодействие АРПС РЗА и АРР не требует участия пользователя.

На текущий момент функционал приложения АРПС РЗА позволяет:

Создавать и конфигурировать модели устройств РЗА;
Синтезировать расчетные условия для расчета и выбора параметров

срабатывания функций РЗА с учетом топологии, режимов работы,

вида защищаемого объекта;
Синтезировать и производить расчет требуемого перечня сценариев

нагрузочных и аварийных режимов;
Производить расчет параметров срабатывания для устройств

релейной защиты и проверку их правильности;
Строить карты селективности защит;
Экспортировать пояснительную записку и бланки параметрирования для устройств РЗА.

Устройства РЗА могут быть представлены существующими моделями производителей РЗА, имеющимися в библиотеке АРПС РЗА, или пользовательскими устройствами РЗА. Для создания модели устройства РЗА выбирается необходимый шаблон устройства и настраиваются его основные параметры: подключение к измерительным трансформаторам тока (ТТ), трансформаторам напряжения (ТН) и управляемым выключателям (Рисунок 1). В зависимости от назначения и особенностей выбранного шаблона устройства основные настраиваемые параметры могут варьироваться.

Рисунок 1. Модальное окно настройки подключения модели устройства РЗА

.

В шаблоне устройства РЗА конкретного производителя присутствует полный перечень защит в соответствии с описанием производителя. В существующих терминалах РЗА различных производителей одни и те же параметры срабатывания могут иметь различные обозначения, поэтому в моделях существующих терминалов используется терминология конкретного производителя РЗА. В пользовательском терминале может быть выбрано ограниченное число функций на усмотрение пользователя, а при описании настроек функций РЗА используется общепризнанная терминология. В качестве примера вид настроек функции МТЗ для пользовательского терминала представлен ниже (Рисунок 2).

Рисунок 2. Модальное окно настройки максимальной токовой защиты

.

Пользователь может ограничиться конфигурированием терминала на этом этапе, полученная конфигурация устройства РЗА может быть экспортирована в бланк параметрирования, что облегчает процесс оформления документации не только при проектировании, но и при необходимости позволяет изменить параметры срабатывания в процессе эксплуатации. Для выполнения автоматизированного расчета параметров срабатывания защиты достаточно задать настройки, влияющие на состав расчетных условий и выполнение расчетов, например, для максимальной токовой защиты это «Использовать ПОН», «Зависимая выдержка времени на срабатывание» и «Коэффициент возврата».

При автоматизированном расчете параметров срабатывания в АРПС РЗА для каждой функции, входящей в терминал РЗА, определяется требуемый перечень расчетных условий в достаточном количестве. При формировании перечня используется алгоритм сегментирования электрической сети, определяющий границы защищаемых объектов любого типа: ЛЭП, трансформаторы, токоограничивающие реакторы, шины, а также вводные и секционные (шиносоединительные) выключатели и т. д. Все расчетные условия, зависящие от количества смежных участков, создаются в необходимом количестве с наименованиями, учитывающими уникальные обозначения оборудования смежных участков сети. Например, для ступенчатых защит в наименовании расчетного условия всегда будет указываться тип элемента в смежном участке, а также номер конца смежного участка. Расчетные условия синтезируются на основе правил, составленных в соответствии с требованиями общих НТД [2, 3], локальных НТД [4], а также с рекомендациями методических указаний конкретных производителей устройств РЗА, в том числе отраслевые стандарты по отдельным производителям РЗА [5].

Выбор расчетных схемно-режимных вариантов работы электрической сети при определении параметров срабатывания и оценке чувствительности защит на данный момент осуществляется инженером-расчетчиком. Для рассмотрения полного набора вариантов по критерию N-k с учетом положений РПН трансформаторов требуется изменение следующих параметров: режим работы нагрузок, положение выключателей, режим работы генерирующих установок, положение РПН трансформаторов. Под изменением режима работы нагрузок понимаются, как правило, четыре режима: зимний максимум, зимний минимум, летний максимум и летний минимум. В таком случае количество сценариев нагрузочных режимов составляет:

.

где М – общее количество генерируемых сценариев нагрузочного режима;

N – количество выключателей в схеме.

Сценарии аварийного режима генерируются на основе сценариев нагрузочных режимов с указанием вида КЗ и места повреждения. Местом повреждения выбирается один из узлов электрической сети. В каждом новом сценарии аварийного режима происходит изменение вида КЗ и места КЗ.

Таким образом, число сценариев аварийного режима зависит от числа узлов сети и числа сценариев нагрузочного режима:

.

где S – общее количество генерируемых сценариев аварийного режима;

C – количество узлов сети.

Таким образом, анализ возможных схемно-режимных вариантов работы энергосистемы является объемной, трудоемкой работой, поэтому в существующей практике при выборе параметров срабатывания, как правило, ограничиваются рассмотрением перечня наиболее вероятных схемно-режимных вариантов. Кроме того, выбираемые в соответствии с

методическими рекомендациями по расчету параметров срабатывания режимы КЗ необходимо проверять в соответствии с аварийным режимом, чтобы исключить излишнее загрубление защиты.

Приложение АРПС РЗА, работая в связке с АРР, позволяет снизить трудозатраты, сроки выполнения, а также предотвратить возможные ошибки при выполнении задач расчета и анализа схемно-режимных вариантов работы энергосистемы. Для каждого выбранного пользователем расчетногоусловия в АРПС РЗА автоматически формируется соответствующее задание на расчет сценариев нагрузочного или аварийного режима с требуемыми настройками генерации пакетных расчетов. При генерации заданий на расчет режимов учитываются требуемые виды КЗ, необходимость синтезировать пакет сценариев с изменениями топологии и положений отпаек РПН. Пример модального окна настройки параметров сценария приведен на рисунке Рисунок 3.

Рисунок 3. Модальное окно создания сценария режима

.

В зависимости от расчетного условия автоматически формируется фильтр поиска максимального или минимального значения искомого расчетного тока или напряжения среди пакета сценариев. Таким образом, в АРПС РЗА после расчета режимов из АРР передается вся требуемая информация для дальнейшего расчета параметров срабатывания. Пример экрана приложения АРР с настройками фильтрации и сортировки приведен на рисунке Рисунок 4.

Рисунок 4. Модальное окно настройки фильтрации

.

В соответствии с итоговым расчетным условием автоматически рассчитываются параметры срабатывания реле во вторичных величинах в соответствии с коэффициентами трансформации ТТ и ТН, а также рассчитываются коэффициенты чувствительности.

Коэффициент чувствительности рассчитывается для всех контрольных точек защищаемого участка, а также при необходимости для каждого смежного участка электрической сети в зоне дальнего резервирования. В качестве требований по значениям коэффициентов чувствительности используются методические указания [5].

Среди возможностей работы с результатами расчетов АРПС РЗА, кроме текстовых описаний и расчетных формул, пользователю доступны построение карты селективности, отражающей согласованность защит с относительной селективностью между собой, построение характеристик срабатывания защит в соответствии с функционалом защиты (времятоковые характеристики, характеристики реле сопротивления и т. д.), проверка параметров срабатывания РЗА при заданном КЗ. Пользователю доступны настройки состояния электрической сети до КЗ и параметров КЗ, а также возможность задания отказа элементов для дополнительной проверки условий срабатывания защит в зоне дальнего резервирования.

Для удобства работы с отчетной документацией предусмотрен экспорт пояснительной записки, в которой отображены используемые отстроенные значения режимных параметров, рассчитанные параметры срабатывания защит, карты селективности и характеристики срабатывания. Также доступен экспорт бланка параметрирования в редактируемом формате с учетом терминологии производителей РЗА. Кроме того, доступен экспорт файла электронной документации CPD (Configure Parameters Description) в виде xml-файла, который семантически соответствует стандарту МЭК 61850.

.

Заключение

Применение приложений «Автоматизированный расчет параметров срабатывания релейной защиты и автоматики» и «Автоматизированный расчет режимов» в составе ПАК «ЦДЭС» позволяет автоматизировать основные трудоемкие процессы по расчету параметров срабатывания РЗА, такие как синтез, расчет и фильтрация нагрузочных и аварийных режимов, расчет и проверка параметров срабатывания, формирование отчетной документации. Указанное дает возможность повысить качество и скорость выполнения расчетов, существенно снизить вероятность возникновения ошибок, обусловленных человеческим фактором.

.

Список литературы

1) Волошин А.А., Волошин Е.А., Лебедев А.А. Результаты разработки российского программно-аппаратного комплекса реального времени «Цифровой двойник энергосистемы» / Энергоэксперт, №2, 2023, С. 48 – 52

2) СО ЕЭС «Методические указания по расчету и выбору параметров настройки резервных токовых защит линий электропередачи 110 кВ и выше»

3) СО ЕЭС «Методические указания по расчету и выбору параметров настройки дистанционных защит линий электропередачи 110 кВ и выше»

4) СТО 56947007-29.120.70.305-2020 «Методические указания для выбора параметров настройки и срабатывания МП устройств РЗА оборудования 6-35 кВ объектов ЕНЭС»

5) СТО 56947007-29.120.70.99-2011 «Методические указания по выбору параметров срабатывания устройств РЗА подстанционного оборудования производства ООО НПП «ЭКРА»»

6) Приказ Министерства энергетики Российской Федерации от 10.07.2020 № 546 «Об утверждении требований к релейной защите и автоматике различных видов и ее функционированию в составе энергосистемы и о внесении изменений в приказы Минэнерго России от 8 февраля 2019 г. № 80, от 13 февраля 2019 г. № 100, от 13 февраля 2019 г. № 101»

Искусственный интеллект Вам в помощь.

Наши коллеги из МЭИ используют возможности искусственного интеллекта (ИИ) не только при решении технических задач, связанных с РЗА, но и в других творческих процессах. Так, заведующий кафедрой РЗ и АЭ МЭИ и руководитель разработки ПАК ЦДЭС Александр Александрович Волошин при поддержке ИИ за 10 минут сочинил музыкальную композицию, посвященную актуальным проблемам деятельности специалистов-релейщиков. Воспользовавшись приведенной ссылкой или аудиоплеером ниже, Вы можете прослушать эту композицию. На наш взгляд (признаемся честно, не очень строгий) получилось вполне нормально.

По итогам выставки-конференции по РЗА

С 23 по 25 апреля 2024 года в г.Чебоксары прошла Всероссийская научно-техническая конференция по релейной защите и автоматизации энергетических систем, совмещенная с выставкой тематической продукции. Помимо традиционного показа устройств для проверки РЗА китайской компании Ponovo мы совместно с коллегами из МЭИ демонстрировали программно-аппаратный комплекс (ПАК) ЦДЭС. Для более детального ознакомления с возможностями ПАК ЦДЭС нами были организованы мастер-классы с предварительной записью участников. Данное мероприятие имело аншлаг среди потенциальных покупателей ПАКа ЦДЭС и очень им понравилось. Кроме того, мы в соавторстве с нашими партнерами из МЭИ и ИГЭУ выступили с 4 докладами по предлагаемому нами оборудованию и поделились опытом его применения.

Как всегда, участие в конференции и выставке позволило нам получить ничем незаменимый прямой контакт при личном общении с покупателями нашей продукции. В целом выставка-конференция прошла успешно с привлечением большого числа отраслевых специалистов из разных городов и стран.