Цифровой двойник энергосистемы. В НИУ «МЭИ» разработана перспективная отечественная программная платформа

30 марта  проведены презентация и демонстрация возможностей полностью отечественного программно-аппаратного комплекса «Цифровой двойник энергосистемы» (ЦДЭС).  Демо-версия ЦДЭС с базовым функционалом будет доступна в облаке после 30 июня текущего года, а расширенный набор приложений планируется к выпуску в 2024 году. Основным спикером вебинара выступил директор Центра компетенций НТИ «Технологии транспортировки электроэнергии и распределенных энергосистем» НИУ «МЭИ» Александр Волошин. Открывая мероприятие, он отметил, что слушателям будет представлена презентация не только самого комплекса ЦДЭС, но и облачной платформы для предоставления цифровых сервисов на его основе.

Также спикер подчеркнул актуальность разработки, отметив, что вопросам цифровой трансформации ТЭК сегодня уделяется большое внимание: «Не только в России, но и в странах СНГ принят целый ряд концептуальных документов, определяющих направление развития информационных технологий. У нас в электроэнергетике сложилась сложная ситуация: для выполнения расчетов, для исследований и даже для управления режимами энергосистем использовались иностранные программно-аппаратные комплексы, которые затем стали недоступны — прекратились продажи, остановилась поддержка. Это и есть тот вызов, на который мы сегодня отвечаем. Мы создали свой аналог этих систем — программно-аппаратный комплекс ЦДЭС».

По словам создателей платформы ЦДЭС, данный программно-аппаратный комплекс может применяться для решения следующих задач:

1. Выполнение расчетов электромагнитных и электромеханических переходных процессов.
2. Симуляция поведения энергосистем в режиме реального времени.
3. Разработка алгоритмов защиты и автоматики энергосистем.
4. Разработка проектных решений по планированию развития энергосистем и микроэнергосистем с ВИЭ и СНЭЭ.
5. Разработка проектных решений по цифровым системам защиты и автоматики.
6. Испытания реальных устройств и систем защиты и автоматики для аттестации, сертификации и определения уровня кибербезопасности.
7. Онлайн-управление режимами работы энергосистем.
8. Адаптивная настройка в режиме онлайн.
9. Научные исследования, обучение студентов и курсы повышения квалификации специалистов.

Как утверждает Александр Волошин, создатели ЦДЭС в процессе разработки проанализировали и изучили с точки зрения функциональности более десяти существующих программно-аппаратных комплексов. Затем, «выбрав самые важные и нужные функции», специалисты заложили их в те требования, которые и были реализованы при создании ЦДЭС. «Проще говоря, наша платформа сочетает в себе функционал трех хорошо известных в отрасли зарубежных информационных систем: RTDS, PowerFactory и MindSphere», — отмечает Александр Волошин.

Среди главных характеристик ЦДЭС спикер выделил:

• облачные технологии;
• единую информационную модель (CIM), гармонизованную с МЭК 61850;
• поддержку практически всех применяемых в электроэнергетике протоколов;
• моделирование режимов и симуляцию работы алгоритмов РЗА;
• моделирование информационных систем для управления информационной безопасностью;
• различные методы искусственного интеллекта (онтологии и методы логического вывода, машинное обучение и нейросети, мультиагентные системы и продвинутые методы оптимизации режимов).

Далее спикер в обзорной форме рассказал об архитектуре программно-аппаратного комплекса ЦДЭС, а также отметил, что при его разработке использовалась отечественная микроэлектроника и российское ПО: «Все программное обеспечение было разработано с нуля специалистами ЦК НТИ. В общей сложности базовый набор на платформе ЦДЭС включает 17 приложений и находится в завершающей стадии разработки. Есть и ряд дополнительных приложений. Основная часть приложений уже прошла пилотную эксплуатацию на энергообъектах РФ».

Отечественное происхождение имеют и разработанные специалистами НТИ электронные модели энергосистем, отметил Александр Волошин. Здесь спикер также привел данные об испытаниях ЦДЭС и его сравнение с иностранными программными платформами. Особый акцент спикер сделал на том, за счет чего создателям ЦДЭС удалось обеспечить возможность моделирования в режиме реального времени: «Если вкратце, то мы используем собственную сборку операционной системы Linux, из которой мы удалили все ненужное и на которую установили специальное дополнение для обеспечения работы в реальном времени».

Рассказывая об облачной версии ЦДЭС, Александр Волошин отметил: «Конечно, здесь доступен не весь функционал платформы, но, в принципе, имеющихся возможностей достаточно для решения многих задач. Например, на облаке успешно работают виртуальные терминалы РЗА, которые можно с успехом применять во время обучения будущих энергетиков в вузах. Также облачная версия платформы позволяет гибко масштабировать ресурсы — в зависимости от того, насколько большой у вас проект, система сама поймет, какие ресурсы необходимо вам предоставить».

Рассказывая о том, в решении каких задач может быть полезно применение ЦДЭС и его облачной версии, Александр Волошин выделил:

• расчеты режимов и переходных процессов;
• испытания устройств защиты и автоматики (данный функционал был испытан на реальном энергообъекте);
• автоматическое проектирование РЗА;
• управление энергосистемами в режиме онлайн;
• оптимальное планирование ТОиР на основе риск-ориентированного подхода;
• создание киберполигонов и проведении киберучений;
• создание «ловушек для хакеров» (так называемых Deception Systems);
• мультиагентное моделирование взаимодействий субъектов;
• создание взаимосвязанных модельных комплексов;
• обучение студентов в вузах и повышение квалификации специалистов.

Завершая презентацию, Александр Волошин отметил, что Центр компетенций НТИ «Технологии транспортировки электроэнергии и распределенных энергосистем» готов оказать поддержку в обучении использованию программно-аппаратного комплекса ЦДЭС.

Далее, в практической части вебинара собравшимся были также продемонстрированы возможности ЦДЭС на примере реальных терминалов РЗА. В демонстрацию были включены следующие возможности платформы: создание модулей, управление симуляцией, испытание реальных терминалов, автоматическое проектирование РЗА по стандарту МЭК 61850, создание виртуального полигона и работа виртуальных терминалов РЗА.