Confidential Property of Schneider Electric
Мировой опыт реализации систем DMS/OMS
(ADMS)Ljubica Vakula, Schneider Electric, DMS, Serbija, Novi Sad
Юрий Коробцов, АО Шнейдер Электрик, Москва
Содержание:
1. Шнейдер Электрик в России
2. Концепция «Цифровой РЭС»
3. Выгоды внедрения ADMS
4. Опыт реальных проектов
Page 2Confidential Property of Schneider Electric |
1. Шнейдер Электрик в России
Page 3Confidential Property of Schneider Electric |
Шнейдер Электрик в России
Мурманск
Санкт-Петербург
Калининград
Москва Нижний Новгород
Козьмодемьянск
Воронеж
Ростов-на-Дону
Краснодар Волгоград
Казань
Самара Уфа Екатеринбург
Омск
Новосибирск КрасноярскИркутск
Хабаровск
10 000+ сотрудников
35 офисов
5 заводов
4 инженерных центра
10 учебных центров
20+ сотрудничество с ВУЗами
2 логистических центра
2 научно-технических центра
Офисы Schneider Electric
Заводы
Инженерные центры
Проектный институт
Логистические центры
Научно-технические центры
Белгород Пермь
Сургут
Вер. Пышма
Владивосток
Астрахань
Волжский
Адлер
Саратов
Оренбург
Чебоксары
Ижевск
Нижнекамск
Кемерово
Первичное оборудование
Распред.
пункты (РП)
6-20 кВ
Центры
питания
(ЦП, ГПП)
6-35 кВ
Трансформаторные
подстанции (ТП)
6-10 кВ
MCset PIX GMAe GHA
RM6
Premset SM6
DNF7
PIX
6-10 кВ 6-20 кВ 6-35 кВ
GMAe
Trihal
VOX
Page 5Confidential Property of Schneider Electric |
Уровень ДЦ:
- SCADA/DMS/OMS: ADMS*
- Управление техническим состоянием
(APM)
Подстанционный уровень:
- Cервера: HP
- SCADA / HMI: EcoSUI*
- Коммутаторы: Hirschmann
- Концентраторы: SE*
Коммутационное оборудование:
- Коммутаторы: Hirschmann
- Концентраторы: SE* (на базе пром.
Компьютеров с ОС Windows, Linux, …)
Интеллектуальные электронные устр-ва:
- РЗА+ДЗ: Sepam, MiCOM, Vamp
- Счетчики: СЭТ, Меркурий, Ростех, …
- Контроллеры: SE, Прософт, …
- Системы мониторинга: SMD
АвтоматизацияКонцепция «Цифровой РЭС»
Ко
мм
ун
ика
ци
он
-
ны
йур
ове
нь
По
дста
нц
ио
н-
ны
йур
ове
нь
SC
AD
A /
HM
I
Ди
спетч
ер
ски
й
це
нтр
Счётчики
электрической
энергии
Контроллеры
АСУЭ
Устройства РЗА
Инженерно-
технические
системы
подстанции
…… Осн. концентратор
данных
Рез. концентратор
данных
АРМ
основной
АРМ
резервный
Сервер SCADA
основной
Сервер SCADA
резервный
Сетевой коммутатор
Сетевой коммутатор
Сетевой коммутатор
Сетевой коммутатор
IEC 60870-5-101/104
Основной канал
IEC 60870-5-101/104
Резервный канал
По
ле
во
й
ур
ове
нь
IT/OT РЕШЕНИЯ:
• SCADA/DMS/OMS
• Asset Management
• AMI/MDM
* - разработки НИОКР-центра ШЭ в Сколково
Page 6Confidential Property of Schneider Electric |
Стратегические инициативыКомплексная локализация
Комплексная локализация
Сервис
НИОКР и ПО
ВУЗы
Клиенты
Прави-тельство
Произ-водство
• Создание локального НИОКР-центра в Сколково – 2016 г.• Разработка решений автоматизации и ПО для ПАО «Россети»
• Российско-Сербская рабочая группа по торгово-
экономическому сотрудничеству – август 2017 г.• Решение о локализации ADMS под нужды ПАО «Россети» согласовано
со всеми вовлеченными сторонами
• Подписание трёхстороннего соглашения о локализации ADMS
в рамках РЭН2017 – октябрь 2017 г.• ПАО «Россети» (П. А. Ливинский) – ИЦ «Сколково» (В. Ф. Вексельберг)
– Шнейдер Электрик (J-P Tricoire)
• Участие в разработке концепции «Цифровой РЭС» для
ПАО «Россети»
Page 7Confidential Property of Schneider Electric |
2. Концепция «Цифровой РЭС»
Page 8Confidential Property of Schneider Electric |
Концепция «Цифровой РЭС» – интеграция трех уровней
WAN
АСУАвтоматизация
жилых помещенийСистемы управления зданиями
Local Control
Systems
Local Control
Systems
3 – потребители
Smart
meters
ADMS
Smart Grid Operation
ADMS (управление ЦРЭС, оптимизация, управление активами, анализ и планирование)
1 – диспетчерский центр
MDM / AMI Demand Response GIS/ Asset Mgmt.V
S
R
SG
EV
Field
Automation
Substation Automation
IEC 61850
Smart RTUs
T300
Распределенная
генерацияЭлектро
мобили
EMCSIEC, DNP
RT protocols
2 – электрическая сетьСистемы автоматизации
HV
MV
LV
Page 9Confidential Property of Schneider Electric |
Взамен «старой технологии» в виде отдельных систем SCADA, DMS, OMS, EMS … и проблем с
поддержкой множества интерфейсов, обмена данных, их обновления, управления и
обслуживания …
Концепция комплексного управления сетью
ADMS полностью интегрированная АСУ для электросетевых организаций
ADMS это новая технология, полностью
унифицирующая и интегрирующая все системы:
- Единая системная IT платформа
- Единый интерфейс пользователя
- Объединенная база данных
- Единая модель сети
- Единая среда для конфигурации и администрирования
- Единая среда для обслуживанияЕдиная рабочая станция для управления и
работы всех бизнес-процессов
Page 10Confidential Property of Schneider Electric |
ADMS полностью интегрированная АСУ для электросетевых организаций
EMS (Energy Management System)
Анализ высоковольтных сетей,
интеллект-ое управление и оптимизация
OMS/WFM (Outage Management System)
Управление отключениями, планирование
работ, персонал, колл-центр, web-ЧМИ ОВБ
ADMSPCSDMS OMS EMSSCADA
SCADA (Superv.Control And Data Acquisition)
Удаленное управление и сбор данных
DMS (Distribution Management System)
Анализ распред. сети, интеллектуальное
управление, оптимизация и планирование
PCS (Power Control System)
Управление и мониторинг генераторов
AGMS
Унифицированная платформа, база данных, интерфейс пользователя,
администрирование, защита и безопасность, обслуживание
DERM
DERM (Distr. Energy Resources Mngmt)
Моделирование, мониторинг, прогноз и
контроль распределенных энергоресурсов
Функциональные блоки ADMS
Page 11Confidential Property of Schneider Electric |
Архитектура ADMS
Интеграция IT / OT – только полностью интегрированная система дает экономич. эффект
Page 12Confidential Property of Schneider Electric |
Шина процесса: IEC / DNP / ICCP
Автоматизация РУ и ТП Передача ЭЭАСУТП ПС
Advanced Network Management Systems (ADMS)
SCADA / EMS / DMS / OMS / PCS / DERM
Сервисная шина предприятия: IEC / CIM / XML
CR
M
GIS
En
erg
y
Ma
rke
t
AM
I/M
DM
ER
P
OMS
Trouble Call
Management
Incident Management
Outage
reporting/statistics
Work Force Mobility
Web access clients
Field Crew support
Функции ADMS (приложения)
Более 50 функций
Energy Losses
Reliability Analysis
Fault Calculation
Relay Protection Analysis
Breakers/Fuses Capacity
Contingency Analysis
Low Voltage Analysis
Harmonic Analysis
Historian analysis/reports
Phase Balancing
DM
S N
etw
ork
An
aly
sis
Switching & Validation
Topology Analysis
Temporary Elements
Tracing
FLISR (Fault Location,
Isolation,
Supply Restoration)
Large Area Restoration
Switching Order
Management
Crew Management
Netw
ork
Op
era
tio
n DG Management
Load Shedding
Work Order
Management
Under-Load Switching
Load transfer/Load
relief
Dynamic equipment
rating
SCADA
EMS
PC
S
Clo
ud
Operation Planning and
Optimization
Volt/VAR Control
Network Reconfiguration
Near Term Load Forecasting
Short Term Load Forecast
Electrical Vehicles Management
DMS Network Planning
Long (Medium) Term Forecasting
Optimal Capacitor Placement
Optimal Voltage Reg.Placement
Network Construction Planning*
Network Automation
Conductor Reinforcement
Customer Connection
Core DMS
Network Model
Load Flow
State Estimation
Performance
Indices
Page 13Confidential Property of Schneider Electric |
Управление распределенными энергоресурсами:• Требует быстрой работы функций «Оценка состояния
сети» и «Анализ потокораспределения» в реальном
времени для учета влияния генераторов и хранилищ ЭЭ
на потоки мощности, напряжения, токи КЗ, уставки РЗА, …
• Расширенная функция «Распределенная генерация»
прогнозирование и управление
Облако – расширенная поддержка мобильного персонала
(ОВБ), полевой web-клиент, корпоративный web-клиент
Кибербезопасность – разделенные среды для работы,
стажировки, обучения, аварийного восстановления,
соответствующие самым высоким IT-стандартам в
области кибербезопасности (NERC-CIP, NIST, ISO 27001)
Расширенный инструмент обучения диспетчеров для
максимально реалистичного обучения
Масштабируемая, защищенная и сервис-
ориентированная архитектура (SOA) продукта
Стандартные интерфейсы (CIM, IEC, DNP, ICCP, …)
Новые функции в режиме реального времени:
• Управление переключениями с подтверждением
(test before operate – проверка перед выполнением)
• Централизованный FLISR – автоматическое определение
места повреждения, изолирование поврежденного
элемента и восстановление электроснабжения
• Автоматический режим IVVO – Integrated Voltage/Var
Control (Оптимизация напряжения и реактивной
мощности)
Полностью интегрированная среда моделирования:
• Математическая модель электрической сети (ВН, СН, НН)
• Планирование работы и оптимизационный анализ сети
• Анализ сети, планирование и отчетность
• Долгосрочное развитие, прогнозирование и оценка
инвестиций
Новые функции ADMS
В дополнение к стандартным приложениям SCADA, DMS, OMS:
Page 14Confidential Property of Schneider Electric |
Основные стандарты кибербезопасности
которым соответствует ADMS ISMS:
ADMS ISMS состоит из:
• Набор директивных документов, касающихся
кибербезопасности
• Набор технологических средств безопасности,
встроенных в ADMS (от разработки до эксплуатации)
• Система управления всеми средствами
безопасности ADMS (процессы и инструменты)
ADMS ISMS имеет многослойную структуру:
• Управление пользователями и доступом
• Сетевая безопасность
• Регистрация и мониторинг
• Фиксирование системы
• Защита связи и хранения
• Резервное копирование и аварийное восстановление
Кибербезопасность
Система управления информационной безопасностью (ISMS) ADMS
Page 15Confidential Property of Schneider Electric |
NERC-CIP
ISO 27001
NIST
3. Выгоды внедрения ADMS
Page 16Confidential Property of Schneider Electric |
• Повышенная безопасность и надежность работы сети
• Снижение пиков потребления и потерь мощности
• Сокращение времени прерывания питания
потребителей
• Улучшенные показатели эффективности (KPI)
• Улучшение использования сетевых активов –
повышение эффективности инвестиций
• Повышение качества электроэнергии
• Улучшение обслуживания клиентов
Основные выгоды внедрения ADMS
Среди многих других
Page 17Confidential Property of Schneider Electric |
В целом, ADMS снижает себестоимость эксплуатации
сети и обеспечивает коммерческие выгоды
• Анализ основан на реальных проектах и
тестах в электрических сетях
• Экономия выражена в $/meter
• Экономия выражена в % от мощности
электрической энергии, пропускаемой через
распределительную сеть за 1 год
(% AIEE)
Основные экономические эффекты:
a) Сокращение потерь электроэнергии;
b) Сокращение операционных расходов (на
обслуживание, время устранения
повреждений и недопоставленная ЭЭ);
c) Сокращение затрат на строительство
(улучшение использования сетевых активов
и отсрочивание инвестиций)
d) Оптимизация напряжения и реактивной
мощности – улучшение качества
электроэнергии и приведение количества
поставляемой ЭЭ в соответствие с запросом
потребителя (Demand Response)
Оценка преимуществ внедрения ADMS
Page 18Confidential Property of Schneider Electric |
Структура потерь электроэнергии
Какова структура потерь и как ими управлять?
Page 19Confidential Property of Schneider Electric |
Методы улучшения (ADMS)
Контроль счетчиков и присоединений
Анонимные сообщения о кражах
ADMS – Энергоаудит – выявление отклонений
Поверка, «умные» счетчики, AMI
Удаленное считывание и новая система оплаты
ADMS – отпимальная реконфигурация сети
ADMS – оптимизация напряжения и реакт. мощн.
Краткосрочно
ADMS – Smart Network Planning
Долгосрочно
Общая реконструкция сети
Очень долгосрочно Сеть НН
(1-3%)
ПС ВВ/СН (1%)
Транс-ры СН/НН
(1 – 1.5 %)
Сеть СН
(1- 3%)
Кражи и не измеряемая энергия
(3-5 %)
Счетчики (1 – 2%)
Оплата (1%)
(10 – 15 %)
Причина
(5-8% )
Те
хн
ич
ес
ки
е
Ко
мм
ер
чи
ски
е
Сокращение нетехнических потерь:
• Энергоаудит с помощью ADMS
• Контроль баланса между входной ЭЭ и
потреблением (максимальная точность
достигается при наличии интерфейса с
АИИС КУЭ (AMI)
• Расчет технических потерь в СН и НН с
ADMS
• Распределение нетехнических потерь
o Сокращение потерь ЭЭ до 10 %
o Экономия 0,5–1 % от AIEE, или 1–2 $/meter/год
Сокращение технических потерь ЭЭ:
• Оптимальная реконфигурация сети с
помощью ADMS
• Оптимизация потокораспределения
мощности (сезонная смена мест нормальных
разрывов):
o 4-5 % сокращения технических потерь
o Экономия около 1 $/meter/year
o Экономия 0,5 % AIEE
(a) Сокращение потерь электроэнергииПочему? Потому что Сети должны компенсировать потери электроэнергии
Page 20Confidential Property of Schneider Electric |
• Интеллектуальное управление ADMS
(проверка перед выполнением) сокращает
количество повреждений, травм, отключений
• Интеллектуальное управление отключениями
ADMS в СН (централизованный и полностью
автоматический FLISR)
• Интеллектуальное управление отключениями
ADMS в НН (AMI, регуляторы напряжения,
тел. звонки, web-инструменты для ОВБ)
• Интеллектуальное планирование работ ADMS
Сокращение времени прерывания питания
(SAIDI, CAIDI) в 3-4 раза: • Больше проданной ЭЭ
• Меньше компенсаций и выше
удовлетворенность потребителей
• Улучшение показателей передаваемых
Регулятору рынка
Сокращение количества переключений
полевого оборудования в 2-3 раза:• Сокращение стоимости
ремонтов и обслуживания
(b) Сокращение операционных расходов Почему? Интеллектуальное дистанционное управление полевыми устройствами ADMS
снижает риски (повреждения, травмы, отключения)
ADMS обеспечивает экономию в 1,25 % AIEE или 3,7 $/meter ежегодно
Page 21Confidential Property of Schneider Electric |
Среда моделирования ADMS и инструменты
планирования:
Простота использования – интегированы в единую
систему (достаточно переключиться в режим
моделирования) с точной моделью в реальн. врем.
Анализ «что-если» - позволяет улучшить загрузку
существующих активов сети
Оптимальное размещение новых устройств
автоматизации и регулирования (приложение
Автоматизация сети)
Новые присоединения потребителей
Планирование загрузки распределенных
энергоресурсов и электромобилей
Опитимизация долгосрочных инвестиций в
модернизацию сети:
Инструменты интеллектуального планирования
(симуляция, сценарии, оптимизация экономики)
Использование ресурсов для перезапитки
(Восстановление электроснабжения больших
участков)
Оптимизация долгосрочных инвестиций
Отсрочивание и повышение эффективности
капитальных инвестиций
(c) Отсрочивание инвестиций на реконструкциюПочему? Дорогостоящие реконструкции могут быть сокращены и отложены благодаря
улучшению использования существующих мощностей
ADMS обеспечивает экономию в 1-2 % AIEE или 3-6 $/meter ежегодно
Page 22Confidential Property of Schneider Electric |
Улучшение качества электроэнергии:
Уменьшение отклонений напряжения
(сокращение претензий потребителей)
Уменьшение повреждений электроприборов
(сокращение компенсационных выплат)
Повышение удовлетворенности
потребителей
Управления распределенными
энергоресурсами для улучшения напряжения
Demand Response:
Интеллектуальное управление уровнем
напряжения в допустимых пределах
Управление всеми потребителями НН
(интеллектуальные счетчики, вычисления)
Управление регуляторами напряжения и
конденсаторными батареями
Сокращение потребления в периоды
пиковых нагрузок
Повышение потребления
в периоды низкого
потребления
(d) Оптимизация напряжения и реактивной мощностиУлучшение качества электроэнергии и приведение количества поставляемой ЭЭ в
соответствие с запросом потребителя (Demand Response)
ADMS обеспечивает экономию в 0,5-1 % AIEE или 1,5-3 $/meter ежегодно
Page 23Confidential Property of Schneider Electric |
Экономические эффекты внедрения ADMSСтатистические данные на основе опыта, анализа и показаниях наших пользователей:
Тип Инструмент ADMSЭкономия в
год(EUR / meter / год)
Экономия в годСеть с 1 млн.
потребителей
(a) Сокращение потерь ЭЭОптимальная реконфигурации сети,
Энергоаудит1 – 2,5 2 MEUR
(b) Сокращение
операционных расходов
Автоматизация управления отключениями,
FLISR3 3 MEUR
(c) Сокращение затрат на
строительство
Планирование развития сети,
Прогнозирование потребления,
Подключение генераторов и эл.мобилей
2,5 – 6 5 MEUR
(d) Повышение качества ЭЭ/
Demand Response / DERMS
Оптимизация напряжения и реактивной
мощности, Управление распределенными
энергоресурсами
1 – 2,5 2 MEUR
Общий экономический
эффект7 – 14
Среднее значение
экономического эффекта12
EUR/ meter/ год12 MEUR/год
Page 24Confidential Property of Schneider Electric |
4. Опыт реальных проектов
Page 25Confidential Property of Schneider Electric |
Опыт работыSE ADMS с 1997 по 2017 год работает более чем с 80 сетевыми компаниями по всему Миру.
Более 100 миллионов потребителей, более 170 диспетчерских центров.
Page 26Confidential Property of Schneider Electric |
Проект Размер Начало проекта Объем и цели Достигнутые результаты
Enel, Italy 33M потребителей,
29 диспетч. центров
2011 DMS
Оптимизация работы
• Сокращение потерь > 4%
Достигнутая экономия в абсолютных
величинах:
• 144 GWh/год (1 Eur/meter/year)
• 75000 tCO2/год
Electric Power
Industry of
Serbia, Serbia
3.5M потребителей 2002 DMS
Сокращение потерь
• Network Reconfiguration – сокращение
потерь = 10%, с 1% сокращением
ежегодного потребления ЭЭ;
• Optimal Voltage Control 2% сокращения
ежегодного потребления ЭЭ
Hydro One,
Canada
1.3M потребителей 2012 SCADA/DMS
Введение
распределенных
энергоресурсов
• Распределенная генерация (DERs):
подключено более 1000 устройств
Duke Energy ,
USA
1.5M потребителей 2012 SCADA/DMS
Сглаживание пиковых
нагрузок
• Автоматическое сглаживание пиковых
нагрузок (VVO): > 300 MW
• ADMS выступает в качестве
виртуального генератора (3% от
потребления в периоды пиковой
нагрузки)
Опыт работы
Page 27Confidential Property of Schneider Electric |
Проект Размер Начало проекта Объем и цели Достигнутые результаты
BC Hydro,
Canada
1.7M потребителей 2012 SCADA/DMS
Улучшение управления
переключениями
• Повышена надежность (снижен CAIDI)
• Расширение возможностей поддержки
принятия решений сотрудниками,
• Повышение безопасности ОВБ;
• Снижение потребления ЭЭ и выбросов
CO2.
Austin Energy,
USA
450k потребителей 2014 SCADA/DMS/OMS
Улучшение работы
диспетчерского центра
SCADA, OMS,
Инжиниринг
(планирование) и
утилизация активов
• Быстрая, высоконадежная система
• Доступ и понимание информации в
реальном времени
(потокораспределение,
местоположение ОВБ, SCADA и
информация об отключениях)
• Интеграция с ИЭУ и AMI
Elektro Celje,
Slovenia
150k потребителей 2010 DMS/OMS
Управление распред.
генераторами,
Интеллект. мониторинг
и управление,
Планирование
развития сети.
• Комплексное управление всеми
событиями в распределительной сети;
• Оптимизация использования DG;
• Сокращение потерь;
• Полное понимание не подключенных к
локальной сети низковольтных сетей.
• Улучшение профиля напряжения
Опыт работы
Page 28Confidential Property of Schneider Electric |