Центр компетенций НТИ по направлению «Технологии транспортировки электроэнергии и распределенных интеллектуальных энергосистем»

Центр технологии транспортировки электроэнергии и распределенных интеллектуальных энергосистем на базе ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Программа развития Центра НТИ МЭИ «Технологии транспортировки электроэнергии и интеллектуальных энергосистем» направлена на развитие сквозных технологий в области распределенной энергетики, включая кадровое и инфраструктурное обеспечение комплексных проектов НИОКР, разработку технологий и продуктов в области распределённых интеллектуальных систем, реализацию образовательных программ подготовки научных и инженерных кадров в интересах рынков Национальной технологической инициативы, создание испытательного полигона для проведения НИОКР в области цифровых подстанций, цифровых измерителей электрических величин, универсальных измерительных контроллеров, программного обеспечения для интеллектуального управления электрическими сетями и микроэнергосистемами.

Работа Центра НТИ МЭИ осуществляется в соответствии с сетевыми принципами: совместная работа распределенного коллектива, включая партнеров по коммерциализации технологий, объединившихся в Консорциум, лидером которого является ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ».

Цели и задачи

p> Основные задачи Центра НТИ МЭИ группируются вокруг ключевых направлений, которые определяют содержание «Технологии транспортировки электроэнергии и распределенных интеллектуальных энергосистем»:

разработка, проектирование и внедрение надежных и гибких электросетей, включающих в себя цифровые подстанции, интеллектуальные коммутационные аппараты, цифровые измерители электрических величин, универсальные измерительные контроллеры, автономные самобалансирующиеся микроэнергосистемы, программное обеспечение для управления сетями;
разработка, проектирование и внедрение объектов распределённой энергетики, включая накопители электроэнергии и силовые полупроводниковые устройства.

Стратегические цели реализации программы Центра:

Реализация программы Центра НТИ МЭИ «Технологии транспортировки электроэнергии и распределенных интеллектуальных энергосистем» имеет следующие стратегические цели:

В научно-техническом направлении:

проведение координационных научно-исследовательских работ по направлениям, связывающим ДК Энерджинет с планами мероприятий по следующим национальным проектам:

1) разработка и внедрение цифровых электрических подстанций и станций на вновь строящихся и реконструируемых объектах энергетики;
2) интеллектуальная энергетическая система России;
3) энергоэффективная подстанция;
4) разработка программы исследований и разработок по приоритетным направлениям Энерджинет (Модельный комплекс EnergyNet)

По направлению образовательной деятельности:

1) запуск специально разработанных программ магистратуры, учитывающих потребность в развитии новых технологий и подготовке будущих специалистов в рамках сквозной технологии Центра НТИ МЭИ («Интеллектуальные системы защиты, автоматики и управления энергосистемами»);
2) запуск новых учебных программ дополнительного образования для повышения квалификации работников технологических предприятий, заинтересованных во внедрении интеллектуальных систем в энергетике;
3) запуск курсов повышения квалификации с реализацией технологий дистанционного образования («Цифровые комплексы АСУ ТП», «Наладка и испытания МП устройств РЗА соответствующих МЭК 61850», «Локальные вычислительные сети и протоколы передачи данных», «Основы кибербезопасности в электроэнергетике»).

Основные заказчики: ПАО «ФСК ЕЭС», АО «СО ЕЭС», ПАО «Россети», ПАО «Русгидро»

В части формирования инфраструктуры:

1) запуск Центра коллективного пользования «Испытательный полигон технологий транспортировки электроэнергии и распределенных интеллектуальных энергосистем»;
2) реализация услуг по предоставлению доступа к научно-исследовательской инфраструктуре Центра НТИ МЭИ (установленное в Центре коллективного пользования передовое оборудование обеспечивает возможность проведения различных научных исследований в том числе и по тематике «цифровых подстанций», позволяет проводить испытания и сертификацию оборудования);
3) запуск лаборатории по кибербезопасности.

Результаты деятельности

Создан Центр коллективного пользования «Испытательный полигон технологий транспортировки электроэнергии и распределенных интеллектуальных энергосистем» и организована реализация услуг по предоставлению доступа к научно-исследовательской инфраструктуре Центра НТИ МЭИ. 3 проекта находятся в работе, 2 проекта в стадии разработки.

На базе Центра НТИ МЭИ создана лаборатория по кибербезопасности.

Создается уникальный модельный испытательный комплекс «TestBed» для разработки и тестирования архитектурно-технических решений по проекту создания Интернета энергии (Internet of Energy, IoEN) и других новых решений для технологического развития российской энергетики. Комплекс позволяет проводить цифровое и киберфизическое моделирование сложных электроэнергетических систем, а его возможности превышают возможности доступных в России лабораторий и испытательных установок за счет применения технологии Power-Hardware-in-the-Loop.

Разработана новая образовательная программа подготовки магистрантов по профилю «Интеллектуальные системы защиты, автоматики и управления энергосистемами» направления 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника». В сентябре 2018 года в НИУ «МЭИ» на базе кафедры РЗиАЭ проведен первый набор магистрантов по новому профилю.

Подготовлено 28 специалистов с высшим образованием со всей России и стран зарубежья по усовершенствованной программе подготовки «Релейная защита и автоматизация энергосистем».

Сформирован Консорциум реализации Программы Центра НТИ «Технологии транспортировки электроэнергии и распределенных интеллектуальных энергосистем», в состав которого вошли 9 организаций, в числе которых лидеры индустрии в высокотехнологических отраслях промышленности и научно-образовательные учреждения.

Консорциум

Проекты

Направление 1. Разработка, проектирование и внедрение надежных и гибких электросетей, включающих в себя цифровые подстанции, интеллектуальные коммутационные аппараты, цифровые измерители электрических величин, универсальные измерительные контроллеры, автономные самобалансирующиеся микроэнергосистемы, программное обеспечение для управления сетями.

Разработка программно- технического комплекса автоматизированного синтеза структурно-функциональных схем РЗА ЦПС, обеспечивающих требуемые показатели надежности и экономичности

ПТК ССФ РЗА предназначен для проектирования РЗА ЦПС различных архитектур. Функции ПТК ССФ РЗА включают импорт главной схемы цифровой подстанции в формате SSD/SCD, анализ главной схемы и синтез структурно-функциональной схемы РЗА (включая схему технологической ЛВС) на основе анализа требований к защите первичного оборудования и нормативной документации (с использованием баз знаний и онтологии РЗА) с учётом выбранных пользователем параметров надежности и критериев экономичности.

Разработка программно-технического комплекса автоматизированного синтеза схем микроэнергосистем из заданного набора элементов, обеспечивающих минимизацию капитальных и операционных затрат при обеспечении заданных показателей надежности электроснабжения потребителей

Результаты работы ПТК СМГ планируется использовать для проведения экспресс-проектирования микрогрид на этапе разработки разделов ОТР и П при проектировании систем электроснабжения. Использование результатов работ должно привести к снижению затрат на системы электроснабжения при строительстве новых микрогрид, снижению затрат на проектирование, снижение затрат на эксплуатацию систем электроснабжения на основе микрогрид.

Разработка автоматизированной системы расчета параметров срабатывания РЗА в микроэнергосистеме в режиме онлайн

Разработанный ПК позволит увеличить степень автоматизации процесса расчета установок в электрических сетях с сильно меняющимися за короткий срок режимами (наличие большого количества ВИЭ и других распределенных генерирующих установок), обеспечив выполнение требований, предъявляемых НТД к устройствам РЗА, что невозможно сделать, используя традиционный подход к расчету и актуализации параметров срабатывания устройств РЗА. Создаваемая адаптивность устройств РЗА к изменениям режимов, в свою очередь, позволит повысить надежность и качество электроснабжения потребителей.

Разработка системы автоматического планирования работ по техническому обслуживанию и ремонтам на основе риск-ориентированной модели для оптимизации операционных затрат и обеспечения операционной надежности микроэнергосистем (сервис)

Разработанная система позволит снизить операционные затраты и повысить надёжность электроснабжения потребителей за счёт внедрения системы ТОиР, основанной на мониторинге физического износа оборудования с учётом оценки критичности воздействия выхода из строя данного оборудования на энергосистему. На основании анализа надёжности в ПТК формируются критерии критичности оборудования для энергосистемы при соотнесении со статистикой износа оборудования и формируется порядок проведения ТОиР.

Разработка и внедрение комплексов РЗА ЦПС с различными архитектурами (централизованная, децентрализованная, гибридная)

Разработка комплектов технической документации (стадии ОТР, П и РД) для комплексов РЗА различных архитектур позволит типизировать проектные решения и подходы к выбору архитектуры комплекса РЗА для конкретного объекта.

Исследование функционирования комплексов РЗА с различной архитектурой позволит оценить надежность функционирования РЗА ЦПС в нормальном и аварийном режиме работы на натурных образцах комплексов РЗА. Данный проект позволит значительно ускорить процесс проектирования и внедрения РЗА для ЦПС.

Разработка распределенных интеллектуальных систем управления режимами ЭЭС по напряжению и реактивной мощности

Внедрение интеллектуальных распределенных систем, которые автономно способны обмениваться информацией и договариваться друг с другом о дальнейших действиях, приведет к поддержанию необходимого уровня напряжения в сети, что позволит улучшить качество электроэнергии и снизить потери при ее передаче, так как при изменении схемо-режимных ситуаций по районам, возникает необходимость изменения параметров управляющих устройств СКРМ. Системы являются гибкими и надежными благодаря учету потребностей соседних районов и нахождению компромиссных решений.

Разработка распределенных интеллектуальных систем управления распределительными электрическими сетями

Распределенные интеллектуальные системы автоматического управления и защиты распределительных сетей необходимы для решения задач автоматической реконфигурации топологии в нормальных и аварийных режимах, обеспечения скоординированного управления группой объектов распределенной генерации, оптимизации режимов работы электрической сети.

Разработка и внедрение таких распределенных интеллектуальных систем управления позволит обеспечить соблюдение требований, предъявляемых к качеству электроэнергии и надежности электроснабжения потребителей в условиях интеграции значительного количества распределенных генерирующих установок малой мощности (в том числе на базе ВИЭ) и накопителей за счет самонастройки и самоорганизации систем управления (в т.ч. РЗА и коммерческого учёта), предиктивного анализа генерации, потребления и накопления электроэнергии, автоматической оценки рисков возникновения аварийных ситуаций и оценки ущербов.

Направление 2. Разработка, проектирование и внедрение объектов распределённой энергетики, включая накопители электроэнергии и силовые полупроводниковые устройства.

Разработка и внедрение накопителей электроэнергии и ВИЭ в системах собственных нужд ПС.

Разработка системы электроснабжения с применением ВИЭ и накопителей электроэнергии, включая разработку системы предиктивного управления зарядом и разрядом батарей на основе прогнозов генерации и потребления.

Разработка данной системы позволит снизить потери в СН энергообъектов.

Образовательная деятельность

Образовательные программы Центра НТИ МЭИ будут реализованы в сетевой форме на высшем уровне профессионального образования:
— высшее образование, магистерская программа «Интеллектуальные системы защиты, автоматики и управления энергосистемами»;
— высшее образование, программа бакалавриата «Релейная защита и автоматика цифровых подстанций».

В виде дополнительного образования и профессионального обучения, включающие в себя следующие виды обучения:
— повышение квалификации с выдачей удостоверения о краткосрочном повышении квалификации по программам 72 академических часа;
— стажировки в научных лабораториях и исследовательских центрах с выдачей удостоверения о краткосрочном повышении квалификации;
— курсы и семинары с выдачей сертификата, в том числе с использованием технологии дистанционного обучения.

Направления программ дополнительного образования и профессионального обучения:
— Цифровые комплексы АСУ ТП;
— Наладка и испытания МП устройств РЗА соответствующих МЭК 61850;
— Локальные вычислительные сети и протоколы передачи данных;
— Основы кибербезопасности в электроэнергетике.

Новая программа подготовки магистров «Интеллектуальные системы защиты, автоматики и управления энергосистемами» разработана специалистами Центра НТИ МЭИ при поддержке ПАО «ФСК ЕЭС» в рамках реализации плана Минэнерго России по цифровой трансформации электроэнергетики и реализована на базе " Национальный исследовательский университет «МЭИ». Студенты нового направления получают необходимые знания для преодоления технологических барьеров ДК Энерджинет.

Программа подготовки магистров «Релейная защита и автоматизация энергосистем» была существенно модернизирована для достижения новых целей, поставленных Минэнерго. Усовершенствованная программа включает проектирование, наладку и эксплуатацию РЗА цифровых энергосистем.