SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Интеграция информационных систем предприятий электроэнергетики на базе CIM-модели

Рассматриваются перспективы использования CIM-модели для интеграции информационных систем предприятий электроэнергетики, а также задачи, стоящие перед отечественными разработчиками программного обеспечения систем управления энергоснабжением, диспетчерского управления и коммерческого учета в связи с внедрением в инфраструктурных организациях энергетики решений на базе CIM-модели.

ООО «Авиатэкс», г. Москва 

Aviateks.jpg

Реформа электроэнергетики Российской Федерации, направленная на формирование оптового и розничных рынков электроэнергии и мощности, привела к появлению новых энергокомпаний с разделением их по видам бизнеса. Необходимость повышения эффективности деятельности этих компаний требует высокого уровня автоматизации всех производственных и бизнес-процессов. В условиях свойственной электроэнергетике непрерывности процессов производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии, взаимозависимости режимов работы всех элементов электроэнергетического комплекса, а также невозможности складирования готовой продукции в отрасли остро стоит проблема информационной стандартизации и единой классификации различного рода объектов как основы для создания общей информационной структуры, обслуживающей функционирование электроэнергетики РФ в целом.

Серьезным препятствием на пути интеграции информационных систем предприятий электроэнергетики является отсутствие единых стандартов и координирующего органа, который взял бы на себя ответственность за выработку единых правил. В настоящее время наиболее актуальной является стандартизация информационного обмена между субъектами рынка (потребителями, генерирующими и сетевыми компаниями) и регулирующими органами. Системообразующие предприятия отрасли — ОАО «Федеральная сетевая компания ЕЭС» (ОАО «ФСК ЕЭС»), ОАО «Системный оператор ЕЭС (ОАО «СО ЕЭС») и НП «Администратор торговой системы» (НП «АТС») — уже ведут работу в направлении унификации подходов к информационному взаимодействию, т.к. существующие в настоящее время разобщенные системы уже не удовлетворяют требованиям надежного и качественного управления энергообъединениями.

Одним из вариантов интеграции информационных систем предприятий энергетики может быть использование международных стандартов МЭК 61970/61968 в части, связанной с концептуальной моделью CIM (Common Information Model, обобщенная информационная модель), которые применяются во всем мире и поддерживаются различным существующим ПО.


Common Information Model
(обобщенная информационная модель)

Модель CIM разработана в середине 90-х годов в США институтом Electric Power Research Institute (EPRI) в рамках проекта Control Center Application Program Interface (CCAPI). Затем она была стандартизована Международной электротехнической комиссией (МЭК) в виде стандарта МЭК 61970 — Energy Management System Application Programming Interface (EMS-API). Целью стандарта IEC 61970 является создание общей модели обмена информацией между электроэнергетическими приложениями, разработанными разными производителями.

Модель CIM представляет наиболее существенные объекты электроэнергетического предприятия, обычно содержащиеся в информационной модели управления электроэнергией (EMS — Energy Management System). Модель подходит для создания интегрированных приложений в гетерогенных вычислительных системах и имеет положительный опыт апробирования при моделировании энергетических объектов за рубежом.

Модель CIM использует UML-нотацию для описания сущностей, под которыми понимается как физическое оборудование, например синхронный генератор или выключатель, так и логические объекты модели сети (узлы, ветви), эквивалентные модели участков сети или ее объектов и логические структуры (например, график). Число классов, описывающих различные сущности CIM-модели, велико; они сгруппированы в пакеты, объединяющие близкие по смыслу классы. UML-диаграмма пакетов CIM, где указаны связи классов, входящих в их состав, представлена на рис. 1.

pic1.jpg

Рис. 1. Структура пакетов CIM-модели

Основные пакеты CIM-модели описаны в документе IEC 61970-301 — Common Information Model base.

Core — пакет, содержащий описания базовых классов, от которых наследуются классы, включенные в остальные пакеты.

Пакет Domain содержит определения типов данных, включенных в каждый класс. Тип данных кроме значения может также описывать единицу измерения. Например, тип Voltage служит для описания типа и единицы измерения напряжения, тип Susceptance служит для описания величины проводимости.

Пакет Topology совместно с классами пакета Core позволяет моделировать граф сети.

Пакет Wires является расширением  пакетов Core и Topology, которое моделирует информацию об электрических характеристиках сети и оборудования.

Пакет Outage является расширением пакетов Core и Wires для моделирования текущей и планируемой конфигурации сети.

Пакет Protection является расширением пакетов Core и Wires для моделирования устройств защиты.

Пакет Meas содержит классы описания данных телеизмерений.

Классы пакета LoadModel отвечают за моделирование потребителей электроэнергии любого уровня в виде графиков нагрузки и связанных с ними данных. В пакет включены классы для описания данных, влияющих на прогноз потребления.

Пакет Generation делится  две части — Production и GenerationDynamics. Пакет Production содержит информацию по моделям экономичного распределения нагрузки и определения резерва, который используется для выбора состава генерирующего оборудования и прогноза нагрузки. В пакете GenerationDynamics моделируется тепловая часть оборудования станции.

Документ IEC 61970-302 — Common information model financial, energy scheduling and reservations — определяет пакеты Energy Scheduling (Планирование), Reservation (Управление резервами) и Financial (Финансы).

В документе IEC 61970-303 определен пакет SCADA.


CIM в российской электроэнергетике

Ведущие инфраструктурные организации российской энергетики ведут работу по внедрению решений и технологий, базирующихся на CIM-модели.

Программой развития ФСК до 2012 года предусмотрено внедрение автоматизированной системы технологического управления (АСТУ), призванной повысить эффективность управления функционированием и пропускной способностью электросетей как в нормальных, так и в аварийных и послеаварийных режимах, обеспечить надежный прием и транспортировку энергии, оперативно предоставлять участникам оптового рынка электроэнергии качественную информацию о режимах работы и состоянии ЕНЭС.

Архитектура АСТУ представляет собой территориально, функционально и иерархически распределенную инфраструктуру, состоящую из набора взаимосвязанных прикладных систем, каждая из которых является самостоятельным и независимым компонентом (ПТК) АСТУ. Прикладные системы АСТУ, каждая в отдельности, выполняют законченный тесно связанный между собой набор функций (прикладных задач). Для взаимодействия между собой прикладные системы АСТУ должны использовать унифицированные интерфейсы, реализованные на основе единой интеграционной платформы в соответствии с требованиями международных стандартов МЭК 61970 и 61968.

ОАО «СО ЕЭС» осуществляет проект внедрения нового комплекса SCADA/EMS (Система сбора и обработки данных/комплекс задач планирования и оптимизации режима), имеющий целью повышение эффективности оперативно-технологического управления режимами Единой энергетической системы России в новых экономических условиях.

Система SCADA/EMS — основной инструмент диспетчерского управления Системного оператора. Она включает в себя компьютерное оборудование (серверы, рабочие станции, устройства передачи данных и др.), а также комплекс программ, предназначенных для формирования суточных и долгосрочных диспетчерских планов-графиков, оценки состояния сети, управления частотой и генерацией и др. SCADA/EMS будет использоваться как рабочий инструмент поддержания рынка электроэнергии в режиме реального времени. Новая SCADA/EMS призвана повысить надежность и качество диспетчерского управления, а также эффективность работы Системного оператора — снизить недопоставку электроэнергии потребителям, количество технологического персонала, затраты на обслуживание системы и закупку дополнительного ПО.

В технической спецификации предусмотрена интеграция с автоматизированными системами НП «АТС» и ОАО «ФСК ЕЭС» с использованием технологии CIM.

Для НП «АТС» задача унификации технологий обмена данными с субъектами рынка и Системным оператором имеет еще одну отличительную особенность. К указанным выше задачам стандартизации способов представления информации и технологий обмена добавляется задача обеспечения достоверности данных коммерческого учета. Решению этой задачи НП «АТС» уделяет большое внимание, однако до настоящего времени в полном объеме она не решена.


CIM для разработчиков ПО: что делать?

Для компаний-разработчиков ПО систем управления энергоснабжением, диспетчерского управления и коммерческого учета становится актуальной ориентация на модель CIM.

Очевидно, для полной «внутренней» поддержки модели в конкретных программных продуктах потребуется выполнение большого объема работы, особенно для систем класса АИИС КУЭ, которые, как правило, представляют собой специализированные закрытые разработки, плохо сочетающиеся друг с другом.

В свете рассмотренных тенденций можно сформулировать следующие основные направления развития ПО систем коммерческого учета:
- введение отраслевых стандартов на базе стандартов МЭК, описывающих архитектуру, информационную модель и протоколы взаимодействия, с учетом специфики российской электроэнергетики;
- создание отраслевой системы сертификации ПО, в рамках которой должно подтверждаться соответствие принятым стандартам и совместимость с другими отраслевыми приложениями;
- создание системы идентификации ПО, обеспечивающей динамический контроль состояния программных средств и средств обеспечения достоверности данных.

Успешное решение этих задач требует консолидации усилий инфраструктурных предприятий энергетики, компаний-разработчиков и исследовательских организаций. Залогом положительного результата является общая заинтересованность в технологическом и экономическом развитии ЕНЭС.


Литература

1. Лимарев Ю. Создание единой информационной среды электроэнергетики для интеграции АИИС между собой и с другими информационными системами // Connect! Мир связи. 2007. № 6. 
2. Насакин Р. Информационный аспект энергореформы // Энергорынок. 2006. № 10.
3. Макоклюев Б.И., Лондер М.И., Попов С.Г. и др. Единая система классификации и кодирования в энергетике. Проблемы и пути решения // Электрические станции. 2006. № 3.
4. Федоров В. Стандарты обмена данными в электроэнергетике // Открытые системы. 2005. № 9.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 3(19)_2008

К.Ю. Кирпичев, С.Ю. Соловьев, 
ООО «АВИАТЭКС», г. Москва,
тел.: (499) 195-94-92,  
е-mail: info@aviatex.ru