В конце 2024 года рабочая группа CIGRE B5.69 выпустила Technical Brochure 949 — пожалуй, самый масштабный на сегодня обзор реального опыта внедрения систем РЗА на базе IEC 61850 с шиной процесса. 55 проектов, 195 проанализированных публикаций, опрос 42 специалистов из 29 организаций. Статья Rannveig Loken из Statnett (Норвегия) в PAC World Magazine суммирует ключевые выводы этой работы.
Что показал опрос
Из 55 идентифицированных проектов около половины находятся в эксплуатации — это ОПЭ с действием на отключение и серийное развёртывание. 19 проектов — на этапе серийного развёртывания. Это важная цифра: шина процесса перестала быть экспериментом для энтузиастов.
{
"title": {
"text": "Типы проектов по сценарию развёртывания",
"left": "center"
},
"tooltip": {
"trigger": "axis",
"axisPointer": {
"type": "shadow"
}
},
"grid": {
"left": "38%",
"right": "10%",
"top": "8%",
"bottom": "12%"
},
"xAxis": {
"type": "value",
"name": "Доля проектов, %",
"max": 60
},
"yAxis": {
"type": "category",
"data": [
"Частичная замена (напр., только BCU)",
"Полная замена вторичных систем",
"Новые ячейки (вкл. расширение ПС)",
"Прочее",
"Новое строительство (greenfield)",
"Реконструкция (brownfield)"
],
"axisLabel": {
"width": 220,
"overflow": "break"
}
},
"series": [
{
"type": "bar",
"data": [
5,
5,
10,
22,
32,
52
],
"label": {
"show": true,
"position": "right",
"formatter": "{c}%"
},
"itemStyle": {
"color": {
"type": "linear",
"x": 0,
"y": 0,
"x2": 1,
"y2": 0,
"colorStops": [
{
"offset": 0,
"color": "#1B3D5E"
},
{
"offset": 1,
"color": "#2E6DA4"
}
]
}
}
}
]
}
Рост числа проектов заметно ускорился после 2018 года — это связано с появлением оборудования и инструментов, соответствующих второй редакции IEC 61850, и с накоплением опыта взаимной работы устройств различных фирм-производителей.
Напряжение — от 35 до 400 кВ, без явной корреляции между классом напряжения и типом проекта. 21 из 33 детально описанных проектов включает требования по взаимной работе устройств различных фирм-производителей: терминалы РЗА от разных производителей, ПАС/ПДС от разных вендоров. Сетевые коммутаторы при этом обычно берут от одного поставщика — тут вопросы совместимости менее острые.
{
"title": {
"text": "Одновендорные и многовендорные решения по типам оборудования",
"left": "center"
},
"tooltip": {
"trigger": "axis",
"axisPointer": {
"type": "shadow"
}
},
"legend": {
"data": [
"Несколько производителей",
"Один производитель"
],
"bottom": 0
},
"grid": {
"left": "32%",
"right": "8%",
"top": "8%",
"bottom": "15%"
},
"xAxis": {
"type": "value",
"name": "Количество проектов (всего 33)",
"max": 35
},
"yAxis": {
"type": "category",
"data": [
"Сетевые коммутаторы",
"SCU (контроллер ПС)",
"BCU (контроллер присоединения)",
"ПАС/ПДС (преобразователи)",
"ПАС/ПДС + BCU + SCU + РЗА (комплексно)",
"Терминалы РЗА"
]
},
"series": [
{
"name": "Несколько производителей",
"type": "bar",
"stack": "total",
"data": [
6,
6,
8,
10,
13,
17
],
"label": {
"show": true,
"position": "inside"
},
"itemStyle": {
"color": "#1B3D5E"
}
},
{
"name": "Один производитель",
"type": "bar",
"stack": "total",
"data": [
27,
27,
25,
23,
20,
16
],
"label": {
"show": true,
"position": "inside"
},
"itemStyle": {
"color": "#C0392B"
}
}
]
}
Любопытная деталь: только в категории терминалов РЗА многовендорность встречается практически наравне с одновендорными решениями (17 проектов против 16). Во всех остальных категориях — ПАС/ПДС, BCU, SCU, сетевые коммутаторы — подавляющее большинство проектов используют оборудование от одного производителя. Это подтверждает, что многовендорность для защит часто продиктована не технической необходимостью, а внутренней технической политикой заказчика — давней традицией резервировать защиты комплектами от разных производителей.
Экономика: не всё так просто
CIGRE выделяет экономические и неэкономические мотивы внедрения. С экономикой ситуация неоднозначная.
{
"title": {
"text": "Экономические мотивы внедрения шины процесса",
"left": "center"
},
"tooltip": {
"trigger": "axis"
},
"grid": {
"left": "8%",
"right": "8%",
"top": "15%",
"bottom": "20%"
},
"xAxis": {
"type": "category",
"data": [
"Снижение стоимости закупки",
"Снижение стоимости монтажа",
"Снижение стоимости эксплуатации и обслуживания",
"Снижение совокупной стоимости владения (вкл. замену)",
"Прочее"
],
"axisLabel": {
"interval": 0,
"rotate": 0,
"width": 120,
"overflow": "break"
}
},
"yAxis": {
"type": "value",
"name": "Доля респондентов, %",
"max": 90
},
"series": [
{
"type": "bar",
"data": [
{
"value": 33,
"itemStyle": {
"color": "#A8CBE8"
}
},
{
"value": 63,
"itemStyle": {
"color": "#2E6DA4"
}
},
{
"value": 65,
"itemStyle": {
"color": "#2E6DA4"
}
},
{
"value": 73,
"itemStyle": {
"color": "#1B3D5E"
}
},
{
"value": 33,
"itemStyle": {
"color": "#8A8A8A"
}
}
],
"label": {
"show": true,
"position": "top",
"formatter": "{c}%"
}
}
]
}
Сами компоненты — ПАС/ПДС, LPIT, коммутаторы, средства кибербезопасности — пока не дешевле традиционных решений. Экономия появляется на других этапах: проектирование, монтаж, эксплуатация, диагностика. Некоторые проекты отчитались об экономии до 30% на полном жизненном цикле. Но эта цифра достижима при серийном развертывании и стандартизованных решениях. На единичном пилоте экономика будет скорее отрицательной.
Среди неэкономических драйверов более 50% респондентов отметили гибкость, безопасность, сокращение времени вывода оборудования из работы и возможность исследований и разработки.
{
"title": {
"text": "Неэкономические мотивы внедрения шины процесса",
"left": "center"
},
"tooltip": {
"trigger": "axis",
"axisPointer": {
"type": "shadow"
}
},
"grid": {
"left": "33%",
"right": "12%",
"top": "8%",
"bottom": "10%"
},
"xAxis": {
"type": "value",
"name": "Доля респондентов, %",
"max": 80
},
"yAxis": {
"type": "category",
"data": [
"Прочее",
"Экологические причины",
"Управление активами",
"Имидж компании и узнаваемость",
"Развитие компетенций персонала",
"Возможность применения LPIT",
"Сокращение времени вывода из работы",
"Исследования и разработка",
"Безопасность",
"Дополнительная функциональность",
"Гибкость"
]
},
"series": [
{
"type": "bar",
"data": [
{
"value": 12,
"itemStyle": {
"color": "#8A8A8A"
}
},
{
"value": 33,
"itemStyle": {
"color": "#2E9E44"
}
},
{
"value": 42,
"itemStyle": {
"color": "#2E9E44"
}
},
{
"value": 46,
"itemStyle": {
"color": "#2E9E44"
}
},
{
"value": 46,
"itemStyle": {
"color": "#2E9E44"
}
},
{
"value": 48,
"itemStyle": {
"color": "#2E9E44"
}
},
{
"value": 52,
"itemStyle": {
"color": "#2E9E44"
}
},
{
"value": 52,
"itemStyle": {
"color": "#2E9E44"
}
},
{
"value": 55,
"itemStyle": {
"color": "#2E9E44"
}
},
{
"value": 55,
"itemStyle": {
"color": "#2E9E44"
}
},
{
"value": 64,
"itemStyle": {
"color": "#1B3D5E"
}
}
],
"label": {
"show": true,
"position": "right",
"formatter": "{c}%"
},
"markLine": {
"data": [
{
"xAxis": 50
}
],
"lineStyle": {
"color": "#E74C3C",
"type": "dashed"
}
}
}
]
}
Стоит отдельно остановиться на пункте про исследования и разработку — 52% респондентов, больше половины опрошенных. Для сетевой компании, у которой R&D обычно не является основной деятельностью, это не про изобретение нового, а про накопление внутренней экспертизы до того, как технология станет обязательной. Пилотный проект даёт несколько вещей, которые в других условиях получить нельзя: реальный опыт инженеров, который превратит компанию из «доверяющей подрядчику» в «понимающей, что заказывать и как проверять»; знание реальных проблем на стыке оборудования разных производителей, которое не покажут ни лабораторные тесты, ни спецификации; черновики внутренних регламентов, должностных инструкций и программ обучения, без которых при массовом внедрении придётся работать в авральном режиме; место, где собственные подразделения проектирования, наладки и эксплуатации могут увидеть и пощупать технологию вместо того, чтобы изучать её по презентациям. В этом смысле «исследования и разработка» в контексте сетевой компании — это стратегическая инвестиция в способность организации работать с технологией в будущем, а не расходная статья без явного экономического обоснования.
Барьеры: люди, а не технология
Самый интересный раздел опроса — препятствия. Технические проблемы (задержки в работе ПАС/ПДС, надежность GPS, совместимость со стандартами будущих редакций) упоминаются. Но доминируют совсем другие вещи.
{
"title": {
"text": "Препятствия внедрению шины процесса",
"left": "center"
},
"tooltip": {
"trigger": "axis",
"axisPointer": {
"type": "shadow"
}
},
"legend": {
"data": [
"Критические (≥60%)",
"Значимые (35–59%)",
"Умеренные (<35%)"
],
"bottom": 0,
"itemStyle": {}
},
"grid": {
"left": "37%",
"right": "12%",
"top": "8%",
"bottom": "15%"
},
"xAxis": {
"type": "value",
"name": "Доля респондентов, %",
"max": 95
},
"yAxis": {
"type": "category",
"data": [
"Прочее",
"Бизнес-кейс отсутствует",
"Нормативные требования",
"Экономические аспекты",
"Кибербезопасность",
"Внутреннее принятие новых решений",
"Моделирование данных",
"Промышленное внедрение после пилота",
"Адаптация организации и процессов",
"Инжиниринговые инструменты",
"Средства тестирования и диагностики",
"Изменение методов эксплуатации и обслуживания",
"Обучение и компетенции персонала"
]
},
"series": [
{
"type": "bar",
"data": [
{
"value": 10,
"itemStyle": {
"color": "#8A8A8A"
}
},
{
"value": 10,
"itemStyle": {
"color": "#8A8A8A"
}
},
{
"value": 14,
"itemStyle": {
"color": "#8A8A8A"
}
},
{
"value": 16,
"itemStyle": {
"color": "#8A8A8A"
}
},
{
"value": 28,
"itemStyle": {
"color": "#8A8A8A"
}
},
{
"value": 36,
"itemStyle": {
"color": "#E67E22"
}
},
{
"value": 36,
"itemStyle": {
"color": "#E67E22"
}
},
{
"value": 38,
"itemStyle": {
"color": "#E67E22"
}
},
{
"value": 46,
"itemStyle": {
"color": "#E67E22"
}
},
{
"value": 66,
"itemStyle": {
"color": "#C0392B"
}
},
{
"value": 69,
"itemStyle": {
"color": "#C0392B"
}
},
{
"value": 76,
"itemStyle": {
"color": "#C0392B"
}
},
{
"value": 78,
"itemStyle": {
"color": "#C0392B"
}
}
],
"label": {
"show": true,
"position": "right",
"formatter": "{c}%"
}
},
{
"name": "Критические (≥60%)",
"type": "bar",
"data": [],
"itemStyle": {
"color": "#C0392B"
}
},
{
"name": "Значимые (35–59%)",
"type": "bar",
"data": [],
"itemStyle": {
"color": "#E67E22"
}
},
{
"name": "Умеренные (<35%)",
"type": "bar",
"data": [],
"itemStyle": {
"color": "#8A8A8A"
}
}
]
}
Нехватка инструментов тестирования и пусконаладки. Необходимость обучения персонала, который и без того перегружен и недоступен для обучения. Сопротивление внутри организаций. Необходимость перестраивать внутренние процессы и стандарты. По сути, главный тормоз — не аппаратура, а культурный сдвиг. Переход от медных кабелей к Ethernet-сетям требует другого мышления, других навыков, другой организации работы.
Это звучит абстрактно, пока не столкнешься с конкретной ситуацией: бригада пусконаладки приезжает на объект, а у неё нет ни тестера SV-потоков, ни понимания, как проверить конфигурацию GOOSE-подписок без привычного вольтметра на вторичных цепях.
А теперь — российский контекст
В глобальном отчете CIGRE зафиксирована закономерность: магистральные сети (TSO) начали внедрение раньше, распределительные сети (DSO) подтягиваются. В России всё наоборот.
Именно распределительные сетевые компании — на уровне 110 кВ — реализовали наибольшее количество проектов цифровых подстанций с использованием шины процесса и протокола Sampled Values. Магистральные сети отстают: единичные пилотные проекты с SV, осторожный подход. Более того, в России сейчас всё новое строительство и комплексные реконструкции на магистральном уровне реализуются по так называемой второй архитектуре цифровой подстанции — то есть только с использованием протокола GOOSE, без шины процесса и Sampled Values. Это сознательный выбор: технология GOOSE считается достаточно зрелой и проверенной, а полноценная шина процесса с цифровой передачей мгновенных значений токов и напряжений пока остаётся для магистрального сектора экспериментальной зоной.
Те же проблемы с обучением. Те же сложности с инструментами тестирования. Та же необходимость писать новые внутренние стандарты вместо того, чтобы натягивать старые на новую технологию.
Что из рекомендаций CIGRE применимо здесь
Из рекомендаций TB 949 несколько вещей напрямую релевантны российскому контексту.
Не переносить традиционные стандарты на цифровые системы, а разрабатывать новые, изначально ориентированные на шину процесса. Типовые проектные решения, методики испытаний, эксплуатационная документация — всё это нужно писать заново.
Считать экономику на горизонте программы, а не одного объекта. Единичный проект с шиной процесса почти всегда дороже обычного. Экономический эффект раскрывается при серийном развертывании.
{
"title": {
"text": "Типы проектов по сценарию развёртывания",
"left": "center"
},
"tooltip": {
"trigger": "axis",
"axisPointer": {
"type": "shadow"
}
},
"grid": {
"left": "38%",
"right": "10%",
"top": "8%",
"bottom": "12%"
},
"xAxis": {
"type": "value",
"name": "Доля проектов, %",
"max": 60
},
"yAxis": {
"type": "category",
"data": [
"Частичная замена (напр., только BCU)",
"Полная замена вторичных систем",
"Новые ячейки (вкл. расширение ПС)",
"Прочее",
"Новое строительство (greenfield)",
"Реконструкция (brownfield)"
],
"axisLabel": {
"width": 220,
"overflow": "break"
}
},
"series": [
{
"type": "bar",
"data": [
5,
5,
10,
22,
32,
52
],
"label": {
"show": true,
"position": "right",
"formatter": "{c}%"
},
"itemStyle": {
"color": {
"type": "linear",
"x": 0,
"y": 0,
"x2": 1,
"y2": 0,
"colorStops": [
{
"offset": 0,
"color": "#1B3D5E"
},
{
"offset": 1,
"color": "#2E6DA4"
}
]
}
}
}
]
}
Обучение. Его нужно начинать до масштабного развертывания, а не параллельно с ним. CIGRE рекомендует концентрировать проекты в одном регионе, чтобы эксплуатационный персонал набирал опыт, а не осваивал технологию с нуля на каждом новом объекте.
Сохранение знаний внутри организации. CIGRE отдельно выделяет это как knowledge conservation policy — системный подход к тому, чтобы опыт цифровизации не уходил вместе с конкретными людьми. На практике это означает три вещи: документирование не только «что сделано», но и «почему именно так»; типовые решения, доступные всем инженерам; наставничество и парная работа.
Хороший пример — кейс Россети Урал: создание выделенной Группы ВАПС в составе Департамента РЗА с составом релейщик + специалист АСУ ТП + сотрудник ОИК, испытательный полигон с оборудованием более 10 производителей, обучение ведут действующие инженеры группы.
Средства пусконаладки и диагностики. CIGRE формулирует это и как препятствие, и как направление, в которое нужно вкладываться: набор инструментов для тестирования цифровых интерфейсов, средств поиска неисправностей в эксплуатации, методик работы с SCD-файлами.
И отдельно про заводские испытания (FAT). Цифровые интерфейсы шины процесса позволяют провести основной объем проверок до выезда на объект.
Вместо итога
55 проектов по всему миру, часть из которых работает уже больше пяти лет. Экономия до 30% при серийном подходе. Барьеры, которые лежат не в плоскости технологии, а в плоскости организации и компетенций.
TB 949 — это не теоретический документ. Это сборник чужих ошибок, за которые уже заплачено. Разумно ими воспользоваться.