Кристоф Бруннер: "Чтобы быть в авангарде технологий, нужно делать вклад в их развитие"
Вышел новый выпуск видеоблога «Большая Энергетика» от компании «Теквел» — подробный разговор с председателем РГ 10 ТК 57 МЭК Кристофом Бруннером. ЦПС публикует видеозапись и текстовую расшифровку интервью.
РГ 10 ТК 57 МЭК — группа, которая разрабатывает стандарт IEC 61850, поэтому в центре интрвью — содержательная сторона стандарта, его прошлое, будущее и планируемые новации, а также ответ на вопрос, что же такое цифровая подстанция. Обратим внимание, что на YouTube для видео проставлены тайм-коды.
— Кристоф, спасибо за возможность встретиться с вами.
— Всегда рад.
— IEC 61850 — это первый стандарт, представивший что-то новое для релейной защиты и автоматики, прежде всего, передачу данных согласно коммуникационным сервисам GOOSE и Sampled Values. Была ли такая идея изначально? И кто ее выдвинул?
— Я бы не сказал, что мы задумали это изначально, когда приступили к разработке стандарта IEC 61850. Была идея стандартизировать коммуникационные интерфейсы, которые могли бы быть использованы при реализации автоматизированной системы управления подстанцией. Основная идея состояла в стандартизации того, что мы уже имели.
Затем начали получать развитие нетрадиционные измерительные преобразователи. И они требовали наличия нового типа выходного сигнала, например, низковольтного аналогового сигнала или какого-либо другого. И именно тогда родилась идея разработки коммуникационного сервиса Sampled Values. С другой стороны, возникла идея замены проводных электрических связей, например в схемах релейной защиты и автоматики, на новый способ информационного обмена — и им стал сервис GOOSE. Идея же разработки GOOSE изначально родилась не в рамках МЭК; она принадлежит организации UCA 2.0, работавшей в США.
— И все-таки интересно, работу по разработке сервиса GOOSE курировали специалисты по релейной защите и автоматике или это были специалисты АСУ ТП?
— Полагаю, что сервис GOOSE разрабатывали, в основном, специалисты по релейной защите и автоматике. Но, как я говорил, эта идея была первоначально выдвинута в рамках организации UCA из США.
— Что представляет собой рабочая группа в целом? Сколько людей участвовало в создании исходной серии стандарта IEC 61850?
— Мы приступили к разработке стандарта тремя рабочими группами. У нас были РГ 10, 11 и 12. Так, РГ 10 отвечала за системные аспекты. РГ 11 — за то, что мы тогда называли шиной станции, а РГ 12 — за так называемую шину процесса. В каждой группе было от 30 до 50 человек.
— В каком году все началось?
— Официально в 1995 году. До этого существовала специальная рабочая группа в 94–95 годах, если не ошибаюсь. Она носила исследовательский характер, и было предложено создать три рабочих группы, чтобы углубиться в эту тему. В ноябре 2005 года у нас была первая встреча в Бадене, в Швейцарии.
— У нас в России большинство считает, что IEC 61850 был специально разработан основными производителями в их собственных интересах для того, чтобы выйти на местные рынки, например на российский. Чья это была инициатива на самом деле?
— Инициатива была выдвинута в 1993 году Немецким национальным комитетом, за которым стояли немецкие энергетические предприятия. Тогда состоялось пленарное заседание ТК 57 в Сиднее, где это предложение было высказано впервые. Затем мы создали специальную рабочую группу для проработки данного вопроса. Но изначальный запрос исходил от конечных пользователей, энергетических предприятий Германии.
— В этих группах были производители или представители производителей?
— Когда мы создали рабочие группы, их членами были в основном производители. И несколько энергетических предприятий. Но работа в этих группах в целом осуществлялась производителями и консультантами. Что естественно, поскольку представителям энергетических компаний трудно выезжать за пределы своей страны. Поэтому у нас в группах были в основном производители и консультанты.
— А как вы стали участвовать в работе над IEC 61850?
— Я тогда работал в Landis+Gir, швейцарской компании, которая разрабатывала SCADA-системы. И они делегировали меня в качестве эксперта по шине станции. Сначала в специальную рабочую группу, затем в РГ 11. Позже я сменил работу, перешел в компанию ABB, где занимался разработкой коммуникационной архитектуры в части сопряжения с первичным оборудованием, в том числе с измерительными трансформаторами тока и напряжения. Тогда я стал руководителем РГ 12, которая отвечала за разработку шины процесса. Тогда же мы и создали коммуникационный сервис Sampled Values. Как только первая редакциях стандарта IEC 61850 приобрела более-менее законченный вид в 2004 году, было решено объединить РГ 10, 11 и 12 в одну для завершения работы над первой редакцией и последующей поддержки стандарта. Тогда я стал руководителем РГ 10. Из трех руководителей групп только я продолжил активное участие в работе над стандартом.
— И все это время вы участвовали в разработке стандарта IEC 61850. Что вы считаете самыми важными шагами на этом пути?
— Я думаю, особенно важным решением был выход за рамки подстанций, это случилось около 2003–2004 года. Начальные рамки работ по стандарту были ограничены подстанцией, поскольку были другие стандарты МЭК, например IEC 60870-5 для связи с центром управления. Существовали и другие стандарты, описывавшие коммуникации между подстанциями. Но где-то в 2003–2004 годах Швейцарский национальный комитет запланировал два новых направления и предложил выйти за рамки подстанций. Именно тогда мы расширили сферу использования. Сначала для связи вне подстанций, и параллельно были две другие отрасли, которым нужна была стандартизация некоторых элементов. Гидроэнергетики также заинтересовались IEC 61850. Так же, как и модели для распределенной энергетики. Оба процесса начались в 2004 году. Когда мы, с одной стороны, объединили группы 10, 11 и 12 для дальнейшей поддержки стандарта, мы создали две новые рабочие группы — РГ 17 и 18, — чтобы работать с другими областями применения. К тому же до этого ветроэнергетика уже начала адаптировать эту концепцию к своим стандартам серии 61400. Так, они использовали принципы стандарта 61850, но с небольшими отклонениями, уйдя на пару шагов вперед. А тогда координация была неидеальной. Так, они использовали старые серии стандартов, и некоторые концепции отличались.
— А если обратиться к прогнозам на будущее, то что придет на смену IEC 61850? Какие ключевые улучшения уже видны?
— В текущей работе много усилий направлено на улучшение инженерной совместимости. И в первоначальной нашей работе по стандарту акцент был сделан на связи. И немного на семантических моделях, которые были нами представлены по-новому.
Я думаю, действительно значимым шагом будет введение того, что мы тоже делали изначально, — SCL. Ведь в то время мы еще не имели реального опыта в этом вопросе, это было совершенно новым направлением в отрасли. Мы поняли, что, хотя концепции были хорошо разработаны, способов их использования разными поставщиками и посредством разных технических средств все еще было довольно много. То есть на самом деле стандарт не дотягивал до уровня, которого мы ожидали. За последние 5–8 лет мы получали обратную связь от пользователей, например таких как ENTSO-E (Европейская сеть системных операторов передачи электроэнергии). Мы посвятили много времени улучшению этих аспектов. И до сих пор посвящаем, чтобы улучшать инженерные характеристики.
— А энергокомпании по всему миру действительно проектируют при помощи SCL?
— Еще не так много энергокомпаний сами делают проектирование. Сегодня в большинстве случаев использования IEC 61850 речь идет о проектировании подстанции поставщиком под ключ или в некоторых случаях системными интеграторами. В случае проектирования поставщиками, в зависимости от имеющихся у них средств, многие из них используют в разработке SCL в полном объеме. Иногда он используется с упрощениями, что, как правило, дорого обходится впоследствии. По примеру членов ENTSO-E все больше и больше энергокомпаний погружаются в использование стандарта IEC 61850 и хотят осуществлять проектирование самостоятельно. И они смотрят в сторону доступных программных инструментов, которые могут использоваться для решения этой задачи.
— И эти энергокомпании выдвигают такие требования — разрабатывать файлы SSD и SCD в соответствии со стандартом?
— Да. Файлы SCD точно используются, и предъявляются соответствующие требования. Разработка спецификации системы в виде файла SSD пока еще не так распространена. Сейчас в Европе реализуется интересная научно-исследовательская работа под названием OSMOSE при участии нескольких энергокомпаний и поставщиков оборудования, в рамках которой мы проводим исследование реализации полноценного процесса проектирования — начиная со спецификации и заканчивая рабочим проектированием с использованием языка SCL. Мы хотим расширить охват спецификации системы, чтобы иметь возможность специфицировать не только функции, но и информаци- онный обмен между ними. Так, чтобы энергокомпании могли использовать подобную спецификацию в качестве технического задания на проектирование, не привязываясь к каким-то конкретным техническим решениям. Помимо этого, наличие такой спецификации может предоставить энергокомпаниям возможность использовать программные симуляторы для проверки предусмотренных технических решений перед тем, как разыгрывать конкурс на проектирование и поставку. Именно эти возможности мы и исследуем в упомянутой работе.
— В России проектирование осуществляется, в основном, независимыми компаниями по договору с энергокомпаниями. У нас также есть требования, согласно которым файлы SSD и SCD должны разрабатываться при проектировании. И основной вопрос от проектных организаций: какие программные инструменты следует использовать? На ваш взгляд, рынок готов обеспечить нас такими инструментами?
— Определенно, на рынке есть несколько программных инструментов, и они достаточно прогрессивные. Полагаю, что такой рынок есть, но пока на нем не так много разных поставщиков. Не стоит также надеяться, что на нем появятся десятки поставщиков, поскольку это в целом ограниченный рынок, а разработка таких инструментов требует больших инвестиций. Но уже сейчас есть несколько доступных инструментов, которые можно использовать.
— Команды, которые разрабатывают эти инструменты, работают с электросетевыми компаниями? Может быть, с европейскими или американскими энергокомпаниями? Есть такой опыт?
— Примеры такого взаимодействия есть. Не буду называть эти инструменты, чтобы не делать никому рекламу. Некоторые из них разработаны на основе обратной связи, по итогам совместной работы с проектными организациями и энергокомпаниями. От проекта к проекту в инструментах реализуются новые функции. Все это стимулируется требованиями конечных пользователей.
— Тогда последний вопрос по электронной проектной документации в формате языка SCL: по вашему мнению, каков основной эффект от использования электронных проектов согласно стандарту IEC 61850 для энергокомпаний? Что это может дать им в конечном итоге?
— Зависит от того, как устроен процесс проектирования. Когда энергокомпании не выполняют проектирование самостоятельно, электронная проектная документация позволяет им, в конечном счете, иметь представление о том, как работает система. Позднее, в процессе эксплуатации, они могут применять стандартные подходы к обслуживанию системы, основанные на этой документации. Энергокомпании становятся независимыми от поставщиков оборудования, сохраняя возможность в любой момент заменить одного поставщика на другого и интегрировать их в ранее разработанный проект. Они имеют возможность масштабировать проект при необходимости. Это определенно один из аспектов.
Другой аспект использования электронной проектной документации на основе языка SCL, и мы исследовали его в проекте OSMOSE, состоит в способности осуществлять симуляцию работы и взаимодействия устройств в проекте. Даже если какое-то оборудование еще отсутствует, его можно симулировать. Появляются новые возможности при процедурах обслуживания и тестирования. Например, при выходе из строя интеллектуального электронного устройства перед включением его в действующую систему появляется возможность его симулировать и проверить его взаимодействие с другими устройствами. Существует целый ряд новых возможностей при использовании электронной проектной документации.
— Один из актуальнейших вопросов: что вы считаете цифровой подстанцией? Есть ли у вас какое-либо универсальное определение?
— Этот вопрос аналогичен вопросу об умных сетях (Smart Grid). Если вы спросите 10 инженеров, вы, вероятно, получите 11 ответов. Некоторые считают подстанцию цифровой при наличии систем передачи данных, при использовании микропроцессорных устройств релейной защиты. Другие — при наличии полномасштабной шины процесса, использовании преобразователей аналоговых и дискретных сигналов и, соответственно, коммуникационных сервисов Sampled Values и GOOSE. Не думаю, что существует однозначный ответ.
По-моему, когда мы говорим о цифровой подстанции, большинство людей чаще всего имеет в виду подстанцию, на которой сопряжение с первичным оборудованием осуществляется в цифровом формате, по шине процесса.
— А вы можете назвать самое передовую энергокомпанию в мире по внедрению цифровых подстанций?
— Не видел лично, но, говорят, в Китае есть множество подстанций, использующих шину процесса и коммуникационный сервис Sampled Values. Насколько мне известно, большинство других энергокомпаний реализуют пилотные проекты. Некоторые из них уже реализовали первую полностью цифровую подстанцию, например компании Electricite de France или RTE. Полагаю, именно RTE имеет полностью цифровую подстанцию, с реализацией которой они сделали достаточно большой шаг вперед.
При этом, когда мы говорим о полноценной цифровой подстанции, надо понимать, что глубина ее цифровизации может отличаться. Мне, к примеру, известны некоторые поставщики, которые «оцифровали» комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией не просто на уровне команд и сигналов коммутационных аппаратов, но и в части измерения других параметров, например плотности газа и т. д. Все оборудование интегрируется в систему управления. Полагаю, что RTE имеет одну из таких подстанций в уже готовом виде. Но, как я уже сказал, в основном энергокомпании находятся на стадии, когда они только начинают задумываться о реализации цифровой подстанции.
— А какой из проектов, в котором вы участвовали, произвел на вас наибольшее впечатление?
— Есть пара интересных проектов, правда, правда, я был задействован не во всех. Один интересный проект, в котором я участвовал, не был связан с реализацией полноценной цифровой подстанции. Это проект модернизации вторичного оборудования на одной из подстанций в Нью-Йорке, принадлежащей компании ConEd. Они модернизируют подстанцию, которая имеет восемь высоковольтных фидеров, включенных по схеме многоугольника, с большим количеством фидеров низкого напряжения. Довольно большая подстанция, которую сейчас переводят на использование стандарта IEC 61850. Модернизация проходит в достаточно в жестких условиях, так как оперативное отключение возможно только весной или осенью и только на ограниченное время, поскольку это одна из ключевых подстанций, обеспечивающих электроснабжение Манхэттена. Там не используется шина процесса. Применяются традиционные измерительные трансформаторы, поскольку замена первичного оборудования не производится.
— Используется ли там передача данных по GOOSE и MMS?
— Для реализации функций релейной защиты и автоматики используется GOOSE. Все сигналы, которые передаются от одной ячейки, от одной секции к другой, передаются именно согласно коммуникационному сервису GOOSE. Используются устройства с дублированным сетевым интерфейсом, дублированная сетевая инфраструктура, дублированные комплекты релейной защиты и автоматики и преобразователи дискретных сигналов.
— Существует ли риск того, что стандарт IEC 61850 будет заменен каким-либо другим стандартом, как это случилось с протоколом Modbus, протоколами семейства IEC 60870 и так далее? И что предпринимается, чтобы не допустить этого и сохранить лидерство?
— Я думаю, замена одного стандарта на другой всегда обусловлена определенными причинами, драйверами. И если мы говорим о бизнесе по автоматизации подстанций, все основные поставщики на сегодняшний день достаточно много инвестировали в реализацию поддержки стандарта IEC 61850. Я бы не ждал замены в ближайшем будущем. В стандарте мы реализовали концепцию, которая предусматривает независимость от коммуникационных технологий. Мы отделили модели данных и информационного обмена от используемых для их реализации коммуникационных технологий, что позволяет нам интегрировать в стандарт любую новую коммуникационную технологию без потери всего остального и значимого. В целом, на текущий момент я не вижу технологии, которая станет заменой стандарта IEC 61850 в отношении подстанций.
— А в других областях применения?
— Что касается других областей применения, в частности, в малой генерации и других компонентах умной сети, то здесь стандартизация еще продолжается, поэтому есть альтернативы стандарту IEC 61850. Я думаю, что многие энергокомпании сейчас видят ценность стандарта IEC 61850 в том, что это может стать универсальным решением для различных областей применения. Полагаю, это тоже может гарантировать долголетие IEC 61850.
— А почему MMS и Ethernet были выбраны в качестве основы для использования в стандарте?
— Интересный вопрос. Разработка стандарта IEC 61850 была инициирована европейскими странами. Я упоминал, что сервис GOOSE изначально был разработан организацией UCA в США, но в начале пути это была их инициатива. А за стандартом IEC 61850 стояли, в основном, европейские страны, европейские пользователи, а также европейские производители. В то время каждый производитель имел свой собственный протокол, используемый на подстанциях, например, протокол LON от компании ABB, протокол Profibus от компании Siemens, протокол FIT от компании Areva — тогда они так назывались. Таким образом, рассматривались протоколы, которые были у компаний изначально, и, конечно, каждый поставщик хотел, чтобы именно его протокол был взят за основу. В какой-то момент мы поняли, что такой сценарий развития событий — это не то, что мы хотим. И тогда мы начали консультации с Научно-исследовательским институтом электроэнергетики (EPRI) в США по объединению наших усилий и компетенций. В США организация UCA ориентировалась на использование протокола MMS, поскольку он уже использовался для протокола TASE.2, который является протоколом связи с центрами управления и также является стандартом МЭК. Ими и было предложено использовать MMS и Ethernet как компромисс, чтобы избежать необходимости использовать вариант, предлагавшийся тем или иным поставщиком. В этом причина такого решения.
— Хорошо, тогда такой вопрос. Организация UCA отвечает за аккредитацию испытательных лабораторий по проверке технических решений на соответствие стандарту IEC 61850 во всем мире. Можете ли вы объяснить, кто уполномочил UCA проводить такую аккредитацию? И может ли возникнуть другая организация, которая возьмется за такую работу и перехватит инициативу?
— Организация UCA возникла в результате деятельности EPRI в США. Существовала группа пользователей, на основе которой и создали группу пользователей для IEC 61850 и нескольких других стандартов. Это сообщество пользователей в рамках организации UCA разработало аккредитационную программу для испытательных лабораторий, а также сами методики проведения испытаний. Данное решение было согласовано инженерным сообществом. Сама же МЭК не определяет органов, выполняющих аккредитацию. Соответственно, она не может и требовать использования какой-либо конкретной программы аккредитации в качестве единственной. В принципе, все эти решения находятся в руках инженерного сообщества, и зависят от того, какие группы пользователей их поддерживают.
— В разработку стандарта IEC 61850 вовлечено достаточно много людей, а РГ 10 является самой большой в ТК 57, насколько мне известно…
— Это самая большая рабочая группа в рамках МЭК. На сегодняшний день в ней состоит 265 членов.
— На ваш взгляд, что заставляет компании и отдельных людей тратить время и деньги на стандартизацию? Что является основным стимулом для них?
— Основной стимул с точки зрения компании такой — чтобы быть в авангарде технологий, нужно делать вклад в их развитие, и это можно сделать через стандартизацию. Очень большую роль играет наличие пользователей. И это хорошо, что у нас снова много активных пользователей, их число растет. У них свои интересы, которые влияют на развитие стандарта так, чтобы он отвечал их потребностям. Ранее я упоминал ситуацию с функциональной совместимостью программных инструментов для проектирования. В какой-то момент у нас не было пользователей, которые делали вклад в стандарт в этой части. При стандартизации интересы поставщиков отличаются от интересов конечных пользователей. Обеспечение функциональной совместимости при проектировании не основной интерес для производителей оборудования, но важнейший момент для пользователей, которые хотят делать проектирование своими силами. В определенный момент пользователи поняли, что им нужно участвовать в процессе разработки стандарта, чтобы в конечном итоге получить стандарт, удовлетворяющий их требованиям.
— И последний вопрос, Кристоф. Сколько времени в своей жизни вы уделяете стандарту IEC 61850?
— Лучше не считать… Очень много! С точки зрения ведения бизнеса очень много времени. Трудно оценить, но, пожалуй, около 20%, если не больше, от всего рабочего времени.
— Ощущаете ли вы какой-то результат от затраченного времени? Какой-то эффект?
— В какой-то степени, да. У меня есть своя консалтинговая компания, и участие в разработке стандарта помогает вести этот бизнес. Это также хороший маркетинг для меня, другим образом маркетинговую активность я не проявляю. С другой стороны, это действительно интересная и сложная работа — руководить рабочей группой и видеть результаты нашей работы спустя годы. Это вдохновляет.
— Спасибо за ответы, Кристоф!
------------------------
Кристоф Бруннер окончил Швейцарский федеральный технологический институт c дипломом инженера в 1983 году. Работает в области электроэнергетики более 30 лет, является признанным экспертом по стандарту IEC 61850. Президент консалтинговой компании it4power, базирующейся в Швейцарии и работающей в электроэнергетической отрасли. Председатель РГ 10 ТК 57 МЭК, а также член рабочих групп 17, 18 и 19. Заслуженный член IEEE, член IEEE по электроэнергетическим системам (IEEE-PES) и системной автоматике (IEEE-SA). Активный член нескольких рабочих групп комитета по релейной защите и автоматике в электроэнергетике (IEEE-PSRC). Советник правления международной ассоциации UCA.
Занимал должность менеджера проектов сектора продуктов для электроэнергетики в ABB (Цюрих, Швейцария), где был ответственен за разработку коммуникационной архитектуры системы автоматизации подстанции в части сопряжения с первичным оборудованием.
-------------------------------------------------------------------
Хотите оперативно узнавать о выходе других полезных материалов на сайте "ГИС-Профи"?
Подписывайтесь на нашу страницу в Facebook.
Ставьте отметку "Нравится", и актуальная информация о важнейших событиях в энергетике России и мира появится в Вашей личной новостной ленте в социальной сети.