Документ представляет собой рабочую версию презентации, посвящённой эталонной архитектуре интеллектуальных энергетических систем (ИЭС) и механизмам их инновационного развития. Главные акценты включают интеграцию требований пользователей, совместимость систем и разработку мультиагентных подходов для эффективного энергоснабжения. Также описаны планы создания базы знаний и пилотного полигона для апробации новых технологий в области электроэнергетики.

1. Рабочая версия презентации Холкин Дмитрий Владимирович –
Директор по инновационному развитию
электроэнергетики ЗАО
«АПБЭ», Руководитель Центра системных
исследования и разработок ИЭС ОАО «НТЦ
ФСК ЕЭС»
Эталонная архитектура
интеллектуальных энергетических
систем - механизм инновационного
развития отрасли
КОНГРЕСС «ЭЛЕКТРОСЕТЕВОЙ КОМПЛЕКС.
ИННОВАЦИИ. РАЗВИТИЕ 2012»
25.10.2012

2. История: инновационная революция в ИТ
По материалам Ника МакКеона
Приложения
------ открытый интерфейс ------
Специализированные
приложения Windows Linux MAC OS
------ открытый интерфейс ------
Специализированные
операционные системы Микропроцессорные
устройства
Специализированные
устройства
Закрытая монопольная отрасль, Открытая конкурентная отрасль,
инноваций практически нет, шквал инноваций,
тем технологического развития низок, динамичное технологическое развитие,
рынок невелик огромный рынок
Открытая и дифференцированная по уровням архитектура
приводит к инновационному росту 2

3. ИЭС ААС
Интеллектуальная энергетическая система на базе активно-адаптивной сети (ИЭС ААС)
представляет собой электроэнергетическую систему нового поколения, основанную на
мультиагентном принципе организации и управления ее функционированием и развитием с
целью обеспечения эффективного использования всех ресурсов (природных, социально-
производственных и человеческих) для надежного, качественного и эффективного
энергоснабжения потребителей за счет гибкого взаимодействия всех ее субъектов (всех видов
генерации, электрических сетей и потребителей) на основе современных технологических
средств и единой интеллектуальной иерархической системы управления
ИЭС ААС – это многообразие рынков, системных
решений, приложений и устройств 3

4. Создание ИЭС ААС – общее дело
1. Интеграция требований пользователей энергосистемы
2. Интеграция решений, устройств и приложений
3. Интеграция передовых идей для организации всей системы, создания системных
решений
Архитектура – системный проект для реализации общего дела
4

5. Лучшая практика - проект EPRI IECSA
1а. Эксперты по направлениям
предоставляют экспертные 1b. Эксперты по
описания требований к архитектуре
функциональности и устанавливают
производительности высокоуровневые
архитектурные понятия
Эксперты по направлениям Эксперты по
архитектуре
(стейкхолдеры + IECSA) (стейкхолдеры + IECSA)
3. Проектировщики Принципы и высокоуровневые
энергосистемы понятия эталонной архитектуры
рассматривают Описание функций
подходящие сценарии IECSA
использования энергосистемы и сценарии Абстрактное моделирование, безопасность,
использования управление сетями, совместимость, стандарты
Функциональные требования
8. Перспективный
план
2а. Эксперты по направлениям информационных
2b. Эксперты по архитектуре специалистов
и по архитектуре анализируют описывают рекомендованные
Проектировщики 4. Обеспечивает и извлекают требования к решения, основанные на
энергосистемы проектировщиков распределенной информации стратегических
функциональными высокоуровневых понятиях и
требованиями тактических подходах
База данных требований
окружения 6. Связи между Информационные
окружениями и специалисты
Производительность, технологиями через
Безопасность, гиперссылки (Web-
5. Проектные инженеры Управление данными и др. страницы)
рассматривают требования
сценариев использования и
определяют окружения
Независимая от технологий
архитектура, Рекомендованные,
7 – Web-cтраницы со схемами UML альтернативные и возможные
обеспечивают проектных инженеров стандартны, технологии и лучшие
стратегическими высокоуровневыми практики
Проектные концептами, тактическими подходами, основанные на отраслевых и интернет
инженеры технологиях, с учетом существующих систем
рекомендованными технологиями и лучшими
практиками для каждого окружения
Другие примеры – Smart Grid Interoperability Panel, EDSO for
Smart Grids, Global Smart Grid Federation 5

6. Архитектура
• Архитектура системы – основа организации системы, воплощенная
в ее компонентах, их взаимоотношения друг с другом и с окружающей
средой, и принципах, определяющих ее разработку и эволюцию
• Эталонная (референтная) архитектура – набор представлений
(схем) и описаний, которые служат основой для обсуждения
характеристик, вариантов
использования, поведения, интерфейсов, требований и стандартов ИЭС
ААС. Эталонная архитектура не является окончательной архитектурой
конкретной системы, а, скорее, является инструментом для
описания, обсуждения и разработки этой архитектуры
Архитектура определяет передовые способы организации устройств и
приложений в системы для удовлетворения требований пользователей
6

7. Инициативная программа ОАО «ФСК ЕЭС»
Цель программы:
выработать эталонную архитектуру (концептуальную
модель) интеллектуальной энергетической системы Внешний WEB-интерфейс
России, а также ключевые средства ее реализации, в ПОРТАЛ КОЛЛЕКТИВНОЙ РАБОТЫ (Ms SharePoint)
соответствии с потребностями пользователей Модуль управления
требованиями
(MsTFS / IBM DOORS new generation)
Модуль архитектурного проектирования
и имитационного моделирования
(Ms Visual Studio / IBM Rational; Matlab Simulink)
Модуль «База знаний»
(MsTFS + Ms SharePoint / Rational
Team Concert)
энергетической системы, а также перспективным WorkFlow
Репозиторий
Модели
управления
Модуль
аналитической
отчетности
архитектурных
видением профессионального сообщества БД Модели ИЭС Эталонная архитектура
Средства анализа и моделей
требований трассировки (MsTFS / Rational
требований на всем Insight)
ЖЦ БД
БД стандартов технологических
Слой информационного пространства Библиотеки CIM-модель и НТД решений
Мульти-агентная система
Контейнер «Комсомольская» Контейнер «Селихино» Главный Контейнер «Ванино» Архитектура ПТК классов
Агент слежения
мультиагентного управления
Агент слежения
Роль управляющего
подсетью
энергокластером «Ванино»
Роль управляющего
Управление узлом сети
FIPA-Request, ControlOntology Роль монитора подсети
ОЭС Востока
Коммуникационная шина (Ms TFS / IBM Team Concert)
подсетью
Управление узлом сети
Роль монитора подсети FIPA-Request, ControlOntology Агент управления
Получение телеметрии
Получение телеметрии
FIPA-Subscribe, MonitorOntology
Агент слежения FIPA-Subscribe, MonitorOntology
Роль управляющего сетью
Управление узлом сети
FIPA-Request, ControlOntology Роль монитора сети
Роль управляющего
подсетью
Получение телеметрии
FIPA-Subscribe, MonitorOntology Агент AMS
Роль монитора подсети
Агент DF
Полигон – среда
TCP/IP + IIOP TCP/IP + IIOP
Слой аппаратных средств
Процесс
Процесс контейнера JADE Процесс контейнера JADE главного контейнера JADE
Java VM Java VM Java VM
поддержки ЖЦ
60870-5-104
САУ
УШР / СТК
КОНТРОЛЛЕРЫ (осн.+дубл.) Ethernet-сеть КОНТРОЛЛЕРЫ (осн.+дубл.) КОНТРОЛЛЕРЫ (осн.+дубл.)
создания ИЭС ААС на
ПС Комсомольская ПС Селихино ПС Ванино основе архитектуры
ПТК, демонстрирующий
архитектуру
Эталонная архитектура
База знаний по Подготовка системных
ИЭС ААС инженеров ИЭС ААС
Для реализации программы используются подходы и методы
системной инженерии 7

8. Эталонная архитектура
• Архитектура на базе единой платформы коммуникаций
• Универсальность архитектуры, т.е. она по возможности не
должна ограничивать применение каких либо конкретных
технических решений или законов управления
• Мультиагентный подход 8

9. ПТК для ОЭС Востока
Слой информационного пространства
Мульти-агентная система
Контейнер «Комсомольская» Контейнер «Селихино» Главный Контейнер «Ванино» Архитектура ПТК
Агент слежения
мультиагентного управления
Агент слежения
Роль управляющего
подсетью
энергокластером «Ванино»
Роль управляющего
Управление узлом сети
FIPA-Request, ControlOntology Роль монитора подсети
ОЭС Востока
подсетью
Управление узлом сети
Роль монитора подсети FIPA-Request, ControlOntology Агент управления
Получение телеметрии
Получение телеметрии
FIPA-Subscribe, MonitorOntology
Агент слежения FIPA-Subscribe, MonitorOntology
Роль управляющего сетью
Управление узлом сети
FIPA-Request, ControlOntology Роль монитора сети
Роль управляющего
подсетью
Получение телеметрии
FIPA-Subscribe, MonitorOntology Агент AMS
Роль монитора подсети
Агент DF
TCP/IP + IIOP TCP/IP + IIOP
Слой аппаратных средств
Процесс
Процесс контейнера JADE Процесс контейнера JADE главного контейнера JADE
Java VM Java VM Java VM
60870-5-104
САУ
УШР / СТК
КОНТРОЛЛЕРЫ (осн.+дубл.) Ethernet-сеть КОНТРОЛЛЕРЫ (осн.+дубл.) КОНТРОЛЛЕРЫ (осн.+дубл.)
ПС Комсомольская ПС Селихино ПС Ванино
• Мультиагентность:
– гомогенная среда общения агентов
– физическое отделение управления объектом и формирования управлений
• Использование существующих в мировой практике решений по МАСУ
• Работа на реальное управление 9

10. Полигон - среда поддержки ЖЦ ИЭС ААС
• Предназначен для исследования и демонстрации новых алгоритмов управления ИЭС
ААС
НИР • Реализован на Matlab/Simulink
• Требуется организация удаленного массового доступа
• Предназначен для проектирования и согласования решений ИЭС ААС
• Реализован на отработанных системах управления требованиями и проектирования
Проект ЖЦ
• Требуется создание базы устройств различных производителей
• Предназначен для разработки приложений и устройств ИЭС ААС
• Реализован на виртуальных машинах и контроллерах
Разработка • Требуется реализация пилотных ПТК
• Предназначен для испытания совместимости приложений и устройств ИЭС ААС
• Реализован на шине данных CIM, шине процесса 61850 в рамках Цифровой
Испытания подстанции
• Требуется разработка группы стандартов ИЭС ААС
• Предназначен для демонстрации применимости решения в существующей среде
• Реализован на системах моделирования OPAL, RTDS
Интеграция • Требуется разработка системы сбора и актуализации моделей энергосистем
• Предназначен для поддержания актуального состояния среды эксплуатации решений
• Реализован на отработанных системах управления требованиями и проектирования
Эксплуатация ЖЦ
• Требуется создание базы данных оборудования, эксплуатируемого в ЕЭС России
Полигон является основой для апробации, сравнения, испытания
различных новых устройств и приложений 10

11. Управление знаниями и компетенциями
• Курсы по системной и программной
инженерии
Формирование • Семинары по лучшей практике в
смешанной интеллектуальной энергетике
МФТИ
образовательной • Изучение современных программных
(управление команды Обучение средства
сложными
системами)
МИФИ
(интеллектуальные
технологии)
• Формированию базы знаний, перевод
стандартов, разработка глоссария
• Аналитическая работа, изучение передовых
МЭИ Знания & международных практик
(электроэнергетика)
Аналитика
МГУ
(энергетические
рынки)
• Выполнение отдельных задач в Программе
• Рефлексия полученного
опыта, формирование индивидуальных
Практика планов профессионального развития
Непрерывное
формирование базы
знаний по ИЭС ААС и
системной инженерии
Общедоступная база знаний и программы обучения – основа для
широкого распространения идей, подходов и решений ИЭС ААС11

12. Сетевой график
Январь Июль Декабрь
Разработка эталонной архитектуры ИЭС ААС
Создание комплекса архитектурного проектирования
Сбор и анализ функциональных требований к ИЭС ААС Разработка системных требований к ИЭС Разработка референтной
ААС архитектуры ИЭС ААС Тестирование архитектуры
Разработка высокоуровневых архитектурных концептов. Изучение современных подходов, методик, технологий. Реверс-
инжиниринг
Разработка цифрового стенда для тестирования архитектур
Разработка среды поддержки ЖЦ создания ИЭС ААС Разработка модуля «НИР» («СКР МАСУ ИЭС ААС») – бизнес-план совместной реализации полигона с ИЦ Сколково)
Разработка модуля «Испытания» (ПТК тестирования систем управления ИЭС ААС для ОЭС Востока) – интеграция CIM61850 c ЦПС на базе CISCO
Разработка модуля «Интеграция» (Испытательно-сертификационный комплекс реального времени) – запуск программы сбора и актуализации расчетной модели
Разработка модулей «Проектирование», «Эксплуатация» - разработка онтологий приложений и оборудования, схемы энергокластера на RTDS, мультиагентного
ПТК в ОЭС Востока, ТЗ на СУ ЖЦ
Проект ОЭС Востока
Установка элементов ПТК на энергообъектах кластера (этап 10)
Разработка алгоритмов и тех.проектов системы Автономное и комплексное испытание ПТК на
автоматизированного (автоматического) управления Разработка ПТК для системы автоматизированного
(автоматического) управления энергокластерами (этап 9) энергообъектах кластера (этап 11)
энергокластерами (этап 8)
Расширение функций существующего ЦУС (этап 12)
Разработка программы ОПЭ ПТК на объектах
энергокластера (этап 13)
Комплексные испытания ПТК
энергокластера. Сдача в ОПЭ.
Управление знаниями и компетенциями
Формирование ядра проектной команды, набор стажеров, создание системы поддержки Разработка образовательной программы по SE ИЭС и инновационным методам проектирования.
проектных коммуникаций. Программа подготовки стажеров. Проведение пилотного цикла Разработка образовательного контента. Организация подготовки стажеров. Формирование партнерского Подготовка второго потока стажеров. Формирование образовательного контента
подготовки стажеров сообщества
Проектирование СУЗ по ИЭС ААС. Систематизация данных по НИОКР, выполненных по заказу
Первичное наполнение базы знаний. Wiki-Ресурс. Консолидация данных по НИОКР ФСК Разработка онтологии ИЭС ААС. Формирование базы знаний в области ИЭС ААС. ОАО «ФСК ЕЭС». Создание экспертной сети. Накопление базы знаний
Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь
Июль 2012 Декабрь 2013
В 2013 году запланировано получение первой версии эталонной
архитектуры, прототип полигона 12

13. Открытая схема организации работ
Архитектурный
Постановка комитет Валидация
задачи результатов
Зачем делать ? проекта
Выявление Экспертные рабочие группы Контроль
и анализ (ЭРГ) соответствия
требований требованиям
Что делать ?
Системное Центр системных исследований Интеграционное
(архитектурное) и разработок ИЭС испытание системы
проектирование (ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»)
Как делать ?
Рабочее Специализированные проектные
Испытание
специализированное организации специализированных
проектирование подсистем
Разработчики и поставщики решений
РАЗРАБОТКА
• www.grid2030.ru - портал для обеспечения совместной работы и
коммуникаций
• сессии, семинары, конференции
Приглашаем к сотрудничеству! 13

14. Основные выводы
1. Архитектура интегрирует текущие и
перспективные требования пользователей
2. Архитектура определяет спецификации для
новых устройств и приложений с учетом
современных представлений об эффективной
их организации в общую систему
3. Полигон – цифровое воплощение архитектуры
– дает возможность апробировать все новые
устройства и приложения
4. Открытая база знаний (по различным аспектам
архитектуры) – обеспечивает широкое
распространение знаний
Открытая архитектура и доступный полигон - открывают дорогу
инновациям в отрасль 14

15. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
15