В ходе этого мероприятия докладчики познакомили профессиональное сообщество с основными целями и задачами создания универсального формата информационного обмена, преимуществами его использования, а также его значением для цифровой трансформации электроэнергетики. Эксперты рассказали об особенностях перевода информационного обмена на использование модели CIM (Common Information Model) и поделились опытом применения технологии для решения актуальных задач оперативно-диспетчерского управления и перспективного планирования развития ЕЭС России.
Помимо докладов в рамках мероприятия была проведена специализированная выставка программных решений, основанных на стандартах CIM.
Общая информационная модель
Общая информационная модель CIM (Common Information Model) – стандартизованная информационная модель, предоставляющая возможность эффективной интеграции разнородных автоматизированных систем и обеспечивающая унифицированный способ обмена данными между ними вне зависимости от их назначения и производителя.
В наиболее упрощенном виде CIM можно представить себе как способ, позволяющий нескольким участникам обмениваться информацией, необходимой для управления их элементами. Упрощение заключается в том, что CIM не только определяет представление управляемых элементов и управляющей информации, но и предоставляет возможность управлять ими и контролировать их работу. Управляющее программное обеспечение, созданное с использованием CIM, может работать с множеством реализаций этого стандарта без потери данных или сложных перекодировок.
В российской электроэнергетике CIM описывается серией национальных стандартов «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Информационная модель электроэнергетики», разрабатываемых с учетом стандартов Международной электротехнической комиссии IEC 61970 и IEC 61968.
Внедрение единых стандартов взаимодействия и развитие на их базе универсального формата информационного обмена – это сегодня один из важнейших факторов формирования единой общедоступной доверенной среды в электроэнергетике и необходимое условие успеха совершающейся цифровой трансформации отрасли.
Создание глобальной унифицированной системы технологического взаимопонимания на основе стандартов общей информационной модели CIM позволит получить комплексный синергетический эффект:
- упорядочить информационные потоки между отдельными предприятиями,
- обеспечить высокое качество используемых данных,
- снизить их разнородность и разновременность обновления,
- сократить влияние человеческого фактора в процессах управления энергосистемой.
«С задором в глазах и надеждой на светлое будущее»
Итак, общая концепция использования некоего универсального посредника в лице CIM выглядит более чем привлекательно – казалось бы, что здесь может пойти не так? Но необходимо принимать в расчет одну простую истину, когда для решения проблем, существующих с наличными системами, вы разрабатываете некую новую сущность, то получаете не только решение старых проблем, но и порождаете новые. О «трудностях перевода» CIM рассказал Николай Беляев, заместитель начальника СВР ОИК НП, начальник отдела информационной модели АО «СО ЕЭС».
В первую очередь Николай Беляев указал на трудности по адаптации международной нормативной и методологической базы под отечественные реалии, он также отметил трудности по расширению существующей базы и вопросы, связанные со стандартизацией информационного обмена, как внутри одной компании, так и между компаниями: «Даже пройдя очень большой путь от стандартов IEC до согласованности общих данных, мы понимаем, что находимся только в самом начале пути с задором в глазах и надеждой на светлое будущее».
CIM – это абстрактная модель, описывающая основные элементы электроэнергетической системы, их свойства и связи между ними в виде общепризнанных и одинаково понимаемых определений и понятий. Основная база CIM утверждена IEC в виде трех стандартов: 61970-301, 61968-11, 62325-301. Николай Беляев особо подчеркнул, что CIM – это не формат обмена, а лишь структура модели, которая может быть представлена в самых различных форматах, например, в CIM RDF XML (IEC 61970-552).
С чего следует начинать внедрение стандартизации информационного обмена? 1) Надо конкретизировать задачи информационного обмена. 2) Определение источника данных и потребителя данных. 3) Определение режима и периодичности обмена. 4) Разработка профиля информационного обмена на основе ГОСТ, IEC и локальных расширений. 5) Разработка правил и методики моделирования. 6) Определение потребности в доработке структуры данных на стороне источника и потребителя.
«Не следует думать, что CIM это обмен между всеми и всем. CIM – это абстрактная модель, из которой мы выбираем то, что нам нужно для решения конкретной задачи, и приземляем по частям», – пояснил Николай Беляев.
CIM может находиться как «снаружи» предприятия, так и «внутри» компании. В первом случае для обмена данными необходимо осуществлять двойную конвертацию: сначала мы переводим данные из структуры данных, отличной от CIM, в CIM (например, в файл CIM RDF XML); затем второй конвертор производит обратную конвертацию этих данных в структуру другого предприятия (см. рисунок выше).
Во втором случае, когда оба предприятия имеют внутри у себя модель, схожую с CIM, зачастую рождается иллюзия, что конверторы нам не нужны – это ошибка. Конверторы необходимы и в этом случае. Почему? Во-первых, сами стандарты CIM со временем меняются: если структура первого предприятия обновлена до уровня CIM 16, а второго до уровня CIM 17, то эти изменения необходимо учитывать. Во-вторых, для решения разных конкретных задач может потребоваться разное представление данных. Другими словами, хотя у нас модель единая, но правила моделирования могут быть разные.
Как отметил докладчик, «СО ЕЭС» совместно с ПАО «Россети» была разработана методика цифрового моделирования электрической сети, включающая общие правила формирования модели; разработана уточненная методика моделирования ЛЭП (протокол); разработана уточненная методика моделирования эксплуатационных ограничений (протокол); разработана уточненная методика наименования ячеек (протокол).
Вячеслав Чайкин, начальник Управления цифровых технологий и ИТ-решений АО «ФИЦ», посвятил свое выступление проблеме расширения и применения CIM в России. Он, в частности, указал на то, что CIM-модель строится с учетом информационного обмена в рамках бизнес-процесса, в отношении которого планируется ее применение. У каждой компании свой информационный обмен в рамках бизнес-процесса, что определяет конкретное наполнение CIM-модели. ГОСТ Р разрабатывается отдельной компанией со своими взглядами на организацию информационного обмена, далее в рамках ТК16 приходится повторно перерабатывать ГОСТ Р с учетом всех мнений.
Вячеслав Чайкин для расширения CIM-модели предлагает: 1) Принять, что профили информационного обмена по CIM, используемые внутри компаний (СО ЕЭС, Россети и т.д.), будут отличаться в силу специфики информационного обмена компаний и уровня их «цифровой зрелости». 2) Определить, что дальнейшая разработка серии ГОСТ Р должна выполняться на основании информационного обмена между энергетическими компаниями и, возможно, «основы» информационного обмена внутри компаний. 3) В части разработки ГОСТ Р должен быть создан централизованный орган или рабочая группа по ведению и актуализации UML-модель Российского CIM. 4) Должны быть сформулированы и утверждены единые правила по расширению и ведению CIM.
Опыт применения
Равиль Ахметов, заместитель директора по производству программного обеспечения «Монитор Электрик», поделился опытом применения стандарта МЭК 61970-453 для актуализации однолинейных схем подстанции. Он отметил, что стандарт IEC 61970-453 (DLP) не описывает «сложные» ConnectivityNode, которые на схеме состоят из множества точек соединения – DPL предоставляет информацию только о связи между объектами DiagramObjectPoint с помощью DiagramObjectGluePoint. Так что конечной системе нужно самостоятельно решать задачу по созданию дополнительных сущностей. Для решения этой задачи был создал алгоритм по «дотягиванию» связей графических элементов и добавлению элементов Connector, которые ссылаются на единый ConnectivityNode.
Опираясь на полученный им опыт применения CIM, докладчик пришел к следующим выводам: стандарт IEC 61970-453 (DLP) позволяет экспортировать и импортировать расположение элементов из практически любой исходной системы, независимо от способа моделирования топологии электрической сети и графической схемы; объем данных, описанных в соответствии со стандартом, является достаточным для конечной системы при импорте, чтобы восстановить схему до «читаемого» уровня; стандарт DLP слишком гибок, как следствие каждый случай экспорта и импорта должен выполняться в тесной связке между разработчиками обоих систем; любые правила, вводимые в стандарт, могут, как помочь, так и создать дополнительные сложности на любой из сторон – «лучшее может стать врагом хорошего».
Александр Кузнецов, директор по информационным технологиям АО «СО ЕЭС» ОДУ Урала, представил опыт эксплуатации информационной модели после интеграции с пилотными зонами ПАО «Россети».
Расширение информационной модели ТРДУ энергообъектами, не являющимися объектами диспетчеризации, позволило: 1) Осуществлять субъектами электроэнергетики предоставление необходимых данных по всем объектам (110 кВ и выше) в формате информационной модели в соответствии с требованиями Приказа Минэнерго России от 13.02.2019 № 102 «Об утверждении Правил предоставления информации, необходимой для осуществления оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике». 2) Использовать информационную модель как основу для создания перспективных расчетных моделей, и создавать условия для проектирования (в том числе тупиковых объектов – ПС, ЛЭП) на основе данных, предоставленных собственником объектов. 3) Оперативно расширять расчетную модель без запроса дополнительной информации от собственника.
Сергей Качур, руководитель проектов АО «Оператор АСТУ», рассказал о применении интеграционной платформы в рамках делового процесса по обмену фрагментами модели между ПАО «Россети» и АО «СО ЕЭС».
Докладчик указал на следующие основные эффекты от внедрения интеграционной платформы: 1) формирование единого информационного пространства электросетевой компании на основе семантики CIM-модели; 2) уменьшение трудозатрат и сокращение ошибок при вводе, передаче и первичном анализе данных за счет реализации концепции однократного ввода данных; 3) оптимизация функционирования служб электросетевой компании путем комплексной автоматизации бизнес-процессов; 4) увеличение глубины анализа информации, сформированной в разных системах, ранее не связанных между собой.
Олег Федоров, директор департамента развития продуктов ГК «РТСофт», предложил специализированные инструменты поэтапного внедрения СИМ-сервисов инжиниринга данных и интеграции приложений.
Основное внимание он уделил встраиваемому ПО «Скорпион» с SDK для доступа и обмена данными с CIM-моделью. При этом реализуются распространенные сценарии интеграции: 1) построение дерева оборудования по иерархиям и организациям; 2) получение оперативного/архивного состояния модели сети по запросу и по изменению; 3) обработка ТМ на основе приоритетов сигналов и автозамен другими источниками; 4) получение планового состояния модели с учетом заявок и ремонтов; 5) актуализация параметров оборудования по настраиваемому регламенту организации; 6) сложные запросы для формирования отчетов.
Полина Окнина, ведущий специалист отдела сопровождения информационной модели АО «СО ЕЭС», проанализировала главные особенности перевода информационного обмена на использование CIM. В частности, она указала на проблему предоставления информации о смежных объектах; на дублирование объектов электросетевого хозяйства при первичном моделировании; на временные сдвиги при синхронизации данных ИМ ПАО «Россети» и ИМ АО «СО ЕЭС», а также на различие методологии моделирования ЛЭП, особенно для предоставления информации о межсистемных ЛЭП. Все это заметно затрудняет процесс информационного обмена.
