Энергоиммунитет предприятия: как "роевой интеллект" спасает от аварий

В последние годы российские промышленные предприятия столкнулись с беспрецедентным вызовом: уязвимость централизованной энергосистемы перестала быть теоретическим риском и превратилась в ежедневную операционную реальность. Блэкауты в приграничных регионах, веерные отключения на Юге страны, каскадные аварии, спровоцированные физическими повреждениями подстанций 110–330 кВ, - всё это заставило директоров по рискам и главных энергетиков по-новому взглянуть на архитектуру электроснабжения своих активов.

Традиционный подход, при котором надёжность обеспечивается резервированием магистральных линий и централизованной диспетчеризацией, демонстрирует системный сбой: один удар по ключевому узлу способен обесточить целый промышленный кластер.

В ответ на этот вызов в российской энергетике формируется новая парадигма - концепция «энергоиммунитета» предприятия. Её суть проста на уровне идеи, но фундаментально сложна в реализации: сеть должна научиться «лечить» себя сама, за миллисекунды изолируя повреждённый участок и перераспределяя потоки мощности без участия центрального диспетчера.

Именно такую задачу решает технология децентрализованного мультиагентного управления с роевым интеллектом, разработанная в кооперации новосибирских учёных и инженеров АО «ТЭСС». Результаты исследований были представлены в июле 2026 года на 98-м заседании Международного научного семинара ИСЭМ СО РАН и ПЭИПК в Санкт-Петербурге - площадке, где формируется научная повестка российской энергетики на десятилетия вперёд. 

«Карточный домик» централизованных систем 

Чтобы понять ценность децентрализованных решений, необходимо честно признать ограничения традиционной архитектуры. Более ста лет мировая энергетика развивалась по принципу концентрации: крупные электростанции, магистральные ЛЭП, узловые подстанции, централизованная диспетчеризация. Эта модель эффективна в мирное время и при стабильной геополитической обстановке, но в условиях современных вызовов её главный недостаток становится критическим — наличие «единой точки отказа».

- Централизованная система управления (ЦСУ) предполагает, что существует некий «мозг», который видит всю сеть целиком и принимает решения, - объясняет Александр Георгиевич Фишов, д.т.н., профессор, НГТУ-НЭТИ, один из авторов концепции роевого интеллекта для активных электрических сетей. - Но, когда каналы связи разрушены или центральный сервер выведет из строя, система слепнет. Авария на одной подстанции 220 кВ может запустить каскадный процесс, при котором автоматика защиты, не получая команд сверху, начинает работать разрозненно и зачастую - неселективно.

Именно это произошло в ряде инцидентов последних лет, когда повреждения объектов распределительной сети приводили к цепным отключениям потребителей, включая критическую инфраструктуру - водоканалы, котельные, узлы связи. Для промышленного предприятия, где час простоя может стоить десятки миллионов рублей, а аварийная остановка непрерывного цикла - привести к браку партии и повреждению оборудования, такие сценарии неприемлемы.

Традиционный ответ отрасли на эти риски - увеличение объёма резервирования: строительство дублирующих линий, установка избыточных мощностей, внедрение дорогих адаптивных систем релейной защиты. Но этот путь экстенсивен и ведёт к росту CAPEX без гарантии качества.

Как показывают расчёты, представленные на семинаре ИСЭМ СО РАН расчёты, представленные на семинаре ИСЭМ СО РАН , инвестиции в «железное» резервирование окупаются десятилетиями, тогда как инвестиции в «интеллектуальное» самовосстановление сети - за 2–3 года. 

«Роевой интеллект»: когда пчелы учат энергетиков 

Альтернативный подход, получивший название «роевого интеллекта», заимствует принципы самоорганизации у биологических систем. Колония муравьёв или пчёл не имеет генерала, отдающего приказы, но демонстрирует поразительную способность к адаптации: при разрушении части муравейника особи за секунды перестраивают логистические маршруты, спасая матку и потомство.

- В нашей системе нет единого центра управления, — подчёркивает А. Г. Фишов. — Целостность сети как глобальная цель возникает как результат выполнения локальных правил каждым агентом. Каждый выключатель, каждая подстанция, каждый генератор наделяются собственным «мозгом» - интеллектуальным агентом, который принимает решения на основе локальных измерений и продукционных правил, формализующих опыт инженеров-автоматчиков и диспетчеров.

Концепция децентрализованного мультиагентного управления режимами (ДМАУ) активной электрической сети, представленная в соавторстве А. Г. Фишова, А. А. Осинцева и А. В. Холдина, описывает два ключевых процесса: фрагментацию и дефрагментацию. 

Фрагментация - это экспресс-изоляция аварийного участка. При коротком замыкании или физическом повреждении ЛЭП агенты, расположенные на смежных подстанциях, за доли секунды идентифицируют системное состояние и размыкают выключатели, отсекая повреждённый сегмент. Критически важно, что это происходит без ожидания команд сверху и без обращения к централизованному серверу - агенты действуют в «индивидуальных квантах времени общего такта», синхронизированных по глобальной шкале времени от GNSS-приёмника. 

Дефрагментация - это самовосстановление сети после локализации аварии. Агенты электростанций, фиксируя нерегулярные колебания частоты, выявляют факт разделения сети на части и запускают сканирование условий синхронизации на неконтролируемых выключателях. Агенты распределительных пунктов и трансформаторных подстанций включают выключатели с улавливанием синхронизма, восстанавливая питание потребителей по обходным путям. Вся процедура - от момента аварии до восстановления нормального режима - занимает секунды, а не минуты и часы, как при централизованном управлении. 

Цифры из стендовых испытаний

На электродинамической модели (ЭДМ) в лаборатории НГТУ система ДМАУ продемонстрировала следующие показатели:

• время локализации аварии: менее 40 мс;
• время восстановления питания критических нагрузок: 0,8–1,2 с;
• снижение ущерба от неселективных отключений: на 70–85% по сравнению с традиционной релейной защитой;
• отказоустойчивость: выход из строя до 30% агентов не парализует систему.

Важнейшее отличие роевого интеллекта от нейросетевых алгоритмов - его экспертная природа. Интеллект системы заложен не в обучаемых на больших данных моделях, которые могут выдать непредсказуемый результат, а в продукционных правилах вида «если-то», формализующих вековой опыт эксплуатации энергосистем. Каждое правило представляет собой микро-экспертизу по управлению режимом, и каждое решение сопровождается указанием причин и использованных правил, что обеспечивает объяснимость и возможность инженерной проверки. 

«Мозги» и «мускулы»: как устроена платформа ТЭСС|ЛА 

Теоретическая концепция роевого интеллекта оставалась бы академической абстракцией, если бы не была воплощена в «железе». Именно здесь вступает в силу вторая часть технологического задела, представленного на семинаре ИСЭМ СО РАН, - архитектура открытой программно-технической платформы ТЭСС|ЛА (расшифровывается как «Локальная Автоматика от компании ТЭСС»), разработанной под руководством Е. С. Ивкина и А. В. Холдина.

Ключевая идея платформы - реализация различных функций энергетической автоматики на единой аппаратно-программной основе. Назначение устройства определяется составом модулей ввода-вывода и программной конфигурацией, что позволяет перейти от набора специализированных устройств к конфигурируемым функциональным узлам. Открытая архитектура сочетает детерминированное выполнение ответственных алгоритмов с возможностью расширения прикладной логики и внедрения экспертных функций искусственного интеллекта.

Архитектура платформы ТЭСС|ЛА строится по многоуровневому принципу и включает аппаратный, системный, исполнительный и экспертный уровни.

Аппаратный уровень объединяет процессорный модуль, ПЛИС и масштабируемую систему специализированного ввода-вывода.

Системный уровень на базе операционной системы реального времени обеспечивает работу драйверов, сервисов обмена и разделение вычислительных задач по ядрам процессора, а исполнительный уровень реализует прикладную логику с использованием IEC 61499.

Ответственные функции выполняются детерминированными программными компонентами, тогда как экспертный уровень анализирует состояние объекта и формирует рекомендации, не вмешиваясь непосредственно в быстродействующие контуры управления. 

Основные технические параметры:

• до 96 подключаемых модулей расширения DO\DI;
• до 48 подключаемых датчиков мгновенных значений тока или напряжения;
• 4 интерфейса Ethernet и USB;
• аппаратная поддержка синхронизации времени;
• встроенный 8-дюймовый экран и мембранная клавиатура;
• процессорная архитектура x86 с возможностью распределения задач по ядрам.

Разрабатываемая платформа ТЭСС|ЛА создаётся как универсальная аппаратно-программная основа для реализации функций локальной энергетической автоматики. Её применение должно сократить затраты на разработку, интеграцию и обслуживание систем управления ЛИЭС и ТИЛИЭС по сравнению с традиционным подходом, при котором каждая функция выполняется отдельным микропроцессорным устройством.

На одной платформе могут быть реализованы управление генераторными установками и выключателями, синхронизация, регулирование активной и реактивной мощности, релейная защита, противоаварийная автоматика, регистрация процессов и информационный обмен. Конкретное назначение устройства определяется составом модулей ввода-вывода и программной конфигурацией, тогда как аппаратная и системная части остаются типовыми.

- Мы не ставили задачу заменить традиционные принципы построения релейной защиты и автоматики, — подчёркивает Е. С. Ивкин. -  Речь идёт о переходе от набора специализированных устройств к конфигурируемым функциональным узлам, построенным на единой платформе. Это упрощает проектирование, тиражирование и последующую модернизацию систем управления. 

Экспертный ИИ: «объяснимая» надстройка над детерминированной защитой 

Отдельного внимания заслуживает экспертный уровень архитектуры ТЭСС|ЛА, предназначенный для интеграции искусственного интеллекта. Здесь разработчики сознательно отказались от «модных» нейросетевых подходов в пользу экспертных систем классического типа.

Экспертный уровень не используется как быстродействующий исполнительный контур. Его задача — интеллектуальная интерпретация состояния объекта, выявление предаварийных ситуаций, оценка допустимых сценариев и формирование объяснимых рекомендаций для оператора либо разрешающих воздействий для детерминированных алгоритмов.

В основе такого решения лежит база знаний, содержащая формализованный опыт специалистов, и механизм логического вывода. Правила хранятся отдельно от программного кода, поэтому их можно дополнять, проверять и версионировать без изменения детерминированных алгоритмов автоматики. Для каждой рекомендации указываются исходные данные и применённые правила, что позволяет инженеру проверить обоснованность решения.

- Ключевое требование: все рекомендации экспертного уровня проходят проверку детерминированными алгоритмами, - поясняет А. В. Холдин. - Управляющие воздействия выполняются только через технологические блокировки и проверки допустимости. Экспертный уровень является надстройкой над системой автоматики и не вмешивается напрямую в защитные функции.

В качестве примера разработчики приводят предиктивную инструкцию при включении нового фидера в системе электроснабжения. Если планируется подключение потребителя, и его последнее зафиксированное значение нагрузки превышает текущую располагаемую мощность системы, экспертный модуль формирует рекомендацию на принятие мер — например, запуск резервного агрегата. При наличии блокировок или недостоверных данных рекомендация не выдаётся. Каждое решение сопровождается указанием причин и использованных правил, что обеспечивает объяснимость и возможность инженерной проверки.

Этот подход принципиально важен для промышленной энергетики, где цена ошибки ИИ может быть катастрофической. В отличие от «чёрного ящика» нейросетей, экспертная система всегда может объяснить, почему было принято то или иное решение, и инженер-автоматчик может проверить корректность логики. 

Кейс в Новосибирске: от теории к восьмилетней практике 

Теоретические выкладки обретают вес, когда подкрепляются реальными кейсами. Одним из таких референсов является проект локальной интеллектуальной энергосистемы (ЛИЭС) в одном из микрорайонов Новосибирска, реализованный по технологии ГК «ТЭСС» совместно с учёными НГТУ-НЭТИ более восьми лет назад.

Задача состояла в том, чтобы обеспечить энергоснабжение активно застраивающегося района, где подключение к централизованным сетям было либо экономически нецелесообразным, либо затягивалось на годы. При этом в районе была развита газовая инфраструктура, что создавало базу для локального решения.

Вместо строительства магистральных сетей была реализована ЛИЭС на базе нескольких газопоршневых электростанций, объединённых в единую самоуправляемую систему.

Каждая станция может работать как независимо, так и параллельно с другими, с возможностью интеграции в централизованную сеть. Управление режимами осуществляется с применением алгоритмов, предвосхитивших современную концепцию роевого интеллекта. 

Результаты восьмилетней эксплуатации:

• строительство мини-ТЭЦ оказалось в три раза дешевле традиционного подключения к централизованной сети;
• удельное потребление топлива снизилось на 15%;
• срок окупаемости проекта составил менее четырёх лет;
• надёжность электроснабжения и теплоснабжения значительно повысилась;
• по мере развития района система плавно интегрируется в более широкую территориальную сеть.

- Я горжусь этим проектом, - отмечает А. Г. Фишов. - Это беспилотный объект энергетики, который приносит большую пользу и ощутимый экономический эффект. Сейчас мы делаем технологию будущего, и я надеюсь, что она будет тем самым главным достижением. Эта работа ведётся в рамках программы «Приоритет 2030» и займёт ещё несколько лет. В России всё построено на централизованных системах управления, а мы собираемся создать технологию децентрализованного управления распределёнными энергетическими объектами. С точки зрения ресурсов такие системы на порядок дешевле и гораздо более надёжны.

Именно опыт Новосибирска стал эмпирической базой для разработки стандарта НГТУ-НЭТИ - АО «ТЭСС» «Интеграция малой синхронной генерации и объектов на её основе в электрические сети централизованных систем энергоснабжения и между собой», зарегистрированного в Росстандарте. Стандарт устанавливает единые подходы к проектированию, внедрению и эксплуатации объектов малой генерации, ЛИЭС и территориально интегрированных ЛИЭС (ТИЛИЭС), создавая нормативную основу для тиражирования технологии. 

Импортозамещение и кибербезопасность: скрытый козырь 

Отдельное измерение концепции «энергоиммунитета» - её соответствие требованиям технологического суверенитета. После ухода западных вендоров (Siemens, Schneider Electric, GE) многие российские предприятия столкнулись с проблемой «чёрных ящиков» закрытых систем, которые невозможно модернизировать и которые несут риски заложенных уязвимостей.

Решение на базе ТЭСС|ЛА и роевого интеллекта построено на открытых стандартах (IEC 61499, 4diac FORTE, OpenPLC) и отечественной элементной базе. В основе лежат шесть патентов РФ на изобретения, защищающих алгоритмы противоаварийного управления, удалённой синхронизации, регулирования частоты и напряжения. Это не «обучаемая нейросеть», которая может выдать ошибку, а строгий экспертный ИИ, основанный на законах электротехники.

Децентрализованная архитектура обеспечивает и кибербезопасность: в системе нет «единой точки взлома», как в облачных серверах ЦСУ. Каждый агент принимает решения локально, и даже компрометация одного узла не приведёт к каскадному отказу.

- Для объектов критической инфраструктуры - ОПК, ВКХ, ЦОД - это не просто вопрос экономики, а вопрос национальной безопасности, - отмечает источник в одном из профильных департаментов. - Децентрализованная система, работающая без обмена данными с облачными серверами, по определению более устойчива к кибератакам. 

Что уже есть на рынке и почему решения ТЭСС не имеют аналогов 

Честный экспертный анализ требует признать, что тема децентрализованного управления энергосистемами не нова. В мире и в России существует ряд подходов, претендующих на решение схожих задач: 

1. Традиционные ЦСУ с резервированием каналов связи. Остаются основой эксплуатации ЕЭС, но, как показано выше, уязвимы при физическом разрушении инфраструктуры. 

2. Адаптивные системы релейной защиты. Позволяют гибко настраивать уставки, но требуют сложной координации и всё равно зависят от каналов связи для обмена информацией между устройствами. 

3. Зарубежные микропроцессорные терминалы (Siemens Siprotec, ABB Relion, GE Multilin). Обеспечивают высокий уровень локальной автоматики, но после 2022 года их поставка и сопровождение в России проблематичны, а заложенные алгоритмы закрыты и не адаптированы под специфику российских распределительных сетей. 

4. Разработки в рамках НТИ «Энерджинет». Ряд российских компаний и научных коллективов работают над концепциями активных адаптивных сетей и агрегаторов управления спросом, но эти проекты находятся на стадии пилотов и регуляторных песочниц. 

5. Решения ГК «Росатом» (РЭНЕРА) в области систем накопления энергии. Дополняют концепцию распределённой энергетики, но не решают задачу интеллектуального управления режимами.

На этом фоне решение, представленное АО «ТЭСС» и НГТУ-НЭТИ, выделяется несколькими принципиальными особенностями:

• наличием стандарта, что создаёт основу для тиражирования и доработки законодательства в этой области;
• шестью патентами РФ, защищающими ключевые алгоритмы;
• восьмилетней практикой эксплуатации на реальном объекте;
• стендовыми испытаниями на ЭДМ, подтверждающими быстродействие и отказоустойчивость;
• открытой архитектурой на базе международных стандартов (IEC 61499), обеспечивающей вендор-независимость;
• разделением «мозгов» и «мускулов» через FPGA, что гарантирует детерминированность защитных функций;
• экспертным, а не нейросетевым ИИ, обеспечивающим объяснимость решений.

- Аналогов, которые бы в комплексе решали задачу самовосстановления активной распределительной сети без каналов связи и с объяснимым ИИ, на российском рынке сегодня нет, - резюмирует один из участников семинара ИСЭМ СО РАН. - Это не просто продукт, это формирование нового класса энергетических объектов - ЛИЭС и ТИЛИЭС. 

Перспективы: от ЛИЭС к ТИЛИЭС и «специальным энергетическим зонам» 

Концепция «энергоиммунитета» предприятия - лишь первый шаг. Следующий уровень - территориально интегрированные ЛИЭС (ТИЛИЭС), объединяющие несколько локальных энергосистем в устойчивый кластер. Здесь вступает в силу принцип глобального времени и единых алгоритмов: каждая ЛИЭС функционирует как самостоятельный управляющий контур, а согласованность действий достигается без постоянного прямого обмена управляющими воздействиями.

Такая архитектура особенно востребована в регионах с дефицитом сетевых мощностей — на Юге России, в Арктике, на Дальнем Востоке, а также для обеспечения специальных энергетических зон под ЦОДы и ИИ-инфраструктуру, создание которых предусмотрено новой редакцией федерального законодательства.

- Мы перестали строить «непотопляемые» сети, - формулирует сдвиг парадигмы А. В. Холдин. - Мы создали «рой», который сам себя спасает. И это не утопия - это инженерная реальность, подтверждённая патентами, стандартом и восьмилетней эксплуатацией.

Для директоров по рискам и собственников промышленных предприятий это означает простое: их активы получают иммунитет к каскадным авариям, защиту от веерных отключений и независимость от разрушения магистральной инфраструктуры. Цена вопроса - не колоссальные CAPEX на резервирование, а инвестиции в интеллектуальную автоматику, окупаемость которой измеряется месяцами, а не годами и десятилетиями.

В условиях, когда физическая уязвимость централизованной энергосистемы стала фактом, а не гипотезой, «энергоиммунитет» перестаёт быть опцией и становится обязательным атрибутом промышленного предприятия, претендующего на устойчивость в XXI веке.

Авторы концепции, представленной на 98-м заседании Международного научного семинара ИСЭМ СО РАН и ПЭИПК (Санкт-Петербург, 13–17 июля 2026 г.): А. Г. Фишов, д.т.н., профессор, НГТУ-НЭТИ; А. А. Осинцев, к.т.н., доцент, НГТУ-НЭТИ; Е. С. Ивкин, АО «ТЭСС»; А. В. Холдин, генеральный директор АО «ТЭСС»; Д. В. Холдин, АО «ТЭСС».

Изображение (фото): ТЭСС