Цифровые двойники электроэнергетического оборудования. Образы и экспертизы. Часть 1

Page 1
background image

Page 2
background image

124

Цифровые двойники 
электроэнергетического 
оборудования.
Образы и экспертизы. 

Часть 1

УДК 621.314:004.942 

ц

и

ф

р

о

в

а

я

  

т

р

а

н

с

ф

о

р

м

а

ц

и

я

цифровая  трансформация

Дарьян

 

Л

.

А

.,

д.т.н., профессор «НИУ «МЭИ»,

Заслуженный член СИГРЭ, 

директор по научно-техничес кому 

сопровождению АО «Техническая 

инспекция ЕЭС»

Конторович

 

Л

.

Н

.,

к.т.н., эксперт SEERC, 

Заслуженный член СИГРЭ, 

директор ООО «Инжиниринг 

энергетического оборудования»

Ключевые

 

слова

:

цифровой двойник, электро-

энергетическое оборудование, 

проектирование, испытание, 

диагностика, мониторинг, модели-

рование физических процессов, 

архитектура цифрового двойника, 

образы, экспертизы, цифровая 

платформа, программное обе-

спечение, база данных, матема-

тическая модель, искусственный 

интеллект

В

 

работе

 

описывается

 

предложенная

 

авторами

 

структура

цифрового

 

двойника

 

электроэнергетического

 

электрообору

-

дования

состоящая

 

из

 11 

образов

 (

Виртуальная

 

конструкция

Регистрация

 

событий

Визуальный

Технико

-

экономический

а

 

также

 

группа

 

мультифизических

 

образов

Физико

-

химичес

 -

кий

Электрофизический

Электромагнитный

Термический

Электродинамический

Механический

Акустический

).

Для

 

каждого

 

образа

 

цифрового

 

двойника

 

электроэнергети

-

ческого

 

оборудования

 

сформулированы

 

состав

 

и

 

функции

 

экспертиз

Описаны

 

условия

 

и

 

состояние

 

оборудования

 

при

 

проведении

 

экспертиз

В

 

дополнение

 

к

 

известным

 

экспер

 -

тизам

 online 

мониторинга

 

и

 of

 ine 

диагностики

 

предложены

 

группы

 

экспертиз

позволяющие

 

прогнозировать

 

измене

 

ния

 

технического

 

состояния

 

оборудования

 

с

 

помощью

 

имита

-

ционного

 

моделирования

 (

математических

экспертных

и

 

ста

 

тистических

 

моделей

при

 

изменении

 

условий

 

эксплуа

-

тации

характеристик

 

материалов

 

и

 

внешних

 

воздействий

 

на

 

оборудование

Приведены

 

примеры

 

экспертиз

 

цифрового

 

двойника

 

высоковольтных

 

силовых

 

трансформаторов

О

дним  из  наиболее  эффективных 

и современных путей решения про-

блемы  оптимизации  управления 

активами  и  обеспечения  эксплу-

атационной  надежности  электроэнергети-

ческого  оборудования  является  разработ-

ка  и  внедрение  цифровых  двойников  (ЦД). 

В работе [1] приведены основные принципы 

и технические требования к ЦД физическо-

го  объекта  (ФО)  —  элек троэнергетического 

оборудования  (высоковольтных  силовых 

трансформаторов,  автотрансформаторов, 

шунтирующих  управляемых  и  не  управля-

емых  реакторов,  высоковольтных  измери-

тельных  трансформаторов,  ограничителей 

перенапряжений, выключателей и разъеди-

нителей, генераторов, двигателей и т.д.). Там 

же приведены основные термины и опреде-

ления. Настоящая статья является продол-

жением работы [1].

Целью  работы  явилось  описание  экс-

пертизы  образов  цифровых  двойников 

электроэнергетического оборудования.


Page 3
background image

125

ТЕРМИНЫ

 

И

 

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

Цифровой

 

двойник

 

оборудования

  —  виртуальная 

модель, которая на микро- и макроуровне либо опи-

сывает  реально  существующий  физический  объект 

(оборудование), выступая как копия или дубль этого 

объекта, либо служит прототипом будущего объекта. 

При  этом  любая  информация,  которая  может  быть 

получена  при  тестировании  физического  объекта, 

должна  быть  получена  и  на  базе  тестирования  его 

цифрового двойника.

Образ

 

ЦД

 

оборудования

 — набор экспертиз циф-

рового  двойника  оборудования,  характеризующих 

его отдельные функциональные, физические или хи-

мические свойства и позволяющих достоверно опре-

делить текущее и прогнозное техническое состояние 

отдельных  компонентов  физического  объекта  (обо-

рудования).   

Экспертиза

 

ЦД

 

оборудования

 — набор конкрет-

ных информационных, математических, экспертных 

и статистических моделей, позволяющих достоверно 

определить  текущие  и  прогнозные  значения  соот-

ветствующих конкретных диагностических критериев 

или критериев эффективности при изменении значе-

ний их информативных параметров.

Виды

 

обеспечений

 

ЦД

 

оборудования

 

— набор ин-

формационных  данных,  методических,  аппаратных 

и  программных  средств,  позволяющих  достоверно 

реализовать экспертизы всех образов ЦД.   

ЭКСПЕРТИЗЫ

 

ОБРАЗОВ

 

ЦИФРОВОГО

 

ДВОЙНИКА

 

ОБОРУДОВАНИЯ

Для ЦД электроэнергетического оборудования в [1] 

предложено  реализовать  следующие  11  образов: 

Виртуальная  конструкция,  Визуальный,  История 

событий,  Технико-экономический,  а  также  группу 

мультифизических  образов  (Физико-химический, 

Электрофизический,  Электромагнитный,  Электро-

динамический,  Термический,  Механический,  Аку-

стический). Каждый из этих образов состоит из на-

бора  экспертиз.  Экспертизы  реализовываются  на 

всех  этапах  жизненного  цикла  оборудования:  при 

подготовке тендерных предложений, проектирова-

нии и изготовлении оборудования на заводах-изго-

товителях материалов и комплектующих, при мон-

таже и в эксплуатации.  

Экспертизы проводятся при различных условиях 

и состояниях оборудования:

 

– без  реального  оборудования  для  определения 

прогнозных критериев;

 

– совместно  с  оборудованием,  отключенным  от 

питающего напряжения и нагрузки;

 

– совместно  с  оборудованием,  подключенным 

к  питающему  испытательному  напряжению 

и (или) нагрузке по специальным испытательным 

схемам;

 

– совместно  с  оборудованием,  установленным  на 

объекте  эксплуатации  и  отключенным  от  питаю-

щего напряжения и нагрузки;

 

– совместно  с  эксплуатируемым  оборудованием 

(не отключенным от питающего напряжения и/или 

нагрузки).

Результаты (критерии) и исходные данные (ин-

формативные параметры) экспертиз в виде оциф-

рованных  сертификатов,  протоколов  испытаний 

и  измерений,  аналоговых  и  цифровых  сигналов 

обрабатываются  программным  обеспечением 

ЦД  на  различных  аппаратных  устройствах  ЦД 

(серверах,  компьютерах,  интеллектуальных  при-

борах).

Экспертизы реализовывают следующие функции:

 

– сбор данных, включая прием, передачу, хранение 

и визуализацию;

 

– преобразование данных в цифровой формат спе-

циальной  структуры,  зависящей  от  выбранных 

протоколов передачи и хранения данных;

 

– анализ помех и фильтрацию;

 

– контроль  диапазона  допустимых  значений 

(уставок) информативных параметров (далее по 

тексту  статьи  —  параметров),  диагностических 

критериев  и  критериев  эффективности  работы 

оборудования  (далее  по  тексту  статьи  —  кри-

териев);

 

– выявление  аномальных  явлений  (обнаружение, 

регистрация,  контроль  и  визуализация  аномаль-

ных  изменений  параметров  и/или  критериев  на 

основе  мониторинга  и  анализа  изменения  дан-

ных/трендов и уставок);

 

– прогнозирование  изменения  параметров  и  кри-

териев экспертиз при номинальных и/или факти-

ческих  условиях  заводских  испытаний,  монтажа 

и эксплуатации;

 

– прогнозирование изменения параметров и крите-

риев экспертиз при изменении условий заводских 

испытаний, монтажа и эксплуатации;

 

– прогнозирование изменения параметров и крите-

риев экспертиз с помощью анализа и моделиро-

вания вероятных дефектов для выяснения причин 

возникновения,  оценки  скорости  и  последствий 

развития аномальных явлений;

 

– прогнозирование  причин  и  последствий  аварий-

ных отключений;

 

– оценка текущего технического состояния отдель-

ных узлов и оборудования в целом;

 

– прогноз текущего технического состояния отдель-

ных узлов и оборудования в целом при сохране-

нии и/или изменении условий эксплуатации.  

Ниже  приведена  предлагаемая  авторами  струк-

тура  экспертиз  образов  ЦД  электроэнергетического 

оборудования.  

1. 

Экспертизы

 

образа

 

ЦД

  «

Виртуальная

 

кон

-

струкция

» 

включают

 

в

 

себя

:

1.1. Сбор данных о конструкции оборудования, в том 

числе с заводской таблички на оборудовании, па-

спорта  и  эксплуатационной  документации,  габа-

ритного чертежа, спецификации функциональных 

узлов  и  комплектующих,  спецификации  диагно-

стических и защитных устройств.

1.2. Визуализацию  и  контроль  габаритных  размеров, 

взаимного  расположения  и  масс  узлов  и  ком-

плектующих  оборудования  по  чертежам  или 

3D-модели.

 1 (64) 2021


Page 4
background image

126

1.3. Сбор  данных  о  конструкции  функциональных 

узлов  и  элементов  оборудования  —  магнитной 

системы,  обмоток,  отводов,  изоляции,  системы 

охлаждения, бака (корпуса) и других элементов, 

указанных  в  расчетных  записках,  чертежах  или 

других документах, в объеме, необходимом для 

реализации экспертных и математических моде-

лей экспертиз.

1.4. Преобразование  данных  из  цифровых  форма-

тов специальной структуры в форму, необходи-

мую для выполнения математических, эксперт-

ных  и  статистических  моделей  экспертиз  ЦД 

оборудования.

1.5. Сбор  данных  о  характерных  для  данного  обо-

рудования  и  его  комплектующих  вероятных 

дефектах  при  изготовлении,  транспортировке, 

хранении, монтаже и эксплуатации.

1.6. Сбор  данных  о  положительных  и  отрицатель-

ных  результатах  экспертиз  ЦД  при  выявлении 

характерных  вероятных  дефектов  конструкции 

элементов оборудования. 

1.7. Сбор данных о составе технологических опера-

ций, необходимых для устранения характерных 

вероятных  дефектов  конструкции  элементов 

оборудования. 

2. 

Экспертизы

 

образа

 

ЦД

  «

История

 

событий

» 

могут

 

быть

 

реализованы

 

на

 

основе

 

сбора

 

следующих

 

данных

:

2.1. Технических  требованиях  на  разработку  и  из-

готовление оборудования (тендерная докумен-

тация) с указанием данных о фактическом вы-

полнении этих требований после изготовления 

(паспорт и спецификации оборудования).

2.2. Результатах  испытаний  оборудования  при  его 

изготовлении (протоколы и сертификаты испы-

таний материалов, комплектующих, отдельных 

узлов и оборудования в целом).

2.3. Схемах и режимах функционирования оборудо-

вания при испытаниях на заводе-изготовителе, 

монтаже  и  в  эксплуатации  (протоколы  испыта-

ний  на  заводе-изготовителе,  монтаже  и  пуске, 

схемы  станции/подстанции,  акты  или  сигналы 

АСУ ТП о плановых, внеплановых или аварий-

ных переключениях или отключениях в эксплу-

атации).

2.4. Аномальных  явлениях  в  эксплуатации  обору-

дования,  например,  перенапряжениях,  пере-

грузках, коротких замыканиях. При этом в учет 

берутся аномальные явления, выявленные сис-

темами мониторинга, системами защит АСУ ТП 

или при проведении профилактических и (или) 

ремонтных работ.

2.5. Ремонтных работах с заменой функциональных 

узлов оборудования или их элементов, а также 

без их замены. К последним относятся (напри-

мер, для силовых трансформаторов) дегазация, 

фильтрация, сушка масла, очистка поверхности 

или замена высоковольтного ввода, замена дат-

чика или прибора диагностического мониторин-

га или защиты и т.д. 

3. 

Экспертизы

 

образа

 

ЦД

 «

Визуальный

» 

прово

-

дятся

 

на

 

основе

:

3.1. Сбора  данных  видео  и/или  фотоизображений 

различных  участков  оборудования  и  его  ком-

плектующих, в том числе наружной поверхности, 

фланцевых и контактных соединений оборудова-

ния и его комплектующих.

3.2. Тепловизионных изображений различных участ-

ков  оборудования  и  его  комплектующих,  в  том 

числе наружной поверхности, фланцевых и кон-

тактных  соединений  оборудования  и  его  ком-

плектующих.

3.3. Рентгеновских изображений различных участков 

оборудования и его комплектующих.

3.4. Изображений различных участков оборудования 

в ультрафиолетовом спектре излучения.

4. 

Экспертизы

 

Физико

-

химического

 

образа

 

ЦД

 

включают

 

в

 

себя

:

4.1. Лабораторный  контроль  физико-химических  ха-

рактеристик  (показателей)  применяемых  изо-

ляционных  материалов,  например:  газовая 

изоляция — азот, элегаз; жидкая изоляция — син-

тетические  и/или  минеральные  масла;  твердая 

изоляция — изоляционные материалы на основе 

целлюлозы (бумага, электротехнический картон, 

ламинат, дерево, хлопковая ткань) и синтетиче-

ские изоляционные материалы (стеклоткань, си-

ликон, компаунды — RIP-изоляция, RIN- или RIS-

изоляция).

4.2. Мониторинг физико-химических характеристик при-

меняемых  изоляционных  материалов,  например, 

мониторинг влажности масла и твердой изоляции, 

мониторинг газов, растворенных в масле и т.д.

4.3. Лабораторный  контроль  физико-химических  ха-

рактеристик  применяемых  проводниковых  ма-

териалов (с изоляцией и без) — медный и алю-

миниевый провод или катанка различной формы 

(круглого  или  прямоугольного  сечения,  в  виде 

фольги,  шины,  многожильный  транспонирован-

ный или плетенный провод), порошковые прово-

дящие материалы и т.д.

4.4. Мониторинг  физико-химических  характеристик 

применяемых  проводниковых  материалов  на 

оборудовании,  например,  изменения  активно-

го  сопротивления,  коэффициентов  растяжения/

сжатия и т.д.

4.5. Лабораторный  контроль  физико-химичес ких  ха-

рактеристик  применяемых  ферромагнитных  ма-

териалов  (холоднокатанная  трансформаторная 

сталь,  аморфная  сталь,  постоянные  магниты, 

ферромагнитные  порошковые  материалы,  фер-

ромагнитные конструкционные стали и т.д.).

4.6. Мониторинг  физико-химических  характеристик 

применяемых ферромагнитных материалов, на-

пример, изменения удельных потерь и магнито-

стрикции в стали магнитопровода и других пара-

метров.

4.7. Лабораторный контроль физико-химических ха-

рактеристик применяемых конструкционных не-

магнитных металлов и сплавов (маломагнитные 

ЦИФРОВАЯ 

ТРАНСФОРМАЦИЯ


Page 5
background image

127

и нержавеющие конструкционные стали, дюра-

люминиевые,  бронзовые  и  латунные  сплавы 

и т.д.).

4.8. Мониторинг  физико-химических  характеристик 

применяемых конструкционных немагнитных ме-

таллов и сплавов.

4.9. Лабораторный  контроль  физико-химических  ха-

рактеристик  применяемых  конструкционных  ди-

электрических материалов (резина, пластмассы, 

гетинакс, бакелит, стеклотекстолит и т. д).

4.10. Мониторинг физико-химических характеристик 

применяемых конструкционных диэлектрических 

материалов,  например,  возникновение  и  раз-

витие  механических  деформаций  в  прокладках 

и уплотнениях разъемных соединений.

5. 

Экспертизы

 

Электрофизического

 

образа

 

ЦД

 

состоят

 

из

:

5.1. Экспертизы  эквивалентных  диэлектрических  па-

раметров изоляционных промежутков:

5.1.1. Определение и контроль эквивалентных ди-

электрических  параметров  (относительных 

диэлектрических  проницаемостей  и  про-

водимостей,  емкостей  и  диэлектрических 

потерь)  изоляционных  промежутков  обо-

рудования  при  номинальных  и  реальных 

условиях  заводских  испытаний,  монтажа 

и эксплуатации.

5.1.2. Прогнозирование  эквивалентных  диэлек-

трических  параметров  изоляционных  про-

межутков при изменении температуры, со-

держания  влаги  и  механических  примесей 

в  изоляционных  материалах  и/или  при  из-

менении  геометрии  промежутков  за  счет 

возникновения  и  развития  вероятных  де-

фектов.

5.2. Экспертизы частичных разрядов (ЧР) в изоляции 

оборудования:

5.2.1. Измерение и анализ текущих значений хро-

матографического  анализа  растворенных 

газов (ХАРГ) для определения ЧР.

5.2.2. Измерение и анализ ЧР электрическим ме-

тодом на вводах, шинах заземления и выво-

дах нейтрали обмоток оборудования.

5.2.3. Измерение и анализ акустических сигна-

лов ЧР.

5.2.4. Измерение и анализ электромагнитных из-

лучений ЧР на ультравысокой частоте.

5.2.5. Локализация  источника  ЧР  с  помощью  из-

меренных координат источника и геометри-

ческой  3D-модели  основных  узлов  и  ком-

плектующих оборудования.

5.2.6. Прогнозирование  распределения  элек-

тромагнитного  поля  излучения  источника 

ЧР на ультравысокой частоте, расположен-

ного внутри оборудования.

5.2.7. Прогнозирование распределения акустиче-

ского поля излучения источника ЧР, распо-

ложенного внутри оборудования.

5.2.8. Прогнозирование  распределения  по  об-

моткам  оборудования  импульса  напряже-

ния  и/или  тока  от  источника  ЧР,  располо-

женного внутри оборудования.

5.2.9. Прогнозирование развитие ЧР по анализу 

трендов ЧР и трендов информативных па-

раметров с помощью методов искусствен-

ного интеллекта.

5.3. Экспертизы воздействующих электрических на-

пряжений:

5.3.1.  Анализ технических требований (специфи-

каций тендеров) к изоляции оборудования, 

в том числе к изоляционным материалам, 

величине и форме испытательных напря-

жений, и сравнение требований с резуль-

татами высоковольтных испытаний анало-

гичного оборудования.

5.3.2. Прогнозирование  распределения  напря-

жений  на  вводах  и/или  отводах  обмоток 

оборудования в условиях высоковольтных 

испытаний на заводе изготовителе.

5.3.3. Измерение распределения напряжений на 

вводах и (или) отводах обмоток оборудова-

ния в условиях высоковольтных испытаний 

на заводе-изготовителе.

5.3.4. Прогнозирование  распределения  напря-

жений внутри обмоток оборудования в ус-

ловиях высоковольтных испытаний на за-

воде-изготовителе.

5.3.5. Прогнозирование  распределения  на-

пряжений  внутри  обмоток  оборудования 

в усло виях высоковольтных испытаний на 

заводе-изготовителе и наличия вероятно-

го дефекта в оборудовании.

5.3.6. Прогнозирование  распределения  напря-

жений  на  вводах  и/или  отводах  обмоток 

оборудования  в  условиях  эксплуатации 

с учетом присоединений другого оборудо-

вания станции или подстанции при различ-

ных  эксплуатационных  режимах  работы 

(рабочих  режимов,  плановых  коммутаци-

онных  режимов  включений/отключений, 

аварийных режимах с аварийным повтор-

ным включением и/или без него, при резо-

нансных и грозовых перенапряжениях).

5.3.7.  Измерение  и  регистрация  распределения 

напряжений  на  вводах  и/или  отводах  об-

моток оборудования в условиях эксплуата-

ции с учетом присоединений другого обо-

рудования  станции  или  подстанции  при 

различных  эксплуатационных  режимах 

работы  (рабочих  и  плановых  коммутаци-

онных режимах, аварийных режимах с ава-

рийным повторным включением и/или без 

него, при резонансных и грозовых перена-

пряжениях).

5.3.8. Прогнозирование  распределения  напря-

жений  внутри  обмоток  оборудования 

в усло виях эксплуатации с учетом воздей-

ствия  на  их  вводы  и/или  отводы  эксплуа-

тационных  воздействующих  напряжений, 

при  отсутствии  и  наличии  вероятного  де-

фекта в оборудовании.

 1 (64) 2021


Page 6
background image

128

5.4. Экспертизы электрической прочности изоляции:

5.4.1. Прогнозирование  распределения  напря-

женности  электрического  поля  в  критиче-

ских областях изоляции оборудования при 

воздействующих  напряжениях  и  усло виях 

испытаний  на  заводе  изготовителе  и/или 

в  эксплуатации  при  отсутствии  или  нали-

чии вероятного дефекта оборудования.

5.4.2. Прогнозирование  допустимых  значений 

напряженностей  электрического  поля 

в  критических  областях  изоляции  обору-

дования  в  условиях  испытаний  на  заводе 

изготовителе и/или в эксплуатации при от-

сутствии или наличии вероятного дефекта 

оборудования.

5.4.3. Прогнозирование  допустимых  значений 

напряженностей  электрического  поля 

в  критических  областях  изоляции  обору-

дования в условиях монтажа, после хра-

нения,  после  ремонта  и  в  эксплуатации 

с учетом влияющих факторов (влажности, 

механических  примесей,  старения  изо-

ляционных материалов, уровня ЧР и т.д.) 

при  отсутствии  или  наличии  вероятного 

дефекта оборудования.

5.4.4. Прогнозирование  значений  коэффициен-

тов запаса электрической прочности изоля-

ции на различных этапах жизненного цикла 

оборудования при отсутствии или наличии 

вероятного дефекта оборудования.

6. 

Экспертизы

 

Электромагнитного

 

образа

 

ЦД

:

6.1. Экспертизы электромагнитных параметров обору-

дования включают в себя:

6.1.1. Прогнозирование  электромагнитных  па-

раметров  оборудования  (индуктивностей, 

взаимных индуктивностей, активных и реак-

тивных сопротивлений обмоток и их частей; 

магнитных  сопротивлений  участков  маг-

нитной  системы,  вольт-амперных,  вебер-

амперных  и  резонансных  характеристик 

(FRA))  при  номинальных  условиях  завод-

ских испытаний, монтажа и эксплуатации.

6.1.2. Измерение и/или прогнозирование текущих 

значений  электромагнитных  параметров 

оборудования в реальных условиях завод-

ских испытаний, монтажа, эксплуатации.

6.1.3.  Прогнозирование  электромагнитных  па-

раметров  оборудования  при  изменении 

воздействующих  токов  и  напряжений, 

температуры,  характеристик  материалов 

и/или появления вероятных дефектов.

6.2. Экспертизы  воздействующих  токов  включают 

в себя:

6.2.1.  Анализ  технических  требований  (специ-

фикаций тендеров) к магнитным и прово-

дниковым материалам, величине и форме 

воздействующих  испытательных  токов, 

уровню  электромагнитных  потерь  в  раз-

личных  режимах,  сравнение  этих  требо-

ваний  с  результатами  испытаний  анало-

гичного оборудования.

6.2.2. Прогнозирование  распределения  токов 

в отводах и вводах обмоток оборудования 

в  условиях  испытаний  на  заводе-изгото-

вителе.

6.2.3. Измерение распределения токов в отводах 

и вводах обмоток оборудования в условиях 

испытаний на заводе-изготовителе.

6.2.4. Прогнозирование распределения тока вну-

три обмоток оборудования в условиях ис-

пытаний на заводе-изготовителе.

6.2.5. Прогнозирование  распределения  токов 

внутри  обмоток  оборудования  в  условиях 

испытаний на заводе-изготовителе и нали-

чии вероятного дефекта в оборудовании.

6.2.6. Прогнозирование  распределения  токов 

в отводах и вводах обмоток оборудования 

в  условиях  эксплуатации  с  учетом  присо-

единений  другого  оборудования  станции 

или подстанции при различных эксплуата-

ционных  режимах  работы  (рабочих  режи-

мах,  плановых  коммутационных  режимах 

включений/отключений,  аварийных  режи-

мах  с  аварийным  повторным  включением

и/или без него, при внешних и/или внутрен-

них коротких замыканиях).

6.2.7. Измерение,  регистрация  и  контроль  рас-

пределения токов в отводах и вводах обмо-

ток оборудования в условиях эксплуатации 

при различных эксплуатационных режимах 

(рабочих,  плановых  коммутационных  ре-

жимах,  аварийных  режимах  внешних  ко-

ротких замыканий с аварийным повторным 

включением и/или без него).

6.2.8. Измерение,  регистрация  и  контроль  элек-

тромагнитных параметров электроэнергии 

(активной и реактивной мощности, гармони-

ческого состава токов и напряжений, других 

предусмотренных нормативными докумен-

тами  показателей  качества  потребляемой

и/или  генерируемой  оборудованием  элек-

троэнергии).

6.2.9. Прогнозирование  распределения  токов 

внутри  обмоток  оборудования  в  условиях 

эксплуатации  с  учетом  воздействия  на  их 

вводы и/или отводы эксплуатационных на-

пряжений и/или токов.

6.2.10.  Прогнозирование  распределения  на-

пряжений  внутри  обмоток  оборудования 

в усло виях эксплуатации с учетом воздей-

ствия  на  их  вводы  и/или  отводы  эксплуа-

тационных напряжений и/или токов и нали-

чия вероятного дефекта в оборудовании.

6.3. Экспертизы магнитного поля в критических обла-

стях состоят из:

6.3.1. Прогнозирования распределения индукции 

магнитного  поля  в  критических  областях 

оборудования в условиях испытаний на за-

воде-изготовителе и в условиях эксплуата-

ции при отсутствии или наличии вероятно-

го дефекта оборудования.

6.3.2. Измерения,  регистрации  и  контроля  рас-

пределения  индукции  магнитного  поля 

ЦИФРОВАЯ 

ТРАНСФОРМАЦИЯ


Page 7
background image

129

в  критических  областях  оборудования 

в  усло виях  испытаний  на  заводе-изгото-

вителе и в эксплуатации.

6.4. Экспертизы электромагнитных потерь в оборудо-

вании включают в себя:

6.4.1.  Прогнозирование  величины  общих  элек-

тромагнитных  потерь  в  оборудовании

и/или  отдельных  критических  областях 

оборудования  в  условиях  испытаний  на 

заводе-изготовителе и в условиях эксплу-

атации при отсутствии или наличии веро-

ятного дефекта оборудования.

6.4.2. Измерение,  регистрация  и  контроль  ве-

личины  общих  электромагнитных  потерь 

в  оборудовании  и/или  отдельных  крити-

ческих  областях  оборудования  в  усло-

виях  испытаний  на  заводе-изготовителе 

и в эксплуатации.

7. 

Экспертизы

 

Термического

 

образа

 

ЦД

 

включа

-

ют

 

в

 

себя

:

7.1. Экспертизы  эквивалентных  тепло-гидравличе-

ских параметров, в том числе:

7.1.1. Прогнозирование  тепловых  и  гидравличе-

ских параметров (тепловых и гидравличе-

ских  сопротивлений,  коэффициентов  те-

плоотдачи и теплопроводности) отдельных 

частей  оборудования,  при  номинальных 

и фактических условиях заводских испыта-

ний, монтажа и эксплуатации.

7.1.2. Прогнозирование значений тепловых и гид -

равлических  эквивалентных  параметров 

оборудования при изменении интенсивно-

сти выделения теплового потока и темпе-

ратуры,  характеристик  материалов  и/или 

появления вероятных дефектов.

7.2. Экспертизы  температуры  в  отдельных  частях 

оборудования включают в себя: 

7.2.1. Анализ технических требований (специфи-

каций тендеров) к температурным параме-

трам  оборудования  в  различных  режимах 

работы и сравнение этих требований с ре-

зультатами  испытаний  аналогичного  обо-

рудования.

7.2.2. Прогнозирование распределения темпера-

туры, включая определение средних и мак-

симальных значений, в магнитной сис теме, 

отводах,  обмотках  и  других  элементах 

конструкции оборудования, в условиях ис-

пытаний  на  заводе-изготовителе  и  в  экс-

плуатации  при  наличии  и/или  отсутствии 

вероятных дефектов.

7.2.3. Прямое измерение распределения темпе-

ратуры  в  оборудовании  с  помощью  тер-

мических  сопротивлений,  оптоволоконных 

датчиков и тепловизоров в условиях испы-

таний на заводе-изготовителе и в эксплуа-

тации.

7.2.4. Косвенное измерение распределения тем-

пературы в оборудовании в условиях испы-

таний  на  заводе-изготовителе  и  в  эксплу-

атации,  включающее  прямое  измерение 

температуры в одних участках конструкции 

оборудования  и  прогнозирование  по  этим 

данным температуры на других участках.

7.3. Экспертизы  системы  охлаждения  оборудования 

включают в себя: 

7.3.1. Анализ  технических  требований  (специ-

фи каций  тендеров)  к  системе  охлажде-

ния  оборудования  в  различных  режимах 

и сравнение этих требований с результата-

ми испытаний аналогичного оборудования.

7.3.2. Прогнозирование  тепловых  и  гидравли-

ческих  параметров  системы  охлаждения 

оборудования  при  номинальных  и  фак-

тических  условиях  заводских  испытаний, 

монтажа и эксплуатации, в том числе, те-

пловых  и  гид равлических  сопротивлений, 

коэффициентов  теплоотдачи  и  теплопро-

водности,  тепловых  и  аэродинамических 

параметров вентиляторов обдува, гидрав-

лических  параметров  насосов,  запорной 

аппаратуры и трубопроводов.

7.3.3. Прогнозирование  распределения  темпе-

ратуры и потоков охлаждающей жидкости 

в  системе  охлаждения  оборудования  при 

различных режимах испытаний на заводе-

изготовителе  и  в  эксплуатации  при  нали-

чии и/или отсутствии вероятных дефектов.

7.3.4. Прямое  измерение  параметров  тепловых 

и  гидравлических  процессов  в  системе 

охлаж дения (характеристик двигателей на-

сосов и вентиляторов, распределения тем-

пературы,  давлений  и  потоков  охлаждаю-

щей жидкости в различных частях сис темы 

охлаждения  оборудования  с  помощью 

рас ходомеров,  датчиков  давления,  тер-

мических  сопротивлений,  оптоволоконных 

датчиков и тепловизоров) в условиях испы-

таний на заводе-изготовителе и в эксплуа-

тации.

7.3.5. Косвенное  измерение  параметров  тепло-

вых  и  гидравлических  процессов  в  систе-

ме  охлаждения  оборудования  в  условиях 

испытаний  на  заводе-изготовителе  и/или 

в  эксплуатации,  включающее  прямое  из-

мерение параметров в одних участках сис-

темы  охлаждения  и  прогнозирование  по 

этим данным значений параметров в дру-

гих участках. 

Продолжение

 

статьи

 

в

 

 2(65).

ЛИТЕРАТУРА

1.  Дарьян Л.А., Конторович Л.Н. Цифровые двойники элек-

троэнергетического оборудования. Основные принципы 

и технические требования // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Пере-

дача и распределение, 2020, № 5(62). С. 48–57.   

REFERENCES

1.  Darian L.A., Kontorovych L.N. Electrical Power Equipment 

Digital Twins – Basic Principles and Technical Requirements 

// 

ELEKTROENERGIYA. Peredacha i raspredeleniye 

[ELECTRIC POWER. Transmission & Distribution], 2020, 

no. 5(62), pp. 48–57. (In Russian)

 1 (64) 2021


Читать онлайн

В работе описывается предложенная авторами структура цифрового двойника электроэнергетического электрообору­дования, состоящая из 11 образов (Виртуальная конструкция, Регистрация событий, Визуальный, Технико-экономический, а также группа мультифизических образов: Физико-химический, Электрофизический, Электромагнитный, Термический, Электродинамический, Механический, Акустический). Для каждого образа цифрового двойника электроэнергети­ческого оборудования сформулированы состав и функции экспертиз. Описаны условия и состояние оборудования при проведении экспертиз. В дополнение к известным экспертизам online мониторинга и offline диагностики предложены группы экспертиз, позволяющие прогнозировать измене­ния технического состояния оборудования с помощью имитационного моделирования (математических, экспертных и статистических моделей) при изменении условий эксплуа­тации, характеристик материалов и внешних воздействий на оборудование. Приведены примеры экспертиз цифрового двойника высоковольтных силовых трансформаторов.

Поделиться:

Спецвыпуск «Россети» № 1(24), март 2022

Учебно-тренировочный комплекс ПАО «Россети Ленэнерго» по обучению современным цифровым технологиям

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Подготовка кадров
Виктор Катенев, Артем Суворов (ПАО «Россети Ленэнерго»)
Спецвыпуск «Россети» № 1(24), март 2022

Передовые технологии группы компаний «Россети»

Управление сетями / Развитие сетей Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция
Григорий Гладковский, Дмитрий Капустин (ПАО «Россети»), Эльдар Магадеев (НТС «Россети» / «Россети ФСК ЕЭС»)
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»