О возможности применения цифровых двойников в управлении объектами электроэнергетики

Page 1
background image

Page 2
background image

30

ц

и

ф

р

о

в

а

я

 т

р

а

н

с

ф

о

р

м

а

ц

и

я

цифровая трансформация

О возможности 
применения 
цифровых двойников 
в управлении объектами 
электроэнергетики

УДК 004.942:621.311.4

В

 

статье

 

излагаются

 

подходы

 

к

 

применению

 

технологии

 

циф

-

ровых

 

двойников

 (Digital Twins — DT) 

как

 

элемента

 

цифровой

 

трансформации

 

процессов

 

управления

 

объектами

 

электроэнер

-

гетики

для

 

сокращения

 

времени

 

выполнения

 

задач

 

ДЭМ

 

и

 

повы

-

шения

 

достоверности

 

данных

 

о

 

текущем

 

состоянии

 

и

 

остаточном

 

ресурсе

 

оборудования

Предложены

 

решения

 

по

 

формированию

 

раздельных

 

банков

 

данных

 

первичной

 

и

 

вторичной

 

информа

-

ции

в

 

совокупности

 

содержащих

 

накопленные

 (

объективизиро

-

ванные

знания

 

о

 

предметной

 

области

Показано

что

 

результа

-

тивность

 

перевода

 

объектов

 

управления

 

из

 

текущего

 

состояния

 

в

 

заданное

 (

предпочтительное

определяется

 

наполнением

 

коллекции

 

цифровых

 

двойников

 — 

информационных

 

контей

-

неров

 

знаний

поведение

 

которых

 

на

 

этапах

 

жизненного

 

цикла

 

(

в

 

прошлом

 / 

настоящем

 / 

будущем

должно

 

соответствовать

 

по

-

ведению

 

реальных

 

прототипов

В

 

качестве

 

примера

 

приведена

 

цифровизация

 

типовых

 

процессов

 

подготовки

 

к

 

выводу

 

оборудо

-

вания

 

в

 

ремонт

 

на

 

подстанциях

 110–220 

кВ

.

Гвоздев

 

Д

.

Б

.,

к.т.н., первый заместитель генерального 

директора — главный инженер компа-

нии «Россети Московский регион»

Болонов

 

В

.

О

.,

заместитель начальника управления —

начальник отдела инноваций и энерго-

эффективности компании «Россети

Московский регион»

Окнин

 

Е

.

П

.,

главный эксперт отдела инноваций

и проектной деятельности компании

«Россети Московский регион»

Здирук

 

К

.

Б

.,

к.т.н., доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана

Кузьминов

 

И

.

М

.,

заместитель начальника УЭФ МГТУ 

им. Н.Э. Баумана

О

беспечение  надежной  ра-

боты  ЕЭС  России  являет-

ся одной из приоритетных 

задач  энергетики  и  элек-

тросетевых  компаний,  в  частности. 

Надежность электрических сетей во 

многом зависит от способности пер-

сонала  своевременно  и  правильно 

принимать решения по оперативно-

технологическому  управлению  се-

тью, в особенности, при ликвидации 

аварий.

Рассмотрим  более  детально  де-

ятельность  оперативного  персона-

ла  типовой  подстанции  110–220  кВ 

(далее  —  ПС).  Типовая  ПС  функци-

онирует  в  круглосуточном  режиме. 

В  смене  обычно  работает  1  дежур-

ный электромонтер (далее — ДЭМ), 

обеспечивающий 

круглосуточное 

управление  режимом  работы  ПС, 

прием/передачу  оперативной  ин-

формации  в  соответствии  с  задан-

ным  регламентом  или  по  запросу 

и  осуществляющий  координацию 

действий  одновременно  работа-

Ключевые

 

слова

:

большие данные, цифровой двойник, 

цифровизация, интернет вещей


Page 3
background image

31

ющих  на  ПС  ремонтных  бригад  при  проведении 

плановых  работ  и  ликвидации  аварий.  Также  он 

выполняет  указания  оперативного  руководителя 

(диспетчера) и принимает оперативные решения по 

устранению  нештатных  ситуаций,  руководствуясь 

набором  действующих  требований/ограничений, 

изложенных  в  нормативных  документах,  потоком 

разнородной  информации  о  событиях  (состоянии) 

объектов управления и внешних (взаимодействую-

щих) систем.

Одним  из  базовых  условий  для  принятия  обо-

снованных  решений  оперативным  персоналом 

является наличие достоверной информации о со-

стоянии  объектов,  находящихся  в  управлении, 

а  также  способность  ее  восприятия  (интерпрета-

ции). В случае если информационное воздействие 

на человека превышает возможности его воспри-

ятия,  он  начинает  терять  поступающую  инфор-

мацию  и  перестает  ориентироваться  в  ситуации, 

что является одной из основных причин либо воз-

никновения  аварии,  либо  неуспешной  ее  ликви-

дации [1].

Невозможность учета взаимозависимостей все-

го комплекса действующих объективных факторов 

(в  том  числе  —  в  условиях  стрессовой  ситуации) 

негативно  влияет  на  оперативность  и  оптималь-

ность  выбранных  решений  о  переводе  объектов 

управления ПС 110–220 кВ из текущего состояния 

в  целевое.  Применение  систем  поддержки  приня-

тия  решений  позволяет  снизить  риски,  связанные 

с  оперативной  деятельностью  при  эксплуатации 

оборудования.

Одним из вариантов реализации такой системы 

может стать применение решений, основанных на 

использовании  технологии  цифровых  двойников, 

являющихся  предметом  исследования  авторов 

данной статьи.

На  начальном  этапе  формирования  взглядов 

специалистов  под  цифровым  двойником  понима-

лись  трехмерное  компьютерное  представление 

конкретного  физического  изделия,  группы  изде-

лий, механического или технологического процес-

са,  включающего  пространственную  геометрию, 

технические  характеристики,  параметры  работы, 

условия  эксплуатации,  взаимодействие  с  други-

ми изделиями, а также данные предиктивной ана-

литики,  в  том  числе  по  прогнозированию  отказов 

и сбоев.

Современные  взгляды  на  возможные  реализа-

ции  технологий  цифровых  двойников  не  требуют 

обязательного наличия пространственной визуали-

зации физического прообраза, поскольку прототи-

пами цифровых двойников могут выступать произ-

вольные объекты и процессы. В общем случае под 

цифровым двойником авторами статьи понимается 

программный (виртуальный) аналог реального фи-

зического объекта или процесса, воспроизводящий 

его структуру, состояние, а также динамику его из-

менения во времени.

В соответствии с современной концепцией циф-

ровые двойники, формируемые в специально раз-

работанных программных средах в автоматическом 

или  автоматизированном  режиме,  функционируют 

самостоятельно  в  распределенной  компьютерной 

среде как целостная совокупность адекватных мо-

делей  состояния,  поведения  и  управления  реаль-

ными  (физическими)  объектами  (процессами)  на 

заданном интервале времени. Наличие цифрового 

двойника  (или  их  коллекций)  помогает  организо-

вать связь изделия с подключенными к нему объ-

ектами — источниками данных, программным обе-

спечением, отвечающим за управление изделием, 

контроль  рабочего  состояния,  процессов  эксплуа-

тации и т.д. на всем протяжении жизненного цикла 

изделия.  Концепция  применения  цифровых  двой-

ников  не  сводится  к  решению  задач  проектирова-

ния  (прототипирования)  неких  физических  объек-

тов (процессов).

Для объектов электроэнергетического комплек-

са  важными  также  являются  вопросы  интеграции 

цифровых  двойников  в  контур  управления  и  по-

следующая  экспериментальная  проверка  работо-

способности предлагаемых решений с оценкой их 

эффективности.

Технологии  цифровых  двойников  все  активнее 

применяются  в  различных  технических  областях, 

в  том  числе  и  в  электроэнергетике  как  в  России, 

так и за рубежом. Стоит отметить, что в настоящее 

время применение цифровых двойников в электро-

энергетике находится на начальной стадии, в отли-

чие  от  областей  автоматизированного  проектиро-

вания/конструирования. 

Компания General Electric применяет данную тех-

нологию при создании цифровых двойников газовых 

турбин,  включающих  цифровую  модель  турбины, 

базу  знаний,  блок  аналитики,  с  помощью  которого 

определяется  текущее  состояние  турбины,  а  также 

прогнозируются показатели ее работы [2].

Компанией  Siemens  [3]  был  разработан  проект 

ELVIS  (ELectricity  Verkko  Information  System),  реа-

лизованный  компанией  Fingrid  в  2016  году.  ELVIS 

связывает  воедино  данные  об  активах  из  восьми 

различных  продуктов,  объединяя  нескольких  по-

ставщиков в целостную систему, обеспечивающую 

свободный обмен информацией между продуктами, 

охватывающую  основные  функции:  расчеты  уста-

новившихся  и  переходных  процессов,  параметров 

срабатывания  защит;  централизованное  управле-

ние проектами; геоинформационную систему; орга-

низацию производства работ [4].

Примером  создания  цифрового  двойника  для 

распределительных  сетей  является  реализован-

ный  в  словацкой  компании  VSE  Group  (входит 

в  European  RWE  Group)  проект  внедрения  про-

граммного обеспечения PSS

®

SINCAL, включающий 

геоинформационную сис тему [4].

Возможность целостного представления знаний 

о предметной области в виде коллекции цифровых 

двойников и ее отображение на уровень логической 

и  физической  структуры  данных  обеспечиваются 

применением многоаспектной рекурсивной деком-

позиции  как  общего  методологического  подхода 

к формированию концептуальной модели предмет-

ной области. 

 6 (57) 2019


Page 4
background image

32

Для  оценки  текущего  состояния  и  потенциала 

модернизации  реального  объекта  в  условиях  за-

данного  операционного  пространства  представ-

ляется  целесообразным  применение  подхода,  ос-

нованного  на  вычислении  показателя  внутренней 

конфликтности, содержащегося в работах [5, 6]. 

Согласно  данному  подходу  структурными  эле-

ментами информационного пространства являются 

цифровые двойники — целостная и непротиворечи-

вая совокупность рекурсивно связанных информа-

ционных  контейнеров  знаний  о  предметной  обла-

сти, размещенных на оси времени.

Практическая  реализация  предполагает  под-

держание  жизненного  цикла  создания  и  функцио-

нирования цифровых двойников в составе интегри-

рованного хранилища информации, реализующего 

двухконтурную  схему  (модель)  управления  объек-

тами предметной области.

При представлении концептуальной модели не-

которой предметной области как коллекции цифро-

вых  двойников  в  информационном  пространстве 

обработка входящего информационного потока мо-

жет быть представлена в виде конечной последова-

тельности  счетного  множества  операций  (базиса), 

изменяющих  либо  отдельные  свойства  элементов 

коллекции, либо их структуру. Это обстоятельство 

позволяет  осуществить  сведение  процесса  обра-

ботки  поступающего  потока  сообщений/запросов 

о событиях предметной области к последователь-

ности  элементарных  операций  над  «цифровыми 

двойниками». Более подробно методология данно-

го  подхода  с  описанием  алгоритма  обработки  ис-

ходной информации об исследуемом объекте (про-

цессе) изложена в работе [7].

В  рамках  применения  технологий  цифровых 

двойников  также  задействованы  и  технологии  ма-

шинного обучения, так как цифровые двойники яв-

ляются  самообучающимися  системами,  которые 

Данные

Формирование 

коллекции 

цифровых 

двойников

Систематизированное 

хранилище первичной 

информации (ПИ)

(знания)

Знания 

(ограничения)

Время

(прошл./наст./будущ.)

Банк первичных 

данных

Субъективизация

Объект управления 

Непосредственная 
интерпретация ПИ

Хранилище вторичной 

информации (ВИ) — сценарии  

и методы  управления    

цифровыми двойниками

Время
(наст.)

Банк вторичных данных 

Субъективизация

информации 

(вт

оричные  знания

  

о  

цифр

овых 

двойник

а

х 

)

Интерактивное взаимодействие

при принятии решения 

Диспетчер 

цифровых двойников 

Конструктор 

цифровых 
двойников

(перевод объекта управления

из текущего состояния 

в предпочтительное) 

(ЛПР) 

(«0»-интерпретация)

Управляющее воздействие 

Объективизация

знаний

Рис

. 1. 

Двухконтурная

 

схема

 

управления

 

с

 

применением

 

коллекции

 

цифровых

 

двойников

используют  информацию  из  целого  ряда  источни-

ков, включая данные с датчиков, осуществляющих 

мониторинг  различных  показателей  рабочего  со-

стояния  физического  объекта,  сведения  от  специ-

алистов-экспертов  и  от  других  подобных  машин 

или парков машин, а также более крупных систем, 

частью которых может быть наблюдаемый физиче-

ский объект.

Управляющее  воздействие  всегда  осуществля-

ется  лицом,  принимающим  решение  (ЛПР),  на  ос-

нове  некоторой  шкалы  предпочтений  —  частично 

упорядоченного  множества  возможных  состояний 

объекта  управления,  которое  служит  целеполага-

ющим  основанием  для  выработки  управляющего 

воздействия по переводу объекта из текущего со-

стояния  в  предпочтительное.  Коллекция  цифро-

вых двойников, как показано в работе [7], является 

средством  повышения  результативности  управле-

ния при реализации принятого решения в операци-

онном пространстве.

При  отсутствии  предварительно  сформирован-

ной коллекции цифровых двойников (на рисунке 1 — 

Банк вторичных данных) основанием принятия ре-

шения  является  непосредственная  интерпретация 

потока  первичной  информации  (Банк  первичных 

данных),  а  также  личный  «опыт»  лица,  принимаю-

щего  решения  (ЛПР).  Эти  элементы  составляют 

двухконтурную схему управления (рисунок 1).

1-й  контур  управления.

  В  качестве  вспомога-

тельного инструментария для ЛПР в этот контур мо-

гут  быть  включены  известные  в  настоящее  время 

программные  средства  online-аналитики  и  работы 

с большими данными.

2-й  контур  управления

  образуется  Банком 

данных  ВИ  и  интерактивным  взаимодействием

ЛПР — Диспетчера цифровых двойников, с коллек-

цией  цифровых  двойников,  размещенной  на  оси 

времени.

ЦИФРОВАЯ

ТРАНСФОРМАЦИЯ


Page 5
background image

33

Обоснованность выбора управляющего воздей-

ствия из множества допустимых решений в каждой 

конкретной ситуации во многом определяется нали-

чием в распоряжении лиц, принимающих решение, 

средств  сбора  достоверной  информации  об  объ-

ектах  управления  и  формирования  комплексной 

оценки  их  состояния  в  заданный  момент  времени 

(в прошлом, настоящем, будущем) на всем интерва-

ле жизненного цикла. Для этого могут применяться 

предложенные в работах [7, 8] многомерные оценки 

(шкалы) уровней внутренней конфликтности систе-

мы и остаточного ресурса. 

Реализация предлагаемого подхода на практике 

предполагается с помощью применения инструмен-

тальной  программной  платформы,  включающей 

средства  интерактивного  конструирования  цифро-

вых двойников, представления и анализа состояния 

предметной области, а также защищенного хране-

ния первичных и вторичных данных в многомерных 

темпоральных  банках  данных  интегрированного 

хранилища информации.

Данная  платформа  представляет  собой  тем-

поральную  систему  управления  базами  данных 

(СУБД). Программная реализация ядра СУБД осно-

вывается на оригинальных отечественных решени-

ях  и  наработках  авторов  статьи  [7]  и  не  содержит 

фрагментов программного кода других производи-

телей.

Доступ  к  функциям  (сервисам)  хранения  СУБД 

обеспечивается посредством темпорального рас-

ширения  SQL-интерфейса  и  рекурсивных  обра-

щений  к  объектам  концептуальной  модели  пред-

метной  области  —  цифровым  двойникам  банка 

данных  вторичной  информации  интегрированных 

хранилищ информации. Применение СУБД позво-

ляет  решать  задачи  по  логической  консолидации 

физически распределенных информационных сег-

ментов  интегрированных  хранилищ  информации 

и  доступу  к  различным  временным  срезам  (поко-

лениям) данных.

Лежащая в основе СУБД уникальная темпораль-

но-многомерная модель данных обеспечивает воз-

можность  выполнения  на  множестве  одних  и  тех 

же  баз  данных  как  традиционных  OLTP-запросов 

(On-Line Transaction Processing), так и проведения 

многомерного OLAP-анализа (On-Line Analytic Pro-

cessing)  временных  срезов  данных,  накопленных 

в  процессе  работы  в  системах  поддержки  приня-

тия решений.

Многомерное  хранилище  данных,  реализуемое 

средствами  СУБД,  обладает  рядом  преимуществ 

по сравнению с традиционными системами хране-

ния. К ним, в частности, относятся следующие:

 

– объекты  в  многомерных  базах  данных  можно 

хранить целиком (со всеми атрибутами, не рас-

кладывая  их  по  отдельным  таблицам  посред-

ством применения процедур нормализации);

 

– оперативность обработки запросов практически 

не зависит ни от объемов хранимых данных, ни 

от  количества  заданных  в  запросе  параметров 

(критериев отбора по различным измерениям);

 

– компактность  хранения  многомерных  индексов 

в базах данных.

РЕАЛИЗАЦИЯ

 

ТИПОВЫХ

 

ПРОЦЕССОВ

 

УПРАВЛЕНИЯ

 

ПО

 

ВЫВОДУ

 

ОБОРУДОВАНИЯ

 

В

 

РЕМОНТ

НА

 

ПОДСТАНЦИЯХ

 110–220 

кВ

С

 

ПРИМЕНЕНИЕМ

 

ЦИФРОВЫХ

 

ДВОЙНИКОВ

В  ближайшей  перспективе  рассматривается  приме-

нение  технологий  цифровых  двойников  на  электро-

сетевых  объектах  как  составного  элемента  систем 

поддержки принятия решений и управления функци-

онированием электроэнергетического комплекса с ре-

шением следующих актуальных задач (в качестве пи-

лотного проекта «Россети Московский регион»):

 

– оценка  текущего  состояния  реального  (физиче-

ского)  объекта,  величины  остаточного  ресурса 

и  потенциала  модернизации  реального  объекта 

по цифровому двойнику;

 

– анализ  уязвимостей  и  аномалий  функционирова-

ния прототипа объекта по его цифровому двойнику;

 

– предиктивный  анализ  поведения  реального  про-

тотипа на основе цифрового двойника для различ-

ных интервалов жизненного цикла оборудования;

 

– оценка величины остаточного ресурса реального 

объекта по его «цифровому двойнику»; 

 

– контроль параметров режима (контроль напряже-

ния  в  контрольных  точках  и  выдача  команды  на 

изменение  параметров  устройств  регулирования 

под  нагрузкой  (РПН),  компенсации  реактивной 

мощности (КРМ) и др. для поддержания его необ-

ходимого уровня);

 

– выявление нарушений техники безопасности для 

снижения  производственного  травматизма  (при 

взаимодействии с системами машинного зрения);

 

– интеграция в АСУТП;

 

– сокращение  издержек  за  счет  снижения  вероят-

ности угроз со стороны внутреннего нарушителя, 

непреднамеренных ошибок персонала и электро-

травматизма;

 

– сокращение  времени  на  анализ  причин  возник-

новения  сбоев  ПО  и  восстановление  работоспо-

собности  комплекса  средств  автоматизации  на 

объекте управления.

Применение  системы  поддержки  принятия  реше-

ний, основанной на технологии цифровых двойников, 

направлено на снижение рисков, связанных с опера-

тивной  деятельностью  при  эксплуатации  оборудо-

вания,  сокращение  времени  выполнения  плановых 

и  внеплановых  производственных  задач  ДЭМ  в  со-

ставе  оперативно-диспетчерского  персонала  управ-

ления подстанциями 110–220 кВ, нарушения правил 

эксплуатации  оборудования  и  производственного 

травматизма,  объективный  контроль  (с  автоматиче-

ской регистрацией и подтверждением) фактического 

выполнения  операций,  повышение  достоверности 

данных  о  текущем  состоянии  и  остаточном  ресурсе 

технических мест и единиц оборудования.

В  рассматриваемой  модели  введем  перечень  со-

кращений,  используемых  далее  при  описании  про-

цессов управления: ЭД — диспетчер, РЕМ — запрос-

заявка  на  вывод  оборудования  в  ремонт  (от  ДЭМ 

к ЭД); СОЗ — запрос-ответ на согласование заявки; 

БЛП — бланк переключений (в оцифрованном виде); 

НДП — наряд-допуск (в оцифрованном виде); РПР — 

распоряжение на производство работ (в оцифрован-

 6 (57) 2019


Page 6
background image

34

ном  виде);  ПРМ  —  разрешение  на  подготов-

ку  рабочего  места  (в  оцифрованном  виде); 

ДБР — разрешение на допуск бригады к рабо-

те (в оцифрованном виде). 

Тогда процесс вывода оборудования в ре-

монт на ПС 110–220 кВ может быть представ-

лен в виде последовательности этапов, пока-

занных на таблице 1.

Возможность  cведения  процессов  обра-

ботки  поступающего  потока  событий  (эта-

пы 0–12 в таблице 1) к последовательности 

элементарных операций над информацион-

ными  контейнерами  сообщений  (формали-

зованных запросов РЕМ / СОЗ / БЛП / НДП / 

ПРМ / ДБР) и объектами КМПО (содержимого 

Банков первичных и вторичных данных) мож-

но осуществить в соответствии с подходом, 

изложенным в работе [9].

На рисунке 2 приводится пример матрицы 

обработки событий текущей деятельности ЭД 

(вверху  справа)  для  источника  ДЭМ  (вверху 

слева).  Классификатор  подзадач  ЭД  (строки 

матрицы)  всегда  должен  содержать  хотя  бы 

одно управляющее действие (выделено цвет-

ным кружком) для возможных заявок — собы-

тий, представленных колонками матрицы. 

Банк  сценариев  управления  цифровыми 

двойниками  на  рисунке  2  содержит  програм-

мы-сценарии,  автоматически  инициируемые 

в результате обработки событий — поступле-

ния и обработки контейнеров сообщений, ко-

торые переводят коллекцию цифровых двой-

ников  в  новое  состояние,  соответствующее 

текущему  или  возможному  состоянию  реаль-

ного  прототипа  объекта  управления  —  ПС 

110–220  кВ  или  ее  структурно-функциональ-

ных элементов. 

Табл. 1. Последовательность этапов управляющих воздей-

ствий по выводу оборудования ПС в ремонт

Этап процесса

Запрос

0 Отправка заявки от ДЭМ на адрес ЭД

Запрос СОЗ

1 Проверка наличия оформленной и подписан-

ной заявки (формальный контроль — ФК)*

Запрос СОЗ

2 Согласование (утверждение — подпись) за-

явки на вывод оборудования в ремонт

Запрос БЛП

3 Проверка бланка переключений**

Запрос СОЗ 

4 Согласование (отказ в согласовании) бланка 

переключений

Запросы 

НДП/РПР

5 Проверка наряда-допуска или распоряжения 

на производство работ***

Запрос СОЗ

6

Согласование (отказ в согласовании) наряда-

допуска или распоряжения на производство 

работ

Запрос ПРМ

7 Запрос на выдачу разрешения на подготовку 

рабочего места

Запрос СОЗ

8 Выдача разрешения на подготовку рабочего 

места

Запрос ДБР  

9 Запрос на выдачу разрешения на допуск 

ремонтной бригады к работе

Запрос СОЗ

10 Выдача разрешения на допуск ремонтной 

бригады к работе

11 Переключение цифрового двойника на осно-

ве доклада и данных объективного контроля 

12

Закрытие наряда и переход к обслужива-

нию следующей заявки (перевод в рабочее 

состояние)

* Ограничение-1. Вывод оборудования в ремонт не должен приводить 

к обес точиванию потребителей.
** Ограничение-2. Инструкция по производству переключений.
*** Ограничение-3. Правила по охране труда при эксплуатации электро-

установок.

БЛ

П

Заявки / Запросы ДЭМ — ЗАПУСК ПОДЗАДАЧ (этапов работ)

Д

Э 

ч

а

д

аз

)

д

о

п( 

р

от

а

к

и

ф

ис

с

а

л

К

ДБР

СО

З

НДП

РЕМ

Время 

(астрономическое / модельное)

Задача:

Вывод 

оборудования 

в ремонт

Вывод оборудования в ремонт

Этап 1              
… 

Этап 12

Этап 1

1.1…

1.2…

Этап 12

12.1……
12.2…..
12.3…

Банк цифровых 

двойников 

объектов  

управления

Средства 

объективного 

контроля

Этапы работ

(по упр. словарю 

сценариев)

ЭД

ДЭМ

Решение (Y/N) :

Согласование 

вывода 

оборудования

в ремонт

ПР

М

РПР

Типы контейнеров-сообщений

БЛП

ДБР

СОЗ

РЕМ

ПОТОКИ РАБОТ  на гранях —

ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКАХ

Этап БЛП 

Банк СЦЕНАРИЕВ  

управления цифровыми

двойниками

Рис

. 2. 

Комплексное

 

представление

 

выполнения

 

на

 

коллекции

 «

цифровых

 

двойников

» 

последовательности

 

управля

-

ющих

 

воздействий

 

по

 

выводу

 

оборудования

 

ПС

 

в

 

ремонт

ЦИФРОВАЯ

ТРАНСФОРМАЦИЯ


Page 7
background image

35

В рамках пилотного внедрения технологии цифро-

вых двойников в «Россети Московский регион» плани-

руется реализация следующих функций:

 

– поддержка  принятия  решений  при  типовых 

оперативных  переключениях  и  при  ликвидации 

отклонений от нормальных схем/режимов работы 

(аномалий); в перспективе — интеграция в АСУТП, 

включая  оперативно-информационный  комплекс, 

обеспечение 

дистанционного/автоматического 

управления;

 

– контроль параметров режима (контроль напряже-

ния  в  контрольных  точках  и  выдача  команды  на 

изменение параметров устройств РПН, КРМ и др. 

для поддержания его необходимого уровня);

 

– взаимодействие  с  системами  машинного  зрения 

по  выявлению  нарушений  техники  безопасности 

для снижения производственного травматизма;

 

– формализация  нарядно-допускной  системы  (ука-

зание  на  объем  организационных  технических 

мероприятий по допуску к работам на конкретное 

оборудование, указание зон рабочего места и мест 

установки ограждений от оборудования, оставше-

гося под напряжением, ведение электронного жур-

нала учета работ по нарядам и распоряжениям);

 

– контроль  согласования  действий  ремонтных 

бригад с оперативным состоянием оборудования 

(запрет  на  допуск  при  невыведенном  в  ремонт 

оборудовании  и  запрет  на  ввод  оборудования 

при  неоконченных  работах  на  нем,  поддержка 

ЛИТЕРАТУРА

1.  Гвоздев Д.Б. Разработка критерия 

оптимальной 

информационной 

нагрузки  диспетчера  ЦУС  пред-

приятия  электрических  сетей  // 

Вестник МЭИ, 2013, № 2. C. 52–55.

2.  What is a digital twin? URL: https://

www.ge.com/digital/applications/

digital-twin.

3.  Цифровой двойник для электриче-

ских  сетей.  URL:  http://smart-grid.

siemens.ru/.

4.  Никитина  Е.В.,  Полуэктов  А.Н., 

Кох С. Цифровой двойник для элек-

трических сетей // Энергия единой 

сети, 2019, № 4(46). С. 28–32.

5.  Чекалин А.А., Скрыль С.В., Мина-

ев В.А. Комплексный технический 

контроль  эффективности  мер 

безопасности  систем  управления 

в  органах  внутренних  дел.  Ч.  2. 

Практические  аспекты  техниче-

ской разведки и комплексного тех-

нического  контроля.  M.:  Горячая 

линия – Телеком, 2006. 205 с.

6.  Петухов Г.Б., Якунин В.И. Методо-

логические основы внешнего про-

ектирования  целенаправленных 

процессов  и  целеустремленных 

систем. М.: АСТ, 2006. 504 с.

7.  Минаев  В.А.,  Мазин  А.В.,  Здирук 

К.Б., Куликов Л.С. Цифровые двой-

ники  объектов  в  решении  задач 

управления  //  Радиопромышлен-

ность, 2019, т. 29, № 3. С. 68–78. 

8.  Минаев  В.А.,  Здирук  К.Б.,  Мазин 

А.В.,  Поддубная  Е.В.  Оценка  ав-

томатизированных  систем  сбора 

и обработки данных на основе по-

казателя  внутренней  конфликтно-

сти // Вопросы радиоэлектроники, 

2017, № 11. С. 29–34.

9.  Минаев  В.А.,  Мазин  А.В.,  Здирук 

К.Б.,  Куликов  Л.С.  Синтез  циф-

ровых  двойников  с  применением 

многоаспектной  рекурсивной  де-

композиции // Вопросы радиоэлек-

троники, 2019, № 11. С. 26–37.

REFERENCES

1.  Gvozdev  D.B.  Development  of  opti-

mal traffi  c load criteria for an NCC op-

erator // 

Vestnik MEI

 [News of MPEI], 

2013, no.2, pp. 52–55. (in Russian)

2.  What  is  a  digital  twin?  URL:  https://

www.ge.com/digital/applications/digi-

tal-twin.

3.  Digital  twin  for  electrical  grids.  URL: 

http://smart-grid.siemens.ru/.

4.  Nikitina E.V., Poluektov A.N., Kokh S. 

Digital twin for electrical grids // 

Ener-

giya yedinoy seti

 [Energy of the unit-

ed  grid],  2019,  no.4(46),  pp.  28–32. 

(in Russian)

5.  Chekalin  A.A.,  Skryl’  S.V.,  Minayev 

V.A.  Comlex  technical  inspection  of 

control system safety measures effi  -

ciency in internal aff airs bodies. Part 

2. Practical aspects of technical and 

complex  technical  inspection.  Mos-

cow, 

Goryachaya liniya-Telekom

 [Hot 

line-Telekom],  2006.  205  p.  (in  Rus-

sian) 

6.  Petukhov G.B., Yakunin V.I. Method-

ological framework of external design 

of targeted processes and purposefull 

systems.  Moscow, AST  Publ.,  2006. 

504 p. (in Russian)

7.  Minayev  V.A.,  Mazin  A.V.,  Zdiruk 

K.B.,  Kulikov  L.S.  Digital  twins  of 

objects in control task solution // 

Ra-

diopromyshlennost’

 [Radio industry], 

2019,  vol.29,  no.3,  pp.  68–78.  (in 

Russian)

8.  Minayev  V.A.,  Zdiruk  K.B.,  Mazin 

A.V.,  Poddubnaya  E.V.  Evaluation 

of  automated  data  acquisition  and 

processing  systems  based  on  in-

ternal  parameter  confl ict  // 

Voprosy 

radioelektroniki

  [Problems  of  radio 

electronics], 2017, no.11, pp. 29–34. 

(in Russian)

9.  Minayev V.A., Mazin A.V., Zdiruk K.B., 

Kulikov L.S. Synthesis of digital twins 

using  multi-aspect  recursive  decom-

position  // 

Voprosy radioelektroniki

 

[Problems of radio electronics], 2019, 

no.11, pp. 26–37. (in Russian)

принятия  решений  по  устранению  несоответ-

ствий, контроль объективных данных о состоянии 

оборудования);

 

– поддержка  принятия  решений  при  осмотрах  обо-

рудования (указание мест осмотра и значений кон-

тролируемых  параметров,  ведение  электронного 

журнала дефектов); 

 

– оценка  действительного/текущего  состояния  обо-

рудования,  расчет  индексов  текущего  состояния 

и остаточного ресурса оборудования;

 

– моделирование  потоков  событий  (сценариев)  на 

заданный период времени;

 

– выполнение  работ  в  порядке  текущей  эксплуата-

ции  (наличие  актуального  плана-перечня  работ, 

выполняемых  в  порядке  текущей  эксплуатации 

и напоминание о необходимости выполнения кон-

кретных работ согласно установленной периодич-

ности);

 

– ведение электронной документации ДЭМ ПС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эффективность  применения  технологий  цифровых 

двойников  для  сокращения  времени  выполнения 

задач дежурным электромонтером и повышения до-

стоверности данных о текущем состоянии и остаточ-

ном ресурсе оборудования будет оценена в рамках 

реализации пилотного проекта «Россети Московский 

регион»  по  созданию  системы  поддержки  принятия 

решений.  

 6 (57) 2019


Читать онлайн

В статье излагаются подходы к применению технологии цифровых двойников (Digital Twins — DT) как элемента цифровой трансформации процессов управления объектами электроэнергетики, для сокращения времени выполнения задач ДЭМ и повышения достоверности данных о текущем состоянии и остаточном ресурсе оборудования. Предложены решения по формированию раздельных банков данных первичной и вторичной информации, в совокупности содержащих накопленные (объективизированные) знания о предметной области. Показано, что результативность перевода объектов управления из текущего состояния в заданное (предпочтительное) определяется наполнением коллекции цифровых двойников — информационных контейнеров знаний, поведение которых на этапах жизненного цикла (в прошлом / настоящем / будущем) должно соответствовать по- ведению реальных прототипов. В качестве примера приведена цифровизация типовых процессов подготовки к выводу оборудования в ремонт на подстанциях 110–220 кВ.

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»