Методология построения цифрового двойника сетей на примере электрической сети Академгородка. Перспективы использования инфраструктурных сетей ИНЦ СО РАН в качестве объектов научных исследований

18 Sep 2019, 15:45
15m
Панорамный конференц-зал, 6 этаж ()

Панорамный конференц-зал, 6 этаж

Oral Energy Saving and Energy Efficiency/Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в строительстве и ЖКХ Energy Saving and Energy Efficiency/Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в строительстве и ЖКХ

Speakers

Mr Evgeny Chuiko (Irkutsk Science Center)Mr Евгений Алексеевич Барахтенко (ФГБУН Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук)

Description

Цель: сформировать методологию проектирования цифровых двойников инфраструктурных сетей на примере ИНЦ СО РАН с целью переноса практики на построение системы управление сетями в муниципальных поселениях.
Методы исследования: В ведении ИНЦ на праве оперативного управления находятся инженерные сети, включая:
•сети электроснабжения (трансформаторная подстанция 110/6кВ, кабельные линии 6/0,4кВ, распределительные и трансформаторные подстанции 6/0,4кВ);
•сети теплоснабжения (тепловые камеры и тепловые сети);
•сети водоснабжения (водопроводные линии и колодцы);
•сети водоотведения (канализационные линии и колодцы).
Объекты, имеющиеся в распоряжении ИНЦ, могут и должны быть максимально задействованы для решения актуальных научных задач.
Сейчас имеется уникальная возможность эффективной интеграции усилий ИНЦ и потенциальных партнеров для достижения самых широких целей, стоящих перед наукой, городом Иркутском, Иркутской областью. Объект имеет перспективы для развития в рамках национальных проектов EnergyNet, HealthNet и др. Ситуация уникальна, так как ИНЦ, имея в качестве своей основной деятельности научную работу, не связан ограничениями, присущим иным владельцам сетей. Сети ИНЦ являются действующими объектами системы жизнеобеспечения, требующими оптимизации, а также могут представлять значительный интерес в качестве инструмента научных исследований по развитию территорий Сибири и дальнейшему масштабированию полученных результатов. На базе Академгородка возможно формирование образца жизнеобеспечивающих систем, сети могут стать модельными, позволяющими отрабатывать имеющиеся и перспективные математические модели инфраструктуры на базе реального полигона.
Результаты: инфраструктурные сети и системы являются сложными техническими объектами, имеющими сложную конфигурацию. Надежность снабжения потребителей во многом определяет экономическую эффективность промышленного производства и социально-бытовые условия жизни населения. Бережное и эффективное использование ресурсов определяет уровень интенсивности эксплуатации природных ресурсов, их регенерацию и риски деградации. В настоящее время основным методом исследования сложных энергетических систем является создание так называемых цифровых двойников, которые применяют в тех случаях, когда проведение реальных экспериментов над исследуемым объектом либо невозможно, либо опасно, либо сложно и дорого.
На сегодняшний день структура инфраструктурных сетей ИНЦ позволяет оценить состав сетей, набор устройств и объектов, из которых они состоят, но для полноценного моделирования этих данных недостаточно. Например, по электрическим сетям имеется лишь общее энергопотребление системы за определенный интервал времени, без учета степени нагрузки на различных отрезках электрической сети, что не позволяет эффективно и качественно прогнозировать возникновение нештатных ситуаций.
В 2019г. ИНЦ приступил к реализации проекта по установке приборов учета электроэнергии, позволяющих более детально и точно отслеживать различные параметры энергопотребления. Полученные данные планируется использовать для создания цифрового двойника электрической системы микрорайона. Это позволит отследить нагрузку на различных участках электросети в зависимости от суточных, сезонных, климатических изменений; выявить участки сети с максимальной и минимальной нагрузкой и оптимизировать эксплуатацию как отдельных участков сети, так и всей системы в целом; обнаружить потенциально опасные участки электрической сети с высоким риском развития аварийных ситуаций.
Кроме того, наличие цифрового двойника электрических сетей позволит с большой степенью достоверности моделировать модернизацию сетей. При достаточной степени достоверности цифрового двойника станет возможным в дальнейшем осознанно и максимально эффективно производить работы по модернизации сетей на уровне физических объектов.
Выстраивание системы сетей, изучение процессов их оптимизации позволит выработать дальнейшие подходы к управлению агломерациями. По сути, можно говорить о том, что цифровой двойник сетей является предшественником искусственного интеллекта, который сможет заниматься вопросами оптимизации, энергосбережения, управления процессами в сетях на качественно новом уровне. В рамках модернизации электрических сетей необходимо максимально использовать современные подходы формирования «умных сетей» Smart-grid.
Подходы и методы, выработанные в рамках проведенных работ, позволят проводить дальнейшее масштабирование полученных результатов на аналогичных сетях малых населенных пунктов. В дальнейшем возможно использование данной цифровой модели электрических сетей в других районах и регионах с аналогичным географическим рельефом, имеющих системы со сходными техническими характеристиками
Выводы:
1. Цифровой двойник инфраструктурных сетей позволит максимально точно спрогнозировать поведение объекта в реальных условиях, снизить материально-экономические затраты, связанные с эксплуатацией и ремонтом, позволит четко спланировать временные интервалы профилактических работ для оптимального функционирования системы.
2. Наличие цифрового двойника позволит максимально эффективно решать вопросы по модернизации сетей на основе современных подходов. Его использование позволит избежать значительных финансовых, временных затрат на процесс модернизации.
3. Данная модель может быть экстраполирована на сети населенных пунктов и отдельных районов, схожих по структуре и природно-географическим характеристикам, имеющих высокую степень износа систем для эффективного управления, своевременного устранения возможных неисправностей и аварийных ситуаций, их дальнейшей модернизации.
4. Сейчас проводятся мероприятия по установке приборов учета, предназначенных в том числе для детального изучения параметров электрической сети для создания модели цифрового двойника с высоким уровнем достоверности и детализации. Это позволяет говорить о первоначальном этапе построения системы сбора информации о функционировании электрической сети Академгородка с целью накопления данных для формирования цифрового двойника.

Position of speaker Главный инженер
Affiliation of speaker ФГБУН Иркутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук
Publication Журнал «ХХI век. Техносферная безопасность»

Primary authors

Mr Evgeny Chuiko (Irkutsk Science Center) Mr Константин Анатольевич Апарцин (ФГБУН Иркутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук) Mr Александр Анатольевич Быстрицкий (ФГБОУ ВО Иркутский национальный исследовательский технический университет) Mr Евгений Алексеевич Барахтенко (ФГБУН Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук) Mr Александр Владимирович Домышев (ФГБУН Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук)

Presentation Materials

There are no materials yet.
Your browser is out of date!

Update your browser to view this website correctly. Update my browser now

×