Руководящие материалы по проектированию и эксплуатации электрических сетей №3 (587) 2019
Автор: Олег Захаров, главный специалист экспертной группы Системы прогностики и удалённого мониторинга ПРАНА, АО «РОТЕК»
Базовой основой для определения технического состояния оборудования и формирования графиков ремонтов являются данные мониторинга и диагностики (МиД).
При современном развитии материалов, технологий и систем управления, а также наработок в таких ключевых отраслях, как приборостроение, энергомашиностроение и программно-аппаратное обеспечение, существует множество вариантов «обвязки» объекта наблюдения различными датчиками и системами, которые позволяют обеспечить вывод огромного массива информации на щиты управления, в диспетчерские пункты и ситуационные центры.
На рисунке 1 в качестве примера приведена «обвязка» силового трансформатора, которая позволяет отслеживать в online режиме практически существенные дефекты и неполадки всех узлов и элементов.
Кроме того, на рисунке 2 приведены конкретные производители и поставщики (отечественные и зарубежные) первичных датчиков и систем МиД.
Казалось бы, никаких проблем с информацией о техническом состоянии оборудования нет, её более, чем достаточно. Но возникают два ключевых момента.
Во-первых, многообразие датчиков и систем обработки и выдачи сигналов и зачастую отсутствие комплементарной возможности их сочетать, заставляют собственника нести дополнительные финансовые издержки из-за ограниченности их совместного применения (либо программно-аппаратная «игла», либо необходимость кардинальной замены существующей аппаратной «обвязки» при модернизации).
Во-вторых, оперативный персонал не в состоянии постоянно фиксировать и анализировать поток поступающей информации. При этом оперативно оценить возникновение и степень развития деградации физически невозможно, так как тренды параметров могут долго не быть критичными, а в определённый момент процесс начнёт развиваться лавинообразно и что-то предпринять будет поздно. В качестве компенсирующего действия основной упор в оперативно-техническом обслуживании делается на предупредительную сигнализацию и всевозможные технологические и иные защиты, а также противоаварийную автоматику.
Рисунок 1. «Обвязка» силового трансформатора для контроля технического состояния
Рисунок 2. Отечественные и зарубежные производители (поставщики) первичных датчиков (систем) мониторинга и диагностики трансформатора
Рисунок 3. Система прогностики и удалённого доступа
При срабатывании сигнализации и защит и отключении оборудования возникают два возможных сценария:
Таким образом, возникает необходимость в формировании качественно новой модели управления эксплуатационным циклом производственных активов энергообъектов, электросетевых комплексов, транспортно-инфраструктурных и промышленных конгломератов и т.п. Этому способствует:
Мировой опыт показывает, что с точки зрения экономики и интеллектуальной собственности целесообразнее осуществлять удалённый online мониторинг объектов с участием группы экспертов, в которой каждый специалист по конкретному направлению (оборудованию) «ведёт» в своей части несколько разно удалённых объектов (оценивает наличие и степень деградации и даёт рекомендации оперативному персоналу). При этом программно-аппаратные средства статистической обработки данных дополняются оценкой эксперта. Таким образом, цифровые технологии дают возможность осуществить подобный мониторинг без наличия в компании большого штата экспертов, при этом, не неся значительных издержек, связанных с оплатой оборудования, обучением персонала и т.д. Таким образом, можно дать следующее определение цифровизации. Цифровизация — это процесс создания и поддержания первоначально заданной функциональности информационного пространства:
Немаловажным является тот факт, что информационное пространство должно иметь чётко выраженную практическую пользу для конкретного пользователя.
Система прогностики и удалённого мониторинга ПРАНА, является человеко-машинной системой отечественного производства. Имеет центр удалённого мониторинга (ЦУМ), состоящий из диспетчерского центра и экспертной группы. В основу её универсальной программноаппаратной «оболочки» положен известный аппарат математической статистики MSET — критерий Т2 Хотеллинга (многомерное обобщение любого количества независимых переменных с разным коэффициентом влияния).
Информационное пространство системы прогностики и удалённого мониторинга объекта сформировано в полном соответствии с приведённым определением (рисунок 3).
На рисунке 4 приведена архитектура информационного пространства ПРАНА.
Из рисунка 4 видно, что основу ПРАНА составляют сформированные и постоянно пополняемые массивы архивных данных, являющиеся основой для любой аналитики качества ремонта, расследования технологического нарушения, оперативно-технического обслуживания и т.д. С помощью программно-аппаратного комплекса осуществляется визуализация любых режимов работы (например, «тепловое поле», «временная регрессия» и др.). Кроме этого, система даёт возможность мониторинга объектов любой удалённости и сложности. Тем самым достигается уровень объективности и прозрачности результатов анализа и оценки технического состояния объекта мониторинга, обеспечивающий экономическую эффективность управления.
Универсальность системы состоит в том, что любое количество любых сигналов на входе даёт на выходе всего один интегральный параметр, который и определяет изменение технического состояния объекта. Другими словами, при помощи ПРАНА можно проводить мониторинг и оценивать техническое состояние любого вида оборудования, от одного двигателя до целого производственно-технологического комплекса, включающего как двигатели, так и печи, трансформаторы, фундаменты, резервуары и прочее оборудование. посредством сравнения в каждый момент времени фактического и модельного Т². Основное условие корректного сопоставления — соответствие количества и наименования параметров сравниваемого «среза» (массива данных) и модельного. Источниками входных сигналов могут быть как архивные, так и текущие значения контролируемых параметров.
Система определяет изменение технического состояния автоматически и при этом способна делать это на всём временном промежутке жизненного цикла оборудования:
Рисунок 4. Архитектура информационного пространства
*В таблице использованы следующие сокращения:
ГТУ — газотурбинная установка; ПТ — паровая турбина; КУ — котёл-утилизатор; ДКС — дожимная компрессорная станция; ТР — трансформатор
Важно отметить, что кроме методики, нужен правильный отбор входных параметров и корректно построенные и работающие режимные модели.
Если перейти непосредственно к силовым трансформаторам, то максимальная информативность обеспечивается:
Предварительные выводы прикладного характера из первоначального опыта мониторинга объектов электроэнерегтики:
Дополнительные выводы по итогам непосредственного мониторинга трансформаторов ТЭЦ в режиме online следующие:
*В таблице использованы следующие сокращения:
Min — минимально-необходимый уровень оснащения; MIN — минимальный уровень; OPT — оптимальный уровень; MAX — максимально-возможный уровень.
Заключение
Опыт описываемой Системы прогностики и удалённого мониторинга показывает, что и как необходимо внедрять и совершенствовать для цифровизации объектов топливно-энергетического комплекса в целом и электросетевого комплекса в частности. Основные выводы:
1Требуется доработка систем автоматизации и интеграции с сервером нижнего уровня СПиУМ ПРАНА; (-) — требуется существенное дооснащение первичными датчиками и средствами диагностики, где СПиУМ — система прогностики и удалённого мониторинга.
Источник: Научно-технический журнал РУМ
В России начинают готовить ИТ-специалистов по новой учебной программе прогностики состояния энергетического оборудования на базе системы прогностической аналитики ПРАНА. Совместную учебную программу разрабатывают «РОТЕК» и НИУ «МЭИ». По словам организаторов, это позволит выпускникам Московского энергетического института получить практические знания в важной для промышленности отрасли.
Программно-аппаратный комплекс предиктивной аналитики и удаленного мониторинга Система ПРАНА получил дополнительную степень защиты IT-инфраструктуры и состояния рабочей среды сетевого оборудования. АО «РОТЕК» и ООО «Газинформсервис» заключили соглашение об интеграции программного продукта Efros Config Inspector в модули Системы ПРАНА.
Система прогностики и удаленного мониторинга ПРАНА стала лауреатом премии «Цифровые Вершины 2021», которая проходила в рамках Гайдаровского форума https://digital-summit.ru/laureates