<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Bulletin of the Angarsk State Technical University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Bulletin of the Angarsk State Technical University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Ангарского Государственного Технического Университета</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2686-777X</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">91594</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.36629/2686-777X-2024-1-18-17-20</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>ELECTROENERGETICS</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">IMPROVING THE RELIABILITY OF POWER SUPPLY TO CONSUMERS OF THE IRKUTSK REGION WITH THE INTRODUCTION OF DIGITAL TWINS OF ELECTRIC POWER SYSTEMS</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ПОВЫШЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ С ВНЕДРЕНИЕМ ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Голованов</surname>
       <given-names>Игорь Григорьевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Golovanov</surname>
       <given-names>Igor' Grigor'evich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Гусев</surname>
       <given-names>Илья Григорьевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Gusev</surname>
       <given-names>Ilia Grigorievich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Дюндик</surname>
       <given-names>Сергей Евгеньевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Dyundik</surname>
       <given-names>Sergey Evgenievich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Шитенков</surname>
       <given-names>Григорий Александрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Shitenkov</surname>
       <given-names>Grigory Alexandrovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2024-12-19T04:51:26+03:00">
    <day>19</day>
    <month>12</month>
    <year>2024</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2024-12-19T04:51:26+03:00">
    <day>19</day>
    <month>12</month>
    <year>2024</year>
   </pub-date>
   <volume>1</volume>
   <issue>18</issue>
   <fpage>17</fpage>
   <lpage>20</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2024-12-06T00:00:00+03:00">
     <day>06</day>
     <month>12</month>
     <year>2024</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://angtu.editorum.ru/en/nauka/article/91594/view">https://angtu.editorum.ru/en/nauka/article/91594/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Рассмотрены основные направления развития, структурная схема и внедрение систем на базе цифрового двойника для электроэнергетических систем (ЭЭС), что позволяет определить оптимальную конфигурацию ЭЭС, в зависимости от режима работы, выдавать рекомендации обсуживающему персоналу о переходных режимах её работы, пере-вести ЭЭС на эксплуатацию по состоянию</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The main directions of development, structural diagram and implementation of systems based on a digital twin for electric power systems (EPS) are considered, which makes it possible to deter-mine the optimal configuration of the EPS, depending on the mode of operation, to issue rec-ommendations to the supporting personnel on the transitional modes of its operation, to transfer the EPP to condition-based operation</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>цифровой двойник ЭЭС</kwd>
    <kwd>надёжность</kwd>
    <kwd>качество электроэнергии</kwd>
    <kwd>система электроснабжения</kwd>
    <kwd>воздушные линии электропередачи</kwd>
    <kwd>эксплуатация ЭЭС по состоянию</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>digital twin of the power plant</kwd>
    <kwd>reliability</kwd>
    <kwd>quality of electricity</kwd>
    <kwd>power supply system</kwd>
    <kwd>overhead power lines</kwd>
    <kwd>operation of the power plant according to the condition</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Моделирование технических систем выполняется уже давно, как за рубежом, так и в нашей стране. В основном моделирование выполнялось разрозненно в отдельных программных комплексах. В результате чего образовалось множество различных цифровых моделей, не интегрированных между собой и имеющих для этого ограниченные возможности. Развитие компьютерных технологий и программного обеспечения позволило расширить диапазон применения компьютерного моделирования технических систем, в том числе и в электроэнергетике. В 60-е годы прошлого столетия были разработаны системы автоматизированного проектирования CAD (сomputer-aided design) и CAE (computer-aided engineering), которые сформировали принципы автоматизированного проектирования виртуальных копий физических объектов. Это послужило прорывом в разработке цифровых двойников технических систем, научно-исследовательских направлений и производств.В 70-е годы цифровые двойники нашли практическое применение в авиации и космонавтике. Этому послужила авария на космическом корабле «Аполлон – 13» [1]. Цифровой двойник – это набор информационных структур, моделирующих реальный объект. При достижении определенной точности цифрового двойника, эксперименты с ним способны прогнозировать потенциальное развитие системы при изменениях заданных параметров и влияния внешних факторов. Однако, неверно воспринимать цифровой двойник только как тренажёрную систему, для проверки знаний, навыков и проведения инструктажей. Его потенциал гораздо шире и включает [2-4]:– разработку концепции сети электроснабжения;– технико-экономическое обоснование проектов создания и развития сетей;– определение причин аварий;– анализ параметров и режимов;– прогнозирование режимов работы ЭЭС.На современном этапе развития компьютерных технологий практически любой физический объект может быть виртуально дублирован комплексным внедрением системы математических и компьютерных моделей. При этом обеспечивается создание информационных связей обработки данных реального физического объекта и обратных цифровых потоков физического объекта.    Рисунок 1 - Структурная схема управления и контроля ЭЭС при использовании цифрового двойника  Актуальность внедрения систем с моделированием цифрового двойника ЭЭС для повышения надёжности сетей напряжением 110 кВ и выше энергосистемы Иркутской области на период до 2028 года [5], обусловлено: – мероприятиями, направленными на исключение ввода графиков аварийных ограничений режима потребления электрической энергии (мощности) (ГАО) в электрической сети; – мероприятиями, направленными на предотвращение рисков ввода ГАО с учётом обеспечения прогнозного потребления электрической энергии и мощности. Создание цифровых двойников как для системообразующих, питающих, так и для распределительных сетей позволяют создавать: – единый источник информации о состоянии сети; – собирать данные из различных подсистем для создания модели сети, отражающей поведение реальной системы; – снижать издержки на создание модели и использовать их для анализа сети; – улучшать качество информации об электрической сети; – упрощать процесс выдачи заявок на технологическое присоединение; – более точно рассчитывать технические потери в сети.Структурная схема управления и контроля ЭЭС при использовании цифрового двойника, которая может быть применена для сетей ЭЭС различного уровня напряжения представлена на рисунке 1. В её состав входят:–  нормативно-справочные данные;– цифровой двойник ЭЭС, который состоит из:а) математической и имитационной моделей;б) информационной модели;в) онтологической модели;– системы выдачи данных с датчиков информации и автоматических систем;– измерительные и автоматические системы.Блок нормативно-справочные данные содержит информацию по технической, эксплуатационной, справочной, нормативно-правовой документации. В цифровом двойнике ЭЭС модели используются для решения следующих задач:– анализ параметров цифрового двойника с реальным объектом ЭЭС;– оповещение обслуживающего персонала и поддержка принятия решений;– прогнозирование изменения технических параметров ЭЭС, с течением времени;– выявление новых возможностей применения реального объекта и получение при этом экономических эффектов.Математическая модель ЭЭС включает: – однолинейные схемы электроснабжения;– техническая и эксплуатационная документация ЭЭС.Имитационная модель – компьютерная модель реального объекта, которая воспроизводит работу оригинала в течение заданного времени и позволяет:– моделировать сложные ЭЭС, т.к. учитывает множество параметров системы, взаимосвязи между ними, позволяя воссоздать работу ЭЭС во времени;– проводить любые эксплуатационные эксперименты, не рискуя реальным объектом;– анализируя работу ЭЭС в различных состояниях, найти оптимальные параметры режим работы для реальной системы;– по сравнению с натурными испытаниями ЭЭС, экономит ресурсы и время.Информационная модель формирует сведения об объекте ЭЭС, о составе и характеристиках оборудования, справочные материалы и т. д.); ведёт текущий контроль параметров системы.Онтологическая модель ЭЭС: обеспечивает передачу информации от датчиков информации (измерительные приборы, исполнительные автоматы) в математическую модель ЭЭС путём формирования метамодели в программном комплексе полного набора сведений об объекте.Система выдачи данных с датчиков информации и автоматических систем позволяет получать: – информацию в цифровом для реализации цифрового двойника ЭЭС от измерительных и автоматических систем.Измерительные и автоматические системы включают в себя:Автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) – это комплексы программных и технических средств, предназначенных для автоматизации управления технологическим электрооборудованием в ЭЭС.Автоматизированные системы технического учета электроэнергии (АСТУЭ) обеспечивают автоматизированный учёт электроэнергии, что дает возможность дистанционно контролировать и измерять потребляемую электроэнергию. – с помощью неё учитываются технологические потери, происходит управление режимами энергопотребления.Автоматизированные информационно-измерительные системы коммерческого учёта электроэнергии (АИИСКУЭ) – это автоматизированные системы, используемые для коммерческого учёта электроэнергии по каждому прибору учёта, контроля за параметрами электроэнергии, соблюдением лимитов энергопотребления, и получения сведений баланса по каждой расчетной группе. Автоматизированные системы управления электроснабжением (АСУЭ) – комплексы аппаратных и программных средств, предназначенных для управления различными процессами в рамках технологического процесса, предприятия.Автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ) обеспечивают:– повышение надежности электроснабжения предприятия; – минимизацию возможных потерь от простоев и аварийных ситуаций;–  снижение энергоёмкости конечного продукта;– персонал информацией для её использования в оперативно-технологическом и оперативно-техническом управлении режимами работы.– автоматизированный учёт электроэнергии и мощности;– предоставление достоверных данных с целью анализа расхода электроэнергии и возможности на основании полученных данных проведения мероприятий, направленных на использование электроэнергии и проведения энергоаудита;– автоматизированный сбор и хранение информации о параметрах электросети на присоединениях 110/35/10 кВ подстанции.В цифровой двойник поступает информация от IoT-системы (Internet of Things). Эта технология работает в двух основных направлениях: снижение энергопотребления и контроль технической исправности оборудования для предотвращения аварийных ситуаций. Технология IoT - это сеть, которая может соединить любой объект с Интернетом для достижения целей мониторинга, управления и определения местоположения.Выводы:1. В качестве одного из направлений использования цифровых двойников можно выделить оценку фактического состояния и условий работы физических объектов. Это позволяет проводить ремонты в зависимости от состояния оборудования в противовес традиционной практике ремонтов по графику, т.е. сделать предпосылки перевода электрооборудования ЭЭС к эксплуатации по состоянию, что существенно снижает эксплуатационные расходы.2. Согласно Постановлению Правительства РФ от 30.12.2022 № 2557 [6] в Системном операторе созданы цифровые информационные модели всех электрических сетей ЕЭС России напряжением 110 кВ и выше, что даёт полное информационное обеспечение цифровому двойнику ЭЭС.3. С другой стороны, согласно Приказу Минэнерго РФ от 20.12.2022 № 1340 [7], субъекты электроэнергетики, начиная с 2024 г., будут предоставлять в Системный оператор информацию о параметрах и характеристиках оборудования и ЛЭП в цифровом формате.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Блог MWS. Анализ и проектирование систем. Научно-популярное. Искусственный интеллект. Обзор. [Электронный ресурс] // История и новые кейсы цифровых двойников: от космоса до интеграции с ML. https://habr.com/ru/companies/ mws/articles/837900/ (дата обращения: 26.09.2024)</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Blog MWS. Analiz i proektirovanie sistem. Nauchno-populyarnoe. Iskusstvennyy intellekt. Obzor. [Elektronnyy resurs] // Istoriya i novye keysy cifrovyh dvoynikov: ot kosmosa do integracii s ML. https://habr.com/ru/companies/ mws/articles/837900/ (data obrascheniya: 26.09.2024)</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Практическое применение цифрового двойника электрических сетей АО «Карельский окатыш». [Электронный ресурс] // Что такое цифровой двойник электрической сети? [сайт] [2024]. https://summatechnology.ru/projects/all/prakticheskoe-primenenie-tsifrovgo-dvoynika-elektricheskikh-setey-ao-karelskiy-okatysh-/ (дата обращения: 26.09.2024).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Prakticheskoe primenenie cifrovogo dvoynika elektricheskih setey AO «Karel'skiy okatysh». [Elektronnyy resurs] // Chto takoe cifrovoy dvoynik elektricheskoy seti? [sayt] [2024]. https://summatechnology.ru/projects/all/prakticheskoe-primenenie-tsifrovgo-dvoynika-elektricheskikh-setey-ao-karelskiy-okatysh-/ (data obrascheniya: 26.09.2024).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Коновалов, Ю.В. Моделирование электромеханических процессов в синхронном двигателе / Ю.В. Коновалов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2011. № 4(32). – С. 84-89.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Konovalov, Yu.V. Modelirovanie elektromehanicheskih processov v sinhronnom dvigatele / Yu.V. Konovalov // Sovremennye tehnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovanie. 2011. № 4(32). – S. 84-89.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Коновалов, Ю.В. Применение цифровых регуляторов для оптимального использования компенсирующей способности синхронных двигателей совместно с конденсаторными батареями / Ю.В. Коновалов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2010. № 7(47). – С. 175-182.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Konovalov, Yu.V. Primenenie cifrovyh regulyatorov dlya optimal'nogo ispol'zovaniya kompensiruyuschey sposobnosti sinhronnyh dvigateley sovmestno s kondensatornymi batareyami / Yu.V. Konovalov // Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. 2010. № 7(47). – S. 175-182.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Об утверждении схемы и про-граммы развития электроэнергетических систем России на 2023 – 2028 годы. // Приказ Министерства энергетики РФ от 28.02.2023 года № 108. URL: https: // www. garant. ru / products/ ipo prime /doc/ 406404497/. (дата обращения: 26.09.2024).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ob utverzhdenii shemy i pro-grammy razvitiya elektroenergeticheskih sistem Rossii na 2023 – 2028 gody. // Prikaz Ministerstva energetiki RF ot 28.02.2023 goda № 108. URL: https: // www. garant. ru / products/ ipo prime /doc/ 406404497/. (data obrascheniya: 26.09.2024).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Об утверждении правил формирования и поддержания в актуальном состоянии цифровых информационных моделей электроэнергетических систем и перспективных расчётных моделей электроэнергетических моделей для целей перспективного развития электроэнергетики.// Постановлению Правительства РФ от 30.12.2022 №2557 https: //www.so.ups.ru/ filead-min/files/laws/regulationns/reg2557-301222.pdf. (дата обращения: 26.09.2024).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ob utverzhdenii pravil formirovaniya i podderzhaniya v aktual'nom sostoyanii cifrovyh informacionnyh modeley elektroenergeticheskih sistem i perspektivnyh raschetnyh modeley elektroenergeticheskih modeley dlya celey perspektivnogo razvitiya elektroenergetiki.// Postanovleniyu Pravitel'stva RF ot 30.12.2022 №2557 https: //www.so.ups.ru/ filead-min/files/laws/regulationns/reg2557-301222.pdf. (data obrascheniya: 26.09.2024).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Об утверждении правил предоставления информации, необходимой для осуществления оперативно-диспетчерского управления в электро-энергетике. Приказ Минэнерго РФ от 20 декабря 2022 г. № 1340. https://www.soups.ru/fileadmin/files/laws/orders/pr1340_201222me.pdf. (дата обращения: 26.09.24).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ob utverzhdenii pravil predostavleniya informacii, neobhodimoy dlya osuschestvleniya operativno-dispetcherskogo upravleniya v elektro-energetike. Prikaz Minenergo RF ot 20 dekabrya 2022 g. № 1340. https://www.soups.ru/fileadmin/files/laws/orders/pr1340_201222me.pdf. (data obrascheniya: 26.09.24).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
