Выполнение задач по цифровизации экономики, поставленных президентом РФ Владимиром Путиным, для отдельных отраслей — не далекая перспектива, а реалии сегодняшнего дня. Одна из таких отраслей — атомная энергетика. Концерн «Росэнергоатом», внедряя новые технологии, традиционно принимает во внимание опыт Нововоронежской АЭС — атомной электростанции, где проходило апробирование новых поколений энергоблоков. И в очередной раз пилотным, теперь уже по применению цифровых технологий, становится шестой энергоблок Нововоронежской АЭС. Внедрение новых технологий на нем позволит не только усилить контроль за работой оборудования, но и приведет к повышению уровня безопасности и повысит конкурентоспособность таких энергоблоков на мировом рынке.
Фото: пресс-служба НВ АЭС
Фото: пресс-служба НВ АЭС
Нововоронежская АЭС уникальна для Воронежской области не только объемом инвестиций в строительство новых энергоблоков или суммой налоговых отчислений. Атомная электростанция – предприятие региона, которое быстрее остальных реагирует на внедрение новых безопасных технологий, раньше других начинает применять их в производственном процессе.
Для АЭС такое лидерство – жизненная необходимость. Цифровизация, о которой в масштабах страны заговорили в последние годы, для атомных станций далеко не нова. Еще в советское время на Нововоронежской АЭС появилась первая отечественная вычислительная техника, которая в дальнейшем совершенствовалась. Строились новые энергоблоки, внедрялись новые вычислительные системы, росла выработка электроэнергии. Сегодня эти процессы ускорились.
Для Нововоронежской АЭС цифровые технологии — это не только способ улучшить надежность и повысить безопасность. Аналогичные энергоблоки начинают тиражироваться за рубежом, и цифровизация значительно повышает конкурентоспособность российской атомной энергетики на мировом рынке. Стоит отметить, что цифровизация Нововоронежской АЭС является одним из приоритетных направлений в стратегии развития атомной станции. Поэтому данное направление контролируется директором АЭС Владимиром Поваровым.
Сергей Гнездилов, начальник производственно-технического отдела по действующим энергоблокам:
— Каждый энергоблок Нововоронежской АЭС на момент ввода его в эксплуатацию являлся инновационным. Шестой энергоблок с реактором ВВЭР-1200 электрической мощностью 1195,4 МВт — пока единственный в России, используемый как блок-аналог для зарубежных атомных станций, которые строит госкорпорация «Росатом». По требованиям МАГАТЭ мы должны поставлять на внешний рынок безопасный и эффективный «продукт», а для этого он должен быть оцифрован. Информационно-цифровая модель обеспечивает минимальные сроки сооружения зарубежных атомных электростанций и организацию своевременной поставки оборудования. Все решения, апробированые на шестом энергоблоке, вносятся в 3D-модель и «привязываются» к базе данных. Сейчас такая информационная модель создается для будущей АЭС в Узбекистане.
Создание 3D-модели — одно из двух основных направлений в рамках проекта «Цифровая АЭС». При таком моделировании каждое здание и каждый элемент оборудования АЭС имеет цифровую копию с описанием их характеристик, свойств, истории сооружения или изготовления, эксплуатации. Это позволит оптимизировать временные и финансовые затраты на всем жизненном цикле АЭС. На сегодняшний день все чертежи, все модели находятся в плоскости, а 3D-модель предоставляет гораздо больше возможностей. Второе направление в рамках «Цифровой АЭС» — это цифровое описание АЭС и ее компонентов, контроль стоимости и графика сооружения, управление технической документацией. Кроме того, «цифровой двойник» АЭС позволяет моделировать различные ситуации и даже прогнозировать время, когда оборудование достигнет пикового состояния износа и потребуется его замена.
На сегодняшний день в рамках цифровизации на Нововоронежской АЭС уже используется целый ряд систем. Это, в частности, единая база данных оборудования НВ АЭС, цифровая база регламентов по техническому обслуживанию и ремонту оборудования. Есть цифровые системы, которые следят за отклонением параметров от допустимых значений и обеспечивают безопасную эксплуатацию атомной станции. Еще одна система ведет радиационный контроль как на площадке АЭС, так и в радиусе до 50 км вокруг нее. Также работают системы, позволяющие анализировать записи в оперативных журналах подразделений АЭС — так называемый единый Электронный оперативный журнал. Кроме того, существуют электронные журналы устраняемых дефектов. Работает цифровая подстанция нового поколения. На ней прошли модернизацию ОРУ-500 (открытые распределительные устройства на 500 киловольт), все управление осуществляется в цифровом виде.
Денис Ширяев, заместитель главного инженера по электротехническому оборудованию:
— Сейчас основные направления развития цифровизации на Нововоронежской АЭС — это цифровизация системы векторных изменений и создание предиктивной аналитики генерирующего оборудования. По второму направлению шестой энергоблок будет пилотным в рамках всего концерна «Росэнергоатом».
Система векторных измерений показывает направление движения электрической мощности в энергосистеме страны. Сейчас ею пользуются сотрудники системного оператора единой энергетической системы России. Но диспетчеры АЭС параметров этой системы не видят. Теперь же она будет расширена и для атомных станций, чтобы наши диспетчеры могли оперативно реагировать на изменения.
Система предиктивной аналитики генераторного оборудования создается на шестом энергоблоке. Этот выбор обусловлен тем, что на современном энергоблоке уже есть множество систем диагностики и регистрации технологических параметров. Они выдают большое количество информации, которая не сводится воедино и не анализируется системно. Оператор может реагировать лишь на достижение пороговых значений, прописанных в этой системе. Кроме того, административно-технический персонал проводит анализ данных. Но их массив слишком велик для «ручного» анализа: только по генератору контролируется около 400 параметров, а на всем энергоблоке их десятки тысяч! И предиктивная аналитика направлена на то, чтобы систематизировать, программно анализировать эти данные для прогнозирования различных ситуаций в работе оборудования. Будут отслеживаться наиболее важные из 400 контролируемых параметров генератора. Сейчас уже подготовлено техническое задание на выполнение работ по созданию предиктивной аналитики, собираются базы данных за всю историю эксплуатации шестого энергоблока, а затем будет разработана математическая модель.
Основные результаты от создания предиктивной аналитики — повышение надежности работы энергоблока. А повышая надежность, зная и предугадывая все нестандартные ситуации, мы повышаем его безопасность.
Михаил Слепов, начальник отдела технической диагностики:
— На Нововоронежской АЭС есть множество служб, которые в процессе своей производственной деятельности сталкиваются с большими объемами цифровой информации. Даже затрудняюсь назвать те объемы пространства, которые требуются для ее хранения и дальнейшей надежной обработки. Проведение одного измерения только одного параметра в среднем занимает около 30 Гб памяти. Возникает феномен big data: если просто «складировать» информацию, пользы будет немного. Физически, используя только труд операторов, обработать такой массив данных невозможно, поэтому необходимо создавать соответствующие программные средства. Такая работа ведется. Стоит отметить, что потребуется обработка разнородной информации — не только показаний датчиков, но и, к примеру, речевой информации от оператора блочного пункта управления (БПУ) или даже погодных условий.
Пользу от цифровой обработки данных трудно переоценить. На шестом энергоблоке существует комплексная система диагностики КСД. Она должна осуществлять обработку информации в реальном времени, предоставлять оператору прогнозы состояния основного оборудования АЭС на максимальном временном интервале и возможные пути решения возникающих проблем. Эта система работает, но и ее можно усовершенствовать. Например, ранее КСД иногда выдавала ложные сигналы. Ложные срабатывания не страшны – лучше перестраховаться, чем упустить проблему. Сейчас ложных срабатываний нет благодаря внедрению новых алгоритмов обработки информации.
Цифровые системы помогают и в планировании ремонта, за счет чего сокращается его длительность. С их помощью в режиме реального времени мы отслеживаем текущее техническое состояние оборудования. Существуют элементы оборудования, у которых очень длительный срок эксплуатации без отказов, и необходимости в их частой замене нет. Поэтому ремонт может проводиться не планово, а по фактическому состоянию элементов. После внедрения цифровых прогнозов в одних случаях ремонт будет проводиться чаще, в других — реже.
Стоит отметить, что на безопасность АЭС цифровизация влияет только положительным образом. Воздействие же со стороны на работу энергоблоков цифровыми методами исключено. Эшелонированная информационная безопасность — наш абсолютный приоритет. А цифровизация на Нововоронежской АЭС не только позволит сделать российские энергоблоки более надежными и безопасными, более конкурентоспособными на внешнем рынке, но и сократит время на проведение ремонтных кампаний.