Цифровизация энергохозяйства на Братском ЦБК (АО «Группа «Илим»)

Группа «Илим»-лидер целлюлозно-бумажной промышленности в России и один из ведущих отраслевых игроков в мире. На комбинатах компании выпускается 75 % всей российской товарной целлюлозы, из них 35 % выпускается Братским ЦБК.

Запущенный в 1960-х годах комбинат практически не модернизировался, и спустя более 50 лет эксплуатации энергохозяйство предприятия, охватывающее 33 энергообъекта, физически и морально устарело.

Первые шаги: система диспетчерско-технологического управления

Для непрерывного производственного цикла крайне важна стабильно работающая энергосистема. Восемь крупных аварий в 2017 году и постоянные проблемы в работе двух самых мощных шинопроводов комбината стали предпосылками для начала глобального проекта по модернизации энергохозяйства Братского ЦБК.

В энергетической службе провели анализ аварий за последние несколько лет и посчитали среднюю стоимость одного часа простоя производства, которая составила около 1 миллиона рублей. Полученные цифры помогли обосновать необходимость реализации проекта по модернизации.

Первым шагом стало создание системы диспетчерско-технологического управления на базе программного комплекса SEDMAX, которая также включает в себя подсистемы регистрации аварийных событий, телемеханики, контроля качества и технического учёта электроэнергии. Опрос осуществляется с приборов SATEC, Sepam, MiCOM, ЭКРА. Для сбора данных было обвязано датчиками 1232 присоединения на 3 главных понизительных подстанциях, 31 распределительном пункте и 2 ТЭС. С каждой ячейки собирается порядка 30 параметров (токи, напряжение, частота, положение выключателей, выкатных элементов и заземляющих ножей и т. д.), для отображения всего энергохозяйства комбината на мониторе диспетчера было разработано более 80 мнемосхем.

Несмотря на сложности, связанные с непрерывным производством, проект удалось реализовать за 1 год, и теперь диспетчер в реальном времени может наблюдать режим работы всей электрической сети комбината. В случае отклонений или возникновения аварийного режима он может точно определить локализацию аварии (раньше определение места инцидента могло занять от 30 минут до 5 часов). За год эксплуатации системы экономия от недовыработки из-за останова оборудования составила более 35 миллионов рублей, что почти на треть окупило затраты на внедрение.

Помимо мониторинга всего энергохозяйства, внедрённая система позволяет анализировать аварийные ситуации, что помогает в поиске первопричины аварийного простоя. Также система хранит данные о количестве включений и отключений энергооборудования, что помогает отследить момент выработки механического ресурса и осуществить своевременный ремонт или замену.

Внедрение цифрового двойника

После нескольких лет эксплуатации системы диспетчерско-технологического управления Братский ЦБК в 2021 году принял решение о расширении системы модулем расчёта режимов электрической сети (цифровой двойник) на двух самых проблемных и мощных шинопроводах. 

На данных токопроводах постоянно возникали проблемы с уровнем напряжения из-за новых нагрузок и при включении/выключении собственной генерации. Также часто происходило отключение устройств компенсации реактивной мощности, а самозапуск мощных двигателей мог привести к останову технологического процесса.

В рамках реализации этого проекта была создана модель сети шинопроводов 3 и 4, основанная на реальных параметрах оборудования и участков сети, осуществлена привязка модели к измеренным данным системы диспетчеризации, разработаны инструменты управления моделью сети (имитация управления коммутационными аппаратами, имитация изменений мощностей нагрузки, генераторов, УКРМ, параметров внешней сети). 

Результаты расчётов модели отображаются на мнемосхеме: 

Внедрённый цифровой двойник электрической сети помогает диспетчерскому персоналу проверять корректность переключений перед их осуществлением (с контролем токовой загрузки элементов сети и оборудования, а также уровней напряжения), оптимально загружать генераторы в заданных условиях, контролировать работу средств компенсаций реактивной мощности. Также при помощи этого модуля можно планировать перспективные режимы сети и собственной генерации, тем самым помогая безопасно и эффективно управлять энергосистемой предприятия каждый день.