ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ КІЛЬКІСНОЇ ОЦІНКИ ЯКОСТІ УПРАВЛІННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМ ПРОЦЕСОМ ЕНЕРГОБЛОКУ АЕС ЗАСОБАМИ ЦИФРОВОГО ДВІЙНИКА
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2025.03.01Ключові слова:
цифровий двійник, фрактальна розмірність, метрологічне забезпечення якостіАнотація
Розглянуто модель цифрового двійника як сучасного інструменту забезпечення кількісної оцінки якості управління в інформаційно-керуючій системі програмно-технічного комплексу автоматизованої системи управління технологічними процесами енергоблоку атомної електростанції. Показано доцільність застосування кластерного підходу до моделювання структури технологічного процесу з виділенням функціональних підкластерів: керування потужністю, система захисту, регулювання теплоносія та аварійна зупинка. Проаналізовано динамічні і метрологічні характеристики кожного з підкластерів, наведено типові параметри стану, керуючих впливів і зовнішніх збурень з урахуванням їхньої значущості для забезпечення якості та безпеки. Обґрунтовано використання фрактальної розмірності як кількісного індикатора структурної цілісності інформаційно-керуючої системи. Показано, що зміна фрактальної розмірності дозволяє своєчасно виявляти втрату зв’язності між компонентами системи ще до настання функціональних збоїв. Розроблено методику обчислення фрактальної розмірності на основі логарифмічної апроксимації в умовах багаторівневої дискретної структури цифрового двійника. Побудовано архітектуру цифрового двійника, яка включає модулі збору даних, фрактального аналізу, моніторингу, візуалізації, підтримки прийняття рішень та архівації параметрів. Акцентовано увагу на відповідності системи міжнародним стандартам якості, через запровадження механізмів простежуваності, документування змін, оцінки точності та невизначеності вимірювань. Підтверджено ефективність розробленої моделі на експериментальному стенді, що імітує роботу програмно-технічного комплексу автоматизованої системи управління технологічними процесами енергоблоку. Наведено результати тестування цифрового двійника за умов штатної та аварійної роботи. Виявлено, що система здатна фіксувати критичні відхилення фрактальної розмірності в режимі реального часу, автоматично активувати процедури діагностики та забезпечити збереження даних для метрологічного аналізу.
Посилання
Kaib M. T. H., Kouadri A., Harkat M. F., Bensmail A., Mansouri M. Improving kernel PCA-based algorithm for fault detection in nonlinear industrial process through fractal dimension. Process Saf. Environ. Prot., 2023, Vol. 179, pp. 525–536, doi: 10.1016/j.psep.2023.09.010.
Trishch R., Khomiak E., Zabolotnyi O., Cherniak O., Lutai L., Katrich O. Automated mode of improvement of the quality control system for nuclear reactor fuel element shell tightness. Proc. Int. Sci.-Pract. Conf. "Information Technology for Education, Science and Technics", 2024, Vol. 1, pp. 79–91, doi: 10.1007/978-3-031-71801-4_7.
Hu M., Zhang X., Peng C., Zhang Y., Yang J. Current status of digital twin architecture and application in nuclear energy field. Ann. Nucl. Energy, 2024, Vol. 202, pp. 110491, doi: 10.1016/j.anucene.2024.110491.
Yang J., Langley R. S., Andrade L. Digital twins for design in the presence of uncertainties. Mech. Syst. Signal Process., 2022, Vol. 179, pp. 109338, doi: 10.1016/j.ymssp.2022.109338.
Budanov P., Brovko K., Melnykov V., Yakymchuk M., Kononov V., Kyrysov I., Nosyk A., Karpenko O., Kalnoy S., Khomiak E. Construction of an information model of the digital twin of the technological process in a power unit at a nuclear power plant. East.-Eur. J. Enterp. Technol., 2025, Vol. 4, no. 9(136), pp. 39–49, doi: 10.15587/1729-4061.2025.335712.
Pakarinen S., Laarni J., Koskinen H., Passi T., Liinasuo M., Salonen T.-T. Virtual-reality training solutions for nuclear power plant field operators: A scoping review. Prog. Nucl. Energy, 2024, Vol. 169, pp. 105104, doi: 10.1016/j.pnucene.2024.105104.
Najar M., Wang H. Comparative study of deep learning models for accidents classification in NPP: Emphasizing transparency and performance. Proc. Int. Conf. Nucl. Eng., 2024, Vol. 88308, pp. V010T12A003, doi: 10.1115/ICONE31-133604.
Budanov P., Khomiak E., Kyrysov I., Kalnoy S., Karpenko O., Brovko K. Building a model of damage to the fractal structure of the shell of the fuel element of a nuclear reactor. East.-Eur. J. Enterp. Technol., 2022, Vol. 4, no. 8(118), pp. 60–70, doi: 10.15587/1729-4061.2022.263374.
Madhavadas V., Srivastava D., Chadha U., Raj S. A., Sultan M. T. H., Shahar F. S., Shah A. U. M. A review on metal additive manufacturing for intricately shaped aerospace components. CIRP J. Manuf. Sci. Technol., 2022, Vol. 39, pp. 18–36, doi: 10.1016/j.cirpj.2022.07.005.
Budanov P., Kyrysov I., Oliinyk Yu., Brovko K., Zhukov S. Fractal approach for researching information emergency features of technological parameters. Int. J. Comput., 2025, Vol. 24, no. 1, pp. 171–177, doi: 10.47839/ijc.24.1.3889.
Ma X., Dong Z., Quan W., Dong Y., Tan Y. Real-time assessment of asphalt pavement moduli and traffic loads using monitoring data from built-in sensors: Optimal sensor placement and identification algorithm. Mech. Syst. Signal Process., 2023, Vol. 187, pp. 109930, doi: 10.1016/j.ymssp.2022.109930.
Li Z., Wang H., Fei L., Peng M., Xian Z., Zhou G. Multi-parameter optimization of NPP simulation models using enhanced particle swarm method. Prog. Nucl. Energy, 2025, Vol. 184, pp. 105671, doi: 10.1016/j.pnucene.2025.105671.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Kostiantyn Brovko , Павло Буданов , Олег Великогорський , Наталія Винокурова
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
