Применение интеллектуальных распределенных информационно-измерительных систем в задачах защиты энергетических объектов

• Автор: Перепелица, Станислав Анатольевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 144 с. : ил

Содержание
Введение
Глава 1
Современное состояние информационно - измерительных и управляющих систем и возможности их развития для решения задач защиты

энергетических объектов

Современное состояние распределенных информационно-измерительных

систем (ИИС)

Основные причины возникновения распределенных ИИС

Стандарты в области распределенных ИИС

Проблемы поиска рациональной архитектуры распределенной ИИС . . 13 Применение информационно - измерительных систем в энергетике

Структура энергетической системы (ЭС)

Управление в реальном времени
Оперативное управление
Оперативное планирование
Преимущества применения ИИС в защитных системах энергетических
объектов
Основные принципы построения защитных систем и проблемы применения
ИИС в защитных системах энергетических объектов
Общие принципы построения защитных систем
(на примере защиты генератора)
Рекомендованая ІЕЕЕ структура защиты генераторов
Ресурсоемкость алгоритмов цифровой обработки сигнала (ЦОС) в
микропроцессорных устройствах защиты
Совершенствование защитных систем путем построения последних в виде
интеллектуальной распределенной ИИС
Обзор существующих архитектур распределенных
интеллектуальных ИИС
Анализ архитектур интеллектуальных систем
Построение интеллектуальной распределенной системы защиты
энергетических объектов
Системы реального времени
Коммуникации в распределенных системах реального времени (РВ)
Отказоустойчивость распределенных систем
Развитие защитных систем энергетических объектов
Цели и задачи диссертационной работы
Разработка архитектуры и алг оритмов основного компонента ИИС -
микроконтроллерного защитного узла
Исследование вопросов надежности распределенной
интеллектуальной ИИС
Исследование и выбор сетевых технологий и протоколов передачи
данных для применения в распределенной ИИС
Выводы по первой главе . . . .

Глава 2
Исследование архитектуры и алгоритма работы микроконтроллерного узла распределенной информационно-измерительной системы (ИИС),
применяемой в задачах защиты энергетических объектов
Архитектура микроконтроллерного защитного узла
Задача фильтрации в ИИС для защиты энергетических объектов -
Исследование цифровых фильтров
Применение Фурье - фильтров
Исследование косинусного фильтра
Влияние длительности импульсной характеристики на АЧХ и переходный
процесс КИХ - фильтра
Исследование равноамплитудных фильтров
Совершенствование цифрового фильтра, применяемого в МЗУ
Выводы по главе
Глава 3
Исследование надежности распределенной интеллектуальной ИИС для задач
защиты энергетических объектов
Основные принципы обеспечения надежности защитных систем. - 61 Традиционные принципы построения надежной защитной системы
генератора
Традиционные принципы обеспечения надежности распределенных
систем
Применение способа повышения надежности ИИС путем реализации
“плавного отказа”
Преимущества распределенной системы с точки зрения устойчивости
к сбоям
Основные требования к структуре программного обеспечения МЗУ .. 71 Обобщение вычислений параметров, необходимых для работы
алгоритмов защиты генератора
Исследование вопросов организации сетевых сервисов с целью
реализации “плавного отказа”
Алгоритм работы модуля обнаружения отказов
Алгоритм работы конфигуратора
Построение конфигуратора на основе методов искуственного
интеллекта (ИИ)
Анализ и проектирование источников знаний
Анализ и проектирование объекта контроллер
Выводы по главе 3 - -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- - 85 Глава 4
Применение современных сетей передачи данных и Интернет - технологий в
распределенной ИИС для задач защиты энергетических объектов
Особенности коммуникации в микроконтроллерных ИИС реального
времени
Анализ коммуникации, не использующей протокол доступа к
среде передачи
Анализ протоколов управления доступом к разделяемой среде
передачи
Генеалогия стандартных протоколов
Доступ к среде на основе опроса

Множественный доступ с разделением во времени (TDMA)
Маркерное кольцо
Маркерная шина
Побитный арбитраж
Множественный доступ с контролем несущей и определением
столкновений (CSMA/CD)
Выводы по разделу
Направление дальнейшего исследования транспортной подсистемы
Абстракция транспортной системы
Анализ применения сети Ethernet в качестве основы транспортной
подсистемы
Трафик в сетях микроконтроллеров
Результаты исследования сетей Ethernet и CAN
Исследование сети Ethernet в топологии “общая шина”
Исследование сети Ethernet в топологии “звезда”
Улучшение характеристик Ethernet для синхронного трафика
Сравнение сетей Ethernet и CAN
Применение Интернет-технологий в транспортной подсистеме ИРЗС
Стэк протоколов ТСРЯР
Частичные реализации стека TCP/IP
Усеченный стэк, пригодный для микроконтроллерных систем
Основные правила реализации стека TCP/IP на микроконтроллерах
Стандартные возможности устройств, имеющих стэк TCP/IP
Выводы по главе
Глава 5
Практическая реализация теоретических положений диссертационной
работы
Разработка идеологии системы
Описание эксплуатации интеллектуальной распределенной ИИС
для задач защиты генераторов
Разработка аппаратной части системы
Программная часть центрального пульта
Основные результаты работы

центральный компьютер, освобождая его ресурсы для решения тактических задач.
1.5.4. Системы реального времени
Рассмотрение систем реального времени является необходимым в рамках данной работы ввиду достаточно жестких временных интервалов, за который ИРЗС должна определить состояние объекта и отреагировать соответствующим образом.
Системы реального времени, в отличие от прочих систем, характеризутся тем, что их правильное функционирование определяется не только тем, какие действия они выполняют, но и тем когда эти действия выполняются. Например, текстовый редактор не является системой реального времени, т.к. время отклика на команду пользователя определяет только удобство работы, но не правильность функционирования текстового редактора в целом. С другой стороны, телефонная сеть - система реального времени, т.к. если цифровые отсчеты речевого сигнала не будут воспроизводиться с заданным фиксированным интервалом, абонент не сможет узнать голос говорящего.
Системы реального времени могут быть классифицированы как системы жесткого и мягкого реального времени. Эта классификация основана на ожидаемых последствиях отказа системы. Под отказом в системе реального времени понимается превышение времени выполнения какой-либо задачи. В случае жесткого реального времени отказ системы может иметь катастрофические последствия, такие как потеря человеческой жизни или существенные экономические потери. В системах мягкого реального времени нечастые отказы могут быть проигнорированы. Например, телефонная сеть является системой мягкого реального времени, т.к. некоторые искажения голоса говорящего можно допустить. Напротив, система надувающая подушку безопасности в автомобиле - система жесткого реального времени, т.к. если подушка не будет надута в течении нескольких миллисекунд после столкновения, то водитель может получить серьезную травму. Не всегда просто сказать, какой должна быть система в конкретном случае. Часто, особенно когда речь идет о угрозе существенных экономических потерь, определение типа является важнейшим выбором разработчика, к решению этого вопроса должны быть привлечены сведения о том, как работают сушествуюшие подобные системы.
Классификация задач в системах реального времени выполняется похожим образом. В задачах жесткого реального времени накладываются строгие временные рамки, которые не могут быть нарушены ни при каких условиях. В