Автоматизация интеллектуальной поддержки процессов оперативного управления электроснабжением промышленного предприятия

• Автор: Мыльников, Леонид Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 135 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1.

Постановка задачи, обзор и анализ существующих решений

1.1. Постановка задачи

1.2. Понятие автоматизации интеллектуальной поддержки процессов управления

1.3. Элементы формализации процесса принятия решения

1.4. Обзор методов поддержки принятия решений и управления

1.5. Методы оптимизации и принятия решений в системах электроснабжения промышленных предприятий

Выводы по главе 1

Г Л А В А 2.

Построение стационарной математической модели системы электроснабжения
2.1. Стационарная математическая модель электроэнергосистемы
2.2. Математическая постановка задачи структурной оптимизации системы электроснабжения
2.3. Математическая постановка задачи параметрической оптимизации системы электроснабжения
2.4. Разработка базиса приведения, обезразмеривание метода решения
2.5. Приведение многокритериальной задачи оптимизации к обобщенному критерию
2.6 Адекватность полученных моделей электроэнергосистсмы
Выводы по главе 2.
Г Л А В А 3.
Решение задач оптимизации электроэнергосистем на статических моделях
3.1. Выбор метода решения оптимизационных задач
3.2. Принцип работы простого генетического алгоритма
3.3. Построение генетического алгоритма решения задачи структурной оптимизации электроэнергосистсмы
3.4. Построение генетического алгоритма решения задачи параметрической оптимизации электроэнергосистемы
3.5. Сопоставление различных методов случайного поиска
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4.
Сопоставление и анализ полученных результатов
4.1. Исследование режимов работы центральной распределительной подстанции ЦРП7
4.2. Анализ инструкций ООО ЛУКойлПНОС по аварийной подаче напряжения
Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5.
Программнотехническая реализация интеллектуальной системы поддержки принятия решений для электроэнергетического комплекса ООО ЛУКойлПНОС
5.1. Выбор и требования к программно аппаратному обеспечению
5.2. Основные компоненты системы и их краткое описание
5.3. Реализованные элементы систем электроснабжения
5.4. Интерфейс программной среды
5.5. Моделирование номинальных и экстремальных режимов системы электроснабжения
5.6. Выбор электрооборудования для системы электроснабжения
5.7. Поиск эффективной конфигурации системы электроснабжения
5.8. Описание и структура баз данных
Выводы по главе 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Расчет токов трехфазного тока короткого замыкания в относительных, именованных единицах, методом потенциалов
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Временная инструкция по производству переключении и аварийной запитке КРУбкВ ЦРП6.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Инструкция по аварийной запитке РУбкВ ЦРП3 на период замены ввода 6кВ с трансформатора 2 1 ООООкВА.
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы на многих промышленных предприятиях вес в большей мере уделяется внимание повышению качества электроэнергии, снижению риска е отключения и возможности добиться более высоких эксплутационных характеристик как действующего, так и проектируемого оборудования . Это обусловлено введением новых энергоемких технологий, использованием импортного оборудования и высокой стоимостью простоя установок.
Следует отметить, что система электроснабжения СЭ, создатся не сразу, а эволюционным путем, по мере появления новых потребителей производств. Поэтому, с точки зрения СЭ в целом, структура и принятые уровни параметров не всегда являются удачными 1.
В связи с этим службами управления главного энергетика постоянно проводятся мероприятия по повышению качества и надежности СЭ перенесение кабельных трасс на эстакады, применение быстродействующих тиристорных систем автоматического ввода резерва ТАВР6 кВ, ввод систем быстродействующей релейной защиты и т.п. Данные мероприятия практически исчерпали запас надежности, однако предприятия продолжают нести убытки по причине аварий в СЭ .
Это вынуждает искать новые способы улучшения работы СЭ в целом. Одним из таких способов является поиск новых топологий СЭ как в рамках уже проложенных линий и установленного оборудования, так и путем модификаций СЭ. Помимо этого, возможность переконфигурирования СЭ постоянно используется при аварийной подаче напряжения на часть СЭ, при выводе на ремонт части СЭ, ввода или элемента, при осуществлении оперативных переключений.
При переконфигурировании СЭ и замене оборудования приходится учитывать следующие факторы ограничение токов короткого замыкания выбор между параллельным и автономным режимами работы различных источников электроэнергии, питающих предприятие, и силовых трансформаторов на понизительных подстанциях обеспечение
требуемого качества электроэнергии ГОСТ9 обеспечение чувствительности и селективности работы релейной защиты и автоматики в различных режимах работы СЭ ,,.
Учет данных факторов вместе с перебором вариантов топологий СЭ связан с чрезвычайной трудоемкостью обзора множества всех конкурентоспособных вариантов искомой структуры за ограниченное время. Трудоемкость обусловлена комбинаторным характером задачи. Привлечение вычислительной техники к решению этой задачи лишь незначительно расширяет пределы множества проверенных вариантов . Кроме этого, часто приходится действовать в условиях ограниченного времени, и тогда принимается не лучшее и даже не хорошее, а первое найденное допустимое решение.
Поэтому поиск решений нужно доверить человекомашинной системе интеллектуальной поддержки процессов оперативного управления электроснабжением, устанавливаемой между оператором и реальной электросетью. Применение такой системы обусловлено тем, что для принятия решений в реальных ситуациях требуется не только формальное решение задачи оптимизации, но и учет специфики производства. Очевидно, что учет специфики производства более эффективно выполняет человек, а решение формализованных задач машина .
Актуальность


Заводские СЭ, как правило, создаются не сразу, а эволюционным путем, по мере введения новых источников ЭДС, изменения их мощности и мощности потребителей, подключения новых установок и цехов, выхода части оборудования из строя, замены части оборудования на более современное, модификации схемы СЭ за счет проведения мероприятий по повышению надежности и устойчивости. Для эффективного применения мероприятий по повышению живучести СЭ за счет выбора ее структуры и параметров оборудования требуется специализированное программное обеспечение для ПЭВМ, позволяющее выполнять многовариантные расчеты режимов с одновременным учетом технических и технологических ограничений и выдачей рекомендации оперативному персоналу. Указанные задачи, в принципе, должны решаться как на стадии проектирования и реконструкции СЭ, так и на этапе эксплуатации. Алгоритм расчета электрического режима, положенный в основу программного обеспечения, должен учитывать целый ряд факторов, обычно не принимаемых во внимание в типовых программах расчета и анализа режимов электрических систем и систем электроснабжения. Обязательному учету подлежат и статические характеристики нагрузок, определяющие изменение потребления активной и реактивной мощности при отклонениях напряжения . Прямое решение задач выбора оборудования и поиска структуры может столкнуться с проблемой неразрешимости данных задач за конечное время. Эта трудоемкость поиска решения связана с комбинаторным характером задачи. Привлечение вычислительной техники к се решению лишь незначительно расширяет пределы возможного . Известно, что человек лучше, чем машина, принимает решения в условиях неопределенности, но и ему для принятия верного решения необходима адекватная полная и достоверная информация, характеризующая предметную область. Однако известно, что человек плохо справляется с большими объемами сырой, необработанной информации. Поэтому роль машины в поддержке принятия решений может заключаться в том, чтобы осуществить предварительную подготовку информации об объекте управления и о неконтролируемых факторах среде, помочь просмотреть последствия принятия тех или иных решений, а также в том, чтобы представить всю эту информацию в наглядном и удобном для принятия решений виде. Таким образом, автоматизация приятия решений компенсируют слабые стороны человека, освобождая его от рутинной предварительной обработки информации, и обеспечивают ему комфортную информационную среду, в которой он может лучше проявить свои сильные стороны. Эти системы ориентированы не на автоматизацию функций ЛПР и, как следствие, отчуждение от него этих функций, а значит и ответственности за принятые решения, что часто вообще является неприемлемым, а на предоставление ему помощи в поиске хорошего решения. При автоматизации процессов управления СЭ центр тяжести переносится из области стабилизации основных энергетических параметров и автоматизации повторяющихся операций в область решения задач оптимизации электроэнергетических параметров и в область интеллектуализации управления СЭ. Решение всех этих задач связано с принятием множества решений по выбору структуры схемы СЭ и устанавливаемого оборудования. Задачи поиска способа ввода резерва, поиска оптимальной конфигурации системы, задачи поиска альтернативных способов подачи электроэнергии в обход аварийного участка или участка с КЗ, задачи поиска конфигураций СЭ при срабатывании элементов автоматики в том или ином случае, попадают в класс задач структурного поиска. Задачи, связанные с выбором оптимального состава включенного в работу оборудования и поиском его характеристик, относятся к классу задач парамегрического поиска. Таким образом, для разрешения проблем, возникающих при работе систем электроснабжения нефтеперерабатывающих предприятий, достаточно математически сформулировать задачи параметрического и структурного поиска и научиться их решать. Решение данных задач связано с получением качественных и количественных результатов. Качественные выводы, получаемые в результате анализа, позволяют обнаружить неизвестные ранее свойства сложной системы ее структуру, динамику развития, устойчивость, целостность и др.