Математические модели многокомпонентных временных рядов в системах газораспределения

• Автор: Рейтер, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ.

1.1. Характеристика объекта исследования.

1.2. Исследование нестационарных по отношению к тренду временных рядов

1.2.1. Методы сглаживания и фильтрации

1.2.2. Сингулярное разложение.

1.2.3. Параметрические методы исследования тренда.

1.3. Методы исследования временных рядов, содержащих периодические компоненты

1.3.1. Корреляционные методы

1.3.2. Методы исследования временных рядов в частотной области

1.3.3. Методы оценивания гармонических компонент, основанные на анализе собственных чисел п пространстве сигналшум.
1.3.4. Исследование временных рядов в частотновременной области с помощью вейвлетанализа.
1.4. Идентификация случайной составляющей временных рядов.
1.4.1. Анализ временных рядов с помощью модели авторсгресиискользящсго среднего
1.4.2. Оценивание параметров АРмоделсй временного ряда.
1.5. Особенности идентификации сезонных компонент.
1.6. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. СОЗДАНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО МЕТОДА СИНГУЛЯРНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ.
2.1. Основные положения метода сингулярного разложения
2.1.1. Алгоритм сингулярного разложения временных рядов.
2.1.2. Особенности выделения компонент временного ряда методом сингулярного разложения.
2.2. Создание модифицированного метода сингулярного разложения для анализа многокомпонентных временных рядов с аддитивным коррелированным шумом.
2.2.1. Особенности метода сингулярного разложения при идентификации компонент временных рядов при известной и неизвестной корреляционной матрице шума.
2.2.2. Особенности выбора начальных условий итеративного метода анализа временных рядов
2.3. Имитационное моделирование алгоритмов и методов анализа временных рядов.
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА ИДЕНТИФИКАЦИИ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ.
3.1. Эффективные численные методы для реализации алгоритма сингулярного разложения
3.2. Особенности реализации алгоритма итеративного метода па объектноориентированом языке программирования .
3.2.1. Проектирование структуры комплекса программ СВФанализ
3.2.2. Организация эффективного хранения и обработки матриц и векторов
в оперативной памяти вычислительной машины
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ СИСТЕМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ.
4.1. Анализ и моделирование временного ряда газопотребления г. Саратова.
4.1.1. Оценка порядка модели временного ряда газопотребления
4.1.2. Идентификация параметров процесса газопотребления г. Саратова
4.2. Анализ и моделирование временного ряда количества технических инцидентов с газовым оборудованием крупного населенного пункта.
4.2.1. Выбор модели технических ицидеитов с газовым оборудованием в системе газораспределения
4.2.2. Оценка пармстров модели технических инцидентов.
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Вторая глава посвящена описанию построения методов и алгоритмов анализа временных рядов, основанных на сингулярном разложении. Приведены результаты вычислительного эксперимента, который доказал преимущество разработанного метода при малых выборках временных рядов и наличии коррелированного шума высокой мощности по сравнению с классическим, а также вейвлетанализом. В третьей главе рассмотрены вопросы программной реализации созданного метода, такие, как выбор эффективных численных методов, проектирование структуры программ и организация данных на объектном языке программирования С. В четвертой главе содержатся результаты определения порядка и параметров моделей исследуемых процессов газопотребления и возникновения технических неисправностей с газовым оборудованием. Заключение содержит выводы по работе. ГЛАВА 1. Объектом исследования является система газораспределения крупных населенных пунктов. К распределительным системам газоснабжения относятся городские и промышленные газовые сети и сооружения на них. Современные городские распределительные системы представляют собой сложный комплекс сооружений, состоящий из следующих основных элементов газовых сетей низкого, среднего и высокого давления газораспределительных станций ГРС, контрольнорегуляторных пунктов, газорегуляторных пунктов и установок системы связи и телемеханизации . Принципиальная схема системы газораспределения крупного населенного пункта показана на рис. Рис. Система газоснабжения крупного города. Из магистральных газопроводов МГ газ через ГРС поступает в городские сети. Крупные города имеют несколько ГРС, что повышает надежность системы. Из ГРС в основное городское кольцо газ подается по нескольким ниткам. Система газоснабжения многоступенчатая. Газ последовательно проходит по газопроводам высокого давления, его поток дросселируется клапанами регуляторов, давление снижается и он попадает в газопроводы более низкого давления. Таким образом, газораспределительная система обладает значительной сложностью она должна обеспечивать бесперебойную подачу газа потребителям, при безопасности в эксплуатации, а также простоте и удобстве в обслуживании. В данной работе рассматриваются следующие интегральные характеристики систем газораспределения объем газопотребления и количество технических инцидентов неисправностей с газовым оборудованием. В соответствии с существующей классификацией, системы газораспределения относятся к категории опасных производственных объектов ОПО. Количественные оценки степени опасности газораспределительных систем в нормативной и технической литературе практически отсутствуют. Системы газораспределения, в качестве компоненты инфраструктуры населенного пункта, значительно различаются, как по техническим параметрам, так и по условиям эксплуатации, поэтому абсолютное число аварий, произошедших на конкретном опасном производственном объекте, не может служить исчерпывающим показателем, характеризующим качество эксплуатации. Анализ причинноследственных диаграмм аварий на объектах систем газораспределения показывает, что аварийные ситуации и сопутствующий ущерб являются следствием развития технических инцидентов неисправностей с газовым оборудованием под воздействием различных факторов. Структурная причинноследственная схема возникновения аварийной ситуации на газопроводе среднего давления в г. Рис. Причинноследственная диаграмма аварии на газопроводе среднего давления в г. Ставрополь января г В работе количественной мерой, характеризующей качество эксплуатации опасного производственного объекта предлагается принять вероятность, с которой технический инцидент может развиться в аварийную ситуацию. Аварийные ситуации в системах газораспределения представляют значительную опасность и могут привести к человеческим жертвам, значительным экономическим потерям и нарушениям экологической обстановки. Другим важным показателем системы газораспределения, рассматриваемым в данной работе, является объем газопотребления населенного пункта. Изучение этой характеристики позволит прогнозировать объема потребления газа и выявления его структуры.