Прогнозирование и управление электропотреблением тяги поездов

• Автор: Митрофанов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 501 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ НАУЧНОТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОБЛЕМЫ ч ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕМ ТЯГИ ПОЕЗДОВ

1.1. Анализ условий функционирования структур ОАО РЖД при планировании и покупке электроэнергии для нужд перевозочного процесса.

1.1.1. Задачи и организационные структуры управления электропотреблением в ОАО РЖД.

1.1.2. Условия и правила покупки электроэнергии на оптовом рынке электроэнергии и мощности.
1.1.3. Специфика функционирования электросетевого комплекса ОАО РЖД в условиях реформирования электроэнергетики РФ
1.2. Анализ структур и функций информационноуправляющих систем электропотребления тяги поездов

1.2.1. Автоматизированная система АСУ Э ТП

1.2.2. Автоматизированная система АСУ ППЭ.

1.3. Методики анализа расходов электроэнергии в подразделениях ОАО РЖД.
1.3.1. Технология управления показателями энергоемкости перевозочного процесса в ходе реализации Энергетической стратегии ОАО РЖД.
1.3.2. Методика анализа показателей поставки и распределения электроэнергии в ОАО РЖД
1.3.3. Методика анализа показателей расхода электроэнергии на тягу поездов на филиалах ОАО РЖД
1.4. Положения методики пофакторного расчета потребности в объемах электроэнергии на тягу поездов подразделений локомотивного хозяйства ОАО РЖД.
1.5. Анализ и классификация процессов тягового электропотребления на структурных подразделениях ОАО РЖД.
1.6. Цели и задачи исследований.
1.7. Выводы.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ
ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ
ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ.
2.1. Методологические принципы построения модели автоматизированной системы управления приобретением и потреблением электроэнергии.
2.2. Постановка задачи построения математической модели прогнозирования и управления электропотреблением тяги поездов в пространстве состояний
2.3. Динамическая информационная многоконтурная модель системы управления приобретением и потреблением
электроэнергии АСУППЭУ
2.3.1 Математическая модель рекуррентного прогнозирования
электропотребления тяги поездов
2.3.2. Динамическая математическая рекуррентная А оптимальная модель управления двухконтурной моделью АСУППЭУ.
2.3.3. Критерии качества функционирования модели прогнозирования и управления тяговым электропотреблением
2.4. Методика аналитического поиска оптимальных управляющих факторов для регулирования процесса тягового
электропотребления
2.5. Идентификационные методы прогнозирования тягового элекгропотребления на участках железных дорог на базе динамических моделей.
2.5.1. Постановка задачи идентификации и прогнозирования процессов тягового элекгропотребления.
2.5.2. Идентификация и прогнозирование процессов электропотребления на базе решения уравнения ВинераХопфа.
2.5.3. Прогнозирование процесса электропотребления на базе алгоритмов рекуррентного адаптивного предсказания
2.6. Адаптивное управление тяговым электропотреблением при регулировании параметров перевозочного процесса.
2.7. Выводы
3. ОЦЕНКА И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ
ТЯГИ ПОЕЗДОВ НА БАЗЕ ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.
3.1. Методология, задачи и методы построения имитационных моделей системы тягового электроснабжения
3.1.1. Принципы построения имитационных моделей системы тягового электроснабжения.
3.1.2. Базовый метод построения расчетных аналитических моделей СТЭ.
3.1.3. Анализ имитационных моделей СТЭ и их классификация
по признакам функциональной направленности.
3.2. Методологические принципы и структура построения
идентификационной имитационной модели СТЭ для задач прогнозирования и управления тяговым электропотреблением
3.2.1. Методика построения и алгоритм функционирования
идентификационной модели СТЭ
3.2.2. Математическая модель расчета тягового электропотребления и параметров СТЭ по мощности потребляемой нагрузки.
3.2.3.Функциональная схема и алгоритм расчета параметров идентификационной модели СТЭ.
3.3. Методика оценки и прогнозирования наличной пропускной способности в идентификационной модели СТЭ.
3.3.1. Методика расчета межпоездиых интервалов при стратегической идентификации процессов электропотребления.
3.3.2.0перативная оценка межпоездных интервалов на базе
портретных характеристик нагрузки на участках СТЭ.
3.4. Выводы
4. ПРОГРАММНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕМ ТЯГИ ПОЕЗДОВ.
4.1. Исследование методов прогнозирования процессов тягового электропотребления на долгосрочный и краткосрочный
периоды
4.1.1. Исследование точности прогнозирования процессов электропотребления методами регрессионной идентификации.
4.1.2. Исследование точности прогнозирования небаланса электропотребления на долгосрочный и краткосрочный периоды.
4.2. Исследование точностных характеристик методов прогнозирования процессов тягового элекгропотребления на оперативный период
4.2.1. Исследования статистических характеристик почасового планового потребления электроэнергии натягу поездов.
4.2.2. Моделирование и оценка качества прогнозирования процессов тягового электропотребления в оперативные периоды.
4.2.3. Повышение качества прогнозирования процессов тягового элсктропотребления методами регуляризации.
4.3 Исследование точности прогнозирования процессов тягового электропотребления на идентификационной имитационной
модели.
4.4. Выводы
5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АСУ ППЭ У ПРИ ПРОГНОЗИРОВАНИИ И УПРАВЛЕНИИ ТЯГОВЫМ
ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕМ.
5.1. Технологии прогнозирования тягового электропотребления и режимов нагрузочной способности системы тягового электроснабжения в регламентируемые периоды.
5.1.1. Материалы обоснования и внедрения разработок по оценке и прогнозированию тягового электропотребления.
5.1.2. Технология прогнозирования тягового электропотребления на долгосрочный и краткосрочный периоды на базе идентификации с показателями поездной работы
5.1.3. Технология прогнозирования тягового электропотребления на оперативный период методом идентификации временных рядов.
5.1.4. Технология оценки ограничений на тяговое
электропотребление и пропускную способность по условиям электроснабжения
5.2. Технологии управления тяговым электропотреблением с учетом ограничений нагрузочной способности системы тягового электроснабжения.
5.3. Технология оценки экономической эффективности
планирования энергетических и финансовых затрат.
5.4. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Финансоворасчетная подсистема должна обеспечивать автоматизацию расчетов с поставщиками электроэнергии и услуг на ОРЭМ, а также с субабонентами ОАО РЖД за оказание услуг на поставку им электроэнергии по сетям СЭС РЖД, включая расчет планируемых объемов финансовых гарантий и обеспечения участия в торгах ОРЭМ, расчет фактических объемов финансовых обязательств по покупке электроэнергии и оказанию услуг. Подсистема мониторинга поставок и управления электропотреблением ОАО РЖД должна обеспечить выполнение следующих задач оперативный контроль отклонений фактического потребления от заявленного и уведомление о нем коммерческих диспетчеров доставка в системы АСДУ данных о планах потребления и отклонениях от них контроль ограничений потребления, учет и анализ объемов недопоставки энергии и неоказания услуг, оценка убытковштрафов за нарушения поставок и неоказание услуг анализ отклонений электропотребления выработка и оптимизация управляющих воздействий в нормальных и аварийных условиях. АСУ ППЭ рассмотренной структуры предназначена в основном для прогнозирования и планирования почасового потребления электроэнергии для различных групп точек поставки электроэнергии на базе использования только данных АСКУЭ . Система обеспечивает взаимодействие с энергосбытовой организацией для обеспечения формирования заявок на приобретение электроэнергии на НП АТС, контроль и анализ расходования электроэнергии, расчет стоимости электроэнергии с учетом штрафов, подготовку данных для расчетов. Для внедрения на уровне железной дороги в ее базу вносятся данные по инфраструктуре энергетики железной дороги в разрезе сетей подключения РАО ЕЭС, технологического управления энергохозяйством ОАО РЖД, начиная от дистанций ЭЧ, тяговых подстанций и заканчивая шинами, фидерами и счетчиками электроэнергии с привязкой к группам поставки и договорам. Ежедневно автоматически система получает данные по энергопотреблению и метеоусловиям для заданных участков железных дорог, соответствующих группам точек поставки, загружает эти данные в информационную базу и по заданному регламент7 к ч ночи автоматически строит статистический прогноз почасового потребления электроэнергии для всех групп точек поставки электроэнергии, введенных в систему. Диспетчерский персонал планирования энергопотребления может корректировать прогноз по местным условиям, формировать и согласовывать план потребления в электронной форме. Наряду с автоматически формируемым статистическим прогнозом почасового потребления электроэнергии система предоставляет возможность формировать прогноз электропотребления в полуавтоматическом экспертном режиме, изменяя параметры алгоритма прогнозирования с учетом местных особенностей и повторяющихся циклических закономерностей почасового потребления электроэнергии. В реальном времени контролируется почасовой график потребления и отклонения от заявленного объема с учетом двух, пяти и десяти процентных штрафов за отклонения. Рассчитывается стоимость потребленной электроэнергии по любым объектам учета железной дороги, стоимость штрафов за отклонения и дается оценка эффективности работы на текущий момент времени и в ретроспективе. К недостаткам рассмотренной структуры АСУ ППЭ следует отнести однопараметрическое оценивание и прогнозирование предстоящих расходов электроэнергии только по историческим данным электропотребления. ОАО РЖД, интегрируемой в АСУЭ ТП рис. АСОУП, АСУТ, ГИД рис 1. В силу отсутствия в известной структуре АСУ ППЭ вышеобозначенных функциональных связей, определяющих динамику уровня тягового электропотребления, к настоящему времени решение проблемы прогнозирования электропотребления в точках присоединения и на филиалах ОАО РЖД может осуществляется лишь в условиях высокой степени неопределенности, вследствие чего точность прогнозирования может не соответствовать критериальным требованиям ОРЭМ. В соответствии с подходом автора 5 и разработчиков ВНИИАС для решения проблемы соответствия прогнозных и фактических значений электропотребления процесс потребления электроэнергии следует сделать управляемым.