авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Модель, метод и алгоритм управления состоянием энергоснабжающей организации с использованием нечеткой логики

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Горлов Алексей Николаевич

МоделЬ, МЕТОД и алгоритм управления состоянием энергоснабжающей организациИ

с использованием нечеткой логики

Специальность: 05.13.10 – Управление

в социальных и экономических системах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

КУРСК – 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Юго-Западный государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Сотников В.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ

Подчукаев В.А.

кандидат технических наук, доцент

Сазонов С.Ю.

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный

политехнический университет

Защита состоится 4 февраля 2011 г. в 16:00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.105.02 при Юго-Западном государственном университете по адресу: 305040, Курск, ул. 50 лет Октября, 94 (конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 30 декабря 2010 г.

Ученый секретарь совета по защите

докторский и кандидатских

диссертаций Д 212.105.02 Е.А. Титенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Реформа РАО ЕС России привела к выделению из её состава самостоятельных хозяйствующих организационных, экономических и технических систем, в том числе энергоснабжающих организаций. Декомпозиция единого производственного цикла генерации и потребления электроэнергии обусловила необходимость разработки и внедрения каждой выделенной организацией собственной политики управления своим техническим и экономическим состоянием на основе внутренних и внешних показателей. В этом контексте энергоснабжающая организация (ЭСО), включающая в себя воздушные линии, подстанции и другое оборудование совместно с ремонтно-техническим и управленческим персоналом, рассматривается как особая организационно-экономическая система, обеспечивающая получение прибыли и минимизирующая экономические потери.

Известные формальные описания функционирования ЭСО на основе расчетно-логических моделей недостаточно точно и полно описывают состояние ЭСО, так как явно не учитывают воздействие внешней среды. Общая задача управления состоянием ЭСО по бесперебойному отпуску электроэнергии зависит от множества операционных, управляющих и поддерживающих бизнес-процессов, в том числе, контролируемых с помощью автоматизированных систем управления (АСУ), обеспечивающих лицу, принимающему решения (ЛПР), соответствующую информационную поддержку. Среди всего многообразия бизнес-процессов для энергоснабжающей организации выделяются процессы управления организационно-техническими мероприятиями, а важнейшими показателями для них являются экономические затраты на их реализацию и экономический эффект от применения.



В современных АСУ, применяемых в энергоснабжающих организациях, недостаточно проработаны процессы комплексного учета показателей электромагнитной обстановки (ЭМО) с учетом влияния на них показателей погодно-климатических условий (ПКУ), характеризуемых неопределенностью, нечеткостью описания. Кроме того, в условиях перехода энергоснабжающей организации на устройства защиты и автоматики, содержащих цифровую элементную базу, чувствительную к ЭМО и ПКУ, число ложных отключений в значительной степени снижает эффективность энергоснабжения, что уменьшает прибыль самой ЭСО и также создает экономический ущерб для потребителей. Наряду с этим совместный учет показателей ЭМО и ПКУ позволяет качественно оценить негативное воздействие ЭМО на здоровье персонала ЭСО и выработать организационные рекомендации по уменьшению этого воздействия.

Под управлением состоянием ЭМО в энергоснабжающей организации в работе понимается оценка основных показателей внутренней и внешней среды и изменение показателей ЭМО к значениям, обеспечивающих бесперебойное энергоснабжение потребителей (нормализация).

Управление организационными системами, математические модели организаций рассматривались в работах ученых В.Н. Буркова, О.И. Ларичева, Д.А. Новикова, Т. Саати и др. Вопросам разработки и исследования моделей управления системами энергетики, а также проблематики выбора решений занимались такие ученые, как В.Р. Окороков, Ю.Б. Клюев, А.Ф. Дьяков, Г.Я. Вагин, А.А. Башлыков, В.А. Геловани, М.А. Айзерман, Э.А. Трахтенгерц.

Вместе с тем в данных работах вопросам управления состоянием электромагнитной обстановки на энергоснабжающей организации при учете погодно-климатических условий для обеспечения бесперебойного энергоснабженния и сохранения безопасного состояния здоровья персонала уделялось недостаточно внимания. Данное обстоятельство порождает противоречие между необходимостью комплексного учета показателей внешней и внутренней среды энергоснабжающей организации и ограниченными возможностями существующих теоретических и прикладных средств управления электромагнитной обстановкой в энергоснабжающих организациях.

Целью диссертационного исследования является повышение обоснованности и качества управляющих решений по энергообеспечению промышленных предприятий и объектов социальной сферы на основе автоматизации бизнес-процессов управления системой организационно-технических мероприятий и достижения тем самым экономического эффекта.

Следовательно, научно-техническая задача разработки моделей и метода управления процессами энергоснабжения, учитывающих комплексное воздействие внешней и внутренней среды, является актуальной и имеет большое практическое значение.

Диссертационная работа выполнялась в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы, индивидуального корпоративного гранта концерна «Росэнергоатом» на 2009-2010 учебный год и внутривузовского гранта университета на 2008-2009 годы по теме «Разработка методов управления электромагнитной обстановкой на объектах электроэнергетики».

Объектом исследования является системы управления состоянием энергоснабжающей организации.

Предметом исследования являются модели, метод и алгоритмы оценки и управления состоянием энергоснабжающей организации с учетом погодно-климатических условий.

Научно-техническая задача декомпозирована на следующие частные задачи.

  1. Анализ состояния вопроса автоматизации и средств информационной поддержки управления энергоснабжением промышленных предприятий и объектов социальной сферы. Обоснование направлений исследования.
  2. Разработка модели оценки напряженности электрического поля и модели расчета времени безопасного нахождения персонала в зоне действия этого поля на энергоснабжающей организации с учетом погодно-климатических условий.
  3. Разработка метода выбора приоритетных мероприятий по управлению состоянием электромагнитной обстановки в энергоснабжающей организации и алгоритма формирования текущих приоритетных мероприятий по управлению электромагнитной обстановкой.
  4. Экспериментальная проверка и сравнительная оценка полученных результатов с помощью программ автоматизации выбора мероприятий и расчета электромагнитной обстановки.

Научная новизна работы и положения, выносимые на защиту

  1. Модель оценки времени безопасного нахождения персонала на территории энергоснабжающей организации при воздействии электрического поля, отличающаяся учетом погодно-климатических условий и позволяющая повысить точность оценки времени допустимого пребывания персонала и обосновать экономические затраты на обеспечение безопасного состояния здоровья персонала.
  2. Метод выбора приоритетных мероприятий, отличающийся применением правил нечеткого логического вывода, вычислением нечетких и четких значений весов мероприятий на основе дифференцирования первичных факторов по семантическим группам, а также вычислением комбинированного показателя эффективности мероприятия, что позволяет при ограниченном объеме финансирования сформировать множество приоритетных мероприятий по изменению состояния электромагнитной обстановки на энергоснабжающей организации.
  3. Алгоритм формирования множества приоритетных мероприятий, отличающийся итерационным ранжированием исходных мероприятий и позволяющий сформировать на их основе множество приоритетных по рангу мероприятий, что позволяет уменьшить число ложных отключений оборудования энергоснабжающей организации и тем самым получить положительный экономический эффект.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

  1. Разработаны математических модели оценки напряженности электрического поля с учетом погодно-климатических условий и расчета безопасного времени пребывания персонала, положенные в основу определения электромагнитной обстановки для различного класса систем энергетики, что приводит к повышению качества управляющих решений экономического характера за счет обоснования средних экономических затрат в размере примерно 110 руб. на обеспечение безопасного состояния здоровья персонала и границ применимости моделей, начиная с уровня влажности 85%.
  2. Разработаны метод выбора мероприятий и алгоритм формирования текущих приоритетных мероприятий по управлению электромагнитной обстановкой, положенных в основу программы выбора мероприятий по изменению ЭМО и расчета ЭМО с учетом погодно-климатических условий, что приводит к принятию обоснованных управляющих решений, уменьшающих до 65% число ложных отключений.

Апробация и публикация. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях: IV Всероссийская научно-практическая конференция «Энергетика в современном мире» (г. Чита, 2009 г.); Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы науки - 2010» (Чехия, г. Прага); Международная научно-практическая конференция «Научные исследования и их практическое применение»; Современное состояние и пути развития» (Украина, г. Одесса, 2008 г.); Международная научно-практическая конференция. «Энергоэффективные технологии. Образование. Наука. Практика» (Белоруссия, г. Минск, 2010 г.); Международная студенческая научно-практическая конференция (г. Чистополь, 2009 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Технологии XXI века в энергетике и транспортных коммуникациях: проблемы и перспективы» (г. Сочи, 2010 г.); Всероссийский смотр-конкурс ЭВРИКА-2009 (г. Новочеркасск, 2009 г. ).

По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 3 статьи по перечню центральных рецензируемых журналов и изданий, рекомендуемых ВАК Министерства образования и науки РФ. Получено 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ: № 2010617222 «Автоматизация выбора наиболее конкурентоспособных мероприятий по улучшению электромагнитной обстановки» и № 2010617221 «Автоматизация расчета электромагнитной обстановки с учетом погодно-климатических условий».

Реализация и внедрение. Результаты работы внедрены на Научно-производственном предприятии «Лама» (г. Рыбинск, Ярославская область) и в Федеральном государственном учреждении здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии №125 федерального медико-биологического агентства» (г. Курчатов, Курская область). Материалы работы использованы в учебном процессе кафедры «Электроснабжение» ЮЗГУ в курсе «Программное обеспечение в электроэнергетике».

Личный вклад автора в работах, выполненных в соавторстве: в [1] обосновано применение нечеткой логики для выбора приоритетных мероприятий по изменению ЭМО с учетом ПКУ; в [2] выполнено описание уточненной модели оценки напряженности электрического поля и модели расчета времени безопасного нахождения персонала на ЭСО с учетом погодно-климатических условий; в [3] описано  управление электромагнитным фактором для ЭСО; в [4] приведен анализ путей улучшения ЭМО на ЭСО; в [7] приведен анализ методов управления ЭМО на ЭСО и обоснован вид основного показателя; в [8] определена зависимость ЭМО от ПКУ; в [9] разработан метод выбора приоритетных мероприятий по изменению ЭМО с учетом ПКУ; в [10] описан порядок расчета экономического эффекта от внедрения мероприятий на типовой ЭСО; в [11] проведен анализ показателей ЭМО; в [12] произведен расчет основных показателей ЭМО на типовой ЭСО; в [13] проведено разделение факторов, влияющих на мероприятий по изменению ЭМО, на семантические группы; в [14] произведен расчет напряженности электрического поля на типовой ЭСО при различных ПКУ; в [15] разработан алгоритм управления состоянием ЭМО на ЭСО с учетом погодно-климатических условий; в [16] и [17] разработаны программы выбора мероприятий по изменению ЭМО и расчета ЭМО с учетом погодно-климатических условий.





Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка использованных источников (114 наименований) и 5 приложений. Общее количество машинописных страниц - 137, рисунков -39, таблиц - 23.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и частные задачи исследования, научная новизна и практическая ценность, представлены основные результаты работы.

Первый раздел посвящен вопросам управления ЭСО в современных экономических условиях. Показано, что в условия декомпозиции общего цикла генерации электроэнергии и экономической обособленности каждое энергопредприятие вынуждено отыскивать собственные источники увеличения прибыли. Одним из перспективных направлений развития и совершенствования систем поддержки принятия решений для ЭСО является разработка оригинальных моделей, методов, алгоритмов и использующих их инструментальных программных средств, которые будут учитывать ранее игнорируемые показатели внешней среды, приводящие в конечном итоге к экономическому ущербу. Применительно к энергоснабжающей организации ситуация усложняется тем, что переход на цифровые системы защиты и управления (высокочувствительные к ЭМО) приводит к появлению ложных отключений потребителей электроэнергии при изменении ПКУ. Вследствие этого возникали недопоставки электроэнергии, приводящие в энергоснабжающей организации к потере прибыли (экономическому ущербу).

Задача снижения экономического ущерба решается путем создания моделей, нормализующих состояние ЭМО при воздействии ПКУ и опосредствованно уменьшающих тем самым число ложных отключений оборудования. Вместе с тем анализ известных аналитических, вероятностных, теоретико-графовых моделей для комплексного описания изменений ЭМО от ПКУ обусловливает ограниченность их использования в силу нечеткой природы определенных исходных данных.

Под комплексным изменением показателей ЭМО и ПКУ понимается взаимосвязь напряженности электрического поля, напряженности магнитного поля, импульсных помех, радиочастотного магнитного поля, импульсного магнитного поля, затухающего колебательного магнитного поля, влажности воздуха, интенсивности осадков, глубины промерзания или оттаивания грунта под проводами. Неопределенность времени, интенсивности воздействия ПКУ на оборудование ЭСО, многозначность комбинации показателей электромагнитной обстановки и ПКУ приводят к необходимости выработки управленческих решений на основе нечетких расчетных моделей, методов и алгоритмов оценки и нормализации электромагнитной обстановки. Таким образом, в работе обоснован выбор направления исследования – управление состоянием ЭМО на ЭСО с учетом ПКУ на основе аппарата нечеткой логики.

Кроме того, в первом разделе выполнен обзор современного состояния АСУ в производственных и экономических системах энергетики. Установлено, что в рамках таких АСУ, как «АСКУЭ», «АИСТУЭ», «Метроконтроль» и др., вопросы комбинированного учета показателей ЭМО и показателей ПКУ не нашли формализованного отражения в существующих АСУ. Используемые модели, методы и алгоритмы не учитывают отрицательный эффект для ЭСО, связанный с появлением ложных отключений цифровых устройств и угрозами здоровью персоналу, что не позволяет эффективно управлять процессами работы ЭСО и обеспечить получение необходимой прибыли организации.

Второй раздел посвящен разработке модели оценки напряженности электрического поля и модели расчета времени безопасного пребывания обслуживающего персонала в зоне воздействия ЭМО с учетом ПКУ, а также методу выбора приоритетных мероприятий по нормализации электромагнитной обстановки.

Электрическое поле (ЭП) и влажность воздуха являются основными показателями ЭМО и ПКУ соответственно. Обслуживание передающего и преобразующего оборудования ЭСО связано с круглосуточным мониторингом систем энергозащиты, вследствие чего персонал и оборудование постоянно подвергаются воздействию ЭП.

Известная модель оценки напряженности ЭП, позволяющая перейди к модели расчета времени безопасного пребывания персонала, зависит от четырех основных показателей: – емкость между проводами или токоведущими частями, Ф; – межфазное напряжение, кВ; , – расстояния между проводами воздушной линии, м.

. (1)

Вместе с тем напряженность ЭП прежде всего зависит от влажности воздуха, что обусловливает появление коронного разряда, увеличивающегося при повышении влажности. Данная ситуация моделируется введением эквивалентной емкости между проводами и землей, вычисляемой как

, (2)

где – эквивалентный радиус расщепленного провода, м; – радиус расщепленного провода, м; – диэлектрическая проницаемость воздуха, равная ; – подвижность ионов в зависимости от погоды; – относительная плотность воздуха; - круговая частота, с-1; – число токоведущих частей; – коэффициент гладкости, который зависит от погодных условий (влажности воздуха).

Из анализа (2) следует, что общая емкость с учетом ПКУ будет определяться суммой и.

На основании этого получена аналитическая оценка (модель) напряженности ЭП с учетом погодно-климатических условий:

, (3)

где – допустимое значение напряженности ЭП, кВ/м.



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.