Питающие электрические сети являются звеном большой электроэнергетической системы, все элементы которой участвуют в едином и непрерывном производственном процессе по выработке, преобразованию, передаче и распределению электрической энергии. Основной особенностью этого процесса является быстротечность явлений, неизбежность повреждений и отказов оборудования, что является причиной возникновения аварийных режимов.

Обычно, аварийные нарушения режима быстро ликвидируются действием защитных и автоматических устройств. Однако, в отдельных случаях, включающих один или более отказов, развитие аварии приводит к сложным аварийным ситуациям (САС) . Их ликвидация связана уже не столько с уровнем автоматического, сколько с уровнем оперативного управления(ОУ). Как показывает практика, диспетчер, осуществляющий ОУ, наибольшие трудности испытывает при ликвидации САС в сложнозамкнутых электрических сетях, насыщенных большим количеством разнообразной автоматики. Именно в таких сетях, отказы приводят к сложноинтерпритируемым ситуациям и многовариантности оперативной ликвидации аварии.

В этих условиях, перед диспетчером стоит задача выбора оптимального решения по восстановлению сети под которым понимается: сокращение времени перерыва питания; уменьшение числа коммутаций в сети; недопущение дальнейшего развития аварии. Ошибочное решение по восстановлению в подобных сетях вызывает расширение границ аварии и усложняет ее ликвидацию. Поэтому, диспетчеру необходим детальный анализ телесигналов о работе РЗА и выключателей, являющийся составной частью задачи оценивания САС.

Далее речь идет об оценивании САС в питающих электрических сетях, к которым отнесем сети напряжением 35,110,220кВ, служащие для передачи электроэнергии от электрических станций и системообразующих сетей к распределительным. Такие сети, обычно, имеют сложнозамкнутую структуру и характеризуются как кибернетические системы, т.е. системы, состоящие из множества взаимосвязанных объектов с устройствами автоматического управления. Существующая тенденция к усложнению схем питающих сетей, к увеличению количества защитных и автоматических устройств с микропроцессорной базой, с одной стороны, повышает надежность работы этих сетей. Однако, с другой стороны, эксплуатация непременно связана со сложными режимами работы, сложными аварийными ситуациями и сложными процессами их ликвидации.

Таким образом, ликвидация САС диспетчером, включенным в цикл управления, требует от него, помимо высокой технической квалификации, мобилизации в короткий период времени всех его знаний, навыков и опыта. Кроме того, трудности ОУ связаны также с тем, в неожиданно возникшей неординарной аварийной ситуации снижается роль типовых диспетчерских инструкций по ликвидации аварий. Известно, что плохо наблюдаемые аварийные процессы, сопровождающиеся чрезмерно большим количеством информации в единицу времени и одновременно неполнота этой информации о событиях (ненадежность систем телесигнализации) и связанная с ней неопределенность вызывает у человека эмоциональную напряженность и создает стрессовую обстановку. В свою очередь, повышение эмоциональной напряженности выше определенного предела снижает эффективность действий диспетчера.

Актуальность темы. В последнее время, возросла актуальность систем, осуществляющих поддержку диспетчера в принятии решений во время ликвидации аварий [8,28,49,104]. В частности, разрабатываются и эксплуатируются системы, поддерживающие диспетчера в аварийной ситуации за счет снижения неопределенности, посредством обработки и анализа потока поступающей в диспетчерский пункт информации, что в итоге снижает эмоциональную напряженность и не служит причиной ухудшения качества ОУ.

Появление и развитие “советующих” систем, являющихся составной часть АСДУ, основывается на модернизации и совершенствовании центров диспетчерского управления, внедрении в эксплуатацию современных вычислительных систем. Это позволяет по-новому взглянуть, с точки зрения автоматизации, на весь цикл оперативного управления. Так, анализируя работу диспетчера на этапе оперативного управления по ликвидации аварии (ОУЛА), выявлен ряд задач, решение которых традиционными численными методами или невозможно вообще или крайне неэффективно. Таким образом, весь спектр задач ОУЛА разбивается на два класса: задачи, поддающиеся формализации и решению численными методами и задачи плохлформализуемые, т.е. прямые методы которых не найдены. Решение подобных неформализуемых задач является предметом исследований в сфере искусственного интеллекта. В частности, теория экспертных систем (ЭС) направлена на создание методов поиска решений именно таких задач. В литературе по ЭС вместо термина плохоформализуемая или неформализуемая задача прижился термин интеллектуальная задача. Отсюда и определение ЭС, как систем непосредственно ориентированных для автоматизации решения таких задач с помощью моделирования интеллектуальных функций человека, на основе формального представления его знаний и опыта.

В плане ОУЛА к интеллектуальным задачам диспетчера можно отнести — анализ данных о состоянии выключателей и работе устройств релейной защиты и автоматики (РЗА), выдвижение гипотез относительно причины и места возникновения аварийной ситуации, проверка гипотез на непротиворечивость с имеющейся информацией, создание плана восстановления и последовательности оперативных переключений в электрической сети. Исследования в этой области ведутся как зарубежом (США, Япония, Германия) так и в Украине (ИЭД, КПИ). Экспертные системы, направленные на решение вышеперечисленных задач, находят все более широкое применение в центрах диспетчерского управления. Однако, следует отметить, что автоматизация управления таким сложным объектом, как электрическая сеть требует комплексного подхода. Под которым понимается совместная работа различных компьютерных систем: информационно-поисковые системы и базы данных энергетических объектов, ЭС и базы знаний, системы сбора и хранения информации о параметрах текущего режима, расчетные моделирующие  и оптимизирующие программы. Интеграция всех этих компьютерных систем представляет собой довольно сложную задачу ввиду того, что они базируются на самых разнообразных моделях и методах, и реализуются на различных компьютерных платформах. Эта же проблема непосредственно касается и ЭС, большинство из которых спроектированы без учета средств, обеспечивающих необходимые интерфейсы.

Отсутствие общих подходов к созданию и к стандартам на отдельные компоненты ЭС для решения задач ОУ, объясняется относительной новизной их промышленной эксплуатации и является одним из основных барьеров, препятствующих полной интеграции ЭС как между собой, так и с другими системами в центрах диспетчерского управления. На сегодняшний день при создании ЭС используется идеология при которой каждая система работает автономно, а для решения всей задачи, требуется ряд таких систем. Поэтому нашли применение различные способы агрегирования ЭС. Этому подходу присущ ряд недостатков.

Анализ баз знаний эксплуатируемых образцов ЭС показывает, что в каждой автономной системе обязательно дублируется  часть семантически идентичных знаний, необходимых для работы каждой из систем. Причем от системы к системе меняются модели представления этих общих для всех ЭС знаний. Такое положение приводит к сложности сопровождения систем, что крайне важно для ЭС, а также к потере эффективности из-за отсутствия единого оптимального механизма представления однотипных общих знаний.

Обзор существующих разработок ЭС оценивания САС показывает немногочисленность эвристических процедур поиска решений, используемых в этих системах. Проблема нахождения “хороших” эвристик для конкретной области или задачи является одной из основных в искусственном интеллекте, т.к. качество эвристик оказывает значительное влияние на эффективность работы всей системы. Поэтому в данной работе ставиться задача исследования процесса оценивания САС и нахождения новых более эффективных эвристических процедур поиска. Совершенствование методики оценивания, необходимо для сокращения времени отклика ЭС, включает также разработку более эффективных схем представления данных и знаний. С этой целью необходимо построить схемы, непосредственно ориентированные на специфику данных и знаний, используемых диспетчером для ОУ. Создание таких схем базируется на исследовании и формализации принципов функционирования отдельных технических систем, в частности — РЗА. Причем необходим такой формальный аппарат, который позволял бы описывать отказы и учитывать ложные срабатывания в работе этих устройств. С этой целью в работе исследовалась возможность представления поведения защитных систем с помощью немонотонных логик.

Цель и задачи исследования.Целью настоящей диссертации является совершенствование моделей и методов оценивания САС, разработка архитектуры объектно-ориентированной ЭС оперативного управления и построение действующего образца ЭС оценивания САС. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные научно-технические задачи:

• анализ моделей представления диспетчерской информации в ЭС, методов поиска решений и архитектуры существующих ЭС оценивания САС;
• структурирование диспетчерских знаний об оперативном управлении;
• расширение логики предикатов структурами данных для эффективного представления топологии электрической сети;
• усовершенствование методики оценивания САС.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем: предложен новый механизм структуризации знаний диспетчера об оперативном управлении, синтезирован специализированный формализм представления этих знаний на основе логики предикатов, расширенной графовыми структурами, разработана более компактная и мобильная схема представления данных о топологии электрической сети, отвечающая требованиям ЭС, формализована постановка задачи оценивания САС, создана новая методика оценивания, позволяющая в отличие от существующих учитывать неполноту поступающей телеинформации вызванную отказами устройств телемеханики, впервые использован аппарат немонотонной логики умолчаний для моделирования поведения защитных систем в условиях САС.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Предложенные в работе схемы, модели, методы и подходы легли в основу создания ЭС оценивания САС. Эта система предназначена для интеграции с другими системами АСДУ в пунктах диспетчерского управления и направлена на снижение числа ошибочных действий диспетчера и сокращения недоотпуска электроэнергии во время оперативной ликвидации аварии. ЭС оценивания САС включает подсистему моделирования защит в аварийных режимах. Обе системы внедрены в эксплуатацию на диспетчерских пунктах РДЦ “Донбассэнерго”.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе: три статьи в сборниках научных трудов, одна статья в журнале “Техническая электродинамика”, одна статья депонирована в УКРНИИНТИ, тезисы двух докладов на международной и научно-методической конференциях.

Возврат на главную страницу