Источник: Заболотный И.П., Гришанов С.А./ Cистема поддержки решений персонала теп-ловых электрических станций // Науковi працi ДонНТУ. Серiя: обчислювальна технiка та автоматизацiя, випуск 12 (118). - Донецьк: ДонНТУ. - 2007. - С. 108-113.
В статье приведены разработки по созданию системы поддержки решений персонала ТЭС. Изложены структурная схема системы поддержки решений, функционально-структурная составляющая модели электроэнергетического объекта и концептуальное представление информационной составляющей модели объекта.
Введение. Совершенствование систем управления электроэнергетическими системами (ЭЭС) обусловлено развитием электроэнергетических объектов (ЭЭО), существенным изменением условий их функционирования в настоящее время и повышением требований к качеству их работы.
Традиционные методики построения алгоритмов управления ЭЭС обычно связаны с реализацией принципа так называемой «компенсации» нелинейностей моделей или их игнорирования, сепарирования имеющихся каналов управления, нейтрализации перекрестных связей и на том, что положение объекта управления в пространстве признаков известно абсолютно. Далее формальные математические преобразования позволяют получить математическую зависимость входов и выходов для системы управления. Такой подход не обеспечивает построение адаптируемой модели и, в конечном итоге, весьма негативно сказываются на способности систем управления отвечать современным требованиям к ЭЭС с точки зрения качества производимой энергии, устойчивости ЭЭС и энергосбережения.
Высокая степень развития силовой преобразовательной, вычислительной, микропроцессорной и информационно–измерительной техники на современном этапе энергетики обеспечивает создание автоматических систем управления, которые учитывают такие особенности ЭЭО, как структурную сложность; многорежимность; проявление в переходных режимах нелинейных свойств объектов ЭЭС. Создаются автоматически управляемые ЭЭО, обладающие такими отличительными свойствами, как адаптивность к изменению внутренних параметров и действию внешних возмущений со стороны технологической среды; гибкость и оперативная перенастройка при изменении задач и приоритетов в ЭЭС и др.
Совершенствование автоматизированных систем управления связано с построением модели согласно представлениям об объекте управления, которыми обладает опытный персонал. Повышение требований к обеспечению надежности и экономичности работы электроэнергетических объектов усложняет функции диспетчерского управления. Это связано с резким увеличением объема контролируемой информации и необходимостью оперативного анализа для многообразия возможных последствий действий диспетчерского персонала или автоматических устройств с целью недопущения аварийных ситуаций. В [1–4] приведены разработки по созданию автоматизированных систем управления на основе современных информационных технологиях, соответствующих технологическим задачам в новых условиях функционирования ЭЭО.
Анализ разработок показывает, что создаются прикладные системы для мониторинга ЭЭО, либо для имитационного моделирования режимов ЭЭО, либо для диагностирования.
Построение интегрированной системы поддержки решений персонала, в значительной мере, связано с усовершенствованием методов обработки значительных объемов многообразной графической и текстовой информации с различными сроками ее существования с позиций персонала. Это особенно актуально для электрических станций и, в том числе, для ТЭС. ТЭС состоят из ряда подсистем, связанных между собой процессами интенсивного взаимодействия и обмена энергией, веществом и информацией.
Целью работы является дальнейшее развитие компьютерной интегрированной системы поддержки решений персонала персоналом ТЭС.
Основные положения. Разработка системы поддержки решений связана с дальнейшим развитием положений, характеризующих образ объекта и конструктивных для построения составляющих его модели [2-4], среди которых наиболее важными для реализации цели являются следующие:
На рис. 1. приведена структурная схема системы поддержки решений персонала, которая обеспечивает функционирование подсистем для информационной, модельной и экспертной поддержки на единой информационной основе.
Рисунок 1 – Структура компьютерной поддержки решений
На рис. 2 показан управляющий модуль подсистем поддержки, который обеспечивает выполнение технологической задачи.
Рисунок 2 – Общий модуль подсистем
В любой подсистеме можно выделить функциональные блоки, представляющие собой сочетание генераторных элементов (Г), электрической сети (С), нагрузок (Н) (рис. 3).
Рисунок 3 – Многомерный электрический объект
Генераторный элемент представляет собой либо синхронную машину, эквивалентную отдельной электрической станции, либо совокупность всех генераторов рассматриваемой подсистемы. Явное выделение в подсистеме генераторных элементов и основной обратной связи позволяет сгруппировать элементы, определяющие динамические свойства подсистемы Г и статические звенья ООС.
При необходимости можно учитывать динамические свойства нагрузки. Следует также подчеркнуть, что элементы динамического блока Г при соответствующей математической модели оказываются независящими от режима работы системы [4].
Устройства управления (УУ), релейной защиты (РЗ) и противоаварийной автоматики (ПА) также представляются функционально–структурными моделями при выделении наиболее характерных видов управления. Для УУ – это: воздействие на режимные параметры без изменения структуры подсистем; для РЗ и ПА – изменение структуры подсистем. УУ являются нижним уровнем управления, а системная автоматика является верхним уровнем и может осуществлять необходимые переключения и в УУ, производя корректировку их настройки и структуры, оказывая тем самым управляющие воздействия и на нижний уровень структуры электрической системы.
Постоянная согласованность между составляющими модели обеспечивается с помощью механизма интеграции и обеспечивает преобразование составляющих модели под актуальное состояние объекта и целевые установки [6].
Повышение эффективности адаптации модели связано с совершенствованием инфологической составляющей модели. На рис. 4 приведено концептуальное описание составляющей модели в наиболее полной мере учитывающее информационные требования различных технологических задач. Для снижения трудоемкости подготовки информации в графической форме используются принципы декомпозиции сложных графических образов с учетом иерархии вертикальных связей и вариантов резервирования работы подсистем ТЭС. Для снижения трудоемкости подготовки информации в графической форме используются принципы декомпозиции сложных графических образов с учетом иерархии вертикальных связей и вариантов резервирования работы подсистем ТЭС.
Рисунок 3 – Концептуальное представление информационной слагающей модели ТЭС
Таким образом, обеспечивается использование ограниченного набора компонент для построения сложного графического изображения, которое представляется в виде иерархического графа, который в свою очередь является подграфом и может иметь сетевую структуру. Связь между узлами иерархического графа осуществляется по вертикали посредством повторения узла расчетной схемы объекта (секции питания) на каждом фрагменте схемы смежных уровней иерархии. Это реализуется изображением графического элемента, обеспечивающего связь между фрагментами схемы на каждом из них.
Следует также отметить, что использование одного математического аппарата для декомпозиции графического изображения и управления коммутационной составляющей модели ЭЭО (учет положения коммутирующих аппаратов при автоматическом построении математической составляющей модели) повышает возможности адаптации модели ЭЭО.
Выводы. В работе предложена структура интегрированной системы поддержки решений персонала ТЭС. Для повышения эффективности моделирования ЭЭО и устройства управления, защиты и автоматики представляются функционально структурными моделями.
Для описания работы подсистемы ЭЭО используются их представление в виде многомерного блока с возможностью использования модели блока из корректируемого набора согласно технологической задаче.