Аннотация
Канашивич М.О., Гришанов С.О. Реалізіція експертної системи для діагностовуння генераторів ТЕС. Опис експертної системи для діагностування роботи генераторів теплових електричних станцій, наприклад: зміна температур активних частин, тиск водню в корпусі генератора, струму статора і ротора генератора тощо.
Вступ
У зв'язку з розвитком комп'ютерної техніки експлуатаційний персонал усе більше уваги приділяє до технологій оперативної діагностики, які швидко почали розвиватися в останні роки. Далеко не усі новітні технології пропонуються для впровадження на електростанціях у країнах Європи та США настільки активно, як експертні системи. Найбільш важливим результатом застосування експертних систем на електростанціях є можливість скорочення витрат на виробництво електроенергії. У роботах інституту електроенергетики США в області створення і використання експертних систем особливу увага приділено трьом головним напрямкам: керуванню, діагностиці обладнання, інформаційній підтримці [1]. На основі економічного аналізу визначені першочергові розробки експертних систем для вирішення наступних проблем у пріоритетному порядку: теплові характеристики ТЕС, профілактика ушкоджень водогрійних труб, контроль експлуатаційного стану турбоагрегату, аналіз проблем водонагрівача і конденсатора, оптимізація паливних характеристик казана, аналіз хімічних характеристик і ін. [1].
В [2] наведені результати розробки інструментарію програмних засобів для створення експертних систем діагностики обладнання коли знання представлені процедурним способом на основі таблиць рішень.
Мета роботи
Розробка експертної системи для діагностування блоку ТЕС по підставі таблиць рішень у середовищі програмування Delphi.
Матеріал і результати дослідження
Досвід застосування експертних систем показав, що найбільшу ефективність вони можуть принести в тих випадках, коли вони використовують оперативну інформацію в процесі роботи обладнання та коли вони інтегровані в автоматизовану систему керування ТЕС.
Важливою частиною такої системи є інформаційна частина. Інформаційна модель експертної системи являє собою бази фактів, даних, знань.
База даних є частиною автоматизованої системи керування локальними об'єктами електроенергетичної системи. У базі даних реалізована реляційна модель даних. База даних експертної системи містить ту інформацію про об'єкт і його допоміжні системи, що необхідна в процесі ухвалення рішення при аналізі ненормальної ситуації. До такої інформації відносяться нормативні дані по експлуатації об'єкта - граничні значення. Ця інформація може зберігатися на сервері БД підприємства.
Джерелами інформації для бази фактів є система збору інформації від установлених датчиків чи результатів іспитів устаткування. Цю інформацію можливо отримати від сучасних систем збору інформації SCADA-systems. На електричних станціях України, наприклад Зуївська ТЕС, встановлено інноваційну систему АСУТП фірми Siemens SPPA-T3000 [3], за допомогою якої можна отримати усю необхідну інформацію о роботі блока ТЕС. Переваги системи полягає у тому, що вона дає можливість об’єднати усі необхідні функції АСУТП електричної станції в одне ціле, також має уніфікований доступ до центральної БД, та має можливість отримувати необхідну інформація про об’єкт з будь якого робочого місця, завдяки застосуванню WEB-технологій.
База знань поділяється на два рівні. Нижній рівень представляє набори правил процедур, а верхній рівень - опис причинно-наслідкових ситуацій. Ці описи є логічною схемою протікання визначених порушень роботи об'єкта й систем, що забезпечують його роботу. Взаємодія персоналу з інформаційною моделлю здійснюється через відповідні інтерфейси.
Ведення бази знань зв'язано з використанням таблиць рішень, ідентифікаторів, що описують датчики, табло, реле-покажчики і властивості об'єкта й систем, що забезпечують. Підтримка цілісності бази знань, підвищення ефективності керування базою, зниження імовірності внесення помилки персоналом є необхідними вимогами до роботи інтерфейсу ведення бази знань, та бази даних.
На підставі запропонованій у [4] схеми реалізації експертної системи та структурі побудови бази знать у формі таблиць рішень було розроблено програмне забезпечення, яке реалізує експертну систему діагностики блоку ТЕС.
При роботі з базами даних розробленого програмного забезпечення для вирішення різних задач роботи самої системи діагностування існують таблиці, які зберігаються у трьох базах даних. Перша база – це довідкові дані про об’єкт – генератори, турбіни електричної станції. Друга база – це проміжні дані для роботи самої системи діагностування, які представлені у вигляді таблиць зв’язків інформації від різних джерел інформації. Тут приведено інформацію про датчики об’єкта яка знаходиться у таблиці datch1. Таблиця datch1 має 62 значення змінних, які мають свої координати, назву, опис, стан та граничні значення. Інформація про збір даних знаходиться в таблиці INF300. Дані яка знаходяться у цієї таблиці перетворюються із даних збору (SCADA-system) до вигляду необхідному для роботи розробленої експертної системи.
Та третя база – це і є сама база знать,яка представлена набором таблиць за допомогою яких можна описати механізм пошуку рішення.
Розроблена експертна система діагностики стану генератора у середовищі програмування Delphi може працювати як вузол локальної обчислювальної мережі, так і в складі автоматизованого робочого місця начальника зміни електростанції. Експертна система може функціонувати в двох режимах: автоматичному режимі і режимі «оперативного контролю».
В автоматичному режимі ПЕОМ постійно включена з метою контролю генерації електроенергії. У цьому режимі програмне забезпечення керує процесом передачі даних від системи збору інформації (Siemens SPPA-T3000), контролює справність каналів виміру, виявляє відхилення контрольованих параметрів за граничні значення, виконує пошук причин аварійних відхилень, порівнюючи поточну інформацію з правилами, укладеними в базі знань, формує рекомендації персоналу. Експертна система використовує інформацію від 60 датчиків, встановлених у різних вузлах турбогенератора, мнемосхема розміщення датчиків турбогенератору у розробленій програмі приведено на рис. 1.
Рисунок 1 – Екран при роботі експертної системи у автоматичному режимі
У режимі «оперативного контролю» забезпечується виконання наступних функцій: контроль поточного стану генератора і систем, що забезпечують; пошук причини відхилення параметрів за граничні значення. Запускається підпрограма на виконання оперативним персоналом. За допомогою навантажувальної характеристики контролюється допустимість режиму. На екрані дисплея відображається діаграма потужності з оцінкою точки робочого режиму зі значеннями параметрів.
Висновки:
Розроблена експертна система дозволяє:визначати причини, що викликають зміну температури активних частин генератора, тиску водню в корпусі генератора, напруги на виводах генератора, струму статора і ротора генератора, перепаду тиску "олія-водень" на ущільненнях генератора і т.д., і оцінювати динаміку зміни експлуатаційного стану агрегату. Програмне забезпечення, яке реалізує цю функцію, та використовує методику і алгоритми інструментарію для створення експертної системи може використовуватися на електричних станціях для діагностики стану електроустаткування.
ЛІТЕРАТУРА
1. Armor A.F. Expert systems for power plants: the floodgates are opening. - Power Engineering, 1989, 93, №7, 29-33.
2. Заболотный И.П. Исследование возможности создания экспертных систем для диагностики состояния и режимов работы оборудования электрических систем // И.П. Заболотный, Диа Ибрагим, В.Г.Муравьев. Технічна електродинаміка. - 1998. - спеціальний випуск. - C. 127-132
3. SPPA-T3000 Control System http://www.energy.siemens.com/