РАЗДЕЛ 2
РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ
Как уже указывалось, важнейшим этапом в процессе решения технологической задачи
по управлению электроэнергетическим объектом является создание математической
модели. В процессе изменения условий работы электрической системы из-за
изменения топологии, изменения процесса или режима работы требуется создание
модели, отражающей эти изменения. Таким образом, обоснование решения по
управлению работой электрической системы основано на использовании адаптируемой
модели. Степень изменения модели зависит от вида и длительности возмущения,
характера протекания режима, эффективности работы систем управления и
отражается либо в параметрах расчетной схемы замещения, либо в структуре
расчетной схемы замещения и параметрах, а может потребовать изменения
математических моделей отдельных элементов и режима.
В разделе 1 выполнен анализ особенностей технологических задач локальных
объектов ЭЭС и сделан вывод, что при имитационном моделировании режимов работы
необходимо не только иметь многофункциональную модель объекта, но и методы
адаптации этой модели под актуальное состояние объекта.
Дополнительно можно отметить, что наиболее целесообразное управление на основе
графических образов элементов для локальных объектов, размещенных на различных
графических изображениях, но имеющих технологические связи (например, двигатели
и механизмы) обуславливает необходимость выполнения оценки актуального
состояния каждого элемента и обеспечения интеграции действий с элементами для
решения технологической задачи.
Таким образом, сложность протекания процессов в энергетических объектах
приводит к тому, что наиболее полные математические модели представляют собой
системы дифференциальных уравнений высокого порядка, которые необходимо
модифицировать. Такое описание является инструментом исследователя и
неадекватно задачам автоматизированной системы управления. Модель должна
соответствовать тем представлениям об объекте управления, которыми обладает
квалифицированный персонал. Принципиально важным является то, что степень
подробности и точности определяется не характеристиками объекта управления, а
закономерностями его отражения в сознании персонала. Поэтому в [130-138] и в
настоящей работе реализуется концепция построения автоматизированной системы
управления из других посылок, сформулированных на основании анализа
деятельности персонала и характеризующих объект управления и конструктивные
признаки для построения его адаптируемой модели.
2.1. Основы теории построения ИУС
2.1.1. Схема и основные соотношения управления
Известно, что управление электрическими системами должно исходить из
необходимости обеспечения надежного и экономичного режима при нормированном
качестве электроэнергии. Обозначим M(Н)(t), M(К)(t), M(Э)(t) – области
допустимых значений векторов состояний, в которых выполняются условия
надежности, качества и экономии. При помощи подмножеств сформулированы условия
для режимов:
- нормальное (НР) состояние локального объекта, когда выполняются все три
условия , (2.1)
- аварийное (АР) состояние локального объекта, когда нарушается условие
надежности , (2.2)
- послеаварийное, чаще утяжеленное (УР) состояние локального объекта, когда
восстанавливается только условие надежности в условиях
, (2.3)
где М – множество всех состояний локального объекта, V – векторы состояния. На
рис. 2.1 показана упрощенная схема работы ИУС.
В каждом блоке предполагается выполнение ряда задач, часть которых успешно
решается существующими системами оперативного управления. Но поставленная в
работе цель требует создания механизмов для интегрированного решения задач
разных направлений при автоматизации построения и адаптации математических
моделей в соответствии с актуальным состоянием объекта и целью управления. Для
пуска этих механизмов используется информация от различных систем сбора, при
этом критерии могут уточняться и в дальнейшем. В главе излагаются принципы
построения ИУС, позволяющие создавать такие механизмы.
Предусматривается использование экспертных систем, реализующих деревья оценки
ситуаций, и нейронных сетей. Экспертные системы целесообразно использовать для
оценки состояния электрооборудования, оценки установившихся режимов, анализа
аварийных ситуаций и формирования рекомендаций (рис. 2.1, блоки 2-3) для
анализа и управления процессом реализации команды управления. Нейронные сети
целесообразно использовать для оценки состояний фрагментов электрической сети
на множестве допустимых значений (рис. 2.1, блоки 5-8) и, в последующем, в
управлении в темпе процесса.
Как известно, использование нейронной сети требует проведения многовариантного
моделирования режимов электрической системы.
2.1.2. Исходные положения построения автоматизированной системы
В работе на основании анализа требований к современным системам управления, а
также на основе анализа деятельности персонала сформулирован ряд исходных
положений для построения правильно сформулированных правил, составляющих основы
теории построения автоматизированной системы.
1. Обобщенная модель элемента электрической системы (генератор, трансформатор,
реактор, трансформатор тока и т.д.) должна соответствовать представлению
квалифицированного персонала об объекте управления.
Эта модель имеет взаимосвязанное графическое и табличные представления.
Существуют классы графических образов элементов. В пределах класса существует
множество (коллекция) модификаций изображений элемента ЭЭС.
Совокупность графических образов