Регистрация / Вход
Прислать материал

14.575.21.0077

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.575.21.0077
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники"
Название доклада
"Разработка адаптивного координирующего устройства для оперативного управления переключениями (АКУ ОУП) в интеллектуальной электрической сети"
Докладчик
Тумаков Анатолий Владимирович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель исследования - разработка и создание экспериментального образца адаптивного координирующего устройства для оперативного управления переключениями (АКУ ОУП) с алгоритмами автоматической адаптации к изменениям топологии в интеллектуальных электрических сетях.
Задачи исследования - разработка научно-технических основ создания устройств автоматики, управления и защиты для интеллектуальных электрических сетей с алгоритмами автоматической адаптации к изменениям топологии и параметров режимов электрических сетей с использованием моделирования электрических сетей, функционирующих на основе применения современных технологий управления, расширение и совершенствование комплекса автоматизированных функций оперативно-диспетчерского управления электрическими сетями с целью ускорения принятия оперативно-диспетчерских решений и снижения вероятности ошибок оперативного персонала.
Практические задачи, решаемые при создании экспериментального образца АКУ ОУП:
1) точное представление топологии электрической сети;
2) универсальные алгоритмы распознавания коммутационных состояний электросети;
3) полный объем оперативной блокировки переключений в соответствии с установленными технологическими требованиями;
4) единый источник информации о текущей топологии электрической сети для приложений, поддерживающих соответствующие стандарты МЭК по оперативному управлению в электроэнергетике.
Актуальность и новизна исследования
Актуальность- АКУ ОУП должен использоваться для контроля выполнении операций по управлению топологией электрической сети в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) или автоматизированных системах диспетчерского и технологического управления (АСДТУ) и обеспечивать защиту электрической сети области управления от неверных операций с целью повышения эксплуатационной надёжности подстанций, снижения аварийности энергосистемы.
Новизна решений - применение новых методов в разработке алгоритмов планирования и контроля коммутационных схем подстанций и электросетей снимает необходимость заново разрабатывать алгоритмы и программы при переходе на другой энергообъект, наглядность описания алгоритмов, АКУ ОУП обладает открытыми интерфейсами и предназначено для работы в составе систем диспетчерского управления разного уровня диспетчерской иерархии.
Описание исследования

Анализ топологии электрических схем производится в АКУ ОУП на основе новых математических методов, разработанных  в рамках данного проекта: специальной алгебры графов и метода семантической границы. Они дают решение общей задачи анализа контактных схем, инвариантное к топологии. Благодаря этой инвариантности эти методы принципиально более эффективны при разработке систем управления переключениями, чем классическая теория релейно-контактных схем. Вместе с тем они дают более простую запись алгоритмов анализа топологии графов, чем языки программирования, основанные на реляционной алгебре и логике предикатов, – такие как SQL и Пролог.

Фундаментальную роль в реализации функций АКУ ОУП играет Универсальный топологический процессор. Под этим названием понимается разработанная в рамках проекта библиотека программ, выполняющих поиск данных в графовых моделях и преобразования графов. «Универсальность» означает достаточность этой библиотеки для решения необходимого спектра задач моделирования и управления в электроэнергетике, зависящих от графовых структур.

Кодирование прикладных алгоритмов выполнено на входном языке Универсального топологического процессора. Применение новых методов снимает необходимость заново разрабатывать алгоритмы и программы планирования и контроля коммутационных схем при переходе на другой энергообъект, что неизбежно при применении обычной булевой алгебры по образцу теории релейно-контактных схем. Это позволяет создать универсальное Адаптивное координирующее устройство для управления переключениями и включить его в состав систем оперативно-диспетчерского управления, оснастив открытыми интерфейсами.

В рамках проекта предполагается, что АКУ ОУП является активным автономным элементом мультиагентной интеллектуальной системы оперативного управления и что архитектура такой системы должна базироваться на следующих принципах:

- многоуровневость и территориальная распределенность;

- частичная децентрализация, реализуемая как автономность агентов;

- самостоятельность принятия решений агентами;

- унификация и типизация архитектуры агентов на основе единых методов построения графореляционной базы данных, математической модели технологических знаний, расчетных модулей и логических решателей;

- согласование поведения агентов путем обмена данными в форматах Общей модели информации CIM;

- обеспечение возможности интенсивного обмена информацией между агентами;

- функциональная и экстенсиональная расширяемость мультиагентной системы за счет стандартизации открытых интерфейсов ее агентов.

Технология оперативного управления электросетями, в том числе переключениями, четко определена диспетчерскими инструкциями. Настолько четко, что буквально напрашивается на математическую формализацию и последующую автоматизацию. Тем не менее практически осуществить эту математизацию и автоматизацию оказалось очень непросто. Главное препятствие заключалось в отсутствии необходимого математического аппарата.  Необходимо было произвести содержательный анализ этой технологии, чтобы выявить в ней основные логико-семантические структуры технологических знаний. Только на этой основе можно было создавать эффективные базы знаний для агентов управления переключениями.

Одним из результатов проведенного семантического анализа технологии переключений явилась классификация технологических правил. Оказалось, что все правила оперативно-диспетчерского управления можно разбить на три класса – идентификации состояний, блокировки операций и их планирования. Правила каждого класса подразделяются на типовые и индивидуальные. Индивидуальное правило относится к единственному устройству. Но диспетчерские инструкции содержат типовые правила, а не индивидуальные. При автоматизированном применении к заданному участку электросети типовое правило подлежит автоматической конкретизации, преобразованию в индивидуальное правило.

Были проведены исследования и разработки новых методов дискретной математики. В основном они происходили по двум направлениям - графовой алгебры и теории конечных решеток. Для анализа коммутационных схем разработана специальная алгебра операций над графами – алгебра связности графов. В нее вошли некоторые известные операции над графами и были введены новые операции, специально предназначенные для анализа связности в графах. Известные в теории графов операции стягивания и подстановки графов адаптированы к задачам интеграции графовых моделей, построения многоуровневых иерархических моделей.

Результаты исследования

Результаты исследований:

- Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы с выбором и обоснованием направления исследований и способов решения поставленных задач.

- Определение состава прикладных технологических задач оперативного диспетчерского управления электрическими сетями (ОДУЭС), требующих применения АКУ ОУП, на основе обобщения опыта автоматизации ОДУЭС.

- Экспериментальный образец АКУ ОУП.

- Проект ТЗ на выполнение ОКР по теме «Разработка и создание опытного образца мультиагентной интеллектуальной системы оперативного управления переключениями в электрической сети».

Сравнение с зарубежными аналогами:

-Задача разработки универсальной технологии сложных переключений и их автоматизации в оперативно-диспетчерском управлении электросетями не ставится и «растворена» в технологии управления режимами

-За рубежом разработки в области автоматизированных систем контроля и управления переключениями (АСКУП) проводятся в рамках крупных фирм (таких, как ABB, Siemens, General Electric и др.), и технические детали этих разработок не публикуются

- Густота электрических сетей в развитых западноевропейских странах с высокой плотностью населения обычно избавляет от необходимости производства таких сложных переключений, которые требуют сборки резервных схем питания или кратковременных переключений при выводе оборудования в состояние ремонта или резерва. В нестандартных случаях сложные переключения выполняются специализированными выездными бригадами. Задача разработки технологии сложных переключений и их автоматизации в оперативно-диспетчерском управлении электросетями там стоит не так остро, как в разреженных сетях, характерных для Российской Федерации.

Зарубежный опыт указывает на необходимость создания полнофункциональных моделей и системных имитаторов энергосистемы.

Практическая значимость исследования
Разработанный в ходе выполнения ПНИЭР экспериментальный образец адаптивного координирующего устройства для оперативного управления переключениями (АКУ ОУП) предназначен для работы в составе АСУ ТП подстанций и АСДТУ интеллектуальной электрической сетью напряжением 6-750 кВ.
АКУ ОУП обеспечит улучшение управляемости электрической сети, что приведет к снижению количества аварий и сбоев в работе электрической сети, связанных с неверными техническими решениями и человеческим фактором, за счет информационного обеспечения принятия оперативных и стратегических решений, а также автоматизации ручных операций по управлению и обслуживанию.