INFOKOMMUNIKATSIYA ELEKTR TA’MINOTI TIZIMLARINING ENERGETIK MEZONLARINI TAHLIL QILISHNI OPTIMALLASHTIRISH Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

INFOKOMMUNIKATSIYA ELEKTR TA'MINOTI TIZIMLARINING ENERGETIK MEZONLARINI TAHLIL QILISHNI OPTIMALLASHTIRISH Qodirov Fazliddin Misliddinovich

University of management and future technologies universiteti, ta'limni tashkil etish bo'limi

yetakchi mutaxassisi, faz7780@mail.ru https://doi.org/10.5281/zenodo.10725663

Annotatsiya. Infokommunikatsiya elektr ta'minotidagi avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimlarini loyihalash muammosini hal qilish uchun texnikyechimlarni morfologik tahlil qilish va tahlil qilishga asoslangan loyihalash tamoyillari va usullarini ishlab chiqish zarur. Infokommunikatsiya elektr ta'minoti tizimlarida energetik mezonlarini tahlil qilishni optimallashtirishda avtomatlashtirilgan loyihalash tizimlarining ishlash algoritmini yaratishda zamonaviy elektr ta'minoti tiziminingtexnikxarakteristikalari vaishlab chiqarish qurilmalarining ekspluatatsion ma'lumotlari asosida ma'lumotlar bazasini shakllantirish zurur.

Kalitso'zlar: elektr ta'minoti tizimi, elektr energiyasini ishlab chiqish, energetikmezonlar, o'zgartirish, uzatish va taqsimlash, iste 'mol qilish, kombinator-mantiqiy sintez, morfologik to'plam, morfologik tahlil, makromodel, tizimli yondashuv, parametrik va strukturaviy tahlil.

Аннотация. Для решения задачи проектирования автоматизированных систем управления в информационно-коммуникационном электроснабжении необходима разработка принципов и методов проектирования, основанных на морфологическом анализе и анализе технических решений. Для оптимизации анализа энергетических критериев в информационно-коммуникационных системах электроснабжения необходимо создать базу данных на основе технических характеристик современной системы электроснабжения и эксплуатационных данных производственных устройств, а также создать алгоритм работа систем автоматизированного проектирования.

Ключевые слова: система электроснабжения, производство электроэнергии, энергетические критерии, преобразование, передача и распределение, потребление, комбинаторно-логический синтез, морфологический набор, морфологический анализ, макромодель, системный подход, параметрический и структурный анализ.

Abstract. In order to solve the problem of designing automated control systems in information and communication power supply, it is necessary to develop design principles and methods based on morphological analysis and analysis of technical solutions. It is necessary to create a database based on the technical characteristics of the modern power supply system and the operational data of the production devices, in order to optimize the analysis of energy criteria in information and communication power supply systems, and to create an algorithm for the operation of automated design systems.

Keywords: electricity supply system, electricity generation, energy criteria, transformation, transmission and distribution, consumption, combinatorial-logical synthesis, morphological set, morphological analysis, macromodel, systematic approach, parametric and structural analysis.

Kirish. Hozirgi vaqtda elektr qurilmalarining juda ko'plab turlari ishlab chiqarilmoqda, bu esa o'z navbatida elektr qurilmalarining texnik tavsiflari xilma-xilligi va ko'pligi bilan ajralib turadi. Shuning uchun elektr ta'minoti qurilmalari (ETQ) va tizimlarini loyihalashdagi asosiy muammo bu tizim tarkibini kerakli talablarni ta'minlay oladigandigan yechimlarni oqilona tanlash hisoblanadi [2].

Hozirgi vaqtda texnik obyektlarni loyihalashning dastlabki bosqichlarida qarorlarni qo'llab-quvvatlash uchun kompyuter komponentlaridan keng foydalanilmoqda. Analitik modellar va raqamli optimallashtirish usullaridan tortib, evristik usullar va ekspert baholash tizimlarigacha qaror qabul qilish tizimlarini ishlab chiqish uchun asos bo'la oladigan juda ko'p konseptual yondashuvlar mavjud. Loyihalashning dastlabki bosqichlarida qaror qabul qilishning juda keng tarqalgan usullaridan biri ierarxik daraxtlarda morfologik sintez usulidir [1, 2, 3].

Bu usul yordamida sintez qilingan bizga ma'lum bo'lgan texnik tizimlarni ishlash tajribasidan kelib chiqqan holda ushbu yondashuvdan foydalanish yetarli darajada istiqbolli va unumli degan xulosaga kelish imkonini beradi.

Masalaning qo'yilishi. Telekommunikatsiya qurilmalarini modernezatsiya qilishda moliyaviy xarajatlarni kamaytirish uchun mavjud yerga ulash qurilmalari, shamollatish va havoni tozalash tizimlari va elektr tarmog'ining tuzilishini saqlab qolgan holda elektr qurilmalarini qisman o'zgartirish kifoya. Bunday loyihalashtirishni amalga oshirishda parametrik-strukturaviy optimallashtirish amalga oshiriladi. Tavsiya etilayotgan loyihalashning tamoyillari va usullarini tekshirish uchun ishlab chiqilgan avtomatlashtirilgan loyihalash tizimlarining (ALT) ni zamonaviy raqamli radio-rele aloqa liniyalariing (RAL) elektr ta'minoti tizimiga (ETT) qo'llaymiz. Bunday RALlarning afzalligi shundaki, funksionalligi va yuqori ishonchlilikka ega bo'lgan elementlar bazasidan, elementlarning yuqori darajadagi integratsiyasidan va loyihaviy yechimlardan foydalanishdan iborat bo'lib, bu kam energiya sarfiga, moslashuvchanlik konfiguratsiyasining keng tarmoqli chegarasiga va talab ishonchililikni oshishiga olib keladi [1, 2, 3, 4].

Asosiy qism. Parametrik va strukturaviy tahlil qilishni optimallashtirish. Bir mezonli optimallashtirish. Elektr ta'minoti avtomatlashtirilgan loyihalash tizimining algorimiga ko'ra vektor hosil qilamiz [1]:

PIste'mol lv P01 ' U01 ' P02'U02 ' S1 ' S2 ' P3' P4'1AB yorit' traz ' Tatrof muhit j (11) bu yerda, P^ - RALning asosiy guruhidagi qurilmalarni iste'mol quvvati (doimiy tok zanjiridagi Ukuchlanish bilan); PQ2 - qo'shimcha guruhdagi qurilmalarni iste'mol quvvati (doimiy tok zanjiridagi U02 kuchlanish bilan); Si - xo'jalik iste'molidagi iste'mol quvvati (shamollatish va havoni tozalash tizimi bilan birga); S2 - o'zgaruvchan tok iste'mol quvvati; P'P4 - yoritish tizimi va isitish qurilmalarining iste'mol quvvati; I^ yorit - korxona ichidagi

avariyaviy yoritishning iste'mol toki; traz - AB orqali avariyaviy ishlash vaqti; Tatroj-muhit - atof muhit harorati.

1-bosqichda energetik mezonni tanlab tahlil qilinayotgan elektr energiya tizimining (EET) barcha beshta ierarxik sathlaridagi subgraflarning uchlari sonini parametrik optimallashtiramiz. Besh sathning har biri uchun (J=1...5) algoritmga muvofiq berilgan cheklov qiymatlari orqali lokal ekstremumlarni qidiramiz. Ya'ni, berilgan sathdagi pastki graflarning barcha cho'qqilari

uchun Xj ' I = 1...N vektorlari bo'yicha maqsad funksiyasini Fi = (Xt) minimallashtirishni

amalga oshiramiz.

M1 makromodelining I-sathdagi elementlarini optimallashtiramiz, ya'ni optimal baholash funksiyasini aniqlab olamiz:

Ä11(xD) = m™FD(xP~) , Ä12(xG) = minFG(xp~) , Ä13(XGAB) = mnBFGAB(Xp= )

bu yerda, Xn(xD), À12(xG), À13(xGAB ) - boshqa eementlardan mustaqil ravishda

olingan i - manbaning optimal bahosi.

O'z elektrostansiya (O'zES) elementlarini tanlab olish uchun dastlabki hisoblash amalga oshirish zarur. Yuklama koeffitsienti - ni individual ko'rsatkichlari va alohida

iste'molchilarning "bir vaqtning o'zida" koeffitsienti - KQ ni hisobga olgan holda o'zgaruvchan

tok iste'molchilarining to'liq va aktiv quvvat tashkil etuvchilarining umumiy qiymati aniqlanadi. Umumiy quvvat iste'molini hisoblashda elektr energiyani zaxiralash tizimi (EEZT) uchun turli xil o'zgaruvchan tok iste'molchilarining quvvat koeffitsienti (cosfi ) va foydali ish koeffitsienti (FIK) (V ) qiymatlari TQ strukturasiga qarab belgilanadi [10-13]. 1.1-jadval

Turli xil iste'molchilarining yuklama, bir vaqtning o'zida, quvvat koeffitsientlari va FIK qo'rsatkichlari

№ Yuklama turi KYu (i) K0 (i) cos$(i) Vi

1. QKK zvenoli TQ 0,6 1,0 0,92 0,88

2. QKK zvenosiz TQ 0,6 1,0 0,7 0,83

3. Kuchlanish konvertori (KK) 0,6 1,0 0,89 0,86

4. Havoni tozalash va shamollatish tizimi 0,8 1,0 0,7 0,7

5. Yoritish asboblari 0,55 1,0 0,75 1,0

6. Elektr isitish asboblari 0,6 0,9 0,97 1,0

7. Monitoring servis xizmati 0,8 1,0 0,8 0,9

Xiste'm0i ning dastlabki ma'lumotlaridan o'zgaruvchan tok tarmog'idan iste'mol quvvatini aniqlaymiz:

KKning iste'mol quvvati p

pKK =-=7'839 (KVA) ;

TQ iste'mol quvvati

3

S PK TK i

sm =—-^-= 92,93 ( kVA) ;

TK Vkk c0s$KK 3

bu yerda S PK tk; = P01 + PKK + PZAR AB . i=1 '

ABni zaryadlash uchun zarur bo'lgan quvvat qo'yidagi formula bilan aniqlanadi:

PZAR AB = UZAR +1 ZAR = (UZAR EL '1 EL AB ) ' 0,25 C10, bu yerda Cw - zarur bo'lgan akkumulator sig'imi,

i ■ t

Cin =--^ = 2233,5(A ■ soat).

10 nQ ■(l + 0,006■(tort - 20 ))

Razryadlash toki yuklamadagi maksimal tok (I0 ) bilan avariyaviy yoritish tokining (Iav.yorit) yig'indisiga teng. Akkumulatorning sig'imi (vq ) bo'yicha qaytarish koeffitsienti qiymatlari 1.2-jadvalda keltirilgan [5-8].

1.2-jadval

Akkumulatorning sig'imi bo'yicha qaytarish koeffitsienti

tp , soat 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

nQ 1 0,97 0,94 0,91 0,89 0,83 0,8 0,75 0,61 0,51

Faqat bir xil turdagi va sig'imdagi elementlarni ketma-ket ulash mumkin, shuning uchun AB ketma-ket ulangan ushbu turdagi 24 elementdan iborat bo'ladi.

ABning zaryadlash quvvati P^^ ^ = 41,4 (kVA) ga teng bo'ladi.

O'zgaruvchan tok zanjiridagi xo'jalik ehtiyojlari uchun quvvat:

P?

Sv a a=-—,-= 2,67 (kVA);

Yorit.asbob „ coséY .. . . ' ''

'Yorit.asbob YYorit.asbob

S

Isitish.abob

P„

n . , , •cos fi . . , , ,

Isitish.asbob Isitish.asbob

= 6,19 (kVA).

bo'ladi:

O'zgaruvchan tok zanjiridagi iste'mol qo'rsatkichining o'rtacha qiymati qo'yidagiga teng

Skir.o'zgar. = S1 • K3(4) • K0(4) + S2 ' K3(7) ' K0(7) + STK ' K3(1) ' K0(1) + +S yotir.asbob K3(5) K0(5) + S isitish.asbob K3(6) K0(6) ~78'1'7 (kVA).

1.1-rasm. Bitta iste'molchining O'zESni tanlash grafi.

1.2-rasm. Bitta iste'molchining EEZTni tanlash grafi.

1.1 va 1.2-rasmlardagi graflardan foydalangan holda Aij(xn) ni topish chiziqli dasturlash

orqali amalga oshiriladi, shu bilan birga elementlarning optimal variantlarini tanlashda faqat ko'rib chiqilgan variantlarni energiya bilan ta'minlaydigan qo'shni sathdagi elementlar bilan ulanishlarning ta'sirin hisobga olish kifoya.

Xn(xDE) — min YECDfxlij; Ä]2(xGE) — min f^cf*x2ij;

X i—1 GE i—]

m

Ä, JxrAR) — min frBCfABxr.; C°'zEs — C™ + CfE-d^; 13 GAB/ xfAB f 3ij 3ij ij hj hj ij

rO'zEs+EEZT _ rSE , rGAB jO'zEs Cij — C1ij + C1ij - dij ■

bu yerda C.. - berilgan doimiy musbat vazn koeffitsientlari, m. - variantlar, dn -

ij i IJ

elementlar orasidagi bog'lanish koeffitsienti.

Yuqorida keltirilgan tahlillar va jadval ma'lumotlaridan ETTning optimal strukturasini hosil qilamiz.

SPN 2-48-24/360-12

_ . VA UETM-4 Seriya XA ShMA r-----V"

L -

L +

DGQ

1.3 - rasm. ETTning optimal strukturasi

Ko'p mezonli optimallashtirish. ETTning parametrik-strukturaviy tahlili muammosini bitta mezon bo'yicha hal qilishda faqat statik ko'rsatkichlar hisobga olinadi, bu qurilmaning haqiqiy ish faoliyatini aks ettirmaydi. ETTni ko'p mezonli optimallashtirish orqali uning dinamik ko'rsatkichlarni hisobga olish mumkin bo'ladi. Biroq, ko'rib chiqilayotgan variantlar soni oshib boradi. Ko'p mezonli optimallashtirishning ko'plab variantlarini ETTning zamonaviy ishlab chiqarish uskunalarini ekspluatatsiya qilish statistikasi, shuningdek, sanoat ob'ekti uskunalarini standartlar va boshqa me'yoriy hujjatlar bo'yicha elektr ta'minoti talablariga e'tibor qaratish orqali qisqartirish mumkin [8, 9, 10].

Ko'rib chiqilgan variantlar sonini cheklash har bir sath va sath elementi uchun

individualdir. Masalan, telekommunikatsiya qurilmalari va boshqa xo'jalik iste'molchilarining ETT uchun mavjud standartlarda ikkitadan ortiq bo'lmagan O'zESga ega bo'lish imkonini beruvchi korxona toifasiga qarab elektr ta'minotining kirishi ikki yoki uch kirishdan iboratligi nazarda tutiladi. O'zESning turi korxona joylashgan xududga bog'liq xolda belgilanadi, bu esa har xil turdagi elementlar (n) bo'yicha taqdim etilgan variantlar soniga (m) cheklov qo'yadi:

n <n ; m <m i = 1 ... n ;

ЦЭ DE max' DE i DEmax' DE'

n < n ; m < m , i = 1,..., n ;

TK TK max TK i TK max TK

n < n ; m < m , i = 1.....n ;

QES QES max QES i QES max ' ' QES

n < n ; m < m , j = 1,..., n ;

GE GE max GE j GE max GE

n < n ; m < m , j = 1,..., n ;

K K max K j K max K

n < n ; m < m , j = 1,..., n ;

ShES ShES max ShES j ShES max ShES

n < n ; m < m , k = 1,..., n ;

I I max I k I max I

n < n ; m t < m t , k = 1,..., n ;

AB AB max AB k AB max AB

n^T <n^T ; m <m , k = 1,..., n ;

KT KT max KT k KT max KT

n < n ; m < m , k =1 ,... , n

EEUvaTK ~ EEUvaTK max EEUvaTK k~ EEUvaTK max '"'' EEUvaTK'_

Elektr ta'minoti tizimidagi elektr energiyani zaxiralashning xar xil turlari uzluksiz elektr ta'minoti iste'molchilari soni bilan cheklanadi.

n < 3, m < 3, i = 1,2,3

DE ' DE

n < 4, m < 4, i = 1,2,3,4

TK ' TK ' ' '

nQESC <1 mQES <1 i =1

nAB < 2, mAB < 2, k =1 2 n < 2, m7 < 2, k = 1,2

nRT < 3, mKT < 3, k = 1,2,3

n < 2, m < 2, k = 1,2

EEUvaTK ' EEUvaTK ' '

nGE < 2, mGE < 2, j =1 2

< 2, mK < 2, j =12 nKhES <1 mShES <1 j =1

(12)

ETTni ko'p mezonli optimallashtirishda baholash mezonlarini hisoblash uchun qo'shimcha ma'lumotlar kerak bo'ladi. Tahlil qilinayotgan EEO'Tni (TQ, K va I) ishonchlilik ko'rsatkichlarini baholashda ETT tarkibiga kiruvchi alohida bloklarning va elementlarning buzilmasdan ishlash e'timolligi qo'llaniladi.

Ishonchlilikni baholashda an'anaviy yondashuvlarni hisobga olgan holda t vaqt ichida strukturdagi elementlarni buzilmasdan ishlash ehtimolligi qo'yidagi formula orqali aniqlash mumkin:

PE =e~ÀEt,

(13)

bu yerda ÀE - ma'lum usullar bilan aniqlanadigan ekvivalent rad etish intensivligi. Bir vaqning o'zida zaxiralanmagan elementning ishlamay qolish ehtimolligi:

zr

Qe = 1 -PE, zaxiralangan elementning ishlamay qolish ehtimolligi: QEZ = (1 -PE) ZE, bu yerda KZE - zaxiralash koeffitsienti, (zaxira bo'lmaganida KZE = 1 ga teng, bir karrali

zaxiralaganda KXE — 2 ga teng, ikki karra zaxiralaganda KZE — 3 ga teng va x.k.).

Demak, zaxiralangan elementning buzilmasdan ishlash ehtimolligi qo'yidagiga teng bo'ladi: PEZ — 1 -QEZ — 1 - (1 -PE) ZE, t vaqt ichida EETning buzilmasdan ishlash ehtimolligi qo'yidagiga teng bo'ladi:

P3TT > np33 , PETT > PETT min . (14)

P^tt „,. - belgilangan ishonchlilik bahosi.

^yT T filin

1.4-ifoda shartlari bajarilsa ETTning ishonchililik ko'rsatkichlariga muvofiq parametrik tahlilni amalga oshirishda tahlilning yakuniy natijasi hisoblanadi. Pjtt ni aniq baholashda zaxiralash koeffitsientini ( K33 ) barcha ETT uchun belgilab olish talab qilinadi (zaxiralash koeffitsienti oldindan ma'lum bo'lmasligi mumkin):

<, (3.5)

3J 3J max ' v '

bu yerda - ma'lum turdagi ETT qurish shartlaridan aniqlanadigan har bir element

3-j max

uchun maksimal ruxsat etilgan zaxiralash koeffitsienti.

Telekommunikatsiya ob'ektlaridagi ETTning parametrik-strukturaviy tahlilini amalga oshirishda ishonchlilik ko'rsatkichlarini baholash uchun to'rtta klassik struktura qo'rib chiqilishi zarur.

Xulosa: Elektr energiya sifatining eng yaxshi ko'rsatkichlarini bo'yicha elektr ta'minoti tizimining avtomatlashtirilgan loyihalash tizimlarini yaratish, shuningdek, turli ierarxik sathdagi elementlar o'rtasidagi aloqalarni o'rnatish uchun eng maqbul modellash to'plami MATLAB -Toolboxes/Optimization hisoblanadi, bu chiziqli va chiziqli bo'lmagan funksiyalarni minimallashtirish va maksimallashtirish dasturlarini o'z ichiga oladi. MATLABning interfaol muhiti optimallashtirish muammolarini, ichki, tashqi va boshqaruv parametrlarining vektorlarini, ierarxiya va matritsalar elementlarini va o'zaro aloqalarini batafsil ko'rib chiqish imkonini beradi. Simulink quyi tizimi elektr ta'minoti tizimi tarkibidagi murakkab gibrid nochiziqli tizimlarni, shu jumladan statsionar bo'lmagan ish rejimlarida strukturaviy modellashtirish imkon beradi.

Elektr ta'minoti tizimini avtomatlashtirilgan loyihalashning ishlab chiqilgan usulining to'g'riligini tasdiqlovchi bosqichma-bosqich strukturaviy-parametrik tahlil qilish muammosi hal qilindi. Telekommunikatsiya obYektining zamonaviy uskunalarini elektr bilan ta'minlash uchun energiya o'zgartirishning energiya sifati ko'rsatkichlari bo'yicha barcha talablariga javob beradigan qurilmalar bilan elektr ta'minoti tizimining optimal strukturasi ishlab chiqildi.

REFERENCES

1. F. Qodirov, G. Saidova, G. Saidova, & M. Agzamova (2022). Morfologik tahlil orqali telekommunikatsiya elektr ta'minoti tizimining ko'p sathli modelini ishlab chiqish. Science and innovation, 1 (A8), 584-594. doi: 10.5281/zenodo.7422230

2. Qodirov, F. (2023). Methods and algorithms for determining the optimal structure of the telecommunications power supply system based on morphological synthesis. In E3S Web of Conferences (Vol. 461, p. 01084). EDP Sciences.

3. Sapaev M., Qodirov F.M., Qodirova S.F. Elektr ta'minoti tizimining telekommunikatsiya obyekti bilan o'zaro ta'sir mexanizmi. Muxammad al-Xorazmiy avlodlari, № 1(19), mart 2022. - 84 b.

4. F.M.Qodirov. Telekommunikatsiya elektr ta'minoti tizimini morfologik sintez orqali uning

optimal strukturasini aniqlash. Мухаммад ал Хоразмий авлодлари илмий-амалий ва ахборот-тах,лилий журнал. 4(22)2022. 100-105 б.

5. Ф.МДодиров. Телекоммуникация электр таъминоти тизимларини тах,лил килишнинг тизимли ёндашуви. Мухаммад ал Хоразмий авлодлари илмий-амалий ва ахборот-тах,лилий журнал. 1(23)2023. 160-166 б.

6. Ф.И.Ахунов, Ф.МДодиров. Инфокоммуникация тизимлари электр таъминоти курилмаларининг куп сатх,ли модели «Проблемы энерго-и ресурсосбережения» Специальный выпуск (№83) - 2022 г. 311-314 б.

7. Umarov, S., Maxammatov, D., Akhunov, F., & Qodirov, F. (2021, November). The mathematical model for calculating transient modes of a valve converter. In AIP Conference Proceedings (Vol. 2402, No. 1). AIP Publishing.

8. Qodirov F., Saidova G., Agzamova M. Morfologik tahlil orqali telekommunikatsiya elektr ta'minoti tizimining ko'p sathli modelini ishlab chiqish //Science and innovation. - 2022. -Т. 1. - №. A8. - С. 584-594.

9. Амурова Н.Ю., Абдуллаева С.М., Борисова Ye.A., Кадиров Ф.М. 2022. Выбор метода оценки показателей надежности для схем электроснабжения. International Journal of Contemporary Scientific and Technical Research. 1, 1 (Oct. 2022), 200-204.

10. Yelena, B., Natalya, A., Fazliddin, K., & Surayyo, A. (2022). Computerized environmental monitoring systems. Universum: технические науки, (2-6 (95)), 66-70.

11. Borisova Yelena, Amurova Natalya, Kodirov Fazliddin, Abdullayeva Surayyo. Modelling and research of harmonic components of current and voltage in electric nets // Universum: технические науки. 2022. №2-7 (95). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modelling-and-research-of-harmonic-components-of-current-and-voltage-in-electric-nets.

12. ^одиров Ф.М. Телекоммуникация электр таъминоти тизимларини лойихдлашда АКТдан фойдаланиш. «Yangi O'zbekistonda islohotlarni amalga oshirishda zamonaviy axborot-kommunikatsiya texnologiyalaridan foydalanish» mavzusida Xalqaro ilmiy-amaliy konferentsiya. Andijon 27-29 oktabr 2021 yil. 565 б.

13. F. Qodirov (2023). Optimization of telecommunications power supply systems based on reliability criteria. Science and innovation, 2 (A12), 15-20. doi: 10.5281/zenodo.10277867