CC BY
33
УДК 621.331:621.311 - 52
О. О. МАТУСЕВИЧ (ДПТ)
П1ДВИЩЕННЯ НАД1ЙНОСТ1 ФУНКЦ1ОНУВАННЯ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ТЯГОВОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО ТРАНСПОРТУ НА ОСНОВ1 ЕКСПЕРТНО1 ШФОРМАЦП З УРАХУВАННЯМ ВАЖЛИВОСТ1 ПОКАЗНИК1В
Розроблено метод системного подходу тдвищення надшносп функцюнування системи керування тягового електропостачання електричного транспорту на основ1 експертно! шформацп з урахуванням важливос-п показник1в. Даний метод дае змогу проводити експертну оцшку стану функцюнування системи керування та прогнозувати i вибирати рацюнальний вар1ант тдвищення надшносп системи.
Разработан метод системного подхода повышения надежности функционирования системы управления тягового электроснабжения электрического транспорта на основе экспертной информации с учетом важности показателей. Данный метод дает возможность проводить экспертную оценку состояния функционирования системы управления, а также прогнозировать и выбирать рациональный вариант повышения надежности системы.
The method of system approach for increasing the reliability of controlling equipment on traction electric supply system for electric transport is proposed. This approach is based on expert information that takes into account the importance of indices. This method enables us making the expert estimation of the functioning state of controlling system, forecasting and choosing a rational variant of increasing the reliability.
Вживане останшми роками при електрифь кацп затзниць Украши силове електроустатку-вання складасться з функщональних блоюв iз вбудованими мшропроцесорними засобами контролю, управлшня i автоматики, з яких комплектуются тяговi шдстанци, пости секщону-вання тощо. Отже, за таких прогресивних змш необхщно удосконалювати систему керування тяговим електропостачанням i проводити по-етапну замiну застаршо! телемехашки на су-часнi iнтегрованi системи керування. Система керування повинна забезпечувати стшке та надшне електропостачання електричного транспорту, бути техшчно досконалою, волод> ти необхiдною швидкодieю, стiйкiстю i надш-нiстю функцiонування, перешкодозахищешс-тю, особливо в аварiйних режимах.
Розглянемо можливi методи пiдвищення на-дшносп функцiонування системи автоматизо-ваного керування тягового електропостачання, якi базуються на експертнiй iнформацii з урахуванням важливосп показникiв пiдвищення надшност функцiонування системи. Експертна iнформацiя - це думки фахiвцiв-експертiв, ви-ражеш в кiлькiснiй i/або якiснiй формi з метою пiдготовки iнформацii для ухвалення р> шень [1].
1. Виб1р вар1анту тдвищення надтност1 функщонування системи автоматизованого керування при р1внт важливост1 показниюв.
Для визначеност розглянемо задачу тдвищення надшност функцюнування системи керування стосовно напряму «Захист системи автоматизованого керування тягового електропостачання вщ внутршшх та зовшшшх сило-вих дш» [2]. Основними показниками ршення цей задачi е :
- стандарти, норми (С1) - (повнота вико-нання законодавчих, нормативних i методич-них документа з питань, яю визначають якiсне впровадження i використання вибраних заходiв захисту системи автоматизованого керування тягового електропостачання вiд внутршшх i зовнiшнiх силових дiй з метою тдтримки без-перервного керування системою тягового елек-тропостачання. Стушнь квалiфiкацii сшвроб^-никiв, вiдповiдальних за захист системи тощо);
- оргатзацтт (С2) - (повнота i обгрунтова-нiсть заходiв, що забезпечують захист системи автоматизованого керування тягового електропостачання яюсно i в задаш термiни. Своечасне i якiсне проведення ощнки вразливостi та ризи-юв системи керування. Якiсне впровадження i використання вибраних заходiв захисту системи вщ внутрiшнiх i зовшшшх силових дш. Повнота виконання функцш пiдроздiлами захисту, якi забезпечують своечасне i якiсне виявлення вщмов, перешкод, несправностей, спотворення, витоку шформаци, а також причин цих пору-шень тощо);
- техтнт (С3) - (склад i характеристики техшчних засобiв, що забезпечують надiйну роботу системи автоматизованого керування. Склад i характеристики технiчних засобiв для якiсного i оперативного виявлення елементiв системи, якi вийшли з ладу, на об'ектах тягового електропостачання та причини цих пору-шень. Впровадження i використання вибраних технiчних засобiв захисту комплексу вщ внут-рiшнiх i зовнiшнiх силових дiй з метою пiдтри-мки безперервного керування системою тягового електропостачання тощо);
- программг (С4) - (повнота та яюсть програ-много забезпечення автоматизаци процесу ке-рування тягового електропостачання та контролю стану системи в умовах внутршшх i зов-шшшх силових дiй. Програмне забезпечення автоматизаци процесу якiсного i оперативного виявлення вщмов, перешкод, несправностей, спотворення, витоку шформаци, а також причини цих порушень на об'ектах системи тягового електропостачання. Програмне забезпечення яюсного i оперативного прове-дення оцiнки уразливостi i ризикiв системи керування. Програмне забезпечення застосу-вання техшчних засобiв захисту комплексу вщ внутрь шнiх i зовшшшх силових дiй. Програмне забезпечення яюсного i оперативного контролю щ-лiсностi захисту системи керування вщ внутрiшнiх i зовнiшнiх силових дш i управ-лiння захистом системи тощо).
Припустимо е множина А з варiантiв тд-вищення надшносп функцiонування системи автоматизованого керування тягового електро-постачання
А = [
, ^^ ат
Наприклад, в результат пiдвищення надш-ностi функцiонування системи керування отри-манi наступнi даш експертно! оцiнки, якi хара-ктеризують ступiнь вiдповiдностi показникiв пiдвищення надшносп функцiонування системи керування заданим вимогам для варiантiв Ц,а2,аз,а4):
С1 = {0,8/а1;0,75/ а2;0,9/а3;0,85/а4} С2 = {0,65/а1;0,6/ а2;0,7/а3;0,8/а4} С3 = {0,75/а1;0,85/а2;0,9/а3;0,8/а4} С4 = {0,85/а1;0,6/а2;0,8/а3;0,7/а4}
Згiдно [4], рiвень шдвищення нaдiйностi функцiонувaння системи
Р. =п 1,
1=1
(2)
де С - значення 1-го показника;
ю 1 - ваговий коефщент 1-го показника.
При рiвнiй важливосп покaзникiв (ю 1 = 0,25) рiвень пiдвищення нaдiйностi функщонування системи керування тягового електропостачання для вaрiaнтiв (а1, а2, а3, а4) згщ-но формули (2) складае:
Р = 0,759; Ра2 = 0,692;
Раз = 0,821; Ра 4 = 0,786.
Порiвняння результапв рiвня пiдвищення надшносп функщонування системи, при рiвнiй важливосп покaзникiв, представлено на граф> ку (рис. 1).
Згщно [3], для деякого показника шдвищення надшносп С може бути розглянута нечпка множина
С = К ЦУ^Мс (а2)/а2;...^с (ат )/ат }, (1)
де (а1) е [0,1] - експертна ощнка пiдвищення нaдiйностi вaрiaнту (аг-) за показником С .
Допустимо, е чотири вaрiaнти шдвищення надшносп функщонування системи автоматизованого керування тягового електропостачання: а1, а2, а3, а4 . Рiвень шдвищення надшносп функщонування системи (Ра) ощнимо за чоти-рма напрямами показниюв: С1 - стандарти, норми; С2 - оргатзацШт; С3 - техшнш; С4 -программ¡.
Рис. 1. Р1вень шдвищення надшносп функщонування системи керування при р1внш важливосп показнишв
З грaфiку бачимо, що найкращим вaрiaнтом пiдвищення нaдiйностi функщонування системи керування у розглянутому випадку е вaрi-
ант а3 .
2. Вибгр вар1анту тдвищення над1йност1 функщонування системи автоматизованого керування при ргзтй важливост1 показниюв.
При ухваленш ршення про вибiр якнай-кращого варiанту пiдвищення надiйностi функ-цiонування системи виникае задача визначення важливостi (ваги) параметрiв пiдвищення на-дiйностi.
Огляд основних методiв визначення коеф> щенпв важливостi розглядаеться в лiтературi [3]. Для виршення практичних завдань автори [3, 5] пропонують визначити ваговi коефiцiенти шляхом розрахунку середнього геометричного iз спiввiдношення
ю, = п
V
п
1=1
1 = 1, п,
(3)
де а1 - коефщенти матрицi парних порiвнянь.
ю, > 0; 1 = 1, п; £юг = 1.
(4)
ю =
0,1/а11 0,15/а12 0,1/ а13 0,15/а14
0,15/а21 0,15/ а22 0,16/а23 0,17/а24
0,45/ а31 0,5/ а32 0,52/ а33 0,48/ а34
0,3/ а41 0,2/ а42 0,22/ а43 0,2/а44
Згiдно спiввiдношення (3) та даних матриц парних порiвнянь, визначимо вщносну важли-вiсть ю, показниюв С1, С2, С3, С4.
=
4 юа11 •<
■ = 0,113;
юп
ю =
Ф
= 0,16;
юС =
С3
Ю =
Ф
= 0,496;
ю„
ф
= 0,231,
юг<
Розглянемо приклад визначення коефщен-пв вщносно! важливостi показникiв тдвищення надшносп на основi методу парних порiв-нянь (метод Саат1). Шкала для оцiнки вщносно! важливосп показникiв наведена в табл. 1
Допустимо, в результат експертно! ощнки вщносно! важливостi показникiв пiдвищення надшносп функщонування системи керування тягового електропостачання отримана наступна матриця парних порiвнянь:
де
ю,
=
-Ф
+ 4 Ю а 21 ' Ю а 22 ' Юа 23 ' Юа 24
-Ф
+ 4Юа31 ' Юа32 'Юа33 ' Юа34
-Ф
•юа
Таблиця 1
1нтенсившсть вщносно! важливосп Визначення
0,1 Р1вна важливють пор1внюваних вимог
0,3 Пом1рна (слабка) перевага одте! над шшою
0,5 Сильна (ктотна) перевага
0,7 Очевидна перевага
0,9 Абсолютна перевага
0,2; 0,4; 0,6; 0,8 Пром1жш ршення мгж двома суадшми оцшками
Порiвняння результатiв визначення коефщь ентiв вщносно! важливостi показникiв тдви-щення надшносп функцiонування системи представлено на графшу (рис. 2).
З графiку бачимо, що найважливiшим пока-зником тдвищення надшносп функцiонування системи керування у розглянутому випадку е показник С3.
У випадку, якщо показники тдвищення надшносп мають рiзну вщносну важливiсть, кожному з них приписуеться число ю, (чим важ-ливiше вимога, тим бiльше ю,) i загальне правило вибору набувае вигляду:
Ра = Сю п С2ю2 п...п Сю .
(5)
2
4
1=1
Рис. 2. Коефщенти вщносно! важливостi показнишв пiдвищення надiйностi функцiонування системи керування тягового електропостачання
Хай е чотири вар1анти ршення задач1 шд-вищення надшносп функцюнування системи автоматизованого керування тягового електропостачання: (о1; a2, a3, а4), яю розглянут вище. Вар1анти оцшюються за тими ж напрямами показниюв: С1 - стандарти, норми; C2 - ор-гатзацтт; C3 - техтчт; C4 - программ. Вщносна важливють показниюв шдвищення надшност функцюнування системи керування тягового електропостачання визначена та представлена на рис. 2:
а1 = 0,113; га2 = 0,16; а3 = 0,496; а4 = 0,231.
Припустимо, що нечггю множини, що хара-ктеризують альтернативш вар1анти шдвищення надшност функцюнування системи керування, мають вигляд
С = {0,8/^;0,75/ a2;0,9/a3;0,85/а4};
С2 = {0,65/^;0,6/a2;0,7/a3;0,8/а4};
С3 = {0,75/a1;0,85/a2;0,9/a3;0,8/a4};
С4 = {0,85/^;0,6/a2;0,8/a3;0,7/a4}.
Модифшуемо множини
со,п3 = {0,8°Д13 /aj;0,750'113 /
/a2;0,90'113 /a3;0,850'113 /а4} = = {0,975/a1;0,968/ a2;0,988/ / a3;0,982/ а4}; С20,16 = {0,650'16 /a1;0,60'16 / /a2;0,70'16 /a3;0,80Д6 /а4} = = {0,933/a1; 0,922 / a2;0,945/ / a3;0,965/ а4};
С30-496 = {0,75 /a1;0,850'496 / /a2;0,90'496 /a3;0,80'496 /а4} = = {0,867/a1; 0,923 / a2;0,949/ / a3;0,895/ а4};
✓~i0,231 r/ч oS0,231 / n ¿-0,231 /
С4 = {0,85 / a^0,6 / / a2;0,80'231 / a3;0,70'231 / а4} = = {0,963/a1; 0,889/ a2;0,95/ / a3;0,921/а4}.
Вщповщно до (1) та (2), отримаемо множи-ну Pa:
Pa = {0,860/a1;0,654/ a2;0,850/ / a3;0,746/ a4}.
Пор1вняння результапв шдвищення надшносп функцюнування системи керування тягового електропостачання з врахуванням вщнос-но! важливосп показниюв шдвищення надшносп представлено на графшу (рис. 3).
Рис.3. Рiвень пвдвищення надiйностi функцiонуван-ня системи керування тягового електропостачання
З графшу бачимо, що максимальне значення Pa мае альтернатива a1 - 11 i вибираемо як ва-р1ант шдвищення надшносп функцiонування системи керування тягового електропостачання електричного транспорту зпдно заданих вимог.
Висновки
У статтi автором розроблено метод системного тдходу з шдвищення надшносп функцюнування системи керування тягового елект-ропостачання електричного транспорту в умо-вах внутршшх i зовнiшнiх силових дш на ос-новi експертно! шформаци з урахуванням важливостi показникiв. Даний метод дае змогу проводити експертну оцшку стану функцю-нування системи керування та прогнозувати i вибирати рацюнальний варiант пiдвищення надiйностi функцiонування системи керування
тягового електропостачання з урахуванням не тшьки техшчних, але й оргашзацшно-право-вих та програмних заходiв.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Панкова, Л. А. Организация экспертизы и анализ экспертной информации [Текст] / Л. А. Панкова, А. М. Петровский, Н. В. Шнейдерман. -М.: Наука, 1984. - 214 с.
2. Матусевич, А. А. Методы защиты аппаратуры автоматики и телемеханики железных дорог от внутренних и внешних воздействий [Текст] / А. А. Матусевич // Сб. науч. тр. - 2006. -№ 48. - Екатеринбург: Урал. гос. ун-т путей сообщения, 2006. - С. 162-167.
3. Методы определения коэффициентов важности критериев [Текст] / А. М. Анохин и др. // Автоматика и телемеханика. - 1997. - № 8. - С. 3-35.
4. Брахман, Т. Р. Многокритериальность и выбор альтернативы в технике [Текст] / Т. Р. Брахман. - М.: Радио и связь, 1984. - 287 с.
5. Гуткин, Л. С. Оптимизация радиоэлектронных устройств по совокупности показателей качества [Текст] / Л. С. Гуткин. - М.: Радио, 1975. -367 с.
6. Принятие решения на основе нечетких моделей: примеры использования [Текст] / А. Н. Борисов, О. А. Крумберг, И. П. Федоров. - Рига: Знание, 1990. - 184 с.
Надшшла до редколегп 18.03.2009.
