CC BY
4
2017. № 6 (14). С. 110
УДК 004.8
Карелин А.Е. студент магистратуры 2 курса факультет «Техника и технологии»
Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал)
ДГТУ в г. Шахты Россия, г. Шахты
ПРИНЦИПЫ, МЕТОДЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Аннотация:
В данной статье был произведен анализ диагностических систем и разработка экспертной системы диагностики систем электроснабжения города целью которой является определение неисправностей, присутствующих в системах электроснабжения, с описанием их технического состояния. Также было произведено тестирование экспертной системы.
Ключевые слова: Электроэнергетика, системы управления, экспертные системы, системы поддержки принятия решений.
Karelin A.E. student
2 course, Faculty «Engineering and Technologies» Institute of Entrepreneurship and Service sector (branch) «Don State
Technical University» Shakhty Russia, Shakhty
PRINCIPLES, METHODS AND INFORMATION TOOLS OF MANAGEMENT IN ENERGY SYSTEMS
Annotation:
This article has analyzed diagnostic systems and the development of an expert system for diagnosing power supply systems, the purpose of which is to identify faults present in power supply systems, with a description of their technical condition. An expert system was also tested.
Key words: Electric power industry, control systems, expert systems, decision support systems.
Введение
Основным элементом в управлении сложными технологическими процессами, обладающими большими полномочиями, является диспетчер, или лицо, принимающее решение (ЛПР). Лицо, принимающее решение, обычно работает в условиях большого объема поступающей информации для оперативного анализа, дефицита времени и стрессовых ситуаций. Но
ФОРУМ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ 12(2$) 2018
htto://forum-nauka.ru
879
возможности лиц, принимающих решения, не безграничны. Это привело к использованию компьютеров в области оперативно-диспетчерского управления сложными технологическими процессами.
Наибольший эффект от такого применения можно получить в человеко-машинных системах поддержки принятия оперативных решений, в которых функции обработки информации распределены между человеком и компьютером. При этом информационная система должна выполнять не только традиционные функции сбора, хранения, преобразования и отображения поступающей информации, но и выявлять ситуации, требующие вмешательства лиц, принимающих решения, а также предоставлять ему рекомендации руководства.
Одной из важнейших проблем, возникающих при проектировании систем поддержки принятия решений (СППР), является проблема автоматизации некоторых функций ЛПР. Интерес к данной проблеме логичен и определяется следующими факторами:
- построение систем поддержки принятия оперативных решений, координирующих различные аспекты управления, становится невозможным без автоматизации функций, связанных с выявлением и анализом сложных ситуаций, выявлением причин возникновения таких ситуаций и принятием решения о соответствующем воздействии на управляемый процесс;
- повышение эффективности СППР во многом зависит от того, насколько автоматизированы действия лица принимающего решения.
При решении перечисленных задач СППР должна обладать знаниями о проблемной области, в которой эти задачи возникают, и алгоритмах, результаты которых должны быть автоматически синтезированы.
Разработка экспертной системы диагностики систем электроснабжения
Цель функционирования экспертной диагностической системы - это определение неисправностей, присутствующих в системах электроснабжения, с описанием их технического состояния.
Основой для построения диагностической системы являются знания специалиста, записанные в виде информационных образов для постановки проблемы. Чтобы описать свои знания, эксперт должен выделить совокупность всех неисправностей системы электроснабжения, которые диагностическая система будет различать.
База знаний экспертной системы производственного типа состоит из логических операторов «если... то...». Далее создается дерево решений и формируется база правил.
Для диагностических систем используются продукционные системы с прямой цепью рассуждения. Обобщенный алгоритм прямой цепочки рассуждений выглядит так:
1) определяется переменная, описывающая начальное состояние ситуации;
2) переменная заносится в очередь на обработку;
3) в массиве правил ищется правило, содержащее первую переменную в очереди; если такое правило не найдено, задача не может быть решена;
4) неинициализированным переменным условной части найденного правила присваиваются значения путем запроса к пользователю;
5) все условия правила проверяются на истинность; в случае истины выполняется часть «то»;
6) переменная в части «то» получает некоторое значение и помещается в конец очереди;
7) переменная, стоящая в начале очереди, удаляется, если она больше не найдена в условной части других правил;
8) рассуждение заканчивается, как только очередь переменных станет
пуста.
Факты и правила могут быть представлены в виде ориентированного графа. Каждая вершина такого графа является некоторым вопросом, переходы графа являются ответами на этот вопрос.
На рисунке 1 изображен фрагмент графа, определяющий общую диагностику неисправности системы электроснабжения.
Рисунок 1 - Фрагмент графа системы диагностики неисправностей системы электроснабжения
По этому графу составлены следующие правила. Таблица 1 - База правил_
Номер правила Описание правила
Правило 1 Если на линиях электропередач имеется техническая неисправность и отключение линии приводит к перетоку активной мощности, то необходимо уточнить и проанализировать возможное место повреждения и тип короткого замыкания по данным регистраторов аварийных событий и фиксирующих устройств.
Правило 2 При наличии технической неисправности на линиях электропередачи и отключении линии не приводит к перетоку активной мощности, решение о повторном тестировании после неудачных первых испытаний может быть принято на основании дополнительной информации о наличии опасных природных и техногенных явлений в зоне прохождения линии электропередачи (сильный ветер, мокрый снег, гололед, грозы, пожары).
Правило 3 При повреждении силовых трансформаторов необходимо немедленно ввести в эксплуатацию находящийся в резерве трансформатор. При автоматическом отключении трансформатора под действием резервной защиты (защита от внутренних повреждений не сработала), повлекшем отключение электроэнергии потребительских энергоустановок или недопустимую перегрузку оставшегося в эксплуатации трансформаторного оборудования, отключенный трансформатор может быть снова включен без проверки.
Правило 4 Если отключение шин действием защит вызвало нарушение электроснабжения потребителей, обесточивание собственных нужд электростанции, то необходимо проверить обесточены шины сразу от любой транзитной линии (желательно без аварийной подстанции), трансформатор, трансформатор или генератора, который работает на холостом ходу.
Правило 5 Если отключение шин действием защит не вызвало нарушения электроснабжения потребителей, обесточивания собственных нужд электростанции (или их части) требует: принять меры по обеспечению стабильной работы генерирующего оборудования перед синхронизацией и подъемом груза; - осмотреть оборудование, входящее в зону дифференциальной защиты шин; - идентифицировать и отделить поврежденный участок от шин; - подать напряжение на шины от любой транзитной линии электропередачи или трансформатора; - синхронизировать отключенные генераторы с последующим набором нагрузки.
Правило 99 Если электрогенератор вышел из синхронизма (изменение значений токов, напряжений, мощностей), то необходимо: - выявить и устранить причину нарушения синхронизма; - синхронизировать генератор, включить сеть и нагрузить ее. Если возбуждения не восстановлено в течение установленного времени, генератор должен быть разгружен и отключен от сети.
Тестирование экспертной системы
Тестирование - проверка соответствия программы требованиям, осуществляемая путем наблюдения за ее работой в специальных, искусственно созданных ситуациях, выбранных определенным образом.
Есть несколько признаков, по которым принято классифицировать виды тестирования. В данном случае тестирование проводилось методом черного ящика.
При тестировании методом черного ящика тестировщик имеет доступ только через интерфейс. Результаты тестирования экспертной системы по методу черного ящика представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Результаты тестирования ЭС
Входные параметры Выходные параметры
Нарушение электроснабжения потребителей Правило 4
Выход электрогенератора из синхронизма Правило 99
Нарушение на ЛЭП привело к перетокам активной Правило 1
мощности
Неисправность измерительных трансформаторов Правило 18
Отказы разъединителей Правило 70
Повреждение выключателей Правило 6
Заключение
Была разработана система диагностики неисправностей системы электроснабжения, позволяющая оперативно определять неисправности в энергетических системах. Поддержка принятия решения на основе базы правил обеспечивает принятие оптимального решения по устранению возникшей проблемы.
Алгоритм принятия решений и база правил реализованы на языке CLIPS, пользовательский интерфейс на языке C#.
Использованные источники:
1. Джарратано, Дж. Экспертные системы. Принципы разработки и программирование / Дж. Джарратано, Г. Райли. - 4-е изд. - М.: Вильямс, 2006. - 1152 с.
2. Башлыков, А.А. Экспертные системы поддержки принятия решений в энергетике / А. А. Башлыков, А. П. Еремеев; под. ред. А. Ф. Дьякова. - М.: МЭИ, 2014. - 216 с.
3. Хренников, А.Ю. Основные методы диагностики состояния электрооборудования для выявления дефектов и повреждений: учеб. -метод. пособ. / А.Ю. Хренников, О.А. Терешко. - М.: ИУЭ ГУУ, 2005. - 52 с.
4. Гаврилова Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем / Т.А. Гаврилова В.Ф. Хорошевский. - СПб.: Питер, 2013. - 384 с.
5. Егоров Н.В. Диагностические информационно-экспертные системы / Н.В. Егоров, А.Г. Карпов. - М.: Вильямс, 2012. - 470 с.
