Введение к работе
Актуальность проблемы. Теоретические основы, алгоритмы и методы повышения достоверности информации в электроэнергетике разрабатываются с начала 60-х годов. В настоящее время основные принципы теории сформулированы достаточно четко и наблюдается широкое внедрение ее методов в практику. Наиболее полное практическое применение в энергетике методы повышения достоверности получили в задачах управления электроэнергетическими системами для улучшения качества исходной информации. Применительно к отдельным подстанциям переменного тока (ПС), а также вставкам и передачам постоянного тока (ВПТ к ПИТ), внедрение алгоритмов обработки данных развивалось значительно медленнее. Это объясняется тем, что в России внедрение вычислительной техники в энергетике начиналось с верхних уровней автоматизированной системы диспетчерского управления. И лишь с начала 90-х годов началось практическое применение средств вычислительной техники нового поколения на нижних уровнях энергосистем - в АСУ ТП крупных электрических и тепловых статній, вставок и передач постоянного и подстанций переменного тока.
Опыт эксплуатации показывает, что точность информации, получаемой по аналоговым каналам ввода от первичных датчиков, колеблется в пределах 2% - 5%. Это препятствует постановке ряда важных задач АСУ ТП, таких как оперативный контроль режима, контроль потерь, дорасчет неизмеряемых параметров режима, некоторых задач диагностики силового и измерительного оборудования, построению советчиков диспетчеру. Поэтому задача повышения точности и надежности исходной информации о текущем режиме является весьма актуальной.
Качество оперативной информации, используемой в АСУ ТП, может быть улучшено как за счет использования более совершенных технических средств (измерительных трансформаторов, датчиков и т.д.), так и за счет применения алгоритмических приемов обработки информации. Для решения задачи повышения качества в части аналоговой информации, а также для дорасчета неизмеряемых параметров режима наиболее часто используются методы оценивания со-
стояніш. Для комплексной оценки работы измерительной системы с учетом значений дискретных и аналоговых сигналов, для создания систем оценки ситуаций и принятия решений (советчиков диспетчеру), используются методы построения баз знаний и экспертных систем. При использовании в рамках верхнего уровня обработки информации для АСУ ТП электрических станций и подстанций этих алгоритмов в комплексе, интегрировано, становиться возможным построение надежной информационной системы, с минимальными погрешностями измерений и максимально комфортным для персонала отображением.
Цель работы и основные направления исследований. Целью диссертационной работы является научное обоснование методов, обеспечивающих построение в рамках АСУТП систем повьшіения достоверности и качества информации, с учетом отличий в постановке задачи для подстанций переменного тока, вставок постоянного тока и передач постоянного тока.
В соответствии с указанной целью, основные направления исследований состоят в следующем:
-
Поиск путей повышения качества и достоверности информации на основе анализа состояния теории, практики и современных тенденций развития этого вопроса.
-
Исследование особенностей применения алгоритмов оценивания состояния для подстанций постоянного и переменного тока. Разработка способов повышения быстродействия и сходимости алгоритмов оценивания состояния для ПС, ВГТТ и ППТ.
-
Разработка математической модели ятя расчета установившегося режима н статического оценивания состояния вставок и передач постоянного тока.
^Систематизация способов диагностики исправности измерительной системы. Оценка их эффективности. Разработка оптимальных алгоритмов диагностики для подстанций постоянного и переменного тока.
-
Создание и разработка новых методов и алгоритмов для системы оценки ситуаций и принятия решений АСУ ТП ПС, ВПТ и ППТ на базе экспертных систем и логического анализа.
-
Создание программных комплексов на базе разработанных алгоритмов и их апробация на реальных объектах.
Методика выполнения исследований. Решение указанных выше задач производилось с использованием теории оценивания состоя-
ния, методов математической статистики, линейной алгебры и методов решения нелинейных систем уравнений. Использовались также элементы теории систем, системного анализа и математической логики. Математическое описание объектов производилось с использованием методов расчета установившегося режима подстанций постоянного и переменного тока. Ряд вопросов, связанных с определением области применения разработанных алгоритмов и анализом математической модели измерений, решен экспериментально. Научная новизна работы.
Для решения задач исследования автором создана и представлена классификация типов существующих методов и алгоритмов повышения достоверности информации в АСУ ТП электрических станций и подстанций, позволяющая наглядно провести систематизацию средств решения данного класса задач.
Впервые рассмотрены особенности реализации и применения алгоритмов оценивания состояния для подстанций постоянного и переменного тока. Предложены методы повышения быстродействия процесса оценивания путем однократного вычисления матрицы Якоби и диакоптики (разделения на подсистемы) по различным классам напряжения для ПС и стороне выпрямителя и инвертора для ВПТ и ППТ.
На основании выполненного анализа разлігчньїх методов решения задачи оценивания состояния автором впервые представлены теоретические положения по реализации задачи оценивания состояния для вставок и передач постоянного тока. Разработана методика повышения быстродействия и сходимости алгоритмов оценивания состояния для ВПТ и ППТ путем замены тригонометрических функций углов зажигания, погасания и коммутации на первые два слагаемых их разложения в ряд Тейлора.
Разработан обобщенный метод поиска неверных измерений для ПС. ВПТ и ППТ. Он основан на анализе качества оценки по вероятности выполнения критерия %2 с дальнейшим отбрасыванием и заменой на псевдоизмереніи измерений с максимальным относительным остатком.
Разработаны новые алгоритмы для создания системы оценки ситуаций и принятия решений АСУ ТП ПС, ВПТ и ППТ на базе экспертных систем и алгоритмов логического анализа. Практическая значимості, работы и се внедрение. Разработано пять программных комплексов для повышения достоверности нн-
.5
формации, в которых реализованы основные алгоритмы и результаты, полученные в диссертационной работе:
Комплекс оценивания состояния;
Система оценки ситуаций и принятия решений;
Программа дорасчета нсизмсряемых параметров режима;
Программный комплекс диагностики измерительной системы;
Программа вычисления ресурса оборудования. Разработанные комплексы включены в состав базового программного обеспечения АСУ ТП «Венец» и внедрены на Выборгской преобразовательной подстанции в 1997-1998гг.
Апробация работы. Диссертационная работа и ее отдельные части докладывались и обсуждались: на Всероссийской научно - тєхішческой конференции с участием специалистов стран СНГ, Литвы и дальнего зарубежья «Релейная защита и автоматика энергосистем -98» (Москва, 1998г.), на Усимпозиуме ТРАВЭК «Электротехника 2010» (Москва, 1999г.), на XIV Научно - тєхішческой конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем - 2000 (Москва, 2000г.), на конференции молодых специалистов электроэнергетики -2000 (Москва, 2000г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введеши, четырех глав, заключения, списка литературы (101 наименование). Объем работы включает в себя 146 страниц основного текста, 7 таблиц и 18 рисунков.
