Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Краснокуцкий, Иван Николаевич

Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики
<
Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Краснокуцкий, Иван Николаевич. Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.02 / Краснокуцкий Иван Николаевич; [Место защиты: Ом. гос. техн. ун-т].- Омск, 2012.- 175 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/1386

Содержание к диссертации

Введение

1. Исследование электроснабжения осветительных установок в составе электроэнергетической системы 12

1.1. Локальные системы электроснабжения осветительных установок 12

1.2. Автоматизированные распределенные системы электроснабжения осветительных установок

1.2.1. Общая структура управления наружным освещением 15

1.2.2. Обзор существующих систем наружного освещения 16

1.2.3. Автоматизированная система управления освещением НПО «МИР»

1.2.3.1. Назначение и состав системы 25

1.2.3.2. Защита силовых линий наружного освещения 30

1.2.3.3. Диагностика электрических сетей наружного освещения 32

1.2.3.4. Программное обеспечение системы 34

1.2.3.5. Функции системы 37

1.3. Выводы и результаты 40

2. Получение, цифровая обработка и анализ динамических процессов естественной освещенности в системе электроснабжения осветительных установок 41

2.1. Выбор измерительных устройств естественной освещенности, их математических описаний и методик исследования 41

2.2. Определение моментных и вероятностных характеристик

2.2.1. Основные формулы вычисления характеристик и анализ суточной освещенности 50

2.2.2. Результаты статистической обработки недельной экспериментальной информации

2.3. Спектральный анализ исследуемых динамических процессов 66

2.4. Выводы и результаты 80

3. Моделирование процессов управления системой электроснабжения осветительных установок 81

3.1. Модель простейшей системы управления освещением 81

3.1.1. Формализация нечетких множеств 83

3.1.2. Определение правил и нечеткий вывод з

3.1.3. Моделирование в программной среде 96

3.1.4. Исследование влияния помех 100

3.2. Модель системы с учетом годового расписания 103

3.2.1. Исследование модели с идеальным входным сигналом 108

3.2.2. Анализ помехоустойчивости системы 111

3.2.3. Модель системы с реальным входным сигналом

3.3. Экономическая эффективность предлагаемых алгоритмов управления „ 119

3.4. Выводы и результаты 120

4. Применение разработанных алгоритмов и модернизация АСДУ электроснабжением осветительных установок 122

4.1. Аппаратная часть АСДУ наружным освещением НПО «МИР» 124

4.1.1. Питающий пункт третьего исполнения ПП-03 124

4.1.2. Испытательная панель автоматизированной системы управления наружным освещением 127

4.1.3. Асинхронный преобразователь MOXANPort 5650 128

4.2. Программное обеспечение АСДУ наружным освещением 128

4.2.1. ОРС сервер «Омь» 128

4.2.2. Графический редактор МИР 131

4.2.3. Программный комплекс «Учет энергоресурсов» 132

4.2.4. Программа «Сервер тревог» 134

4.3. Интеллектуальная система принятия решения 135

4.3.1. Разработка программного интерфейса в среде Matlab GUIDE 135

4.3.2. Взаимодействие программного обеспечения Matlab с ОРС сервером «Омь» и ПК «Учет энергоресурсов» 137

4.3.3. Методы получения уровня освещенности на основе обработки видеосигнала 141

4.3.4 Выводы и результаты 149

Заключение 150

Библиографический список

Введение к работе

Актуальность. Повышение уровня автоматизации электроэнергетических систем и внедрение интеллектуальных систем управления энергоемкими объектами является одной из актуальных задач современной науки. Такие системы наряду с выполнением в автоматическом режиме заданных функций, обеспечивают экономию электроэнергии, что для многих предприятий является ключевым моментом в принятии решения об автоматизации. Система электроснабжения осветительных установок является естественной составляющей в структуре коммунального хозяйства городов и посёлков, она выделяется в особую техническую систему у крупных предприятий. Современные системы электроснабжения осветительных установок – это энергоемкие автоматизированные системы, правильное построение которых в значительной мере определяет эффективность труда и комфорт современной жизни. При этом необходимо учитывать ограничения, связанные с рациональным расходом электроэнергии на обеспечение их работы, затрат на текущую эксплуатацию осветительного оборудования, которые соотносятся с возможностями конкретных территорий и бизнеса. В зависимости от размеров и других особенностей возможны различные подходы к управлению системами электроснабжения осветительных установок и контролю над их состоянием. Задача принятия решения о времени включения или отключения осветительных установок и выборе режима их работы актуальна и до конца не изучена.

Таким образом, новые эффективные в вычислительном отношении и достаточно простые алгоритмы принятия решения и формирования управляющих воздействий востребованы в современных системах электроснабжения осветительных установок. В качестве теоретического базиса для решения данной задачи использована теория нечетких множеств.

Диссертация выполнена в соответствии с Федеральным законом № 261 от 23.10.2009 года «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, гос. контракт № 16.516.11.6091.

Объектом исследования является электроэнергетическая система, в состав которой входит система электроснабжения осветительных установок.

Предметом исследования являются методы управления системой электроснабжения осветительных установок.

Целью исследований является разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок за счет применения интеллектуальных методов выбора их времени включения, отключения и режима

работы на основе текущего значения естественной освещенности, времени суток и календарного дня года.

Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:

1 Проанализированы существующие системы электроснабжения осветитель-

ных установок.

  1. Рассмотрены подходы к выбору времени включения и отключения осветительных установок, а также режимов их работы.

  2. Получены экспериментальные данные измеренных значений естественной освещенности, проведена их статистическая обработка.

  3. Разработаны алгоритмы принятия решения об эффективном времени включения и отключения систем электроснабжения осветительных установок.

  4. Проведено имитационное моделирование полученных алгоритмов.

  5. Разработан программно-аппаратный комплекс, реализующий алгоритмы принятия решения в существующей системе электроснабжения осветительных установок.

Методы исследования. При выполнении работы использовались методы математического анализа, математической статистики и положения теории нечетких множеств. Для имитационного моделирования и обработки экспериментальных данных применялась система компьютерной математики Matlab и ее расширение Simulink. Специальное программное обеспечение для проведения экспериментов разработано в интегрированной среде разработки приложений Borland C++ Builder и системе компьютерной математики Matlab.

Научную новизну представляют:

метод вычисления мощности включения системы электроснабжения осветительных установок на основе нечеткой логики;

алгоритм управления системой электроснабжения осветительных установок с использованием разработанного метода на основе поступающих от датчиков данных о состоянии естественной освещенности, текущего времени суток и календарного дня года;

имитационная модель интеллектуальной системы принятия решения на основе разработанного алгоритма управления системой электроснабжения осветительных установок.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена экспериментальными исследованиями. В ходе экспериментальных исследований система показала высокую надежность работы и актуальность разработанных алгоритмов. При этом экспериментально подтверждена экономическая эффективность, расхождения между теоретическими и экспериментальными данными составляют не более десяти процентов.

Практическая ценность диссертации заключается в следующем:

предложенные алгоритмы выбора времени включения, отключения и режима работы системы электроснабжения осветительных установок позволяют осуществлять оперативный контроль значений естественной (солнечной) освещенности и на их основании, а также времени суток и календарного дня года, рассчитывать эффективный процент включения;

полученные структурные технические и алгоритмические решения позволили организовать интеллектуальную систему оперативного выбора режима включения системы электроснабжения осветительных установок в текущий момент времени;

разработанная имитационная модель позволяет: оценить влияние процесса изменения естественной (солнечной) освещенности на время и режимы включения системы электроснабжения осветительных установок при заданном дне года и времени суток; прогнозировать ее работоспособность при различном уровне помех; оценивать экономическую эффективность.

Апробация работы. Основные положения работы представлялись на: всероссийской научно-технической конференции «Транспорт, наука, бизнес: проблемы и стратегия развития» (Екатеринбург, 2008); XV-ой международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии СТТ 2009» (Томск, 2009); XV-ой международной конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2009); VII-ой всероссийской научно–практической конференции «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве» (Новокузнецк, 2009 г.); X-ой международной научно-практической конференции «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы» (г. Новочеркасск, 2009 г.); X-ой международной научно-практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (г. Новочеркасск, 2009 г.); девятой международной научно-практической конференции «Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения» (г. Новочеркасск, 2009 г.).

Использование результатов диссертации. Основные научные и практические результаты использованы: в Службе наружного освещения для выбора эффективной мощности включения осветительных установок на одном из участков города Омска; в НПО «МИР» (город Омск) при управлении системой электроснабжения осветительных установок; в Омском государственном Техническом Университете при организации учебного процесса на кафедре «Электроснабжение промышленных предприятий».

Публикации. Положения диссертации и основные результаты исследований опубликованы в 22 научных работах (из них восемь - в изданиях, рекомендованных ВАК и одно свидетельство о регистрации программы для ЭВМ).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка из 111 источников и приложений. Работа изложена на 171 странице и содержит 70 иллюстраций, 19 таблиц, 3 приложения.

Общая структура управления наружным освещением

Эргономичный интерфейс оператора с отображением основных характеристик пунктов включения в графическом виде на мнемосхемах, а также на карте города; малое время доставки информации диспетчеру, обеспечивающее оперативность принятия решений; автоматизированный многотарифный учет энергопотребления каждого пункта включения с суммированием по всей сети наружного освещения и возможностью оценки количества работающих осветительных установок; аппаратная и программная защита системы от несанкционированных и злоумышленных действий, с установкой, в том числе, датчиков контроля доступа в шкафы пунктов включения наружного освещения; высокая надежность аппаратных средств системы при штатной эксплуатации и при возникновении аварий в сетях освещения (наработка на отказ аппаратуры пунктов включения освещения - не менее 35000 часов); контроль попадания на сети наружного освещения постоянного напряжения от электротранспорта (до 600 В); использование в качестве канала связи силовых сетей освещения; работа аппаратуры пунктов включения в любой климатической зоне России и СНГ. АСУ наружным освещением TelePositionProJect

Разработанная компанией TelePosition Project система АСУ наружным освещением предназначена для надежного диспетчерского контроля и оперативного автоматизированного централизованного управления наружным освещением, диагностики состояния силового оборудования и сетей электроосвещения, повышения безопасности эксплуатации открытых сетей. С помощью коммуникационного модуля ComMod А и модулей расширения ХЮМ АСУ наружным освещением обеспечивает управление освещением по любым заранее заданным программам [100]. Особенности: предоставление диспетчеру диагностической информации о состоянии оборудования и линий освещения; оперативная выдача сообщений об аварии с указанием места аварии, отказавшего оборудования и рекомендаций диспетчеру; протоколирование работы системы и действий оператора; возможность адресного управления пунктами включения наружного освещения; отображение информации о состоянии пунктов включения и сетей освещения на электронной карте города; расширенная диагностика состояний оборудования: контроль наличия напряжения от подстанции, срабатывания магнитных пускателей, целостности предохранителей, линий освещения, возникновения коротких замыканий (в т.ч. межфазных), доступа в пункт включения; оперативная локализация места и причин аварии; возможность автономной работы головных пунктов включения по энергонезависимым часам-календарю; ведение дистанционного учета потребляемой электроэнергии; наличие базы данных, содержащей сведения об эксплуатируемом оборудовании, его состоянии и местонахождении; аппаратная и программная защита системы от несанкционированных и злоумышленных действий; совместимость с существующим силовым и осветительным оборудованием городов. АСУ наружным освещением «Луч» (г. Краснодар)

Автоматизированная система оперативного диспетчерского управления уличным освещением "Луч" предназначена для модернизации существующих и создания новых систем автоматического и автоматизированного централизованного управления уличным освещением на предприятиях город 19 ских электрических сетей, промышленных предприятиях и других объектах. Комплекс также ведет учет электроэнергии, контроль состояния сетей уличного освещения, диагностику оборудования и может интегрироваться с другими системами диспетчерского контроля и управления [101]. Система осуществляет: централизованное телеуправление включением и отключением освещения с тремя уровнями освещенности (День, Вечер, Ночь) в автоматическом режиме по утвержденному годовому графику; централизованное оперативное (индивидуальное и групповое) телеуправление включением и отключением освещения в ручном режиме; ручное местное управление режимами освещения обслуживающим персоналом; телеизмерения: фазных токов, фазных напряжений, активной и реактивной мощности по каждой из фаз, суммарной потребляемой мощности; учет потребляемой электроэнергии - активной и реактивной; контроль фазных напряжений на выход за нормативные показатели; контроль фазных токов на превышение допустимых пределов; возможность контроля дополнительных показателей на выход за допустимые границы; непрерывный мониторинг за состоянием каналов связи и исправностью контроллеров; контроль состояния коммутаторов уличного освещения (например, отключения по срабатыванию защиты); контроль состояния охранной сигнализации объекта с регистрацией времени ее срабатывания и оповещением диспетчерского персонала. АСУ наружным освещением

Определение моментных и вероятностных характеристик

Для подхода, связанного с фильтрацией разработано достаточно большое число алгоритмов оценивания как непрерывных, так и дискретных процессов, которые различаются типами моделей, применяемых для описания процессов и условий наблюдения, а также вероятностных характеристик случайных сигналов. Если оцениваемый марковский процесс описывается линейным уравнением и наблюдения также линейны, то применяется достаточно известный линейный непрерывный или дискретный фильтр Калмана-Бьюси (ФКБ). Алгоритм состоит из дифференциальных или разностных уравнений для вектора восстанавливаемого процесса и ковариационной матрицы ошибок оценивания. В вычислительном отношении такой дискретный ФКБ совпадает с РМНК. Кроме описания процессов во временной области переменным состояния в теории фильтрации используются и комплексные преобразования, т.е. спектры сигналов, позволяющие проектировать и реали-зовывать достаточно простые аналоговые и цифровые фильтры.

Простейшей операцией уменьшающей влияние ошибок является усреднение или, с точки зрения математической статистики, вычисление математического ожидания. Примем следующие обозначения. Допустим, что исследуется непрерывный сигнал u(t) и известны его значения и(п), полученные из u(t) с шагом дискретизации Т, а результатом обработки или вычислений являются дискретные величины х{п). Оценка математического ожидания или среднее значение вычисляется по формуле:

Импульсная характеристика будет конечной и такие цифровые устройства называют КИХ-фильтрами и для них справедливо, что b(k) = h(k), к = 0 .В общем случае в формулу (2.9) входит бесконечное число значений h(k) и передаточная функция (2.8) описывает БИХ - фильтр. Основной частотной характеристикой является амплитудная, для которой выполняется \H(f)\2 =\H{z)H(z-x)\z = ej27tJT . (2.12) Частотные характеристики дискретных процессов и систем периодичны с периодом равным частоте дискретизации /0=1/Г, поэтому, как правило, они При проектировании сглаживающих фильтров вводится идеальная амплитудная частотная характеристика #„(/) значение которой в полосе пропускания равны единице, а остальные - нулю. Для М значений нормированной частоты / е[0;0.5] вводится квадратичный функционал

Можно при проектировании использовать средства автоматизации, т.к. в состав пакета цифровой обработки Siqnal Processing Toolbox программной системы MATLAB входит процедура yulewalk осуществляющая расчет коэффициентов БИХ-фильтра по заданной амплитудной частотной характеристике [66].

Линейные разностные уравнения вида (2.7) достаточно щироко используются и в математической статистике под названием моделей авторегрес-сии-скользящего среднего или АРСС (p,q) и выделяется не два основных типа, как в цифровой фильтрации, а три. КИХ - фильтрам соответствует скользящее среднее СС ( ), а БИХ - фильтрам - АРСС (р,д)и авторегрессия АР (д ), когда все коэффициенты Ь(к) = 0 (к = \q) и (0) 0.

Простейшими являются модели СС (?) и их коэффициенты Ь(к) определяют веса, с которыми учитываются значения входного сигнала и(п-к), к = Ц в формировании выхода х(п). Если все коэффициенты одинаковы, то алгоритм СС аналогичен формуле (2.8) вычиеления среднего значения или оценке математического ожидания. Более естественным является выбор коэффициентов Ь(к) таким образом, чтобы ближайшие к х(п) значения и(п-к) учитывались с большим весом. В качестве такой убывающей функции может быть выбрана экспонента.

В работе предлагается использовать известный алгоритм экспоненциального сглаживания х(п) = у-х(п-1) + (1-у)-и(п), (2.15) который, как и рекуррентная процедура (2.6), является простейшим БИХ -фильтром первого порядка или моделью АР(1). При обработке экспериментальной информации коэффициент у выбирается из диапазона: 0 у 1, (2.16) но, если сравнивать (2.14) с формулой (2.6), то численное значение у следует ожидать более близким к единице.

Дискретным моделям экспоненциального сглаживания (2.14) и (2.16) соответствует непрерывный аналог в виде простейшего фильтра нижних частот (ФНЧ) с передаточной и весовой функциями: Тф-s + l Тф Характеристика w(t) изменяется по экспоненциальному закону, отсюда и название алгоритма (2.14). Можно показать, что параметры передаточных функций H0(z) и W0(s) связанны следующим выражением:

Моделирование в программной среде

Нечеткий вывод может осуществляется по алгоритмам Мамдани, Цу-камото, Ларсена и Такаги-Сугено-Канга [54, 67]. Алгоритм Мамдани наиболее часто применяется в системах управления неадаптивного типа, построенных на нечеткой логике, и довольно хорошо описывается в литературе, во многом схожие с ним алгоритмы Цукамото и Ларсена в большинстве этапов совпадают с алгоритмом Мамдани, но в свою очередь используются не так часто. Еще один популярный алгоритм Такаги-Сугено-Канга [54, 67], чаще находит свое применение в системах адаптивного типа. Его основное отличие это использование нечетких правил только одного типа: ЕСЛИ «Д есть ах» И «)32естьа2, то о = єх- ах + є2 а2, которые, в свою очередь, отличается от составленного свода. Поэтому, для построения нечеткого вывода используется алгоритм Мамдани. Для данного алгоритма этапы, представленные на рис.3.1, определяются следующим образом:

Этап 1 - Фаззификация или введение нечеткости выполняет процедуру сопоставления конкретных численных значений каждой входной переменной значениям функции принадлежности соответствующего ей состояния входной лингвистической переменной. В результате выполнения данного этапа для всех входных переменных определяются значения функций принадлежности по всем лингвистическим состояниям, которые используются в базе правил системы нечеткого вывода. Результатом фаззификации является множество 5 = {Ь.}, где Д- значение функции принадлежности для каждого под-заключения нечетких правил, полученных при фаззификации.

Агрегирование или процедура определения степени истинности условий по каждому из перечисленных правил системы нечеткого вывода. В условиях нечетких правил используются следующие методы [54]:

Так как во всех правилах используется только операция «И», то агрегирование проводится методом логической конъюнкции, по формуле (3.4). Результатом агрегирования является множество значений функций принадлежности В" = {Ь"(}, где / - общее количество входных нечетких правил, определенных на этапе фаззификации. В качестве метода вывода заключений (активизации) используется метод минимального значения, выполняющий активизацию логического заключения по формуле: . (PeJ = min{c„//( J}, (3.6) где м(рвт) функция принадлежности терма, являющегося значением выходной переменной Рвкл; с, -элемент множества С = {Ci), который определяется, как алгебраическое произведение элементов Ъ" множества В" и значений весовых коэффициентов Ft для каждого из правил системы нечеткого вывода. В данной системе все коэффициенты Ft равны единице.

Аккумуляция или процесс нахождения функции принадлежности для каждой из выходных лингвистических переменных Рвкл = {Рвклі}, выполняется по формуле; м\Рвкл) = тах{МіХРвкл)}, (3-7) где Мі (РвКл) функция принадлежности, полученная в результате активизации правил нечетких продукций; дефаззификация или приведение к четкости осуществляет нахождение конкретного численного значения для каждой из выходных лингвистических переменных. Результатом выполнения являются количественные значения выходной переменной «Мощность включения», которые могут быть использованы внещними устройствами или программным обеспечением для управляющих воздействий. Дефаззификация выполняется по методу наибольшего (правого) модального значения:

Рвт =тах{РЛЯИ1}, (3.8) где Р - модальное значение (мода) нечеткого множества для выходной пе-ременной Р после аккумуляции, определяемая следующим образом: Pe_=argmax{//(PeJ}, (3.9) где Рвклє[0,Ж]. Рассмотрим, в качестве примера, применение всех этапов для значений входных переменных t =$ ч. 50 мин. и Р=0,033 условных единиц. Результаты фаззификации для переменной «Время суток» и «Освещенность» представлены на рис.3.6. Утро Высокая Фаззификация для переменных «Время суток» и «Освещенность»: а - фаззификация для переменной «Время суток»; б - фаззификация для переменной «Освещенность» В переменной «Время суток» функции принадлежности термов «Ночь», «День» и «Вечер» равны нулю. Для состояний переменной «Освещенность»: «Очень низкая», «Низкая», «Средняя» и «Высокая» также равны нулю. Таким образом, результатом фаззификации для «Времени суток» Ґ5=8ч.50мин. является терм лингвистической переменной «Утро» со значением функции принадлежности Ъх равном 0,42. Для переменной «Освещенность» терм «Высокая» и соответствующее ему значение функции принадлежности 2=0.68 . А входным выражением для нечеткого вывода служит «Время суток» - «Утро» и «Освещенность» - «Высокая». Агрегирование для входных переменных проводится в соответствие с формулой (3.4), результаты представлены на рис.3.7.

Активизация входных переменных проводится в соответствие с формулой (3.6), при этом, по результатам фаззификации, учитывается только одно правило К5. Результаты для данных значений входных сигналов представлены нарис.3.8.

Испытательная панель автоматизированной системы управления наружным освещением

Задача внедрения является конечным результатом проведенной исследовательской работы. Для ее выполнения необходима разработка программного обеспечения отвечающего следующим требованиям: интеллектуальная система принятия рещения, должна быть полностью совместима с существующим автоматизированным рабочим местом (АРМ) диспетчера наружного освещения; принятие рещения о рекомендуемом режиме включения наружного освещения должно осуществляться на основе рассмотренных алгоритмов [39,41]. Входными данными при этом являются: естественная (солнечная) освещенность, время суток, календарная дата года; интеллектуальная система принятия решения должна интегрироваться в существующий АРМ для обеспечения оперативного контроля над ее состоянием, входными и рассчитанными значениями, а также для визуализации полученных данных и выполненных переключений. Структурная схема электроэнергетической системы электроснабжения осветительных установок приведена на рис.4.1.

Измеренное значение естественной освещенности Е(п) поступает на вход фильтрующего устройства, где обрабатывается в соответствие с формулой (2.20), выделяется тренд Е0(п) и передается в регулятор на основе нечеткого вывода, в котором вычисляется рекомендуемая мощность включения с годовым расписанием, и диспетчером принимается окончательное решение, при подтверждении он формирует команды ТУ, на основе которых в питающем пункте выполняется коммутация отходящих линий системы электроснабжения осветительных установок. Каждому из рассчитанных значений Р соответствует определенная комбинация числа задействованных фаз от-ходящих линий, приведенных в таблице 4.1.

Тип включения фаз отходящих линий наружного освещения Все фазы отключены Две фазы по 50% или одна фаза 100% Три фазы по 50%илипервая100%, авторая50% Две фазы по 100%или одна фаза 100% и две фазы по 50% Три фазы по 100%

После выполнения команд ТУ, на рабочем месте диспетчера при помощи 8СADА системы, отображаются положения автоматов в виде телесигнализации (ТС), а также значения токов, напряжений и мощностей.

Для проведения внедрения и испытаний алгоритмов управления наружным освещением на базе нечеткой логики, рассмотренных в третьей главе, к выходу питающего пункта третьего исполнения (ПП-03) была подключена испытательная панель наружного освещения по схеме, представленной на рис.4.2. Также было организованы автоматизированное рабочее место с установленным программным обеспечением и канал связи по интерфейсу rs-485 через асинхронный сервер MoxaNPort 5560.

АРМ диспетчера Rs 485_ Системаэлектроснабженияосветительныхустановок А Испытательная панель осветительных установок

Питающий пункт (ПП-03) обеспечивает [74]; включение и отключение тока в отходящей линии с помощью коммутационных элементов коммутатора; связь с центральным диспетчерским пунктом управления по каналу связи GSM, по радиоканалу или по проводному каналу связи; электронную токовую защиту фаз при превышении предельного тока коммутатора; защиту отходящих линий с помощью автоматических выключателей; сохранение уставок при отключении напряжения питания; управление освещенностью; включение режима ручного управления; накопление и хранение информации между очередными сеансами связи; контроль наличия напряжения на каждой фазе отходящей линии; внешнее управление включением и отключением отходящей линии по сигналам, поступающим на входы управления ПП; управление ЭПРА; сохранение накопленной информации при отключении напряжения питания; сохранение работоспособности при отсутствии напряжения фаз А и В питающей линии; контроль: состояния автоматических выключателей отходящих линий; включения обогрева; питания электронной аппаратуры от резервного источника питания; срабатывания сигнализации несанкционированного доступа в шкаф ПП.

Питающий пункт при помощи встроенных средств измерения обеспечивает: учет активной электроэнергии, потребляемой осветительными нагрузками; контроль напряжения каждой фазы; контроль тока потребления каждой фазы. В автоматическом режиме управления освещением (автономно и в составе АСДУ наружным освещением) обеспечивает: автоматическое включение и отключение наружного освещения по заданному годовому (суточному) временному графику с использованием режимов вечернего, ночного, утреннего и дневного освещения путем отключения коммутатором фаз А, В и С отходящей линии; сохранение уставок коммутатора при отключении напряжения питающей линии, автоматическое восстановление соответствующего режима наружного освещения после восстановления напряжения питания; блокирование ручного управления отходящей линией.

В режиме дистанционного телемеханического управления освещением по командам от пункта управления (ПУ) в составе АСДУ наружным освещением обеспечивает: независимое включение и отключение наружного освещения по каждой фазе отходящей линии по командам ТУ, поступающим от ПУ; формирование команд дискретного изменения освещенности (50 %, 100%) по каждой фазе отходящей линии; блокирование автоматического управления отходящей линией; блокирование ручного управления отходящей линией; сброс защиты отключенной фазы отходящей линии при получении команды включения соответствующей фазы; изменение уставок годового (суточного) графика освещения.

Питающий пункт (в составе АСДУ наружным освещением) обеспечивает контроль и передачу в ПУ следующих контролируемых параметров: включение режима ручного управления; включение режимов пониженной (50 %) или номинальной (100 %) мощности; наличие напряжения на фазах А, В и С отходящей линии; срабатывание электронной токовой защиты коммутатора по каждой фазе отходящей линии; срабатывание сигнализации несанкционированного доступа в ПП; включение обогрева; питание электронной аппаратуры ПП от резервного источника постоянного тока; состояние автоматических выключателей отходящей линии; измеренные значения активной электрической энергии, среднеквадратичных значений напряжения и силы тока по трем фазам питающей линии. Внещний вид питающего пункта представлен на рис.4.3.

В состав испытательной панели АСДУ наружным освещением входит: автоматические выключатели; индикатор мощности включения 50 или 100 процентов; контролер линии МИР КЛ-01; датчик линии МИР ДЛ-01; аппараты пускорегулируюшие МИР АПР-01.250.00; лампы накаливания; натриевые лампы высокого давления Reflux ДНаТ-250. Внещний вид испытательной панели АСДУ наружным освещением представлен на рис.4.4.

Испытательная панель наружного освещения подключается к питающему пункту, после чего на ней можно наблюдать исполнение команд отправляемых из диспетчерского центра.

Моха 5650 представляет собой восьмипортовый асинхронный сервер RS-232/422/485 в Ethernet, обеспечивающий работу АРМ с питающим пунктом по интерфейсу RS-485. При этом на АРМ создается виртуальный СОМ порт через который ОРС сервер обменивается информацией с контроллером питающего пункта. Внешний вид асинхронного преобразователя МОХА NPort 5650 представлен на рис.4.5.

Похожие диссертации на Разработка алгоритма и средств управления системами электроснабжения осветительных установок на основе методов нечеткой логики