Інформаційно-керуючі системи для локальних електроенергетичних об’єктів на основі сучасних інформаційних технологій

Кожен елемент локального об'єкта ЕЕС обслуговується механізмом реєстрації таблиць, у тому числі і універсальної таблиці, що містить розділи з повідомленнями, настройками, попередженнями, описом датчиків об'єкта.

Взаємодія об'єктів ґрунтується на використовуванні таблиць обміну даними. Розроблені вимоги утворення простору імен і угод, полів, наборів процедур, що зберігаються, і ін. Параметри об'єктів дозволяють визначити тип; стан; математичну модель; таблиці БД, що описують властивості об'єкта; таблиці баз знань; логічні моделі і ін.

У третьому розділі розроблені принципи побудови експертних систем діагностування, які на відміну від відомих забезпечують інтеграцію з інформаційною моделлю об'єктів і забезпечують декомпозицію безлічі причинно-наслідкових зв'язків і не вимагають корекції програмного коду при модернізації структури і змісту БЗ, включаючи склад і розміщення датчиків на мнемосхемах або на інших графічних зображеннях.

Декомпозиція дозволяє побудувати причинно-наслідкові залежності, що враховують перетини підмножин і оцінку вірогідності значущості можливих ситуацій, що описують простір станів при тій або іншій декомпозиції. Ситуація описується у вигляді дерев. Вершини дерев частини ситуацій пов'язані з датчиками контролю реального стану об'єкта.

Безліч ситуацій представлені у вигляді графа підлеглості ситуацій. В цьому випадку експертна система породжує певну послідовність локальних задач, що реалізовують глобальну задачу системи. При певній зміні умов функціонування об'єкта відбувається зміна ступеня значущості, пріоритету окремих локальних задач при формуванні рішення глобальної задачі. Для кожної підмножини локальної задачі Х існує така функція f, яка відображає підмножину на його доповнення

Х=Х\

у множині Х. Кожна підмножина відображається функцією f на підмножині всіх елементів Х, що залишилися з множини Х відносно вибраної підмножини . Формально вказана умова має вигляд

.

До важливих принципів для обмеження безлічі причинно-наслідкових ситуацій і підвищення ефективності роботи експертних систем відноситься також і підключення графічних зображень: мнемосхем, конструкцій і ін. з розміщенням на них датчиків реєстрації параметрів елементів локальних об'єктів, регулюючої апаратуру і ін. у тому числі тих, що не мають автоматичного знімання інформації про її положення для забезпечення можливості персоналу уточнити ситуацію на основі обробки додаткової інформації на підставі обґрунтованих запитів; використовування в базі знань "поверхневих" і "глибоких" знань. У "поверхневих" знаннях використовуються емпіричні правила причинно-наслідкових зв'язків, дані статистики, евристичні оцінки. Основу "глибоких" знань складають описи про локальний об'єкт: його структури, стани окремих компонентів устаткування, задані цільові функції, фізичні процеси, що зв'язують між собою динамічні змінні. Модель для розпізнавання включає: математичні моделі елементів і режимів, моделі різних аварійних ситуацій і їх проявів з правилами розпізнавання.

В розділі обґрунтовані структура експертної системи діагностування, структура багаторівневої БЗ. Простір станів локального об'єкта або елемента ЕЕС формалізується у вигляді дерев ситуацій і таблиць рішень. Для спрощення методів створення БЗ і БД, інтерпретації її правил, підвищення надійності інструментарію за рахунок забезпечення компактності таблиць БЗ, обґрунтовано і реалізовано представлення кожної таблиці рішень у вигляді декількох таблиць БЗ. При цьому безлічі ситуацій, що описують простір станів елемента або локального об'єкта, відповідає таблиця, що забезпечує автоматичну адаптацію моделі для діагностування: джерело інформації, наявність і місце знаходження графічного зображення, коди датчиків, які є вершинами для підмножини ситуацій. Для автоматизації ведення БЗ розроблені універсальні будівник і інтерпретатор логічних виразів.

Інтерпретатор забезпечує для кожної умови правила виконання наступних дій: витягання умови з БЗ - символьні рядки; їх перетворення в логічний вираз; підстановку значень змінних, що входять в логічний вираз; виконання логічного виразу.

Окрім цього, інтерпретатор забезпечує формування вектора поточного стану елемента; зіставлення поточного вектора з еталонними (БЗ) і формування висновків і рекомендацій. Обґрунтовані критерії прийняття рішень і розроблено алгоритмічне забезпечення інструментарію програмних засобів діагностування.

Запропоновано метод автоматизації аналізу аварійних ситуацій в ЕЕС, що відрізняється від відомих глибиною оперативного аналізу. Метод реалізований в двох варіантах: спрощеному (на основі реєстратора аварійних ситуацій) і повному (з використовуванням для обробки інформації вузла ЛОМ).

Важливими принципами підвищення ефективності роботи та реалізації системи аналізу, на основі існуючої інформації із забезпеченням можливості модернізації, є: опис безлічі ситуацій для класів об'єктів і типового набору датчиків реєстрації сигналів; адаптація безлічі описів класу під склад датчиків і особливості конкретного об'єкта; формування за результатами вимірювань комбінації станів комутаційних апаратів в процесі розвитку аварії; використовування узагальнених описів пристроїв релейного захисту і автоматики.

Виконання аналізу аварійних подій, що відбулися, на основі інформації про діючі пристрої РЗ і ПА, інформації про вимикачі, що відключилися і включилися; моделювання роботи РЗ і ПА і зіставлення з інформацією на декількох логічних рівнях: елемент устаткування, рівень приєднання, рівень підстанції,..., рівень мережі і ін.

Реалізація принципів дозволила виконати опис ситуацій для трансформаторів, ліній, збірних шин і ін. елементів ЕЕС, розробити БЗ для типового складу джерел аналогових і дискретних сигналів пристроїв РЗ і ПА елементів ЕЕС. Нижче, як приклад, приведена частина правил:

1. Локальний об'єкт представлений у вигляді елементів електричної системи: генератор, трансформатор, лінія, збірні шини і т.д. з типовим набором РЗ з урахуванням резервування і ПА

i: 1 i NRZj: RZiMRZj, k: 1 k NPAj: PAk MPAj,

де i - номер РЗ, к - номер ПА на елементі j локального об'єкта електричної системи, RZi - i тий РЗ, РАк - к-та ПА, які працюють при пошкодженнях на j елементі, MRZj - підмножина, що включає РЗ елементу об'єкта, MPAj - підмножина, що включає ПА, що діє на елемент об'єкта, NRZj - кількість РЗ на j елементі, NPAj - кількість видів ПА, які можуть впливати на j елемент.

2. Реєстрована інформація (дискретна і аналогова) групується по елементах, а потім для кожного елемента по видах типових засобів РЗ і ПА, джерелам сигналів (РЗ, ПА, ключі управління, системи управління вимикачами і ін.), виконуваних діях (відключення, включення, заборона, формування логічної частини команди) при настройці системи збору і всякій зміні її конфігурації, а також при зміні топології локального об'єкта ЕЕС.

3. Опис команд РЗ і ПА на основі інформації про елементи конкретного об'єкта, що міститься в графічній (схеми з'єднань поточного режиму роботи, схеми РЗ і ПА) і символьній частинах БД.

4. Узагальнення структурно-функціонального представлення РЗ для створення типових БЗ, що містять опис причинно-наслідкових залежностей можливих станів (гіпотез станів) елемента на основі реєстрованої інформації. При цьому наявність інформації про виконання однієї з NК команд кожної РЗ елемента локального об'єкта ЕЕС описуються предикатами на основі кванторів загальності і існування

i: 1 i NRZj: RZiMRZj m: 1mNК :SРRZi=1.

Сформульовані правила процедурного типу, що описують безліч причинно-наслідкових ситуації при аварійних ситуаціях в ЕЕС і дозволяють виявити, зокрема відмови і помилкову роботу РЗ і відмови вимикачів; розроблені БЗ для типових складів РЗ і ПА для елементів локальних об'єктів ЕЕС.

Основними блоками ПЗ експертної системи аналізу роботи РЗ і ПА є: реєстрації сигналів, визначення об'єкта з пошкодженням, відбору сигналів для об'єкта, аналізу роботи РЗ і ПА об'єкта на підставі фактів, моделювання роботи РЗ і ПА, формування звітів. Експертна система виконує оцінку стану приводу вимикача за часом включення, або вимикання і за часом неодночасності вимикання фаз при урахуванні сигналів від команд РЗ на спрацьовування.

У розділі розроблено метод адаптації типових БЗ з гіпотезами ситуацій до складу засобів РЗ і ПА, що є на конкретному елементі, і фактичного складу сигналів системи вимірювань, а також метод побудови моделі для аналізу аварійної ситуації безпосередньо за допомогою цифрового реєстратора на основі інформаційно-логічної моделі об'єкта.

До опису команд протиаварійного керування входять: логічні вирази команд; умови спрацьовування пристроїв РЗ і ПА при представленні РЗ і ПА узагальненими функціонально структурними схемами; таблиці, що містять інформацію про об'єкти, на які впливають команди (вимикачі, інші види РЗ і ПА) залежно від режиму роботи локального об'єкта ЕЕС; таблиці, що містять опис дій команд: включити, відключити, блокувати, підірвати, формувати, визначити величину дії і характер і ін.

Логічні вирази і таблиці є частиною БЗ. За допомогою ключів встановлюється зв'язок між названими компонентами БЗ і таблицями БД, які описують елементи локального об'єкта. Будівник логічних виразів забезпечує модифікацію (зміна структури названої частини БЗ) і корекцію змісту, а інтерпретатор забезпечує їх використання при виконанні умови спрацьовування. Таким чином, процес опису команд винесений за межі програмного коду, а виконання здійснюється універсальним інтерпретатором. Класифікація ситуацій з якісними ознаками виконується на основі введення для кожної пари Хj, Xi, для яких використовується двійкове кодування якісних ознак, змінних, що характеризують їх спільність або відмінність. В розділі наведено приклад, який підтверджує ефективність і доцільність використовування розробленого методу для аналізу аварійної ситуації.

У четвертому розділі приведені результати розробки математичної моделі і методів управління режимами локальних об'єктів ЕЕС.

Найскладнішим об'єктом ЕЕС є електрична станція, а її найбільш складним елементом, в значній мірі визначаючий динамічні режими, - синхронний генератор. В інструментарії ПЗ реалізовані дві моделі генератора: у формі рівнянь Парка-Горєва при використанні багатоконтурних заступних схем і одержана автором на основі частотних характеристик модель:

де Eqe - ЕРС, що створюється стаціонарним струмом збудження; rf - активний опір обмотки збудження; Хad - опір взаємоіндукції; S - ковзання ротора генератора; ТJ - постійна інерції агрегату (генератор і турбіна); G(js), G - модуль і кут роторної провідності синхронного генератора.

У моделі враховується насичення магнітної системи генератора. Дані рекомендації по використанню моделей генератора.

При імітаційному моделюванні найбільше число перетворень виконується в графічному зображенні такого локального об'єкта ЕЕС, як електрична станція. Для зниження трудомісткості підготовки зовнішньої моделі даних технологічної задачі розроблено метод декомпозиції складних графічних образів на принципах ієрархії і диспетчерських найменувань вузлів - вершин складових графічного зображення.

В результаті узагальнення і удосконалення математичних моделей і режимів розроблена математична модель для ІКС локальних об'єктів ЕЕС, що адаптується і забезпечує:

- урахування дії пристроїв ПА у вигляді доповнень потужностей РПА, QПА в рівняннях балансу потужностей у вузлах. Логічні вирази, що визначають спрацьовування пристроїв ПА знаходяться в БЗ і обробляються універсальним інтерпретатором в програмному коді, а наявність і вид ПА на приєднаннях об'єктів ЕЕС відображається в БД;

- урахування дії РЗ і ПА шляхом управління комутаційною складовою моделі (імітація положення комутаційних апаратів), що адаптується, при збереженні математичної моделі РЗ і ПА в БЗ;

- вибір методу рішення рівнянь залежно від технологічної задачі і топології розрахункової схеми. Так, для вирішення систем алгебраїчних рівнянь реалізований підхід Джонеса, суть якого полягає у тому, що ітераційний процес мінімізації вектора нев'язності будується на підставі аналіза безлічі точок, які лежать на спіральній кривій в площині вектора-градієнта і вектора приростів параметрів і одержані по методу Ньютона - Рафсона, що забезпечує кращу збіжність методу.

У розділі приведені методи аналізу динамічної стійкості локальних об'єктів ЕЕС при використовуванні розробленої моделі турбогенератора і управління динамічними режимами роботи ТЕС. Метод використано при рішенні задачі керування асинхронним режимом генератора, що викликаний втратою збудження. Показано, що управління моментом турбіни з метою забезпечення сталості амплітудного значення струму в обмотці статора при роботі генератора в асинхронному режимі дозволило зменшити негативний вплив вказаного режиму як на електричну систему, так і на генератор. Так, при керуванні асинхронним режимом генератора потужністю 300 МВт з потужністю турбіни 40% від номінальної, зменшилися середнє значення реактивної потужності і амплітуди коливань активної і реактивної потужностей, що сприяють меншим нагрівам конструктивних вузлів генератора, а період провороту ротора збільшився з 2 с до 7 с.

Одержані аналітичні вирази для розрахунку параметрів сталого асинхронного режиму генератора, які використовуються також в БЗ для діагностування генератора:

,

,

,

,

де sмакс, sмін - максимальне і мінімальне значення ковзання, які мають місце, коли момент турбіни дорівнює асинхронному моменту генератора. Аналітичні вирази дозволили встановити ступінь впливу параметрів на екстремуми ковзання.

Показана ефективність розроблених моделей шляхом порівняльного аналізу результатів моделювання асинхронних режимів і даних натурних експериментів для генераторів потужністю 200, 300 і 800 МВт.

У п'ятому розділі розроблені, за допомогою інструментарію програмних засобів, прикладні експертні системи діагностування електроустаткування локальних об'єктів ЕЕС.

У ряді ситуацій, які реалізовані в БЗ експертної системи діагностування генераторів (ЕСДГ), серед безлічі причин присутні внутрішні пошкодження обмоток генератора. У розділі розроблені методи контролю пошкоджень обмоток збудження і статора генератора.

Так, метод безперервного контролю ізоляції ротора складається з двох етапів. Для попередньої оцінки наявності замикань витків в роторі за даними поточного режиму використовується критерій

,

де -

розрахункове значення струму в обмотці збудження, що визначається по параметрах поточного режиму з урахуванням насичення; if ЗАМ, uf - заміряне (фактичне) значення струму і напруги збудження; Р, Q, u - активна і реактивна потужності і напруга на затискувачах генератора в поточному режимі; wf - номінальне число витків обмотки збудження.; rf105 - активний опір обмотки збудження при температурі 1050 С.

Для уточнення висновку про появу витків в обмотці ротора, що замкнулися, виконується порівняння поточного значення внутрішньомножинної відстані реєстрованого струму в обмотці збудження при подачі імпульсу на вхід АРЗ генератора

,

де ifmax - максимальне значення струму в обмотці збудження в процесі його зміни; if(tK) - значення струму для теперішнього моменту часу; n - число реєстрованих значень струму збудження D з еталонним значенням Dе. Якщо D>Dе, то факт наявності короткозамкнених витків у роторі підтверджується.

У розділі приведений метод визначення замикань витків в статорі. Правила, що використані в методі, сформульовані на підставі ряду розрахунків пошкоджень в обмотці статора генератора потужністю 200 МВт. Використовування значень струму збудження і електромагнітного моменту, при характерних пошкодженнях, дозволило сформувати еталони класів для діагностування і записати логічні вирази, у тому числі і приведені:

"замикання між фазами при розташуванні точки замикання в одній з фаз поблизу нейтралі";

"замикання між фазами з декількома витками у фазах";

"короткозамкнені витки у фазі" і ін.

ЕСДГ може працювати як вузол ЛОМ, так і у складі АРМ начальника зміни електростанції і може функціонувати в автоматичному режимі і режимі "оперативного контролю" при використовуванні діаграм потужності. Розроблений інтерфейс забезпечує модифікацію структури і корекцію інформації таблиць рішення БЗ і таблиць БД; корекцію складу датчиків включаючи їх розміщення на мнемосхемі, заміну мнемосхеми, пояснення рішень, архівацію інформації, виявлення тенденції зміни параметрів, визначення допустимості струмів та ін. і значно спрощує взаємодію персоналу з ПЗ.

У розділі сформульовані критерії оцінки стану трансформаторів, розроблені правила процедурного типу для БЗ і алгоритм ухвалення рішення.

Аналіз ряду робіт, що пов'язані з діагностикою стану асинхронних двигунів і режимів їх роботи, показав, що діагностичні параметри достатньо просто представляються у вигляді процедурних правил, які були сформульовані і представлені в БЗ, яка є основою прикладної експертної системи для діагностування асинхронних двигунів.

Обґрунтоване використання розробленого інструментарію програмних засобів діагностування для оцінки стану режимів і устаткування вітрової електричної станції (ВЕС). Розглянуто декілька напрямів підвищення ефективності керування ВЕС, у тому числі і розширення функцій системи керування за рахунок урахування режимів електричної мережі, до якої підключена ВЕС. У роботі була виконана оцінка стійкості роботи ВЕС і показана можливість використання керування поворотом лопаток вітрової турбіни для забезпечення стійкості роботи ВЕС.

У розділі виконана оцінка чутливості сукупності електромагнітних параметрів (частотних характеристик), а також режимних параметрів до відхилень каталожних даних асинхронного генератора, оскільки останні широко використовуються як для синтезу моделей двигунів, так і для діагностування.

У шостому розділі виконані оцінки ефективності інструментарію ПЗ для створення АРМ локальних електроенергетичних об'єктів. В першу чергу, ставилася задача перевірки можливості використання розробленого інструментарію, а не створення багатофункціональних прикладних АРМ. Реалізовано розроблені інтегровані інформаційно - логічні моделі БД при використанні наступного: зв'язків між складними графічними зображеннями і графічними зображеннями елементів з кортежами в символьній частині БД; зв'язки між наборами властивостей об'єктів БД по технологічним системам, службам, місцю розташування, підсистемам АСУТП і АСУП і т.д.; класифікацію устаткування по технологічним і конструктивним ознакам. Позамовна технологія програмування забезпечує побудову зв'язків і їх динамічне оновлення і групування інформації за об'єктами на основі їх реєстрації в "посередниках".

Так, за допомогою АРМ начальника зміни ТЕС оперативний персонал може використовувати ПЗ на основі головної схеми електричних з'єднань ТЕС, на основі діаграми потужності блоку, на основі головного меню АРМ. У складі стандартних функцій інформаційної підтримки персоналу реалізована ситуація, коли при необхідності за умов експлуатації на певний інтервал часу вводяться тимчасові уставки, але при цьому автоматично забезпечується повідомлення для нової зміни факту про зміну основних уставок блокувань, сигналізації, пристроїв технологічного захисту, РЗ і ПА.

Структура інформаційної моделі АРМ являє собою розгалужені взаємозв'язані на основі загального опису виділених сутностей потоки таблиць. Інформація нормалізована, що сприяє забезпеченню цілісності БД. Розроблена структура універсального ключа, який відображає в першу чергу структурні зв'язки між об'єктами електричної мережі. Вторинними ключами є коди різних видів пристроїв релейного захисту; автоматики; систем управління; джерел сигналів; видів дій (команд), коди елементів; правил БЗ, що описують команди пристроїв; різних класифікаторів і довідників.

На підставі графічного зображення мережі забезпечується перехід до схем ділянок мережі, формованих за різними умовами, до схем підстанцій, електростанцій, розрахунку режимів. "Підсвічування" графічних образів, підказки, що з'являються, спливаюча інформація у вигляді типу і диспетчерського позначення елемента при наведенні курсору на графічний образ елемента не тільки спрощують взаємодію користувача із складними графічними зображеннями, але і забезпечують контроль встановлених зв'язків між рівнями графічного зображення і графічними об'єктами різних рівнів.

Розв'язання технологічних задач для різних локальних об'єктів, починаючи від формування правил для БЗ і закінчуючи імітаційним моделюванням, дозволяє зробити висновок про працездатність розробленого інструментарію.

У додатках знаходиться інформація щодо тестування компонент інструментарію ПЗ; алгоритми модулів для створення графа з'єднань локального об'єкта; приклади декомпозиції графічних зображень ТЕС; опис пристрою керування асинхронним режимом і алгоритму його роботи; результати зіставлення розрахунків анормальних режимів за різними моделями з даними натурних випробувань; результати досліджень аналітичних виразів для розрахунку асинхронного режиму генератора; приклади таблиць рішень, реалізованих в БЗ діагностику генераторів і трансформаторів. У додатку також знаходяться документи по упровадженню результатів роботи у виробництво і їх використовування в навчальному процесі Донецького національного технічного університету.

Висновки

Результатом дисертаційної роботи є розробка на основі сучасних інформаційних технологій методології побудови і створення ІКС для локальних об'єктів ЕЕС, які на сучасному етапі розвитку електроенергетики України забезпечують розв'язання актуальної науково-технічної проблеми і якісно новий рівень автоматизованого керування локальними об'єктами і елементами ЕЕС. У дисертації одержані наступні результати:

1. Аналіз тенденцій побудови АСУТП, сучасних інформаційних технологій, особливостей технологічних задач автоматизованого керування локальними об'єктами ЕЕС в умовах структурної перебудови енергетики і створення енергетичного ринку показав, що децентралізація управління приводить до появи ряду проблем, які необхідно вирішувати для забезпечення надійності електропостачання. Відзначаються такі фактори, як порушення ієрархічних зв'язків системи керування, що охоплювала раніше єдину ЕЕС, значне зростання числа технологічних задач і їх різноманітність, динамічність ситуацій, які необхідно аналізувати при керуванні локальними електроенергетичними об'єктами.

2. Встановлено, що відсутній єдиний концептуальний підхід до проблеми інформаційного забезпечення задач керування, що реалізується позадачний спосіб ведення інформації. Об'єктно-орієнтована технологія програмування, сучасні спеціалізовані інтегровані пакети в більшій мірі відповідають вимогам інженера-дослідника, ніж інженера-технолога.

Показано, що для прийняття рішень по управлінню локальними електроенергетичними об'єктами необхідно створити механізми, що забезпечують, як мінімум, цілісне бачення об'єкта в актуальному стані і в динаміці при взаємодії об'єктів як один з одним, так і з системою управління, розгляди різних альтернативних варіантів розвитку всієї цієї системи, а також звуження різноманіття (редукцію) цих альтернатив на основі цільових критеріїв.

3. Розроблені положення, правила і принципи представлення елементів ЕЕС для реалізації в ІКС технології керування з позиції інженера-електрика, створення моделі об'єкта у виді окремо адаптуємих складових, універсального представлення об'єкта в графічній і табличних формах, забезпечення інтеграції інформації, універсальної взаємодії об'єктів, формування законів керування динамічними режимами роботи генераторів для забезпечення якості перехідного процесу, представлення інтелектуальних процесів в БЗ.

Розроблена методологія побудови ІКС локальними об'єктами ЕЕС, яка забезпечила створення компонент для реалізації ІКС у вигляді системи відкритого типу з автоматичним і автоматизованим створенням адаптованих моделей для імітаційного моделювання, інформаційної підтримки рішень персоналу, аналізу стану електроустаткування і роботи РЗ і ПА в аварійних ситуаціях.

4. Для побудови експертних систем визначені і обґрунтовані положення, правила, принципи, функціонально-структурні моделі створення інструментальних засобів роботи із знаннями процедурного типа, декомпозиції локального об'єкта (елемента), структурування і інтерпретації знань. Методологія побудови експертних систем діагностування забезпечила інтеграцію БД и БЗ об'єктів, декомпозицію множин причинно-наслідкових ситуацій, які відображують стан об'єкта.

5. Обґрунтована і реалізована концепція роздільної адаптації складових моделі локального об'єкта ЕЕС і подальшої інтеграції складових для створення моделі, що адекватна поточній ситуації.

6. Розроблена математична модель локального об'єкта ЕЕС, яка заснована не на загальній системі рівнянь для системи, а на сукупності елементів: генератори, вузли навантаження, мережа, для яких алгоритмічно розглядаються системи рівнянь. При цьому спрощується не тільки рішення технологічної задачі без прийняття яких-небудь допущень, що знижують точність, але й створюються умови для ефективного використовування автоматично побудованих за допомогою графічного інтерфейсу моделей об'єктів ЕЕС. Узгоджені методи рішення систем рівнянь з технологічними задачами. Вимогами до математичних моделей елементів і режимів є не створення універсальних моделей, а можливість автоматичної адаптації до актуального стану об'єкта і особливостей технологічної задачі і цільових посилок.

У роботі виконане узагальнення існуючих моделей елементів, розроблено нову "спрощену" модель турбогенератора на основі частотних характеристик, яка на відміну від класичних "спрощених" моделей враховує фізичні процеси в роторі генератора.

7. Запропоновано метод формування законів керування електромеханічними процесами генераторів і інструментарій засобів для їх реалізації.

Розроблено спосіб симетрування асинхронного режиму, який виникає при втраті збудження генератором, приведені оцінки ефективності його реалізації. Показано, що управління моментом турбіни, з метою забезпечення постійності амплітудного значення струму в обмотці статора, при роботі генератора в асинхронному режимі, дозволило зменшити негативний вплив вказаного режиму як на електричну систему, так і на генератор.

8. Одержані аналітичні вирази для розрахунку параметрів сталого асинхронного режиму генератора, які використовуються в БЗ діагностування генератора. Виконана оцінка впливу електромагнітних параметрів на екстремальні значення ковзання генератора, що працює в асинхронному режимі через втрату збудження.

9. Обґрунтований концептуальний підхід до технології ведення графічної і символьної інформації, який враховує, що експлуатація локальних об'єктів регламентується безліччю інструкцій (нормативно-довідкових і директивних матеріалів, результатами випробувань і т.д.). Запропонована і реалізована декомпозиція складних графічних зображень такого локального об'єкта, як електрична станція.

Розроблена інтегрована інформаційна модель предметної області, що динамічно оновляється і яка задовольняє сучасним інформаційним технологіям, забезпечує функціонування ППЗ на єдиній інформаційній основі і спрощує взаємодію користувача з ПЕОМ.

10. Реалізована позамовна технологія програмування з позицій інженера-електрика для вирішення поточних і перспективних задач експлуатації. Забезпечено автоматичне формування математичних моделей на основі принципових схем електричних з'єднань, формування управляючих ознак для адаптації моделей і оцінки допустимості команд керування на основі інформації від систем збору і яка оперативно вводиться оператором.

Розроблені багатофункціональні моделі, що здатні перебудовуватися і зберігати високий ступінь адекватності як при зміні цільових і оцінних установок, так і інформації.

Реалізована можливість без зміни програмного коду модифікації частини математичної складової, яка пов'язана з узагальненим моделюванням роботи РЗ і ПА, і зберігається у вигляді логічних виразів в БЗ. Це дозволяє адаптувати інструментарій програмних засобів при зміні пристроїв РЗ і ПА.

Розроблені методи і алгоритми адаптації моделей, що забезпечують виконання взаємозв'язаних вимог: адекватно відображати актуальний стан об'єкта, формувати алгоритм керування переводом об'єкта з актуального стану в стан, який відповідає меті керування.

11. Розроблені методи, алгоритми і програмні засоби для діагностування стану електроустаткування, виконання аналізу роботи РЗ і ПА, у тому числі і відмови вимикачів і засобів РЗ, помилкові спрацьовування РЗ.

Створені методи побудови і інтерпретації БЗ на відміну від відомих не вимагають корекції інструментального ПЗ імітаційного моделювання і експертної системи при модернізації структури та корекції змісту БЗ, при зміні розташування і кількості датчиків сигналів, при зміні РЗ і ПА локального об'єкта і його елементів.

12. Розроблені інструментальні програмні засоби для реалізації прикладних експертних систем діагностування.

Розроблені структури і створені бази знань для експертних систем діагностики силових трансформаторів і генераторів потужністю 200-300 МВт.

З урахуванням рекомендованих пристроїв РЗ і ПА для ліній електропередачі, збірних шин, трансформаторів підстанцій і електричних станцій розроблені типові бази знань, алгоритми і модулі їх адаптації до конкретних елементів ЕЕС і до каналів реєстрації аналогової і дискретної інформації від пристроїв РЗ, ПА, систем управління вимикачами.

Інструментарій програмних засобів для аналізу роботи пристроїв РЗ і ПА передбачає реалізацію двох варіантів аналізу: безпосередньо цифровим реєстратором і шляхом обробки інформації від реєстратора ПЕОМ ЛОМ.

Створений класифікатор для цифрового реєстратора, що дозволяє на основі інформаційно-логічної моделі об'єкта будувати модель елемента, яка використовується при аналізі аварійних ситуацій.

13. Розроблений метод діагностування замикань витків обмотки збудження при роботі генератора в сталому режимі. Метод заснований на зіставленні струмів обмотки збудження. Порівнюють струми, що розраховується з урахуванням насичення магнітної системи і що вимірюється. У методі передбачений етап уточнення попереднього висновку по реакціях на збурення з боку АРЗ генератора.

14. Основні наукові результати та розроблені засоби впроваджено у виробництво та активно використовуються в навчальному процесі Донецького національного технічного університету.

Основний зміст роботи відображено у наступних публікаціях

1. Заболотный И.П., . Каплунов В.Б., Ларин А.М., Лернер Л.Г., Рогозин Г.Г. Анализ электромагнитных параметров и некоторых переходных процессов в турбогенераторах мощностью 500 МВт // Электротехника.-1984.-N10. - С. 14-18.

2. Конюхов А.И., Миняйло А.С., Заболотный И.П., Павлюков В.А. О возможности самозапуска двигателей собственных нужд блока АСТГ при его работе в асинхронном режиме // Вестник Львовского политехнического института "Электроэнергетические и электромеханические системы"-1987.- N12. - С. 35- 39.

3. Заболотный И.П., Ларин А.М., Заболотный Д.И. Автоматизированное рабочее место инженера предприятия электрических сетей // Энергетика и электрификация. - 1994. - N1. - С. 23-25.

4. Заболотный И.П. Анализ методов определения совокупности электромагнитных параметров синхронных генераторов // Сборник научных трудов энергетического факультета. Электромеханика и электроэнергетика. -Донецк: ДонГТУ. - 1996. - С. 93-97.

5. Ларин А.М., Заболотный И.П. Электронный тренажер по управлению асинхронными режимами турбогенераторов // Сборник научных трудов энергетического факультета. Электромеханика и электроэнергетика. -Донецк: ДонГТУ. - 1996. - С. 80-83.

6. Заболотный И.П., Ларин А.М., Павлюков В.А. Создание автоматизированных рабочих мест инженеров - электриков // Энергетика и электрификация. - 1996. - N4. - С. 39 - 40.

7. Заболотный И.П., Ларин А.М., Павлюков В.А. Разработка графического интерфейса автоматизированного рабочего места инженера- электрика // Изв.вузов Электромеханика. - 1997. - N1-2. - С. 68-69.

8. Заболотный И.П., Павлюков В.А Применение компьютерных технологий для управления электрическими системами // Технічна електродинаміка. - 1998. -Спеціальний випуск. - С. 90-99.

9. Заболотный И.П., Диа Ибрагим, Муравьев В.Г. Исследование возможности создания экспертных систем диагностики состояния и режимов работы оборудования электрических систем // Технічна електродинаміка. - 1998. - Спеціальний випуск. - С. 127-132.

10. Заболотный И.П., Диа Ибрагим. Разработка минимальной сложности математической модели генератора для анализа длительных переходных процессов в энергосистемах // Сборник научных трудов ДонГТУ. Серия: Электротехника и энергетика. - Донецк: ДонГТУ. - 1998. - Вып. 2. - С. 181-188.

11. Заболотный И.П. Развитие научных основ автоматизированных систем оперативного управления в энергетике // Сборник научных трудов ДонГТУ. Серия: Электротехника и энергетика. - Донецк: ДонГТУ. - 1998. - Вып. 2. - С. 189-193.

12. Заболотный И.П. Разработка методики формирования законов управления анормальными режимами работы электрических систем Кн. "Контроль і управління в складних системах" (КУСС-97). - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця. - 1999. - Т.3. - С. 286-290.

13. Заболотный И.П., Диа Ибрагим. Экспертная система диагностики состояния генераторов электрических станций // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серия: обчислювальна техніка та автоматизація. - Донецьк: ДонДТУ. - 1999. - Вип. 3. - С. 51-56.

14. Заболотный И.П., Диа Ибрагим. Динамическая математическая модель электрической части ТЭС // Сборник научных трудов Донецкого государственного технического университета. Серия: электротехника и энергетика. - Донецк: ДонГТУ. - 1999. - Вып. 4. - С. 205-209.

15. Рогозин Г.Г., Заболотный И.П. Метод автоматического симметрирования асинхронного режима невозбужденного турбогенератора в электрической системе // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: обчислювальна техніка та автоматизація. - Донецьк: ДонДТУ. - 1999. - Вип. 12. - С. 91-97.

16. Заболотный И.П., Диа Ибрагим. Реализация функции контроля нагрева генератора с помощью экспертной системы диагностики // Энергетика и электрификация. - 1999. - N4. - С. 54-56.

17. Заболотный И.П., Кобазев В.П., Желтов Е.А. Алгоритмическая схема тренажера "АЧР" для оперативного персонала энергопредприятия // Сборник научных трудов Донецкого государственного технического университета. Серия: электротехника и энергетика. - Донецк: ДонГТУ. - 1999. - Вып. 4. - С. 191-194

18. Заболотный И.П. Симметрирование асинхронного режима генератора // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонДТУ. - 2000. - Вип. 17. - С. 190-193.

19. Заболотный И.П., Павлюков В.А. Метод оперативного формирования моделей электрических систем // Вісник Національного університету "Львівська політехніка". - Львів: Львівська політехніка. - 2000. - №403. - С. 56-62.

20. Заболотный И.П. Моделирование режимов работы электрических систем в рамках информационно-управляющего комплекса // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: обчислювальна техніка та автоматизація. - Донецьк: ДонДТУ. - 2000. - Вип. 20. - С. 247 - 252.

21. Заболотный И.П., Павлюков В.А. Автоматизированная система оперативного управления локальными объектами электрических систем // Збірник наукових праць Донецького державного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонГТУ. - 2000. - Вип. 21. - С. 25-28.

22. Заболотный И.П. Реализация оценки вероятности события в экспертной системе диагностики генератора // Збірник наукових праць Донецького державного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонГТУ. - 2000. - Вип. 21: - С. 158-161.

23. Заболотный И.П., Ларина Е.Ю. Исследование динамических характеристик асинхронного двигателя смесителя компонентов в различных режимах работы // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: обчислювальна техніка та автоматизація. - Донецьк: ДонДТУ. - 2001. - Вип. 25. - С. 284 - 291.

24. Заболотный И.П., Гришанов С.А. Математическая модель для расчета динамических режимов электрической системы // Вісник Східноукраїнського Національного університету. - Луганськ: СНУ. - 2001. - №3 (37)-С. 79-85.

25. Заболотный И.П. Математические модели и методы анализа динамических режимов синхронных генераторов // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Проблеми удосконалення електричних машин і апаратів. Теорія і практика - Харків: НТУ "ХПІ". - 2001. - №17. - С. 62-64

26. Заболотний І.П, Дмітрієва О.М. Збільшення діапазонів зміни напруги конденсаторними установками // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонДТУ. - 2001. - Вип. 28. - С. 143-147.

27. Заболотный И.П. Совершенствование методов анализа динамических режимов в электрических системах// Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонДТУ. - 2001. - Вип. 28. - С. 148 - 151.

28. Заболотный И.П. Развитие теоретических основ и создание экспертных систем для локальных объектов электроэнергетической системы //Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація. - Донецьк: РВА ДонДТУ. - 2002. - Вип. 38. - С. 49 - 55

29. Заболотный И.П. Развитие теоретических основ и создание экспертных систем для режимов и электрооборудования локальных объектов электрической системы// Вісник Східноукраїнського Національного університету. - Луганськ: СНУ. - 2002. - №4 (50) - С. 129-137

30. Заболотный И.П. Развитие теоретических основ и создание метода автоматического формирования адаптируемой модели электроэнергетического объекта // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонДТУ. - 2002. - Вип. 41. - С. 83 - 89.

31. Заболотный И.П., Сазонов В.В. Экспертная система анализа аварийных ситуаций в электрических системах // Збірник наукових праць Донецького національного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонНТУ. - 2002. - Вип. 50. - С. 165-171

32. Иванилов Б.Ю., Заболотный И.П. Средства наблюдения электроэнергетических объектов предприятия Рекон и результаты их использования при анализе системной аварии ЭС Украины 26 июля 2001 //Збірник наукових праць Донецького національного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика.-Донецьк: ДонНТУ, 2002.-Вип. 50.-С. 172-176.

33. Рогозін Г.Г., Заболотний І.П., Ковязін В.О., Бех М.К. Перспективні способи діагностування міжвиткових замикань обмотки збудження турбогенератора // Збірник наукових праць Донецького національного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонНТУ. - 2002. - Вип. 50. - С. 181-188.

34. Иванилов Б.Ю., Заболотный И.П. Оценка технологи регистрации и обработки информации // Электрические станции. - 2003. - №9. - С. 40-45.

35. Заболотный И.П. Автоматизация анализа аварийных ситуаций в электрических системах // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонНТУ, 2003. - Вип. 67. - С. 26-30.

36. Заболотный И.П. Определение внутренних коротких замыканий генератора с помощью экспертной системы диагностики // Вісник національного університету "Львівська політехніка". - 2003. - №487. - С. 194-200.

37. Рогозин Г.Г., Заболотный И.П., Пятлина Н.Г., Невингловский А.В. Исследование переходных процессов в обмотке возбуждения генератора ТГВ-200М при квазиступенчатых диагностических воздействиях // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонНТУ. - 2003. - Вип. 67. - С. 14-20.

38. Заболотный И.П. Влияние погрешности каталожных данных асинхронного двигателя на электромагнитные параметры и параметры нестационарных режимов//Електротехніка і Електромеханіка.-2004.-№1.-С.29-32.

39. Заболотный И.П., Гришанов С.А. Анализ моделей турбогенераторов для исследования анормальных режимов работы // Вісник Кременчуцького державного політехнічного інституту. - 2004. - №2. - С. 174-177.

40. Заболотный И.П. Внеязыковая технология программирования в информационно-управляющей системе локальными объектами ЭЭС // Вісник Кременчуцького державного політехнічного інституту. - 2004. - №3. - С. 171-174.

41. Заболотный И.П., Гришанов С.А. Математическая модель узла генерации электроэнергетической системы // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика. - Донецьк: ДонНТУ. - 2004. - Вип. 79. - С. 90-95.

42. Способ управления синхронным генератором в асинхронном режиме. А.С. СССР/ Заболотный И.П., Рогозин Г.Г. - N1419456. Опубл. 1988, Бюл. № . С.

43. Zabolotny I.P., Larin A.M., Larina I.I., Penkov O.V. The simulating of dynamic regimes of the turbogenerator on the IBM PC // Materialy Konferencyjne XXXI miedzynarodowe symposium maszyn elektrycznych Maszyny synchroniczne. - Gliwice. - 1995. Sept. 1995. - Р. 383 - 385.

44. Rogozin G.G., Zabolotny. Symmetrization of Asynchronous Condition Caused by Excitation Loss of a Turbogenerator in Electrical System // International AEGEAN Conference on Electrical Machines and Power Electronics. - Technical University Ankara, Turkey. - 2004. - Р. 308-311.

45. Заболотный И.П., Ларин А.М. Программное обеспечение автоматизированного учебного курса // Тезисы докладов республиканской научно- методической конференции: Нові технології підготовки спеціалістів з вищою технічною освітою за тристепеневою системою.-Вінниця.-1996. - С. 93-97.

46. Заболотный И.П. Подготовка специалистов по управлению электрическими системами на базе современных информационных технологий// Збірник доповідей науково-методичної конференції: Шляхи та проблеми входження України в світовий освітянський простір". - Вінниця. - 1999. - Т. 2. - С. 231-235.

47. Заболотный И.П Методы анализа асинхронных режимов в электрических системах// Сборник трудов научно-технической конференции Энергосистема: управление, качество, безопасность. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. - С. 136-139.

Размещено на Allbest.ru

...