Содержание к диссертации
Глава Ik Иштадионно-моделирующий комплекс анализа
вариантов развития энергосистем, методы и средства
его создания , 14
Назначение имитапдонно-моделирующего комплекса .... 15
Модели анализа вариантов развития энергосистем .... 19
Составление перспективных балансов мощностей объединённых и районных энергосистем (баланс мощности) ,.,.,.,,. 21
Подготовка сводных и справочных данных о развитии и режимах работы электростанций (справки по станциям) ..,.,... 23
Составление перспективных балансов электроэнергии Объединённых энергосистем ;..23
Составление перспективных балансов электроэнерпш для ЕЭС СССР ...24
Расчёт потребностей резерва мощности ЕЭС СССР ...25
Получение сводных и справочных данных о развитии
и режимах работы электросетевых объектов ..26
2.7. Составление перспективных суточных режимов работы
. электростанций 27
Предмет и методы имитационного моделирования 28
Информационная и диалоговая поддержка процессов моделирования ..,. » 42
, ВЫВОДЫ 44
Глава П. Концепции банка данных ЩЕС/ЭНИН .46
Назначение банка данных моделирующего комплекса ...46
Логические модели данных ...........48
Требования к банку данных, предъявляемые моделирукн щим комплексом 58
Архитектура банна данных ИНЕС/ЭНИН 63
Средства реализации банка данных 68
Обобщение методики работы с реляционными моделями данных для сетевой модели данных с выделенной иерархией. Постановка задачи 72
Реляционная алгебра .73
Операции реляционной алгебры 74
Реляционная модель данных 77
Реляционная теория данных (нормализация) 77
Метод ИС-отношений 81
Построение индекса *. 85
Актуализация выбора 86
Дальнейшая нормализация. Нормальная форма выбора
Актуализация соединения 90
Нормальная форма соединения С СГИФ ) 94
Манипулирование данными в системе ИС-отношений 97
Язык манипулирования данными, основанный на ЙС-отно-шениях 102
Язык, интерпретирующий реляционную алгебру .105
ВЫВОДЫ 108
Глава Ш. Основные подсистемы банка данных III
Подсистема ОПИСАНИЕ ДАННЫХ III
Подсистема ВВОД 119
Подсистема ВЫВОД 123
Подсистема ДОСТУП 126
Подсистема ПЕЧАТЬ 130
ВЫВОДЫ 133
_ 4 -
Глава ІУ. Средства банка данных, предназначенные для
организации диалога человек-ЭВМ 135
Методы организации диалога , 136
Метод структурного диалога .. 140
3 Диалог, управляемый данными 147
Общее описание и принцип работы подсистемы ПРОСМОТРИ КОРРЕКТИРОВКА БАЗ ДАННЫХ ...148
Реализация подсистемы ПРОСМОТР И КОРРЕКТИРОВКА
БАЗ ДАННЫХ 150
Многотерминальный монитор ИН0С 152
Монитор структурного диалога 153
Сервисные средства 157
ВЫВОда 158
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 160
ЛИТЕРАТУРА 165
Приложение I. Информация, используемая для моделей комплек
са анализа вариантов развития энергосистем 173
Приложение П. Описание языка системы структурного диалога
Представление информации на экране диалогового устройства , 187
Директивы системы 189
Приложение Ш. Внедрение банка данных ИНЕС/ЭНЙН и моделирующего комплекса анализа вариантов развития энергосистем 194
Введение к работе
Актуальность работы. ХХУТ съезд КПСС в программном документе, принятом 2 марта 1981 года "Основные направления развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года /I/ указал:
"В электроэнергетике... продолжить работы по дальнейшему развитию Единой энергетической системы страны, повышению надёжности и качества электроснабжения народного хозяйства..."
"Повышать качество... планирования и анализа хозяйственной деятельности с эффективным использованием электронно-вычислительной техники..."
"Улучшить организацию планирования, структуру, формы и методы работы плановых органов. Внедрить и эффективно использовать автоматизированную систему плановых расчётов".
"В области естественных и технических наук сосредоточить уси-^ лия на решении следующих проблем:
... совершенствование вычислительной техники, её элементной "": базы и математического обеспечения, средств и систем сбора,, пересдачи и обработки информации".
В свете принятых решений исключительно актуальным является создание комплексов средств математического обеспечения, позволяющего .производить анализ планов развития Единой энергетической системы СССР и входящих в неё энергосистем. Эти средства примем ниш как на уровне подготовки и оценки плановых решений, так и на уровне конкретизации, корректировки и выполнения планов.
Система средств представляет собой мощный аналитический инструмент, позволяющий оценивать функционирование энергосистем при различных вариантах их развития. Она состоит из ряда моделей, которые объединяются в один исследовательский комплекс по принципу единой информационной базы, единой системы математического
обеспечения средств подготовки, хранения, доступа к информации, и пі принципу единой системы управления шатанным экспериментом с моделями в режиме диалога человек-ЭВМ,
Целью диссертационной работы является разработка методов и средств математического обеспечения для создания комплекса имитационных моделей анализа вариантов развития энергосистем. Разрабатываемые средства математического обеспечения призваны обеспечить единую методику работы со всеми моделями комплекса, цредусматри-вая модульность, гибкость, нецрерывность его развития, простоту включения в комплекс новых моделей, создание единого математического аппарата описания закономерностей и параметров для всех моделей» а также единого механизма проведения машинных экспериментов на моделях.
Основные задачи диссертационной работы следующие, I. Исследование существующих и проектируемых моделей анализа вариантов развития энергосистем (глава I) с целью выявления;
а) специфики используемой информации;
б) характера логических связей мегду элементами этой информа
ции;
в) характера результатов работы моделей,
2* Анализ современных методов, подходов и средств, применяемых в деле постановки, проектирования и использования имитационных од> делей?с целью определения состава средств математического обеспечения ишиацЕоннонйоделируищего комплекса*
Исследование (глава и) различных логических моделей данных с целью выбора той логической модели, которая соответствует назначению моделирующего комплекса,
Разработка требований к банку данных и диалоговой системе на основании проведенных исследований,
Разработка архитектуры банка данных, т*е., состав подсистем
и характер их связей.
6* Разработка, в соответствии с выбранной логической моделью
данных, методики и формального аппарата для анализа данных, .для синтеза схемы хранения данных и для маншулирования данными; разработка входных языков и способов реализации подсистем банка.
Разработка входного языка и способа реализации диалоговой системы банка данных (глава ІУ).
Реализащя разработанных подсистем банка далных и диалоговой системы банка данных,
Реализация и внедрение имитащонно-глоделирующего комплекса анализа вариантов развития энергосистем.
Основные идеи работы следующие.
Банк данных является основным средством, осуществляющий объединение отдельных моделей анализа вариантов развития энергосистем в единый исследовательский комплекс на основе единой базы данных.
Диалоговая система банка данных является средством уцравлен ния машинным имитационным экспериментом в режиме диалога человек-ЭВМ.
Наиболее приемлемая логическая модель данных для задач моделирующего комплекса - сетевая модель с выделенной иерархией.
Принятое в реляционных моделях данных /60, 61, 62, 63, 64/ составление схеглы базы данных на основе объединения нормализованных описаний отношений между данными оправдано на этапе первичного описания информации. Однако в дальнейшем использование автоматизированных процедур синтеза отношений может привести к потере эффективности доступа, недостаточному использованию специфики логических связей и частотных характеристик использования этих связей. Поэтому целесообразно разработать специализированный формализм и методику работы с базой данных на основании, во-пер~
^8-
вых, первичного нормализованного описания отношений, во-вторых, спевдфики и частоты использования логических связей.
5. Принятое в реляционных моделях данных выделение документов,
или таблкц,методом реляционной алгебры соответствует ме-
тоду выделения семейства траекторий в сетевой модели базы данных. На основе этого метода должны быть построены основные подсистемы банка данных.
Для обеспечения взаимно-однозначного соответствия между вну-тримашинным и внешним "чсловеко-читаемым" представлением документов банка данных необходимо использовать некоторый специальный формализм задания "макета" документа.
Ключевой и позищонный методы идентификации реквизитов документа банка могут быть объединены, если в качестве ключа реквизита использовать его позиционный номер.
6- Разработанный автором метод структурного диалога позволяет объединить известные в литературе методы организации диалога человек-ЭВМ: метод "меню", метод "анкета", метод "директива" и "сценарий диалога"; тем самым обеспечивается шогофункцдовальность, оперативность, наглядность и удобство работы человека в режиме работы диалога с ЭШ-
Методика выполнения исследований вытекает из сущности поставленных задач.
Метод анализа современных разработок и средств был применён на этапе определения состава необходимых средств математического обеспечения, на этапе выбора логической модели данных, фордщглиров* ші требований к банку данных; на этапе создания формализмов входных языков банка данных и на этапе разработки диалоговой системы банка данных.
Реализация подсистем банка данных производилась методом построения прекомпиляторов на проме^куточные языки с дальнейшим использованием интерпретаторов этих языков.
3* Опробование и развитие каждой из подсистем осуществлялось методом машинного эксперимента в процессе реализации комплекса анализа вариантов развития энергосистем с использованием реальной информации и при подключении реальных моделей.
Опробование и развитие диалоговой системы осуществлялось сперва посредством машинного эксперимента, затем, после включения ее в состав ИНЕС, методом анализа ее работы в условиях функционирующих систем на основе ИНЕС и анализа пожеланий и потребностей пользователей системы,
4, Внедрение банка данных ИНЕС/ЭНИН осуществляется методом передачи дистрибутивной магнитной ленты, содержащей автоматизированные процедуры адаптации банка данных к условиям конкретной вычислительной установки.
К защите представляется следующее.
На основании проведенных исследований найдены новые решения-
І. В области построения архитектуры и входного языка банка данных для создания моделирующего комплекса; решение характерно тем, что:
а) используется сетевая логическая модель данных с возмож
ностью выделения иерархии, что дает наибольшую эффективность в ор
ганизации хранения данных и доступа к ним, максимальную возмож
ность учета специфики использования информации;
б) в то же время используется ряд важных возможностей реля-
отобраяешш ционной модели данных, а именно: применяется метод схемы
базы данных на документы банка данных, посредством форм ввода и вывода информации, используется также метод нормализации логических отношений при первичном описании информации;-это обеспечивает сравнительную простоту работы с базой данных;
в) документы банка данных не обязательно должны быть нормали
зованными, что, в частности, позволяет избежать повторения ведущих
ключевых реквизитов в какдой строке и допускает наличие неопреде-
деленных значений реквизитов;
г) обеспечена организация передачи данных от банка к моделям и обратно через промежуточные наборы данных, куда включены документы банка» что дает возможность поочередного использования подсистемами банка оперативной памяти; банк данных не "отнимает" у моделей оперативной памяти; такая организация
передачи данных обеспечивает совместимость с системами управления базами данных другого типа, например, такими, как СЕТОР (Институт Энергосетьпроект), банк в системе ДОС ЕС (ЭНИН), СУШ "ЭЛЕКТРА" (ЦЦУ ЕЭС СССР).
2. В области построения диалоговых систем управления процессом проведения моделирующего эксперимента новое решение характеризуется следующим: сценарий диалога задается логической сетью, с использованием тех же понятий, которые применяются при описании информационной логической сети; это позволяет:
а) использовать схему базы данных как описание сирна*
рия диалога» управляемого данными;
б) объединить,в рамках одного формализма, использование
методов организации диалога; "меню", "анкета"» "директива".
Научная новизна работы заключается в том, что удалось обобщить элементы методики работы с реляционной моделью данных на случай иерархической и сетевой модели данных. Это привело к следующему:
I* Разработан новый математический аппарат: а) идентификация, описания способов хранения и организации логических связей в базе данных сетевого типа с возможностью вццеления иерархий на основании первичных нормализованных описаний информации;
- II -
б) описания проекций сяєш базы данных на ненормализованные
входные и выходные документы банка данных;
в) описание внутримадшнных документов банка данных и их соот
ветствия внешнему (человеко-машинному) представлению.
Он характеризуется сравнительной простотой, лаконичностью и возможностью сочетать эффективность сетевой модели данных с удобством ж наглядностью реляционной модели*
Разработан новый метод организации диалога человек-ЭВМ! метод структурного диалога, который, объединяя в себе возможности известных в литературе методов "меню", "анкета", "директива" и "сценарий диалога", позволяет создавать универсальную систему математического обеспечения и организовать оперативный и наглядный процесс общения человека с ЭВМ.
Разработан новый метод объединения моделей анализа вариантов развития энергосистем в единый технологический комплекс на основе единой базы данных и единой системы управления машинным
моделирующим экспериментом в режиме диалога человек-ЭВМ*
Практическая ценность работы заключается в создании удобного,
гибкого и технологичного инструмента, который позволяет создавать
комплекс различные моделирующие комплексы, в частности, анализа вариантов
развития энергосистем, который, б свою очередь, может быть использован для разработки пятилетних и годовых шэанов, согласования плановых решений внутри Минэнерго СССР и мевду Минэнерго и Госпланом СССР; корректировки рассматриваемых вариантов развития в соответствии с техническими требованиями и ограничениями энергосистем.
Реализация результатов работы заключалась в создании средств математического обеспечения банка данных, диалоговой системы, в подключении к банку данных моделей анализа вариантов развития энергосистем ж внедрении комплекса*
- TO -
В настоящее время комплекс моделей ан&дяза вариантов развития энергосистем на основе банка данных ШЕС/ЭНИИ внедрён в Центральном Диспетчерском Управлении Единой Энергосистемы СССР» в институте "Энергосетьпроект11 и его отделениях - Горьковском и Северо-Западном. Банк данных ИНЕС/ЭНИН проходит промышленную эксплуатацию в шщ Мосэнерго, ЦКБ "Энергоремонт", институте "Энергонот". Комплекс моделей анализа вариантов развития энергосистем на основе банка данных ИНЕС/ЭНИН проходит опытную эксплуатацию в ГВЦ Госплана СССР.
Система математического обеспечения структурного диалога вошла в состав информационной системы ШЇЕС и в её составе внедрена, примерно, в Ю00 организациях. По данным анкетирования, проведённого во ШНИСИ АН СССР /68/ её применяют 41$ организаций, использующих ИНЕС* Тем самым, система математического обеспечения структурного диалога реально используется, приблизительно, в 410 организациях различных министерств и ведомств СССР.
Документы о внедрении приведены в приложении Щ.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались:
на совещаниях по банкам данных, проводимых Центральным Диспетчерским Уцравлением ЕЭС СССР в 1978, 1279, 1980 и 1981 гг. в г, Конаково;
на заседаниях Методического Совета по математическому обеспечению в эксплуатацЕонных органжзащях Минэнерго СССР в марте 1982 года в г. Истра Моск.обли , а также в сснятбре 1982 года в г. Алма-Ата;
на семинаре "Опнт использования баз данных ШЕС", проводимым Московским Домом научно-технической пропаганды в феврале 1983 г,;
на Четвёртом семинаре "Шытащюнннй подход к. исследованию больших систем в энергетики11 в г. Иркутске б сентябре 1982 г.;
- ІЗ -
на заседаниях секции Ученого Совета Государственного научно-исследовательского энергетического института им* ГЛД.Кршгаанов-
ского в 1981 и в 1982 гг.
Публикации, По результатам выполненных исследований опубликовано 7 печатных работ /2» 74, 78, 79, 80, 82, 83/*
Объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и -. трех . приложений.
Автор благодарит В,Л,Арлазарова за неоценимую помощь, оказанную им в цроцессе научного руководства работой; Н.Е.Емельянова ~ за ценные и полезные рекомендации в процессе реализацшя средств математического обеспечения; АЛ.Лазебника - за активную помощь в области математических моделей анализа вариантов развития энергосистем» а такта в реализации и внедрения результатов работы.
