Введение к работе
Актуальность проблемы. Эффективность использования систем злектрознєргетіши является одним из ваэдейиих факторов обеспечения научно-технического прогресса в народном хозяйстве. Сложность, значительные средства, расходуемыо на создание и эксплуатации систем энергетики, а такяз предъявляемые потребителями знєргші высокие требования к качеству электроснабжения обусловили пеобходи-месть оптимизации инженерных репений, реализуемых на разных уровнях территориально-временной иерархии управления.
Расширение хозяйственной самостоятельности предприятий и их объединений обусловило необходимость создания эффективных систем технико-экономической поддержки решений по обеспечению надежного функционирования, формируемых на низших уровнях управления отрасль*:, к которым относятся системы электроснабжения (СЭ) различного назначения и другие энергодредприлтия. Будучи одной из важнейших систем энергетики, СЭ характеризуются значительным количеством эксплуатируемого оборудования и находятся под воздействием множества возмущащих факторов внешнего и внутреннего происхождения, существенно ачиякдих на эффективность управленческих решений. В этих условиях необходимо своевременное реагирование на текущие изменения параметров СЭ, обусловленные в процессе эксплуатации ненадеккостьи эноргооборудоваяия и другими возмущающий факторами. Требуется более гибкое использование и своевременная корректировка регламектиругаих условий, составляющее содержание системы .нот:;.; и нормативов (СНН). Необходимы многовариантный технико-экономический анализ реализуемых решений и более тідатальное прогнозирование их последействия.
Обоснованный выбор решений по обеспечению наденного функционирования СЭ в этих, условиях возможен на основа моделирования процесса функционирования объекта управления как на этапа подготовки соответствующих решений, так я в ходе их реализации. Сложившиеся подходы не позволяют эффективно реализовать технико-экономический анализ управленческих и плановых решений в указанной постановке применительно к сломам СЭ и их подсистемам. Поэтому создание методов, моделей, алгоритмов, а также соответствующего программного и информационного обеспечения, рассчитанного на реализации технико-экономического анализа вариантов функционирования СЭ при обосновании решений по управлению ими, представляется важным и актуальным.
Исследования по-работе выполнялись в рамках координационных планов АН СССР 1.9.6.3 "Разработка общих методических основ системной надежности в энергетике" (I98I-I985 гг.), 1.9.6.3 "Направления и тенденции развития ЕЭЭС страны и методы управления процессами при их функционировании" (1986-1990 гг.), плану комплексной НИР "Создание взаимосогласованной системы нормативных требова кий к надежности систем энергетики и энергетического комплекса в целом" по постановлению ПСНТ Ш от 14.01.8? г., целевой программы Минвуза СССР по решению научно-технической проблемы "Разработка методов и средств экономии электроэнергии и повышение ее качества в электроэнергетических системах" (I986-IS90rr., этапы 04.23.01, 04.23.02), республиканской отраслевой научно-технической программ мы по созданию региональной системы диагностического обеспечения энергопроизводства Минэнерго УССР (1986-1990 гг.), отраслевой' научно-технической программы Минэнерго СССР 80.02.12 "Создание к развитие автоматизированных сие тем управления и повышение эффективности, использования, вычислительной техники в Минэнерго СССР" от 19.02.87 г.(этап 01.01.09), отраслевой научно-технической прог ралмн Минатомэнерго СССР "Совершенствование организации и повышение технического уровня ремонтов АЭС (1989-1995 гг.).
Цель и основные задачи исследования. Основной целью исследований, выполненных в диссертации, является развитие теории и создание системы практических методов обоснования комплексных ннне-нерных решений по обеспечении надежного функционирования.СЭ. В соответствии с этой целью в диссертации определены следующие взаимосвязанные задачи:
-
Разработка теоретико-методических принципов технико-эконо мического анализа инженерных решений по управлению к развитию СЭ на сазе ситуационного,моделирования вариантов функционирования СЭ и их подсистем, а также разработка основ формализации представления вариантов функционирования в решаемых задачах.
-
Разработка теоретических принципов и практических методов прогнозирования надежности эксплуатируемого_в.СЭ.оборудования и потребности в ресурсах для технического обслуживания и ремонта (ТОИР) на основе дифференциации его состояний, использования комплексных опытно-эксплуатационных данных, а также с учетом взаимного .влияния его отдельных объектов и конструктивных элементов.
-
Обоснование критериев отбора уровней дифференциации моделей сработки ресурса (МСР) конструктивными элементами эксплуатируемого оборудования, используемых при прогнозировании, согласую-
г^іхся с располагаемой информационней обеспеченностью.
4. Исследование и разработка методов сценки состояния объекта управления, прздназначеішнх для использования в алгоритмах моделирования вариантов функционирования и основанных на учете единичных свойств надежности к дифференцпаїдпі состояний СЭ и ее элементов»
5» разработка подхода и средств реализации технике—экономического анализа вариантов функционирования СЭ, обеспечивающих возмогхкостъ своевременной текущей корректировки реализуемых репе-ниЛ по обеспечению надежного функционирования СЭ при эксплуатационном управлении с учетом непрогнозируемых случайных изменений состояния и параметров объекта управления,'
-
Совершенствование методов определения технико-экономических результатов применения програи,шс—технических комплексов (ІГГК), предназначенных для автоматизации управления ТОИР и псвы-иеяия надежности эксплуатируемого в СЭ оборудования.
-
Разработка методов, обеспечивающих возможность учета динамики функционирования объекта исследования при анализе эффек--тивности вариантов СНН, а такге при выборе состава и экономически оправданных сроков применения ее показателей.
-
Создание алгоритмов, информационного зі программного обеспечения для реализации технико-эксксмического анализа вариантов функционирования СЭ на базз имитационного подхода при решении задач эксплуатационного управления, а такте при выборе вариантов реализации решения по. совершенствовании системы управления ТОИР, систем регламентирущнх условий и показателей и т.п.
Автор зачитает:
I. Концепцию технико-экономического анализа инженерных реие-кий по управлении и развитию СЭ, основанную на применении ситуації скного подхода к моделированию вариантов функционирования объекта исследования^ и методические основы формирования вариантов функционирования на базе системы ситуационных моделей,
2« Методы прогнозирования эксплуатационной надежности злект-ротсхнического оборудования СЭ и ресурсов для аго ТОИР, основанные на дифференцированном учете состояний оборудования, использовании комплексных опытно-эксплуатационных данных, а такяэ на учете конструктивно-технологической, событийной и параметрической дифференциации МСР конструктивных элементов оборудования.
3. Подход и критерій выбора уровней дифференциации статистических МСР узлов эксплуатируемого оборудования, согласующихся с
располагаемой информационной обеспеченностью, для их псследущего использования при определении календарных сроков предельных сос-тояний оборудования и потребности в ресурсах для его ТОЙ?.
-
Модели оценки надеяшости электроснабжения потребителей СЗ, ориентированные на учет единичных свойств наделшоетп, параметров реяима работы ее электросети, а такие суточной и сезонной неравномерности надатаостных к режимных показат&тей.
-
Алгоритмические методы определения структурных функций неработоспособности электрической сети, предназначенные для оценки структурной и регсимной надежности функционирования СЭ.
-
Подход к технико-экономическому обоснованию решений по обеспечению надежного функционирования СЭ при эксплуатационном управлении, обеспечивагоїй возможность учета непрогнозируемых изменений параметров объекта управления 'и условий его ргботн, происходящих под воздействием возмущающих факторов.
-
Структурно-ситуационные методы техняко-скоиомячоской оценки решений по созданию к внедрению ПТК, предназначенных для совер-шекствоваюш системы управления и эксплуатационного обслуживания объектов СЭ.
-
Подход к анализу эффективности вариантов СШ и нотационную модель для отображения вариантов функционирования СЭ при изменении во времени нормативных и фактических эксплуатационных условий.
9» Алгоритмы, информационные модели к программное обеспечение для формирования и последующего анализа вариантов функционирования СЭ, а такг:е их прилояеяио к обоснованию выбора вариантов реализации инженерных решений по управления СЭ.
Метод» тссленовзний. При выполнении исследований, результаты которых обобщены в диссертации, использовались методы системного анализа, исследования операций, экспериментально-статистический анализ надежности систем энергетики, методы теории моделирования и-оптимизации сложных систем..
Научная новизна диссертационной работы заключается в тем, что в ней с позиций системного подхода сформулированы и обобщены задачи обоснования решений по обеспечении надежного функционирования СЭ, а такке предлоаены методы обоснования этих решений, базирующиеся на ситуационном моделировании вариантов функционирования СЭ. Предложенные методы и модели позволяют формировать, анализировать, оценивать с требуемой степенью детализации к обосновывать выбор для практической реализации вариантов функционирования к
вазвития ОЭ независимо от ее размерности и разнообразил информационных ситуаций, обусловленного динамикой фушсциокнроваюія объекта исследования. Элементами новизны обладают такяе:
-
Методология и методические основы согласования математических и информационных средств з процесса формирования и анализа вариантоз функционирования СЭ при помощи иерархической системы ситуационных моделей.
-
!."етсдн прогнозирования эксплуатационной надежности электросетевого оборудования и ресурсов для ого ТОИР, базирующиеся на использовании ксмплексинх опиткс—эксплуатациощшх данкнх, а также подход к вибору уровней дифференциации статистических F.'.CP элементов оборудования,- обеспечивающий возкогность использования при прогнозировании моделей, в наибольшей степени согласующихся с достоверностью располагаемых данных.
-
Идея дифференциации состояний оборудования, учитываема при прогнозировании ресурсов для ТОЇ!?, а такка ди.К&еренцигции состояний объекта управления, предполагающей учет резиной управляемости при c:;-:;r-:e надежности агектроскабгинаї.
-
Методы ецзшл состояний. СЭ, обеспечивающие гарантированное определение структурной и ратспмяой надежности ее фуякциониро--Еакия о учетом; ?змеяекия технико-экономических показателей объекта управлення з течение заданного расчетного периода.
-
Подход к моделировании вариантов функционирования СЭ при эксплуатационном управлении, обеспечивающий возможность учета не-прогнозируе?та: дестабилизирующих воздействий на него, а также подход к формализации вариантов реализации процесса восстановления задаююго уровня функционирования СЭ после аварий.
S, Модели для технпке-экопомическего анализа вариантов реализации НТК, предназначенных для совершенствования управления и эксплуатационного обслуживания в экергопредприятнях, обеспечивающее учет гехнологического и информационного взаимодействия во Ерс:.:с:пі структучких элементов ПТК.
7, Имитационный подход и модель для анализа эффективности
и обоснования состава и численного уровня организационно-экономических и технических показателей системы нора и нормативов, используемых при управлении СЭ.
8. Взаимоувязанные в едином комплексе алгоритми н информаци
онные модели, предназначенные для оценивания состояний объекта
исследования и его элементов в процессе моделирования вариантов
функционирования, отображающих возможные результати реализации
репений по управлению к развитию СЭ.
Практическая ценность научных положений диссертации состоит в том, что они направлены на повышенна эффективности репений по управлению и развитию СЭ. Применение оснозннх результатов диссертации позволит в условиях пирокой компьютеризации энергопредприятий реализовать принципиально новую техническую политику, основанную на подробном моделировании и прогнозировании последействия решений по управлению и развитию СЭ с учетом влияния зозмущак-ідвс факторов.
Система ситуационных моделей, обеспечивая согласование комплекса разнообразных расчетных и информационных средств, является основой реализации технико-экономического анализа вариантов функционирования СЭ в диалоге с ЗШ. При этом достигается возможность достаточно оперативной корректировки ранее принятых peze:z-S: в случае воздействия на объект управления случайных непрогнозируемых заранее факторов, чем в значительной степени нейтрализуется неопределенность результатов управленческих репений, пригашаемых с большей заблаговременностью, чем заблаговременность их уточнение.
Модели технико-экономического анализа вариантов реализации систем совершенствования управления энертопредпрнятиямк, учитывающие информационное и технологическое взаимодействие составдч»-вдзе соответствующие НТК подсистем, обеспечивают условия для более рационального использования средств, привлекаемых для их создания и эксплуатации. Применение имитационной модели, предназначенной для анализа эффективности использования норм и нормативов, позволит сформировать гибкую систему реглмэнтирующих условий, отвечающих реальным характеристикам объекта управления и условиям его взаимодействия с потребителями электроэнергии и другими системами энергетики.
Разработанные методы и алгоритмы реализованы в программном обеспечении имитационной системы, снабгенной автоматизированной базой данных. Применение указанного комплекса вычислительных средств является основой создания автоматизированных рабочих мест соответствующего назначения и обеспечивает повышение достоверности оценок технике—экономических результатов реализации управленческих и проектных решений за счет достижения необходимой адекватности моделируемых вариантов реальным процессам управления и функционирования СЭ.
. Реализация работы. Разработанные в диссертации подходы, методы, модели, алгоритмы и реализующие их программные средства
внедрены л Ленинградской кабельной сети "Ленэкерго", Кишиневских электросетях "Молдглавэкерго" и в Минэнерго УССР в состава инфор-; :^ц:іошїо-Бь~післ:ітеяьиих комплексов.
Методика и средства ситуационного моделирования вариантов кунквно-ікрстіїия СЭ использовались при анализе фактической эффективности оптимизации эксплуатационных схем и режимов распредели-тельпих электросетей "Лепэиерго", "Молдглавэнерго", а такг.е применены в имитационной системе, прздназначешой для моделирования вариантов организации ремонтов в электрических сетях Минэнерго УССР.
Методы и медали прогнозирования эксплуатационной надежности и потребности в ресурсах для Ї0Ш? энергосборудозания реализованн в инфортдаїсіонно-вичкслЕтсльшк.комплексах, внедренных в "Леиэнер-го", "Молдглавэнерго" и з Млнэнерго УССР. Методические принципы прогнозирования непсльзоваїш при формировании децентрализованной бази даїших о техническом состоянии эяоктросеа'езого оборудования Минэнерго УССР, а такза учтены в системе моделирования вариантов &/;п-ад:о.'птоЕания электротехнического оборудования АЭС, предназначении: для совершенствования управления его Т0ЇІР.
Подход :; оценке экономических результатов применения слоеных программно—тех'.глеских комплексов управления ТО'/ІР и ссотзетстзу-:~:;ая система структурно-ситуационных моделей использована также в ШО "Энергия" для .оцошш и анализа экономических результатов лрпенекня оргатшаїрошго-фунісциональннх структур подготовки и проведения ремонтов оборудования АЭС.
Основное положения диссертационной работа., относящиеся к фор мпрозаииэ вариантов «ушецнокирозания СЭ и их подсистем, являются средством активизации обучения и использованы при разработке комплекса учзояо-деловнх игр, предназначенного для изучения ергани-зглсонно-зкелгомических дисциплин студентами энергетических специ алъноетой, а такхе слупатедями факультетов позыпения квалификации соответствующего профиля. Указанные результаты работы ксполь-зуш-ея в ;сурсовс:л и длплемцем преектиреванші и в научно-исследо-ват«льскол работе студентов энергетических специальностей.
.Апгісопотіт тботч. Основные положения диссертации обсуядадись 1-а 21-х заседаниях Всесоюзного научного семинара "Методичесгло вопрос?: исследования надежности большх систем энергетики1' в течение 1975-I9S0 гг.,, Всесоюзной научно-технической конференции "Опыт применения средств диагностики и контроля за состоянием электроэнергетического оборудования" (г.Суздаль, 1986 г.) , Все-
союзной научно-практической конференции "Актуальные экономические проблемы внедрения достижений HTIJ в производство11 (г.Киев, ISSSr.)., Всесоюзном научно-техническом совещании "Вопросы совершенствования технико-экономических расчетов в энергетике" (г.Ленинград, IS87 г.) , Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (г.Иваново, 1989 г.) , на трех заседаниях Всесоюзного научного семинара "Имитационный подход в исследованиях больших систем энергетики" (IS87-I989 гг.), а такке на ряде региональных' научно-технических совещаний (г.Киев, 1977, 1985, 1988.гг., г.Чершггов, 1978 г., г.Ладынин, 1984 г., г.Фрунзе, 1985 г.) .
Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 83 публикациях и в трех отчетах по ЕЛР, зарегистрированных во ВНТйцзнтре.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, гаесть глав и заключение, изложенные на 277 стр. основного текста, 70 иллюстраций на 64" стр., 36 таблиц на 32 стр. и список использованной литературы из 178 названий на 22 стр. Диссертация включает девять прилоаеннй, в которых приведены также документы, подтверждающие результаты внедрения и использование основных результатов.
