Содержание к диссертации
Введение 5
1. Оперативное управление тепловой электрической станцией с позиций ситуационного подхода
1.1. Ситуационное управление как способ описания больших систем 10
1.2. Ситуационный подход к управлению электроэнергетической системой 16
1.3. Особенности оперативного управления тепловой электрической станцией 23
1.4 Ситуационный подход к оперативному управлению тепловой электрической станцией 28
1.5. Выводы... 37
2. Модели представления контролируемых параметров тепловой станции
2.1. Сегменты оперативного управления тепловой станцией 39
2.2. Моделирование эксплуатационных параметров ТЭС с помощью нечетких интервалов 45
2.3. Учет сегмента управления при моделировании эксплуатационных параметров ТЭС в виде нечетких интервалов 53
2.4. Получение данных значениях эксплуатационных параметров 56
2.5. Расчет базовых оценок параметров на основе применения показателей сравнения нечетких интервалов 63
2.6. Расчет текущих показателей и результирующих оценок 71
2.7. Модель учета взаимосвязанности эксплуатационных параметров 74
2.8. Выводы 80
3. Принятие решения при оперативном управлении тепловой станцией с учетом эксплуатационного состояния оборудования
3.1. Общие положения задачи принятия решения при ситуационном оперативном управлении тепловой станцией 82
3.2. Использование принципа лексикографического упорядочивания целей при оперативном управлении станцией
3.2.1. Применение лексикографически упорядоченной интерактивной процедуры для принятия решения о выборе управления 89
3.2.2. Применение принципа лексикографического упорядочивания для сравнения состояния нескольких агрегатов 99
3.3. Использование принципа скаляризации целей при оперативном управлении станцией
3.3.1. Применение принципа скаляризации целей для выбора управления ; 105
3.3.2. Применение принципа скаляризации целей для сравнения состояния нескольких агрегатов • 109
3.4. Сравнительный анализ предложенных методов 112
3.5. Ситуационный анализ методов 117
3.5. Выводы 119
4. Алгоритмическая структура подсистемы поддержки принятия решения при оперативном управлении тепловой электрической станцией
4.1. Состав алгоритмической структуры подсистемы принятия решения при оперативном управлении ТЭС 121
4.2. Модуль "Оценка эксплуатационных параметров" 124
4.3. Модуль "Формирование управляющего воздействия" 126
4.4. Выводы 128
Заключение 131
Список литературы 134
Список публикаций по теме 140
Приложение! 141
Введение к работе
Повышение эффективности функционирования электроэнергетических систем является и всегда являлось актуальным направлением научных разработок в течение всего времени их существования [15,22,24,29,32,33,56]. Непрерывный рост энергопотребления до недавнего времени и регулярные внедрения нового энергетического оборудования повышали сложность энергосистем как социо-технических объектов, и следовательно, требовали новых разработок в области совершенствования систем управления энергообъектами.
Большой вклад в развитие управления энергетическими объектами внесли работы российских ученых Д.А.Арзамасцева, Н.В.Арефьева, П.И.Бартоломея, Л.С.Беляева, В.В.Бушуева, В.А.Веникова, А.З.Гамма, О.Т.Гераскина, В.М.Горштейна, В.Г.Журавлева, В.И.Идельчика, В.Г.Китушина, З.П.Кришана, Л.А.Крумма, Ю.Н.Кучерова, Н.Н.Лизалека, В.З.Манусова, И.М.Марковича, Л.А.Мелентьева, В.И.Обрезкова, М.Н.Розанова, Ю.Н.Руденко, Г.И.Самородова, Ю.А.Секретарева, В.А.Семенова, С.А.Совалова, М.Г.Тягунова, М.П.Федорова, Т.А.Филипповой, А.Г.Фишова, Е.В.Цветкова, В.М.Чебана, В.К.Щербакова и многих других.
Ситуационный подход к управлению [17,21,34] является наиболее современным, а кроме того - наиболее эффективным способом его описания, так, как он позволяет формализовать задачу принятия решения в условиях многоцелевого характера управления, качественности или размытости исходной информации, а также, субъективности критериев управления. При этом появляется возможность формирования альтернативных вариантов принятия решения.
Перечень возможных ситуаций, возникающих при управлении электроэнергетическими системами, как правило, конечен, что значительно упрощает их описание. Использование теории выбора и принятия решения, теории вероятности, теории надежности, теории возможностей (нечетких множеств), теории оптимизации и экспертных оценок позволяет производить моделирование процессов энергетики.
Применение ситуационного подхода для решения задач оперативного управления энергетическими объектами и ЭЭС в целом отвечает сущности этого вида управления.
Эффективность принятия решения при оперативном управлении ЭЭС можно значительно повысить, если для лица, принимающего решение (ЛПР) будет разработана система поддержки принятия решения, выполняющая расширенные функции "советчика". Информацию для ЛПР при этом целесообразнее всего интерпретировать в виде интегрированных показателей, отображающих состояние оборудования в целом как отдельных целостных систем, описываемых совокупностью характеристик на выходе и входе.
Разработке методов и моделей, положенных в основу такой системы, ориентированной на оперативное управление тепловой станцией посвящена настоящая работа.
Актуальность темы. Несмотря на широкое применение АСУ ТП энергообъектов [2,8,11,13,14], уровень автоматизации многих тепловых электростанций остается низким [2,44], значительная часть управляющих воздействий осуществляется ЛПР, под которым в данном контексте понимается оперативный персонал станции. На станциях, где уровень автоматизации достаточно высок, выбор и принятие решения также является важной и актуальной задачей управления. Это объясняется во-первых, сложностью технологического процесса на таких объектах, а во-вторых, тем, что устройства автоматики невозможно настроить на отработку всех возникающих при функционировании ТЭС ситуаций.
Необходимость создания системы поддержки принятия решения при оперативном управлении электрическими станциями обусловлена следующими факторами [17]:
• постоянным присутствием у ЛПР "цейтнота" на принятие решения;
• не коллективной, а личной ответственностью ЛПР за принятые решения;
• высокой материальной и социальной платой за необоснованно принятое решение.
Предложенные в работе подходы, принципы, модели и алгоритмы предполагают их использование на реальных энергетических. объектах (тепловых станциях) в виде программных комплексов, работающих в режиме "советчика" для ЛПР при принятии решения о назначении режима работы оборудования. Наличие такой системы позволит снизить давление перечисленных выше факторов и повысить эффективность оперативного управления.
Цель исследования. Целью диссертации является разработка системы интеллектуальной поддержки принятия решения при оперативном управлении тепловой электрической станцией на основе ситуационного подхода. Для достижения этой цели были поставлены и решались следующие задачи:
• формирование принципов ситуационного подхода к управлению тепловыми электростанциями;
• анализ оперативного управления ТЭС, выявление различных видов управления и их классификация;
• моделирование эксплуатационных параметров ТЭС с целью получения ситуационных оценок их информационной ценности, необходимых для принятия решения;
• разработка принципов и моделей, учитывающих взаимосвязанность эксплуатационных параметров при их контроле;
• разработка процедур принятия решения на основе учета эксплуатационного состояния оборудования ТЭС по наиболее информативным контролируемым параметрам;
• разработка алгоритмической структуры и программного комплекса подсистемы интеллектуальной поддержки принятия решения при оперативном управлении ТЭС.
Методологические основы исследований. В проведенных исследованиях был использован аппарат прикладной математики: теория выбора и принятия решения, экспертные оценки, теория оптимизации и теория нечетких множеств. , Проверка предложенных моделей была осуществлена на реальных энергетических объектах.
Научная новизна. Настоящая диссертационная работа посвящена разработке моделей, методов и процедур ситуационного управления тепловыми электрическими станциями.
Предложена классификация управляющих воздействий, формируемых ЛПР и режимной автоматикой станции.
Предложены подходы и методы формализации информации об эксплуатационном состоянии оборудования станции на основе контроля его режимных параметров.
Разработаны модели интегрированных показателей эксплуатационного состояния теплоэнергетического оборудования, которые положены в основу системы поддержки принятия решения при оперативном управлении ТЭС.
Практическая ценность. Применение результатов диссертационной работы при оперативном управлении тепловой электрической станцией позволяет:
• повысить степень обоснованности принятия решении дежурным персоналом станции при корректировке ситуаций ухудшения состояния оборудования при оперативном управлении;
• уменьшить время, затрачиваемое на принятие решений при оперативном управлении;
• выявить, какие из агрегатов являются наилучшими, а какие - худшими с точки зрения эксплуатационной надежности, что немаловажно знать при планировании режимов;
• уменьшить количество аварийных отключений оборудования. Вышеперечисленное дает положительный экономический эффект при функционировании электростанции.
На защиту выносятся:
1. Ситуационный подход к оперативному управлению тепловыми станциями с учетом специфики теплоэнергетического оборудования и режимов работы ТЭС в энергосистемах.
2. Модели оценки информационной ценности параметров, с помощью которых осуществляется контроль эксплуатационного состояния основного оборудования станции.
3. Модели принятия решения при оперативном управлении ТЭС.
4. Алгоритмическая структура подсистемы интеллектуальной поддержки принятия решения при оперативном управлении ТЭС.
Апробация работы. Полученные результаты исследований и основные положения работы обсуждались на семинарах кафедры Систем управления экономики энергетики НГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Настоящая диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, содержит 140 страниц основного текста, 26 рисунков, 31 таблицу, список литературы из 71 наименования и 7 приложений.
