Содержание к диссертации
Введение
1 Аварийные режимы воздушных линий электропередачи и методы их определения 12
1.1 Виды аварийных режимов 12
1.2 Методы и средства определения вида и мест аварийных режимов 15
1.2.1 Классификация и физические основы методов 15
1.2.2 Высокочастотные дистанционные методы 20
1.2.3 Низкочастотные дистанционные методы 21
1.2.4 Топографические методы 23
1.3 Системы передачи информации 27
1.3.1 Автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии 27
1.3.2 Сравнительный анализ основных технологий передачи информации... 29 Выводы по главе 1 32
2 Теоретические основы диагностики воздушных линий электропередачи 34
2.1 Физические основы измерения параметров электромагнитного поля проводника с током 34
2.2 Физические основы регистрации электромагнитного поля воздушной линии электропередачи 39
2.3 Идентификационные признаки режимов работы энергетической сети...46
2.4 Анализ координат установки устройств регистрации 50
Выводы по главе 2 53
3 Проектирование систем регистрации аварийных режимов 55
3.1 Функциональная блок-схема системы регистрации 55
3.2 Синтез логического блока обработки информации 58
3.3 Анализ надежности блока обработки информации 65
3.4 Нейрокомпьютерный блок обработки информации 67
Выводы по главе 3 75
4 Проектирование иис контроля аварийных режимов воздушных линиий электропередачи 76
4.1 Морфологический синтез информационно-измерительной системы 76
4.2 Методика определения количества датчиков на контролируемой линии 91
4.3 Методика определения количества датчиков по линии с переменными показателями надежности 97
Выводы по главе 4 102
Заключение 103
Список использованных источников 105
- Классификация и физические основы методов
- Физические основы регистрации электромагнитного поля воздушной линии электропередачи
- Синтез логического блока обработки информации
- Методика определения количества датчиков на контролируемой линии
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время энергетическая система России характеризуется высокой степенью морального и физического износа, высокими потерями (до 40%) и пониженным уровнем надежности. Поэтому вопрос о выборе направлений модернизации энергетической системы является для России весьма актуальным. Обычно под развитием отрасли понимается увеличение энергетических мощностей, связанное с вводом новых электростанций, а развитие сетей считается второстепенной задачей. Однако наибольший эффект с наименьшими затратами по экономии электроэнергии можно получить за счет повышения коэффициента полезного действия потребителей и снижения потерь в сетях за счет оптимизации режимов работы. По этому направлению развивается энергетика во многих развитых странах мира, а именно ведутся работы по созданию интеллектуальных электрических сетей (Smart Grid, «умных», в России — активно-адаптивных сетей). Интеллектуальные сети представляют комплекс технических средств, работающих в автоматическом режиме и выявляющих наиболее слабые и аварийно опасные участки сети. В случае необходимости эти сети изменяют характеристики и схему сети с целью предотвращения аварии и снижения потерь. Основной базой такой сложной системы является современная информационная техника, которая существенно повышает уровень «интеллекта». Задача создания интеллектуальных сетей, стоящая перед российскими энергетиками и учеными, гораздо более сложная и многогранная, поскольку Россия - одна из очень немногих стран, имеющая разветвленную структуру магистральных электрических сетей, по которым электроэнергия передается на сотни или тысячи километров. Интеллектуальная сеть характеризуется:
достаточным количеством датчиков текущих режимных параметров для оценки состояния в различных режимных ситуациях;
быстродействующей системой сбора, передачи и обработки информации;
средствами адаптивного управления в реальном масштабе времени с воздействием на активные элементы сети, генераторы и потребителей;
быстродействующей информационно-управляющей системой с циклическим контролем состояния энергосистемы;
Очевидно, что на первом этапе создания интеллектуальных сетей необходимо оснащение энергетических сетей различными измерительными преобразователями и системами передачи информации. Одной из основных проблем в энергетике является разработка методов и средств определения вида и мест аварийных режимов воздушных линий электропередач (ВЛЭП). Значительный вклад в решение данной проблемы сделали отечественные ученые и инженеры Шалыт Г.М., Айзенфельд А.И., Арцишевский Я.Л., Кузнецов А.П., Минуллин Р.Г., Конюхова Е.А., Киреева Э.А., Дьяков А.Ф., Левченко И.И. и другие.
Информация о месте повреждения необходима для оперативной ликвидации аварий. Существующие методы и средства контроля мест повреждения не
обеспечивают необходимой точности и оперативности. В тоже время в связи развитием систем телекоммуникации и цифровых систем обработки информации проблемы регистрации аварийных режимов и передачи информации могут быть решены на принципиально более высоком уровне.
Из вышеизложенного следует, что разработка и исследование информационно-измерительной системы определения аварийных режимов воздушных линий электропередач является весьма актуальной задачей.
Целью работы является совершенствование и разработка новых методов и средств мониторинга воздушных линий, обеспечивающих распознавания вида аварии и определение его места.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
Провести анализ существующих методов и средств контроля аварийных режимов, выявить недостатки и сформулировать задачи дальнейших исследований.
Получить математическую модель распознавания аварийных режимов по изменению электромагнитного полю, создаваемому всеми проводами воздушной линии.
Получить методику, позволяющую определять координаты мест установки датчиков на опоре.
Разработать методику синтеза логической схемы распознавания аварийных режимов по таблице идентификационных признаков с уровнями выходных сигналов датчиков.
Рассмотреть возможность реализации устройства распознавания с помощью нейронной сети.
Разработать методику синтеза информационно-измерительной системы с учетом большого количества вариантов технической реализации.
Решить задачу определения оптимального количества датчиков, установленных на опорах по контролируемой линии электропередачи.
Основные методы исследования. При решении поставленных использовались методы математического и физического моделирования, теории надежности, теоретических основ электротехники, теории нечетких множеств и нейронных сетей, теории вероятности и математической статистики, теории принятия решений.
Объект исследования. Объектами исследования являются ВЛЭП 6-35 кВ и системы определения мест повреждений (ОМП) ВЛЭП.
Достоверность полученных результатов проведенных исследований основана на корректных теоретических построениях и строгих математических выводах и подтверждена результатами экспериментальных исследований. Научная новизна. 1. Предложен метод определения идентификационных признаков аварийных
режимов воздушных линий раздельно по двум составляющим
электромагнитного поля - электрическому и магнитному, создаваемых всеми
проводами воздушной линии, позволяющий наиболее достоверно регистрировать аварийные режимы.
Предложен алгоритм синтеза устройства распознавания на базе логической схемы и нейронной сети по исходной таблице идентификационных признаков, с оценкой надежности срабатывания, позволяющий создавать автоматизированные системы проектирования ИИС с заданными техническими характеристиками.
Предложена методика определения оптимального количества датчиков, установленных на опорах по контролируемой линии электропередачи, по критерию надежности и минимальных экономических затрат, причем для участков линии с различными параметрами надежности.
Теоретическая и практическая значимость результатов.
Разработаны методики определения координат установки датчиков, обеспечивающие надежное срабатывание устройства регистрации.
Разработана методика морфологического синтеза ИИС, которая позволяет обоснованно по заданным критериям выбирать ее элементный состав с учетом специфических особенностей работы.
Получена методика оценки надежности воздушных линий электропередачи, учитывающая влияние внешних климатических факторов на показатели надежности.
Разработана и экспериментально проверена информационно-измерительная система контроля аварийных режимов воздушных линий электропередачи, которая позволяет дистанционно в реальном режиме времени определять вид и место аварии. Внедрение этой ИИС позволит сократить время поиска аварии и соответственно время восстановления и тем самым повысить надежность энергоо беспечения.
На защиту выносятся следующие положения:
Информационно-измерительная система контроля аварийных режимов ВЛЭП позволяет определять вид аварийного режима и его место с более высокой достоверностью, чем существующие средства, и имеет сравнительно простую конструкцию, поскольку содержит датчики электрических и магнитных полей, создаваемых всеми проводами воздушной линии. Сравнительная несложность конструкции значительно упрощает монтаж и наладку ИИС.
Методики синтеза логических схем и нейронных сетей устройства распознавания, определения показателей надежности ВЛЭП позволяют обоснованно с учетом конструкций ВЛЭП и технических требований оперативно проектировать и внедрять ИИС контроля аварийных режимов в электрические сети.
Методы проектирования распределенной информационно-измерительной системы, учитывающие большое количество альтернативных комплектующих блоков и устройств, систем передачи информации, которые представлены на рынке, позволяют создавать интегрированные системы с учетом технических и
экономических требований, климатических факторов, местности, времени года и других особенностей.
Соответствие паспорту специальности.
Указанная область исследования соответствует паспорту специальности 05.11.16 - «Информационно-измерительные и управляющие системы», а именно: пункту 1 - «Научное обоснование перспективных информационно-измерительных и управляющих систем, систем их контроля, испытаний и метрологического обеспечения, повышения эффективности существующих систем»
Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы
докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях
Волгоградского государственного технического университета (2008-2012 гг.),
межрегиональной научно-практической конференции «Интеллектуальные
измерительные системы в промышленности Южного региона» г. Волжский (25-
28.09.2007), V всероссийской научно-практической конференции «Инновационные
технологии в обучении и производстве» г. Камышин (4-6.12.2008), XVI
международной конференции «Математика. Компьютер. Образование» г. Пущино
(19-24.01.2009), межрегиональной научно-практической конференции
«Моделирование и создание объектов энерго - и ресурсосберегающих технологий» г.Волжский (22-25.09.2009, 20-23.09.2011), всероссийской научно-практической конференции «Ресурсо - энергосбережение и эколого-энергетическая безопасность промышленных городов» г. Волжский (28-30.09.2010), всероссийской научно-практической конференции «Высокочастотная связь, электромагнитная совместимость, обнаружение и плавка гололеда на линиях электропередачи»г. Казань (25-29.10.2010), XXIII международной инновационно - ориентированной конференции молодых ученых и студентов МИКМУС-2011 г. Москва (14-17.12.2011).
Данная работа удостоена двух премий на конкурсах: «Участник молодежного научно-инновационного конкурса», «Инновационное внедрение - школа успеха молодежи».
Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное и основное участие в разработке методов проектирования устройства распознавания [3, 4] и ИИС [1 -14], методик синтеза логических схем [3, 4] и нейронной сети [3, 4], определения основных параметров системы [1-6, 8-10, 12-14] и показателей надежности ВЛЭЩ7, 15].
Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 15 работ, из которых 4 статьи в журналах по списку ВАК РФ, получено 2 патента на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 100 страницах основного текста, содержит 29 рисунков, 20 таблиц, 108 библиографических наименований.
Классификация и физические основы методов
Одной из основных проблем обеспечения надежной работы систем электроснабжения является оперативное определения мест повреждения воздушных линий (ВЛ) электропередачи и проведение ремонтно-восстановительных работ. С целью повышения надежности воздушных линий их выполняют с изолированной нейтралью.
Замыкание одной фазы. На основе статистического исследования установлено, что наиболее частым видом повреждений в сетях с изолированной нейтралью является замыкание одной фазы на землю [10,48]. Причиной замыкания могут быть перекрытия или обрывы провода ВЛ, из-за гололедных или ветровых нагрузок, контакта фазных проводов с деревьями в ветреную погоду, повреждения транспортными средствами и набросов различных предметов на провода. Кроме того, в настоящее время часто причиной аварийных режимов систем электроснабжения является умышленный обрыв проводов с целью их кражи. В России ликвидация аварийных режимов затруднена из-за большой протяженности ВЛ, бездорожья и особенно в осеннее и зимнее время. Если в сетях с заземленной нейтралью замыкание вызывает быстрое срабатывание устройств релейной защиты и соответственно отключение поврежденной линии, то в сетях с изолированной нейтралью линия не отключается, и такой режим работы допускается в течение относительно длительного интервала времени (до 2 ч и более). В системах электроснабжения обычно используется аварийная сигнализация замыкания линии на землю.
Работа в режиме замыкания одной фазы на землю является весьма опасной, так напряжение двух других фаз относительно земли повышается в -Уз раза, что повышает вероятность повреждения изоляции неповрежденных фаз. Кроме того, в месте замыкания существует опасность поражения людей и животных шаговым напряжением. Если в месте замыкания влажность грунта понижается и соответственно переходное сопротивление увеличивается, то значение тока уменьшается и замыкание как бы «исчезает». Такое состояние сети довольно сложно зарегистрировать устройством сигнализации, реагирующим на ток. Это чревато опасностью поражения людей высоким напряжением в случае прикосновения к опоре с поврежденной изоляцией.
Отсюда следует, что определить режим замыкания одной фазы на землю ВЛ с изолированной нейтралью по изменению тока довольно сложно.
Замыкание двух и трех фаз. При замыкании двух или трех фаз в одной точке возникают токи повреждения, которые определяются сопротивлениями источника, участков линий, а также переходным сопротивлением в месте короткого замыкания (КЗ). Поскольку эти сопротивления достаточно малы, то токи повреждения существенно превышают рабочие токи. По этим токам рассчитываются устройства релейной защиты. Значительно более частыми являются замыкания двух фаз. Причиной их возникновения могут являться схлестывания проводов при ветре или сбросе гололеда, набросы на провода и другие причины. Значение токов повреждения несколько меньше, чем значения токов при трехфазных КЗ, но существенно больше значения токов нагрузки. Симметрия токов и напряжений при двухфазных замыканиях нарушается. Поэтому в этом режиме возникают составляющие прямой и обратной последовательности токов и напряжений. Причем в месте КЗ эти составляющие токов равны между собой. При возникновении устойчивого замыкания на землю в сети возникает смещение напряжения нейтрали и появляются емкостные токи. В этом случае сумма напряжений трех фаз не равна нулю. Изменения напряжений используются для определения замкнувшейся фазы в устройствах сигнализации. Для надежной работы таких устройств необходимо выполнение условия, чтобы суммарный емкостный ток сети значительно превосходил емкостный ток отдельной линии. Работоспособность такого устройства может быть нарушена при увеличении переходных сопротивлений в месте замыкания.
При замыкании трех фаз симметрия токов и напряжений по фазам не нарушается. Причиной трехфазного замыкания может быть падение опор, обрыв провода и попадание его на другие провода, а также закоротка, не убранная после окончания ремонтных работ. С увеличением расстояния от шин подстанции до места замыкания увеличивается сопротивление участка линии, и соответственно, уменьшаются токи КЗ и увеличивается остаточное напряжение на шинах подстанции. На этой функциональной зависимости основан принцип действия средства ОМП.
Если сеть содержит в своем составе специальный компенсирующий дугогасительный реактор (ДГР), который существенно уменьшает значение тока в месте замыкания, то токовая селективная сигнализация оказывается вообще неработоспособной. В этом случае используют устройства, реагирующие на направление мощности нулевой последовательности на промышленной частоте по всем линиям, отходящим от шин подстанции. При возникновении замыкания на землю (ЗНЗ) напряжение поврежденной фазы уменьшается до нуля (при і?пер=0), а напряжения поврежденных фаз увеличиваются в 7з раз. Эти изменения напряжений могут произойти мгновенно, так как фазы характеризуются емкостями проводов на землю, а длительность процесса перезаряда емкостей фаз составляет примерно один период промышленной частоты. Перезарядные токи и напряжения образуют составляющие нулевой последовательности.
Амплитуды перезарядных токов значительно больше, чем амплитуды токов установившихся режимов. На поврежденной линии величина переходного тока максимальна, а на неповрежденных линиях она меньше. Мощность нулевой последовательности при перезарядке емкостей после ЗНЗ направлена «из поврежденной линии к шинам» подстанции и «от шин в неповрежденные линии». На этом принципе основана работа измерительных устройств, реагирующих на токи и напряжения в начальный момент времени. Устойчивая работа рассмотренных токовых устройств с абсолютным и относительным измерением может нарушаться при больших переходных сопротивлениях в месте ЗНЗ, а также при неблагоприятном сочетании емкостей поврежденной и неповрежденных линий.
Физические основы регистрации электромагнитного поля воздушной линии электропередачи
Во время нормальной работы линии электропередачи и особенно высоковольтные создают вокруг себя электромагнитное поле, которое влияет на расположенные вблизи проводники и объекты. Аварийные режимы (короткие замыкания и обрывы), а также коммутационные процессы в электрической сети вызывают значительное изменение электромагнитного поля и соответственно возникновение напряжений в соседних линиях связи. Эти напряжения нарушают нормальную работу чувствительной аппаратуры связи. Однако это явление можно использовать для идентификации и распознавания аварийных режимов линий электропередачи. Для технического решения задачи определения места и вида повреждения необходима информация о функциональной связи между аварийными режимами и изменениями электромагнитного поля. Очевидно, что для выявления этих причинно-следственных связей необходимо использовать сведения о физических процессах вокруг линий электропередачи [33,41,46].
В настоящее время для регистрации электромагнитного поля разработаны и широко используются радиотехнические методы и средства контроля, использующие в качестве датчика антенну. Однако для контроля аварийных режимов сети с частотой 50 Гц не могут быть реализованы в полной мере, поскольку размеры антенн должны быть сравнительно большими. Кроме того, для распознавания аварийных режимов необходимо раздельно контролировать электрическое поле, зависящее от напряжения, и магнитное поле, определяемое током в проводе. Очевидно, что измерительные преобразователи должны измерять раздельно две составляющие электромагнитного поля при низкой частоте. Физические основы измерения электрических и магнитных величин. Поле прямого полубесконечного равномерно заряженного провода с линейной плотностью заряда Л (рисунок 2.1) напряженность поля в точке с координатой (0,/%0) определяется выражениями для проекций вектора Е на координатные оси и его модуля [33,41]:
Единица под знаком логарифма имеет смысл единичного радиуса, поэтому логарифм берется от величины с нулевой размерностью. Из этих выражений следует важный результат для практики, а именно при обрыве линии ее можно считать полубесконечной. В этом случае Ех = Еу независимо от координаты у, т.е. вектор Е ориентирован относительно оси нити под углом я / 4. Таким образом, при обрыве линии в этой зоне появляется продольная составляющая вектора Е, а радиальная составляющая уменьшается в два раза. Это изменение вектора Е можно использовать как идентификационный признак распознавания вида и координаты аварии. При протекании тока на поверхности проводника образуется избыточный заряд и поэтому вектор Е кроме тангенциальной составляющей имеет и нормальную составляющую. Таким образом, вектор Е вблизи поверхности проводника составляет некоторый не равный нулю угол а, а при отсутствии тока а-0. Если токи стационарны, то движущие заряды создают такое же внешнее поле, что и неподвижные заряды той же конфигурации. Поэтому электрическое поле стационарных токов - поле потенциальное [33]. В практических расчетах в качестве исходных данных используется величина тока / и поэтому необходимо уравнение связи между плотностью заряда X и током /. Средняя дрейфовая скорость движения и в проводнике определяется среднем временем между столкновениями электронов, которое для большинства металлов не зависит от электрического поля. Для большинства металлов средняя дрейфовая скорость движения электронов и равна 5-10" м/с. Сила тока по определению может быть выражена следующим образом I = Я-и. Однопроводная линия. Линия передачи расположена на высоте h над землей, а устройство регистрации - на высоте к. На рисунке 2.2 показаны линии электростатического поля, создаваемого проводом высоковольтной линии. Из анализа выражения (2.4) что, напряжение в линии регистрации меньше напряжения на линии передачи. Однако при небольшом расстоянии г напряжение в линии регистрации может достигать больших значений. Индукция магнитного поля В тока, протекающего по тонкому прямому проводу бесконечной длины, определяется по закону Био-Савара. Так, например, индукция поля в точке, удаленной от провода с током / на расстоянии г, направлена по касательной к окружности радиуса г и определяется следующим выражением [33]: При определении магнитного поля, создаваемого несколькими токами, равно векторной сумме магнитных полей, создаваемых каждым током в отдельности. В случае трехфазных сетей, провода которых параллельны, Суммарное магнитное поле в некоторой точке пространства равно алгебраической сумме полей. Для измерения тока целесообразно использовать явление электромагнитной индукции или эффект Холла. Согласно закона электромагнитной индукции В контуре, охватываемом магнитный поток Ф, возникает э.д.с. индукции Необходимо отметить, что рассмотренные выше соотношения справедливы для идеализированного случая, а именно бесконечно длинные нити. Однако реальные электрические сети имеют провода конечных размеров, а земля и опоры оказывают влияние на электрические и магнитные поля. Поэтому приведенные выше соотношения имеют фундаментальную основу и параметры измерительных преобразователей должны уточняться после опытных испытаний. На рисунке 2.3 представлены схемы, поясняющие принцип действия измерительных преобразователей напряжения и тока.
Синтез логического блока обработки информации
Для проведения экспериментальных исследований и подтверждения достоверности полученных решений логическая схема и устройство передачи данных были реализованы на базе интеллектуального реле Zelio Logic фирмы Schneider electric. Функции этих блоков довольно просто реализуются программно с помощью этого реле. Этот вариант позволяет проводить экспериментальные исследования и соответственно выбирать оптимальные параметры для настройки преобразователя. Кроме того, это реле позволит решать задачи определения места аварийного режима по результатам логического сравнения выходных двоичных сигналов устройства распознавания. После разработки и исследования в зависимости от требований заказчика промышленный образец устройства контроля может быть реализован в виде электронной схемы или на базе реле Zelio Logic. Необходимо отметить, что стоимость реле Zelio Logic сравнительно невелика, а в случае необходимости расширения функциональных возможностей за счет введения дополнительных датчиков задача модернизации значительно упрощается. В этом случае введение дополнительных функций осуществляется программно. Информационно-измерительная система содержит несколько измерительных преобразователей, установленных на опорах с некоторым интервалом. Информация с измерительных преобразователей передается на центральный пульт и на основе полученной информации определяется координата места повреждения.
Для оценки надежности срабатывания логической системы распознавания разработана методика вычисления вероятностей регистрации аварии, определения места аварии и распознавания вида аварий по вероятностям регистрации пороговых значений контролируемых физических величин. Значения вероятностей регистрации режимов использованы из справочной литературы, анализа статистических данных энергетических служб и других источников. Необходимо отметить, что эти данные могут значительно отличаться так, например, в режиме короткого замыкания фазы на землю значение тока зависит от многих факторов: местности (лесная, болотистая, горная и др.) влажности почвы, состояния провода, длительности режима и т.д. В линиях электропередачи с изолированной нейтралью значение тока короткого замыкания сравнительно не велико, оно может быть даже меньше значения тока нормального режима. А поскольку в известных системах контроля в качестве диагностического признака используется ток короткого замыкания, то вероятность обнаружения этого вида аварии невысока. В тоже время этот способ относительно прост, поскольку аварийный режим вызывает изменение тока во всей электрической цепи, т.е. нет необходимости использования систем передачи информации. Поэтому при проектировании системы контроля для обоснованного выбора варианта технического решения необходимо проведение анализа надежности каждого варианта решения. Вероятности срабатывания логических схем «И» Ру с выходными сигналами Y\-Yg определяется как вероятность последовательно соединенных элементов, а вероятность определения вообще аварии (сигнал Z) Pz определяется как вероятность параллельно соединенных элементов (логическая операция «ИЛИ»). приведены численные значения вероятностей определения вида аварии. В результате вычислений вероятность определения аварии составила Pz - 0,999. Из анализа результатов вычислений следует, что комбинированные методы контроля и диагностики, использующие параллельные способы соединения, позволяют значительно повысить достоверность результатов контроля. Этот вывод подтверждается опытом использования комбинированных методов как в технике, например, неразрушающий контроль, так в медицине. Однако реализация комбинированных методов требует дополнительных средств. Например, в мониторинге воздушных линий электропередачи диагностика обрыва по напряжению более достоверна, чем по току. В тоже время, для диагностики по напряжению необходимы локальный датчик электрического поля и система передачи информации. Представленная методика позволяет вычислить достоверность комбинированного метода контроля по логической схеме по заданным значениям исходной информации. Эта методика может быть использована при реализации устройства распознавания на базе микроконтроллера. В этом случае будет дополнительно учтена надежность самого микроконтроллера, у которого надежность меньше чем у логического элемента.
Из анализа структурной схемы устройства распознавания и его работы следует, что это устройство работает с нечеткой информацией, а именно пороги срабатывания компараторов зависят от места установки, времени года и других внешних факторов. Поэтому это устройство должно корректировать свои параметры или должно выполнять операцию обучения, т.е. устройство должно быть интеллектуальным. Для решения этой задачи целесообразно использовать нейронные сети [37,57], которые позволяют выполнять операции обучения при различных не формализованных возмущающих воздействиях. Для обоснованного выбора нейронной сети приведены основы теории нейронных сетей [51].
Каждый искусственный нейрон характеризуется своим текущим состоянием по аналогии с нервными клетками головного мозга, которые могут быть возбуждены или заторможены. Искусственный нейрон обладает группой синапсов - однонаправленных входных связей, соединенных с выходами других нейронов, а также имеет аксон - выходную связь данного нейрона, с которой сигнал (возбуждение или торможение) поступает на синапсы следующих нейронов. Общий вид искусственного нейрона приведен на рисунке 3.5.
Методика определения количества датчиков на контролируемой линии
Далее определяются значимости самих критериев, согласно поставленной цели выбора. Для этого также применяют метод расстановки приоритетов с той лишь разницей, что объектами сопоставления теперь являются не варианты решений, а критерии оценки dj. Задача решается по приведенной выше схеме: составляется система сравнений и на ее основе квадратная матрица смежности. Вычисленные относительные приоритеты и являются коэффициентами значимости критериев.
Вариант, получивший наибольшее значение В, ком, может считаться лучшим из всех остальных. Этот вариант учитывает как приоритет критерия, так и преимущество технического решения по этому критерию в сравнении с другими.
Рассмотрим применение морфологического синтеза в информационно-измерительной системе учета потребляемой электроэнергии. В таблице 4.1 представлены основные блоки информационно-измерительной системы учета потребляемой электроэнергии и варианты ее технической реализации. Наибольшее число вариантов по технической реализации имеют два блока - датчики (приложение А) и системы передачи информации. Применение методики морфологического синтеза рассмотрим на примере выбора системы передачи информации. Системы передачи информации должны удовлетворять следующим требованиям: открытость - возможность включения дополнительных абонентских, ассоциативных ЭВМ, а также линий (каналов) связи без изменения технических и программных средств существующих компонентов сети. Кроме того, любые две ЭВМ должны взаимодействовать между собой, несмотря на различие в конструкции, производительности, месте изготовления, функциональном назначении. гибкость - сохранение работоспособности при изменении структуры в результате выхода из строя ЭВМ или линии связи. эффективность - обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей при минимальных затратах. При анализе были рассмотрены следующие системы передачи информации: 1. ВОЛС представляет собой волоконно-оптическую линию связи, состоящую из пассивных и активных элементов, предназначенных для передачи светового потока по оптоволоконному кабелю. 2. Технология HDSL заключается в преобразовании исходного бинарного сигнала в многоуровневый и его передачу по 4-х или 2-проводной абонентской или соединительной линии. 3. Технология PLC, основанная на частотном разделении сигнала, высокоскоростной поток данных разбивается на несколько низкоскоростных, каждый из которых передается на отдельной частоте с последующим их объединением в один сигнал. 4. GPRS - это технология пакетной передачи данных по радиоканалу {General Packet Radio Service) в сетях GSM. Главной особенностью GPRS является то, что информация (принимаемая/передаваемая) делится на небольшие пакеты данных и затем передается одновременно по нескольким каналам связи. 5. Wi-Fi - беспроводная технология связи, предусматривающая передачу данных от одного сетевого устройства к другому посредством радиоволн. 6. WiMax - телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств. 7. 3G представляет собой технологию мобильной связи 3 поколения— набор услуг, который объединяет как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создаёт канал передачи дачных. 8. Атмосферная оптическая радиосвязь осуществляется путем передачи информации с помощью электромагнитных волн оптического диапазона. Формирование множества эксплуатационных характеристик. Решение задач проектирования технических систем базируется на техническом задании, которое содержит сведения о функциях проектируемой системы, перечень требований и ограничений к основным эксплуатационным характеристикам. Поэтому правильное формирование технического задания во многом определяет качество решения. На первом этапе проектирования на основе анализа различных источников информации выявляются эксплуатационные характеристики проектируемой системы, которые отражают качество рассматриваемого класса систем. Причем частные характеристики систем необходимо объединить в общие показатели качества, а менее значимые характеристики исключить. Кроме того, для уменьшения общего числа эксплуатационных характеристик до числа наиболее существенных необходимо исследовать их взаимную корреляцию. В результате было сформировано множество эксплуатационных характеристик методов передачи информации (таблица 4. 2). Рассмотрим методику выбора способа передачи данных с учетом частных критериев dи d2--- «isиз восьми вариантов технических решений X]t Х2, Х3, Х4, Х5, Х6, Х7, Х8. Каждому варианту соответствует метод передачи данных, а именно X, - ВОЛС, Х2 - HDSL, Х3 - GPRS, Х4 - PLC, Х5 - Wi-Fi, Х6 - WiMax, Х7 - 3(7, Х8 - Атмосферная оптическая связь.
