Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Управление режимом электропотребления в современной электроэнергетике 11
1.1 .Управление режимом электропотребления в энергосистемах 11
1.2. Управление режимом электропотребления на промышленных предприятиях 16
1.3.Управление режимом электропотребления на железнодорожном транспорте 27
Выводы 35
Глава II. Обоснование структуры контура управления режимом электропотребления в железнодорожной энергетике 36
2.1. Методика формирования структуры принятия решений 37
2.1.1.Верхний уровень контура управления режимом электропотребления 37
2.1.2.Нижний уровень контура управления режимом электропотребления 49
2.2. Подход к построению функциональной и информационной структур управления 50
2.3.Выделение автоматической части нижнего уровня контура управления режимом электропотребления 54
Выводы 58
Глава III. Методика управления режимом электропотребления железнодорожного транспорта путем математического моделирования процессов прогнозирования и оценки ущерба 59
3.1.Постановка задачи управления режимом электропотребления же лезнодорожного транспорта з
3.2. Методы прогнозирования электропотребления 61
3.3. Методы формирования оптимального состава электроприемников для управления режимом электропотребления 70
3.3.1.Формализация структуры контура управления режимом электропотребления 70
3.3.2.Решение задачи формирования оптимального состава электрооборудования потребителей-регуляторов, используемого для регулирования электропотребления 74
ЗАРазработка методики управления режимом электропотребления железнодорожного транспорта путем математического моделирования процессов прогнозирования и оценки ущерба 79
3.4.1 .Оценка целевой функции сепарабельной функцией 90
3.4.2.Графическое решение сепарабельной оптимизационной задачи 95
В ывод ы 105
Глава . Экспериментальная оценка границ применимости различных методов прогнозирования и алгоритмов выбора электроприемников для регулирования электропотребления 106
4.1.1.Прогнозирование электропотребления с помощью фильтров Брауна 107
4.1.2. Прогнозирование электропотребления методом скользящего среднего 109
4.1.3.Прогнозирование электропотребления методом скользящего среднего с коррекцией 112
4.2. Анализ алгоритмов выбора состава потребителей для регулирования электропотребления 115
4.2.1 .Анализ эвристического алгоритма 118
4.2.2. Анализ метода статистических испытаний 121
Выводы 127
Глава V. Экономическая эффективность предложенной методики управления режимом электропотребления железнодорожного транспорта
5.1.Математическое моделирование процесса прогнозирования и оценки ущерба на примере Саратовского сетевого района 128
5.2.Экономическая эффективность пакета прикладных программ управления режимом электропотребления железнодорожного транспорта
Выводы 150
Основные результаты работы и выводы 151
Используемая литература
- Управление режимом электропотребления на промышленных предприятиях
- Подход к построению функциональной и информационной структур управления
- Методы формирования оптимального состава электроприемников для управления режимом электропотребления
- Анализ алгоритмов выбора состава потребителей для регулирования электропотребления
Введение к работе
Актуальность работы. Задачей управления режимом электропотребления какого-либо объекта является изучение возможности влиять на потребление электроэнергии исследуемого объекта. Причём, в идеале, режим электропотребления должен отражать интересы, как потребителя, так и поставщика электроэнергии.
Одним из путей повышения эффективности использования электроэнергии на железнодорожном транспорте является совершенствование структур управления его энергетикой. В настоящее время это достигается созданием автоматизированных систем управления энергетикой железнодорожного транспорта, одной из основных подсистем которых является управление режимом электропотребления. Эффективное управление режимом электропотребления на железнодорожном транспорте кроме выравнивания графиков нагрузок энергетических систем, обеспечивает его нормальное функционирование в условиях дефицита электрической энергии и мощности.
Особую актуальность управление режимом электропотребления приобретает в настоящее время, т.к. отклонение фактических расходов электроэнергии от плановых (договорных) показателей может приводить к существенным финансовым издержкам ОАО «РЖД» за счет выплаты штрафов энергоснабжающим организациям.
Отраслевая наука в лице ученых и специалистов ВНИИЖТ, ВНИИАС, РГО-ТУПС, ОмГУПС, СамГАПС, УрГУПС, ИрГУПС и ряда других организаций всегда уделяла большое внимание на решение задач прогнозирования и планирования электропотребления железнодорожного транспорта.
Тем не менее, эта проблема в силу своей сложности и многообразия решена
далеко не полностью. Ограниченное использование в управлении эффективных ма
тематических моделей, алгоритмов и современных технических устройств обуслов
ливают актуальность выполненных исследований. і
На основании вышеизложенного существуют следующие пути повышения эффективности управления режимом электропотребления на железнодорожном транспорте:
создание систем математического моделирования процессов' управления режимом электропотребления нетяговых предприятий железнодорожного транспорта в условиях дефицита электрической энергии и мощности;
разработка методов прогнозирования электропотребления, дающих состоятельные результаты в условиях проведения управляющих воздействий;
разработка алгоритмов выбора потребителей - регуляторов;
постановка и решение задачи минимизации ущерба железных дорог от проведения управляющих воздействий или введения штрафных санкций со стороны энергосистем в случае отклонения электропотребления от заявленного.
В этой связи, целью настоящей работы является повышение эффективности управления режимом электропотребления железнодорожного транспорта.
В соответствии с целью в работе поставлены следующие задачи исследований:
-
Разработать структуру контура управления режимом электропотребления железнодорожного транспорта.
-
Оценить границы применимости предложенных методов прогнозирования и алгоритмов выбора электроприемников для управления режимом электропотребления нетяговых предприятий железнодорожного транспорта.
-
Обосновать алгоритм выбора электроприемников для регулирования электропотребления нетяговых предприятий железнодорожного транспорта.
-
Разработать математическую модель для управления режимами электропотребления нетяговых предприятий железнодорожного транспорта
-
Дать технико-экономическую оценку разработанной математической модели управления режимом электропотребления на железнодорожном транспорте.
Объектом исследования являются системы управления режимом электропотребления железнодорожного транспорта, рассматриваемые в комплексе с технико-экономическими вопросами эксплуатации.
Предметом исследования является разработка моделей, методов и средств для повышения эффективности потребления электроэнергии на железнодорожном транспорте.
Методы и средства исследований. При решении поставленных задач, теоретические и экспериментальные исследования опирались на основные положения теории вероятностей, статистики, теории оптимизации. Экспериментальные исследования проводились путем моделирования процессов потребления электроэнергии на ПЭВМ типа Pentium ГУ.
На защиту выносятся:
методика управления режимом электропотребления;
расчетные модели, адекватно отражающие особенности электропотребления и технологического процесса тяговых и нетяговых потребителей железнодорожного транспорта;
пакет прикладных программ, позволяющих получить необходимое качество управления режимом электропотребления нетяговых предприятий железнодорожного транспорта.
Научная новизна работы:
-
Предложена структура контура управления режимом электропотребления в виде двухуровневой системы.
-
Предложена методика управления режимом электропотребления железнодорожного транспорта путем математического моделирования процессов прогнозирования и оценки ущерба.
-
Составлена и реализована математическая модель оптимизации энергопотребления по критерию минимума суммарного ущерба при отклонении расчетного электропотребления от заявленного.
-
Обоснована возможность представления исходной нелинейной модели оптимизации электропотребления в виде сепарабельных функций.
-
Разработан новый метод прогнозирования электропотребления - скользящего среднего с коррекцией.
-
Предложен алгоритм выбора электроприемников по критерию минимума ущерба для технологического процесса потребителя-регулятора (ПР).
Достоверность основных научных положений и выводов. Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, обоснованы теоретическими решениями и экспериментальными данными, полученными в работе, не противоречат известным положениям наук, базируются на строго доказанных выводах.
Практическая ценность работы заключается в разработке моделей, методик и алгоритмов управления режимом электропотребления нетяговых предприятий железнодорожного транспорта, позволяющих повысить качество управления и выполнить требования энергосистемы с минимальным ущербом для производства.
Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы при работе специалистов по учету электроэнергии СП «Энергосбыт» и Саратовской дистанции электроснабжения Приволжской железной дороги и внедрены как составная часть системы управления режимом электропотребления железнодорожного транспорта.
Материалы работы нашли применение в дипломных проектах студентов специальности «Энергоснабжение электрических железных дорог» Российского государственного открытого технического университета путей сообщения.
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Электротехника» и «Энергоснабжение электрических железных дорог» РГОТУПС (2003-2006 гг.), международных и региональных научно-технических конференциях: «Молодые специалисты - железнодорожному транспорту» (Саратов, 2003 г.), III межвузовской научно-практической конференции Поволжскрго филиала РГОТУПС: «Проблемы железнодорожного транспорта в условиях реформирования отрасли» (г. Саратов, 2004 г.), сетевой научно-практической конференции в ОмГУП-Се на тему: "Энергетическое обследование структурных подразделений ОАО "РЖД" (г.Омск, 2004 г.), III межвузовской научно-методической конференции «Современные информационные технологии в научных исследованиях, образовании и управлении» (г. Смоленск, 2005 г.).
Публикации. По основным результатам диссертационной работы автором опубликовано 8 работ, в том числе одна статья опубликована в журнале из перечня ВАК.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 167 страницах, содержит 55 рисунков, 25 таблиц. Список использованной литературы включает 112 наименований.
Управление режимом электропотребления на промышленных предприятиях
Анализ работ [41,52,53, 102] показывает, что большое внимание при проектировании УСПД АСКУЭ уделяется их элементной базе. Они комплектуются современными, перспективными аппаратными средствами, снабжаются надежными процессорными модулями и интерфейсами с совместимыми протоколами обмена данных, в основном, зарубежных производителей (Computer Product, Octagon Systems, США и др.). Недостатком отмеченных УСПД является то, что они, выполняя стандартный набор функций: сбора, хранения, передачи и отображения информации, не осуществляют анализ достоверности исходных данных и часто используются как автономные системы управления, что значительно снижает эффективность работы АСУЭ предприятия.
Новое поколение систем АСКУЭ на основе микропроцессорных счетчиков, устройств сбора и передачи данных на базе современных промышленных контроллеров [32], сертифицированных в России, на Украине, в Белару-сии и в Казахстане для измерения и коммерческого учета электроэнергии, используется для высокоточного коммерческого учета потребления (выдачи) электрической энергии и мощности за фиксированные интервалы времени (в условиях многотарифности), технического учета и мониторинга электрических нагрузок в реальном времени.
На Ижевской ТЭЦ-1 успешно эксплуатируется автоматизированная система контроля и учета энергии на базе информационно-вычислительного комплекса (ИВК) "Спрут" [40]. Системой осуществляется учет электрических и теплотехнических показателей работы станции, электроэнергии (вырабатываемой генераторами станции, отпускаемой потребителям и в систему через трансформаторы связи, потребляемой на собственные нужды). В состав комплекса сбора данных входят электронные счетчики (Ф68700, Ц76801), 7 контроллеров МАВР Е 102(1) и информационно-управляющая станция, представляющая собой персональный компьютер IBM PC AT в промышленном исполнении с вмонтированным в него устройством связи. В [40] также представлены структурные схемы учета электроэнергии и отпуска тепла потребителям.
В работе [38] рассматривается территориально-распределенная автоматизированная система учета и контроля электропотребления, которая позволяет вести расчет потребления электроэнергии, строить графики потребляемой мощности за произвольные интервалы времени, контролировать превышение лимита мощности.
Архитектура системы имеет иерархическую трехуровневую территори-ально-распределенную структуру, включающую посты наблюдения, пункт управления и автоматизированное рабочее место энергодиспетчера предприятия.
Посты наблюдения контролируют расход активной и реактивной электроэнергии (до 100 точек), положение коммутационных аппаратов, состояние датчиков охранной сигнализации и блоков питания аппаратуры, с пункта управления осуществляется опрос постов наблюдения с заданным временным интервалом, сохранение принятой информации, ведение протоколов связи и передачи данных в АРМ диспетчера. Контроллеры постов наблюдения и пункта наблюдения реализованы на базе Micro PC с процессором Intel 80386 SX и встроенным модемом.
АРМ диспетчера реализовано на IBM-совместимом компьютере. Программное обеспечение АРМ включает в себя подсистему оперативного контроля состояния постов наблюдения и подсистему учета потребления электроэнергии.
Автоматизированная система контроля и учета электропотребления (АСКУЭ) "Миус", созданная в КБ Таганрогского радиотехнического универ 22 ситета реализована на базе современных промышленных контроллеров Micro PC фирмы Octagon Systems, США. Система способна обрабатывать информацию от 96 датчиков (электросчетчиков), определять трехминутную мощность по каналам учета, каждые 30 минут запоминать и хранить в течение трех суток вычисленные для каждого канала значения потребленной электроэнергии, определять максимальные значения средней получасовой мощности отдельно в утренний и вечерний пики нагрузки. В конце расчетного периода в УСПД фиксируются значения потребленной электроэнергии по каждому каналу учета и максимальные значения средней получасовой мощности, которые хранятся в течение 12 месяцев [61].
Кроме того, АСКУЭ "Миус" позволяет иметь полную картину электропотребления в виде ежедневных суточных графиков потребляемой электроэнергии, оперативный, месячный, квартальный баланс потребленной электроэнергии.
Рассматриваемая в [61] АСКУЭ используется на предприятии "Юго-Западные электрические сети " г. Таганрога, а на базе УСПД "Миус" создана АСКУЭ для предприятия "Городские электрические сети", г. Ростов-на-Дону.
Недостатком систем управления режимом электропотребления, пред-ставленых в данных работах, является то, что они ориентированны на выполнение функций контроля и учета и не решают оптимизационных задач по управлению энергетикой предприятий.
Особо следует выделить устройство информационно-измерительного контроля и учета электрической энергии СИНЭТ-1, разработанное Акционерной компанией "ИНЭТ" и предназначенное для информационного сопровождения задач управления электропотреблением [26]. Один комплекс локального учета на базе СИНЭТ-1 охватывает до 128 точек учета и обладает широкими интерфейсными возможностями, используя в качестве модулей связи стандартные интерфейсы RS-232C, RS-485. Помимо характерных для АСКУЭ функций, система СИНЭТ позволяет реализовывать ряд оптимизационных функций:
Подход к построению функциональной и информационной структур управления
Анализ работ [41,52,53, 102] показывает, что большое внимание при проектировании УСПД АСКУЭ уделяется их элементной базе. Они комплектуются современными, перспективными аппаратными средствами, снабжаются надежными процессорными модулями и интерфейсами с совместимыми протоколами обмена данных, в основном, зарубежных производителей (Computer Product, Octagon Systems, США и др.). Недостатком отмеченных УСПД является то, что они, выполняя стандартный набор функций: сбора, хранения, передачи и отображения информации, не осуществляют анализ достоверности исходных данных и часто используются как автономные системы управления, что значительно снижает эффективность работы АСУЭ предприятия.
Новое поколение систем АСКУЭ на основе микропроцессорных счетчиков, устройств сбора и передачи данных на базе современных промышленных контроллеров [32], сертифицированных в России, на Украине, в Белару-сии и в Казахстане для измерения и коммерческого учета электроэнергии, используется для высокоточного коммерческого учета потребления (выдачи) электрической энергии и мощности за фиксированные интервалы времени (в условиях многотарифности), технического учета и мониторинга электрических нагрузок в реальном времени.
На Ижевской ТЭЦ-1 успешно эксплуатируется автоматизированная система контроля и учета энергии на базе информационно-вычислительного комплекса (ИВК) "Спрут" [40]. Системой осуществляется учет электрических и теплотехнических показателей работы станции, электроэнергии (вырабатываемой генераторами станции, отпускаемой потребителям и в систему через трансформаторы связи, потребляемой на собственные нужды). В состав комплекса сбора данных входят электронные счетчики (Ф68700, Ц76801), 7 контроллеров МАВР Е 102(1) и информационно-управляющая станция, представляющая собой персональный компьютер IBM PC AT в промышленном исполнении с вмонтированным в него устройством связи. В [40] также представлены структурные схемы учета электроэнергии и отпуска тепла потребителям.
В работе [38] рассматривается территориально-распределенная автоматизированная система учета и контроля электропотребления, которая позволяет вести расчет потребления электроэнергии, строить графики потребляемой мощности за произвольные интервалы времени, контролировать превышение лимита мощности.
Архитектура системы имеет иерархическую трехуровневую территори-ально-распределенную структуру, включающую посты наблюдения, пункт управления и автоматизированное рабочее место энергодиспетчера предприятия.
Посты наблюдения контролируют расход активной и реактивной электроэнергии (до 100 точек), положение коммутационных аппаратов, состояние датчиков охранной сигнализации и блоков питания аппаратуры, с пункта управления осуществляется опрос постов наблюдения с заданным временным интервалом, сохранение принятой информации, ведение протоколов связи и передачи данных в АРМ диспетчера. Контроллеры постов наблюдения и пункта наблюдения реализованы на базе Micro PC с процессором Intel 80386 SX и встроенным модемом.
АРМ диспетчера реализовано на IBM-совместимом компьютере. Программное обеспечение АРМ включает в себя подсистему оперативного контроля состояния постов наблюдения и подсистему учета потребления электроэнергии.
Автоматизированная система контроля и учета электропотребления (АСКУЭ) "Миус", созданная в КБ Таганрогского радиотехнического универ 22 ситета реализована на базе современных промышленных контроллеров Micro PC фирмы Octagon Systems, США. Система способна обрабатывать информацию от 96 датчиков (электросчетчиков), определять трехминутную мощность по каналам учета, каждые 30 минут запоминать и хранить в течение трех суток вычисленные для каждого канала значения потребленной электроэнергии, определять максимальные значения средней получасовой мощности отдельно в утренний и вечерний пики нагрузки. В конце расчетного периода в УСПД фиксируются значения потребленной электроэнергии по каждому каналу учета и максимальные значения средней получасовой мощности, которые хранятся в течение 12 месяцев [61].
Кроме того, АСКУЭ "Миус" позволяет иметь полную картину электропотребления в виде ежедневных суточных графиков потребляемой электроэнергии, оперативный, месячный, квартальный баланс потребленной электроэнергии.
Рассматриваемая в [61] АСКУЭ используется на предприятии "Юго-Западные электрические сети " г. Таганрога, а на базе УСПД "Миус" создана АСКУЭ для предприятия "Городские электрические сети", г. Ростов-на-Дону.
Недостатком систем управления режимом электропотребления, пред-ставленых в данных работах, является то, что они ориентированны на выполнение функций контроля и учета и не решают оптимизационных задач по управлению энергетикой предприятий.
Особо следует выделить устройство информационно-измерительного контроля и учета электрической энергии СИНЭТ-1, разработанное Акционерной компанией "ИНЭТ" и предназначенное для информационного сопровождения задач управления электропотреблением [26]. Один комплекс локального учета на базе СИНЭТ-1 охватывает до 128 точек учета и обладает широкими интерфейсными возможностями, используя в качестве модулей связи стандартные интерфейсы RS-232C, RS-485. Помимо характерных для АСКУЭ функций, система СИНЭТ позволяет реализовывать ряд оптимизационных функций:
Методы формирования оптимального состава электроприемников для управления режимом электропотребления
Обозначим через t0,tl,...,tN_l,tN фиксированные дни месяца, в которые будут проводиться контрольные измерения потребленной электроэнергии, причем t0 = 0, tN = Т, где Т = 30, Т = 31, Т = 28, Т = 29 в зависимости от количества дней в месяце. Эти моменты заранее фиксируются и выбираются, исходя из необходимости обеспечить соответствующую точность прогноза потребленной электроэнергии на конец месяца, а также для корректной постановки для момента tk оптимизационной задачи, решение которой позволяет составлять план потребления электроэнергии с момента tk и до конца рассматриваемого периода.
Графическое представление структуры электропотребления на верхнем уровне контура управления режимом электропотребления Пусть W есть реально потребленная электроэнергия на момент времени t. Аналогично предыдущему эта величина может быть представлена в виде: и wl = wl + wl wl =w +w! w =Ywl " "t r,,HT " HT "CT ffBH BH Ац J » где Wj есть реально потребленная электроэнергия j -м внутренним потребителем на момент времени /. Требуется обеспечить выполнение следующего неравенства для потребленной электроэнергии {\-y)Wm WT {\ + y)Wm, где у есть коэффициент допустимого отклонения потребленной электроэнергии от заявленного потребления без применения штрафных санкций. Причем сделать это нужно оптимальным образом (с точки зрения возможных издержек: ущерба, штрафа и т.д.) за счет своевременного (в моменты времени tk ,tk +1,...,/дг_1) ограничения величины потребляемой электроэнергии каждым внутренним потребителем-регулятором, вплоть до полного отключения отдельных или всех внутренних потребителей-регуляторов.
Пусть W p есть прогноз потребления электроэнергии на конец рассматриваемого периода, то есть в момент времени Т, рассчитанный по реальному потреблению электроэнергии за предшествующий период времени [О,/]. Аналогично предыдущему эта величина также может быть представлена в виде: Wt,T = Wt,T 4- Wt,T Wt,T = Wt,T + Wt,T "np "l "HT " HT "ст "BH Пусть pm есть технологический минимум потребляемой мощности для у -го потребителя в рабочее время. Если потребляемая мощность меньше рт, то потребитель терпит ущерб. В частности при полном отключении электроэнергии у -й потребитель терпит максимальный ущерб у . Пусть ртах есть заявленный максимум мощности потребляемой электроэнергии в рабочее время на рассматриваемый период для j -го внутреннего потребителя. Соответственно, р и р р есть минимальная и максимальная мощности потребляемой электроэнергии на рассматриваемый период для у-го внутреннего потребителя в нерабочее время. В частности, может быть Рлнр = 0 5 т0 есть в нерабочее время допускается ограничение потребляемой мощности электроэнергии для j -го внутреннего потребителя вплоть до полного отключения. Если же р = 0, то это означает полное отключение электроэнергии для j -го внутреннего потребителя в нерабочее время.
Пусть p j = P J(T),J = \,п, - рекомендуемые мощности потребляемой электроэнергии для j-го потребителя в момент времени т (t r T), получаемые в момент времени / в результате решения соответствующей оптимизационной задачи (эта задача будет сформулирована далее). Составим из этих мощностей вектор р =\Р\,Р2,—,р1п) - вектор рекомендуемых мощностей на оставшийся до конца рассматриваемого периода отрезок времени.
Пусть а и (3 есть, соответственно, тарифы за превышение и за недобор заявленного максимума потребления электроэнергии на рассматриваемый период.
Наконец, пусть К есть параметр, задаваемый в момент времени t и указывающий на то, участвует ли j -й потребитель в регулировании потребления электроэнергии или нет. Если К1 = 1, то j -й потребитель участвует в регулировании потребления электроэнергии, если же Kj = О, то нет. Чтобы иметь возможность учитывать рабочее и нерабочее время (ночные часы, выходные и праздничные дни) каждый отрезок [//,fy+i], l = k0,N-\, разобьем на части, соответствующие рабочему и нерабочему времени, точками /, = tl0 т10 tn ... г/Я/ _, Ц г/д/ = tl+l (см. рис.3.5.). =//o T /0 f/l ТП Tmr2 ТЫ_Х tlnti /+1= /И; Рис.3.5. Интервалы рабочего и нерабочего времени Таким образом, отрезок [//,//+]] представляется в виде (щ \ (mi \ 5=0 V=0 / v _./ \» рабочее время нерабочее время В частности, если работа идет круглосуточно, то ntj = 0 и D/ ?/+i] = l//o r/o]- В этом слУчае точек деления нет. Будем предполагать, что предприятие несет ущерб только от ограничения мощности в рабочее время.
Используя введенные обозначения, можно предложить следующую математическую постановку сформулированной задачи для момента времени tk, k = k0,k0+\,...,N-\.
Анализ алгоритмов выбора состава потребителей для регулирования электропотребления
Управляющие воздействия по регулированию электропотребления определяются из построенных математических моделей и оптимальны настолько, насколько хороши эти модели. Поэтому прежде чем использовать эти модели для управления, необходимо провести исследование их эффективности. Так как аналитически может быть изучен достаточно узкий круг моделей, исследования выполнены с помощью экспериментов на ЭВМ [70].
Поскольку задача выбора оптимального состава электрооборудования для регулирования электропотребления относится к задаче целочисленного программирования достаточно высокой размерности, решающаяся в реальном режиме времени, то в качестве основных оценочных показателей используются показатели времени Т и точности ее решения 5у.
В ходе машинных экспериментов получены зависимости времени решения задачи от количества единиц электрооборудования для различных наборов исходных данных.
Оценка точности предложенных алгоритмов управления осуществлялась на основе относительной погрешности по ущербу, который несет железная дорога при отключении электрооборудования потребителей-регуляторов
Это можно оъяснить тем, что при изменении электропотребления очень трудно подобрать точную величину изменения электропотребления на нижнем уровне контура управления режимом электропотребления.
Данная погрешность определялась для различных значений A W. В ходе проведения одиночного эксперимента значение A W постоянно. В качестве нормирующего множителя Ф\(х) принималось оптимальное значение функционала Ф\(х), определяемое на основе решения задачи точным методом - методом полного перебора. Для оценки точности алгоритмов использовалась относительная погрешность по электропотреблению при отключении электрооборудования ПР, которая определялась, исходя из выражения S=1- MOO, р AW где Wi реальное (суммарное) изменение электропотребления, для электрооборудования выбранного с помощью алгоритма; AW - изменение электропотребления. Для оценки точности алгоритмов использовалась максимальная ошибка 5ртах. Поскольку ТОЧНОСТЬ алгоритмов зависит от исходных данных, с которыми они работают, то полученные результаты усреднены по множеству реализаций.
Исходные данные задачи формировались с помощью датчиков псевдослучайных чисел. Так как реальная функция распределения данных не всегда априорно известна, то выбор осуществлялся из области их допустимых значений чисто случайным образом. Независимо друг от друга выбиралась каждая из величин: y,J5 Рг
Значение установленной мощности ПР (в данном случае - вагоноремонтного завода) и состав электроприемников определен на основе энергетического обследования предприятий железнодорожного транспорта. Значение сбрасываемой нагрузки АР определялось, исходя из данных, полученных при анализе состава электропотребляющего оборудования предприятия и учитывалось, что ущерб потребитель-регулятор несет только в случае нарушения технологического процесса (отключается 20% от Ртах
Соответственно, величина электропотребления для каждого из значений мощностей на интервале в 10 суток может быть рассчитана (рис.4.10.).
В процессе анализа алгоритмов было решено несколько десятков задач для структуры сети, содержащей от 10 до 300 единиц электрооборудования потребителей-регуляторов. Исследования по анализу выбора оптимального состава электрооборудования потребителей - регуляторов проводились путем имитационного моделирования на ПЭВМ IBM AT типа Pentium IV. 4.2.1. Анализ эвристического алгоритма
Выполнена серия машинных экспериментов для различной глубины снижения нагрузки АР и структуры сети, содержащей от 10 до 300 единиц электрооборудования потребителей-регуляторов. Эксперименты показали, что время счета составляет от единиц до нескольких десятков миллисекунд.
Оценка точности алгоритма по ущербу. Получены значения относительных ошибок по ущербу 8у, усредненных по проведенным экспериментам, для глубины снижения нагрузки АР от 20 до 95 % от Ртах при изменении количества единиц электрооборудования на нижнем уровне электросети потребителя-регулятора от 10 до 300. При глубине снижения нагрузки АР, соответствующей 5, 95 % от Ртах не наблюдается четкой зависимости изменения ошибки 5у с ростом количества единиц электрооборудования. Максимальная ошибка по ущербу устанавливается при количестве единиц электрооборудования т, равном 30-100.
В табл. 4.5. приведены значения максимальных относительных ошибок по ущербу и соответствующее им количество единиц электрооборудования для различной глубины снижения нагрузки. Четкая тенденция роста 5у от m для эвристического алгоритма начинает проявляться с АР=1803,52 МВт ( при 68 % от Ртах). При такой глубине АР определяющее значение в регулировании электропотребления начинает уже играть основное - технологическое оборудование.
