Содержание к диссертации
Введение
1 Основные направления анализа энергосистем ... 11
1.1 Комплексное энергетическое обследование 11
1.1.1 Понятие энергоаудита 11
1.1.2 Основные задачи энергоаудита 12
1.1.3 Типы обследований при энергоаудите 13
1.1.4 Варианты проведения энергетического обследования 14
1.2 Обзор структур существующих энергосистем 15
1.2.1 Структура единой энергосистемы региона 15
1.2.2 Структура энергосистемы потребляющей организации 16
1.2.3 Сравнительный обзор реальных энергосистем 17
1.3 Обзор современных систем АСКУЭ 18
1.3.1 Классификации АСКУЭ 19
1.3.2 Декомпозиция общей задачи АСКУЭ 21
1.3.3 Основные функции АСКУЭ 22
1.3.4 Иерархия построения АСКУЭ 23
1.4 Обзор средств математического моделирования 24
1.4.1 Классификация средств математического моделирования 24
1.4.2 Обзор специализированных математических программ 26
1.4.3 Сравнительный обзор универсальных программ 28
1.4.4 Обзор возможностей моделирования вМАТЪАВ 30
1.5 Выделение основных задач исследования 32
1.5.1 Декомпозиция основной задачи исследования 32
1.5.2 Задача оценки точности измерений в системе 33
1.5.3 Веерные отключения нагрузки 34
1.5.4 Неплатежи за энергоносители 36
1.6 Выводы по главе 38
2 Описание инструмента исследования 40
2.1 Понятие самомодифицирующихся моделей 40
2.1.1 Понятие изменений в модели 40
2.1.2 Предпосылки к разработке СММ 41
2.1.3 Обзор проблем реализации СММ 42
2.1.4 Сравнение СММ и обычных моделей 44
2.1.5 Общие составляющие инструмента СММ 44
2.2 Описание составляющих инструмента 46
2.2.1 Создание структурных схем моделей 46
2.2.2 Анализ структурных схем и построение моделей 49
2.2.3 Создание механизма и определение точки остановки модели 56
2.2.4 Создание точек съема информации в модели 60
2.2.5 Обработка элементов с памятью 61
2.3 Управление псевдосимуляцией модели 63
2.3.1 Задачи программы управления 63
2.3.2 Управление симуляцией 66
2.3.3 Объединение данных с точек съема информации 68
2.4 Управление модификацией модели 70
2.4.1 Трудности модификации моделей 70
2.4.2 Классификация типов модификаций 75
2.4.3 Функции модификации 77
2.5 Интерфейсы управления СММ 80
2.5.1 Интерфейс управления инструментом СММ 80
2.5.2 Интерфейс диалогов с пользователем 83
2.5.3 Просмотр результатов псевдосимуляции 85
2.5.4 Описание журнала модификаций модели 85
2.6 Выводы по главе 87
3 Библиотека блоков распределения электрической мощности 89
3.1 Источник электрической мощности 90
3.1.1 Описание основных функций блока 90
3.1.2 Описание модельной реализации блока 91
3.2 Распределитель электрической мощности 92
3.2.1 Основные функции блока 92
3.2.2 Модельная реализация 94
3.3 Нагрузка универсальная 96
3.3.1 Основные функции блока 96
3.3.2 Модельная реализация блока 97
3.4 Блок ветвления линии 98
3.4.1 Описание основных функций блока 98
3.4.2 Модельная реализация блока 99
3.5 Блок устройства ограничения мощности 100
3.5.1 Описание основных функций блока 100
3.5.2 Модельная реализация блока 100
3.6 Блок измерителя электрической энергии 102
3.6.1 Описание основных функций блока 102
3.6.2 Модельная реализация блока 102
3.7 Блок многоквартирного здания 103
3.7.1 Описание основных функций блока 103
3.7.2 Модельная реализация блока 104
3.8 Выводы по главе 106
4 Проведение исследований 108
4.1 Исследование метрологических параметров измерителей 108
4.1.1 Теоретическое описание опытов 108
4.1.2 Реализация системы в модели 109
4.1.3 Анализ данных исследования 111
4.1.4 Итоги исследования 121
4.2 Исследование веерных отключений 121
4.2.1 Программа исследований 121
4.2.2 Реализация в модели 123
4.2.3 Анализ исследования 125
4.2.4 Итоги исследования 136
4.3 Исследование неплатежей за энергоносители 137
4.3.1 Программа исследования 137
4.3.2 Реализация в модели 138
4.3.3 Анализ исследования 141
4.3.4 Количественные оценки эффективности решений 146
4.3.5 Разработка устройства ограничения мощности 151
4.3.6 Итоги исследования 152
4.4 Выводы по главе 153
Заключение 155
Список использованных источников 158
Введение к работе
Актуальность темы. Противоречия между наличием энергоресурсов страны и возрастающими потребностями в них, исчерпаемость запасов топливно-энергетических ресурсов и разрастание масштабов экологических проблем, связанных с их добычей (производством), транспортировкой, переработкой и потреблением, предопределяют тенденцию обострения энергетических вопросов в жизнедеятельности страны. В результате борьба за обладание энергоресурсами, за право их транспортировки, за влияние на рынок энергоносителей стала сегодня одним из важнейших факторов реализации интересов политических структур. Обеспечение стабильного развития топливно-энергетического комплекса является необходимым и актуальным условием возрождения национальной экономики. Единая энергосистема страны является неотъемлемой частью этого комплекса. Обеспечение стабильной работы Единой энергосистемы и повышение ее" эффективности является важной задачей, контролируемой на уровне правительства.
Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является исследование и совершенствование путей повышения эффективности электрических энергетических систем, посредством разрешения вопроса уменьшения неплатежей за энергоносители и связанных с ним аспектов. Объектом анализа являются реальные, а также теоретически идеализированные, электрические энергетические системы.
Для достижения цели диссертационной работы поставлены и решены следующие задачи:
выделение основных направлений анализа энергосистем, конкретизация задач и путей их решения для проведения исследований;
разработка специального математического и программного обеспечения для создания, управления и анализа систем электроснабжения;
разработка унифицированных описаний элементов систем и моделей этих элементов;
- разработка алгоритмов, реализующих как имеющиеся у элементов
функции, так и новые функции;
разработка библиотеки блоков, позволяющих создать математическую модель любой иерархической системы электроснабжения;
разработка программы и проведение модельных исследований.
Структуры исследуемых энергосистем ограничиваются системами распределения электрической мощности, не включающими в себя сетевые подстанции единой энергосистемы.
Методы исследования. В исследованиях использовался аппарат теории множеств, математической логики, теории искусственного интеллекта, теории вероятности, математической статистики, теории алгоритмов, системного анализа, методов математического моделирования.
Научная новизна:
предложен инструмент (совокупность приёмов, правил и функций) создания и использования имитационных моделей с переменной структурой;
предложен метод моделирования энергосистем на основе нового инструмента имитационных моделей с переменной структурой с использованием в качестве аргументов моделей мощности нагрузки и источника;
создана библиотека блоков для моделирования систем распределения электрической мощности на основе указанных методов и инструмента.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в решении следующих практических задач:
создание и сохранение структурных схем энергетических систем с заданием реальных технологических параметров систем;
автоматизация получения непосредственно математической модели за счет создания функции анализа структурной схемы системы и конструирования модели по полученным данным;
автоматизация обработки результатов моделирования, например, обработка данных, построение любых видов графиков;
моделирование реальных энергосистем: теоретическая перепланировка загруженности групп потребителей, прогнозирование потребления электроэнергетических ресурсов по накопленным данным и т. п.;
инновационные исследования по внедрению новых приборов (многотарифные электросчетчики, устройства ограничения мощности) и методов управления энергосистемами (управляемое отключение нагрузок, предоплата за электроэнергию) с оценкой эффекта.
Реализация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы внедрены на этапах создания и последующей модернизации технологической АСКУЭ ФГУП «Рыбинский завод приборостроения», на этапе разработки коммерческой АСКУЭ в ООО «Him «Энергоприбор»; внедрены в учебном процессе Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева при обучении студентов.
Основные положения, выносимые на защиту:
уточнение структуры систем распределения электрической мощности и унификация их составляющих элементов, позволяющая выработать общие принципы для моделирования любой электрической энергосистемы;
декомпозиция основной задачи исследования энергосистем, состоящей в уменьшении неплатежей за энергоносители;
инструмент имитационных моделей с переменной структурой, описание основных принципов, приёмов, правил и его составляющих частей: аппарат по созданию структурных схем, аппарат по созданию имитационных моделей, аппарат по управлению псевдосимуляцией модели, принципы управления модификацией модели, интерфейс управления инструментом;
библиотека блоков распределения мощности - описание модельной реализации и основных принципов функционирования блоков: источник и распределитель электрической мощности, нагрузка универсальная, устройство ограничения мощности, многоквартирное здание;
- результаты исследований выделенных задач:
а) исследование поведения измерительных устройств;
б) исследование веерных отключений;
в) исследование неплатежей за электроэнергию.
Апробация работы. Все основные результаты теоретического и практического характера, полученные автором, представлялись в виде двух докладов на IВНТК «Моделирование и обработка информации в технических системах» на кафедре Электротехники и промышленной электроники Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева, 2004 г. - Рыбинск, а также представлялись в виде специализированного стенда и доклада на Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи, 2004 г. - Москва.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, из них 3 статьи, 2 депонированные рукописи, 1 информационная статья для базы инноваций и 14 тезисов докладов.
Краткое содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав и заключения, а также списка использованных источников и 2-х приложений.
Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цели работы, основные задачи и методы исследования, охарактеризована научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту, кратко изложено содержание работы.
В первой главе дан обзор основных направлений комплексного исследования энергосистем, дан обзор структур существующих систем распределения электрической мощности, выделены и классифицированы эти структуры, приведена классификация систем автоматического контроля и учета параметров распределения и потребления энергоресурсов, выделены основные функции и приведена иерархия построения этих систем, приведен сравнительный
обзор средств математического моделирования, обоснован выбор средств имитационного моделирования, произведена декомпозиция основной задачи исследования повышения эффективности энергосистем.
Вторая глава посвящена разработке инструмента исследования (инструмент полностью разработан автором), приведено краткое сравнение моделей, полученных при помощи нового инструмента, и обычных моделей, описано создание структурных схем моделей, их анализ и автоматическое получение моделей систем с переменной структурой, описано управление симуляцией моделей и методы проведения модификаций, описан интерфейс диалогов модели и общий интерфейс управления инструментом.
Третья глава посвящена разработке библиотеки блоков для построения систем распределения электрической мощности (библиотека разработана автором), дано описание функций и модельной реализации для источника электрической мощности, распределителя электрической мощности, универсальной нагрузки, блока ветвления линии, устройства ограничения мощности, измерителя электрической энергии, блока многоквартирного здания.
В четвертой главе автором приведены результаты собственных исследований и сделан их анализ для задачи поведения измерительных устройств в системе, задачи исключения веерных отключений и задачи уменьшения неплатежей за электроэнергию.
В заключении приведены основные выводы и результаты работы.
Классификации АСКУЭ
Существуют два равноправных варианта расшифровки аббревиатуры АСКУЭ [25, 26]. В первом варианте, это система контроля и учета электроэнергии, а во втором варианте - это система коммерческого учета электроэнергии. Первое определение применяется по отношению к технологическим АСКУЭ, как к появившимся раньше во времени и не связанных с экономикой. Классификация систем по функциональному признаку изображена на рисунке 3.
По своим функциональным особенностям технологические и коммерческие АСКУЭ практически не отличаются. Основное функциональное отличие состоит в том, что коммерческие АСКУЭ больше предназначены для автоматического проведения платежей, а технологические АСКУЭ используются для контроля за энергосистемой технологического процесса. Из этого вытекают и все количественные и качественные отличия. Коммерческие АСКУЭ имеют минимальное необходимое количество измерительных устройств (электросчетчиков) и высоконадежные, защищенные каналы связи. Основная задача таких систем состоит в том, чтобы точно измерить параметры электропотребления всего объекта, автоматически доставить полученную информацию до энергоснабжающей организации и ускорить процесс оплаты. При этом распределение электроэнергии на самом объекте абсолютно не важно. Технологические же АСКУЭ разрабатываются таким образом, чтобы получить максимально полную картину распределения энергии по всему технологическому процессу и оборудованию. Анализ этих данных позволяет выработать комплекс необходимых мер по энергосбережению и экономии финансовых средств.
Поскольку все организации, входящие в рынок электроэнергии, делятся на три большие группы, то в соответствии с этим делением можно составить другую классификацию АСКУЭ, представленную на рисунке 4.
Особенностью АСКУЭ энергоснабжающей организации, является, прежде всего, наличие удалённых контролируемых энергообъектов (от десятков до нескольких сотен километров), а так же разнообразием схем сетей на границах со смежными субъектами оптового рынка (Оптовый рынок - сфера купли-продажи электроэнергии (мощности), осуществляемой его субъектами в пределах Единой энергетической системы России).
Архитектура АСКУЭ энергоснабжающей организации, как правило, должна строиться в соответствии с существующей структурой оперативно-диспетчерского управления энергоснабжающей организации.
На электростанциях субъектах оптового рынка, как правило, АСКУЭ должна обеспечивать, помимо коммерческих расчётов по отходящим линиям и присоединениям абонентов по прямым фидерам, расчёт баланса электроэнергии по электростанции. Информация от коммерческих электросчётчиков должна собираться отдельно от технического учёта, на разные Устройства Сбора и Передачи Данных. Задача АСКУЭ хорошо разделяется на подзадачи с четко формулируемыми связями [27]. Каждая подзадача проецируется на соответствующие компоненты системы. Декомпозиция общей задачи приводит к декомпозиции оборудования. Один из вариантов декомпозиции общей задачи АСКУЭ: - задача измерения электроэнергии и мощности; - задача электрического и логического сопряжения измерителя с каналом связи; - передача данных по каналу связи; - задача обмена информацией между измерителем и сервером базы данных (коммуникационный сервер); - задача сервера базы данных; - задача анализа данных; - задача описания (конфигурирования) системы; - задача представления данных. В системе можно выделить крупные интегрированные компоненты, на основе которых строится иерархическая система, практически адаптируемая для любой энергосистемы. На начальном этапе создания новой АСКУЭ очень важна задача конфигурирования системы. Для правильного решения данной задачи необходимо наличие данных о состоянии энергопотребления. Такие данные обычно получают в результате энергетического обследования. Задача анализа данных уже более важна на этапе функционирования системы, поскольку от этого зависит решение многих проблем энергосистем, главной из которых является энергосбережение.
Обзор проблем реализации СММ
Самомодифицирующиеся модели отличаются от простых моделей тем, что имеют возможность изменять свои внутренние константы, законы, структуру [103, 104]. Наиболее простой вариант - это изменение внутренних констант в модели. Обычно он используется для настройки, оптимизации, поиска наилучшего соотношения. Более сложной функцией является возможность изменения закона функционирования. Под этим следует понимать изменение схемы некоторого блока модели, когда изменение не затрагивает структуру всей системы. И самая сложная функция самомодифицирующихся моделей -возможность изменения внутренней структуры. В данном случае модель может просто добавить или убрать несколько связей или блоков, что приводит к изменению всей структуры схемы. Описание подобной функции очень сложно, поскольку позволяет модели полностью (или почти полностью) изменить себя так, что это будет совершенно другая новая модель, но обладающая опытом предыдущей модели (это в идеале).
Под инструментом самомодификации следует понимать совокупность приемов и правил, которые нужно выполнить, чтобы обеспечить создание, симуляцию, модификацию и получение результатов симуляции математической самомодифицирующейся модели (СММ).
Рассмотрим возможность создания самомодифицирующихся моделей Simulink и использования их для исследования сложных объектов. Сразу отметим, что можно использовать некоторые решения из области создания Искусственного Интеллекта. Модель нужно строить эволюционным путем. При этом не важно с самого начала делать все правильно. Потом все можно будет переделывать, используя полученный инструмент. Главное — заложить сам фундамент (системный уровень), чтобы он позволял бы в будущем, когда уже построены «верхние этажи», без проблем позволять изменять нижние, при этом верхние этажи должны будут в соответствии с этим перестраиваться. Если же такая перестройка невозможна, то система должна отвергать такие изменения. Существуют следующие предпосылки к созданию инструмента самомодификации моделей в Simulink:
- Simulink является приложением MATLAB и обладает всеми необходимыми возможностями для моделирования. Simulink имеет возможности визуального создания моделей. Под визуальным созданием моделей понимается то, что это делается при помощи мышки и клавиатуры. Это средство Simulink не будет использоваться при создании моделей, но оно останется как часть готового аппарата по созданию структурных схем;
- Simulink предоставляет возможности программного создания моделей, путем написания функций, использующих команды и функции MATLAB. Это является источником модификации (возможность программных изменений модели), но пока еще не самомодификации; - модель может быть изменена (модифицирована) только в обычном «стоячем» состоянии (не во время симуляции). Это означает, что для модификации необходимо остановить симуляцию модели. Данная проблема не так сложна, потому что симуляция модели может быть остановлена изнутри модели. Это означает, что источник, приводящий к модификации, находится внутри модели, а это и есть самомодификация; - моделирование системы (симуляция модели) может быть проведено при помощи функций MATLAB, то есть имеется возможность программного управления всем процессом симуляции. Перечисленные предпосылки дают следующие возможности: создание модели, запуск симуляции, остановка симуляции изнутри модели, модификация модели и автоматический запуск новой симуляции. Перечислим основные проблемы и дадим их краткую характеристику. Возможность самоорганизации [105, 106]. Самоорганизация в данном случае это возможность добавлять, удалять, заменять блоки модели, то есть иметь доступ к изначальным минимальным кирпичикам, из которых строится вся модель. В Simulink имеется готовая библиотека, любой блок из которой можно поместить в систему, настроить его параметры, соединить с другими блоками, а значит заставить его работать. При этом отсутствует возможность изменения самих кирпичиков, но это для математических моделей не нужно, так как библиотека имеет большинство необходимых математических операций. Конечно, можно сказать, что процесс самоорганизации гораздо сложнее, но вводить за ранее излишние усложнения не желательно. Попытаемся путем многократного применения небольшого количества некоторых простых законов создать и описать довольно сложный объект. Возможность моделирования рассуждений на основе логических законов [107, 108], то есть моделирование логики, процесса принятия решений. При этом с одной стороны есть проблема представления информации, а с другой - моделирования принятия решений. Для математической модели форма представления знаний есть структура данных. MATLAB поддерживает динамические структуры данных, а значит, имеется возможность изменять структуру данных [109, ПО]. Наиболее часто будет использоваться простое дополнение этой структуры, так как решить, что данные не нужны, и их можно удалить, модели очень трудно. При этом появляются две проблемы. Проблема возможного бесконечного нарастания объема данных, ограничиваемая машинными ресурсами, и проблема интерпретации новых в структуре данных, то есть новыми данными смогут воспользоваться только новые элементы системы, «знающие» о предназначении этих данных.
Основные функции блока
Все блоки библиотеки созданы автором лично и рассчитаны для построения моделей сложных иерархических систем распределения электрической мощности. Блоки позволяют решать задачи находящие на стыке энергоаудита и систем АСКУЭ. Модели позволяют создать практически любую энергетическую систему, исследовать ее функционирование в нормальных и кризисных режимах, испытать разнообразные нововведения.
Отличительной особенностью блоков является использование в качестве основного аргумента при симуляции именно мощности, а не напряжения или тока. Ставка сделана на функциональное описание блоков, когда не учитывается их устройство как некоторых электрических элементов. Это накладывает своё своеобразие на описание блоков и функции. Основными параметрами становятся временные графики производства, распределения и потребления мощности и энергии, а также связанных с ними величин, например, таких как оплата за электроэнергию.
Использование инструмента самомодификации моделей позволяет реализовать внутреннее и внешнее управления моделью, использовать достаточно сложные схемы моделей блоков, использовать построение больших внутренних структур блоков благодаря выделению повторяющихся частей.
Если проанализировать иерархическую систему, то на верхнем уровне системы будет источник мощности. На нижнем уровне будет нагрузка, а в середине распределитель мощности и дополнительные устройства. Сетевые подстанции, как не входящие в иерархические структуры, не учитываются. В модели используется два аргумента: мощность источника и мощность нагрузки. Именно сравнение этих двух величин во всех блоках и позволяет рассчитывать большинство необходимых параметров.
Отличие блока источника мощности от источника напряжения или тока состоит в том, что он не выдает напряжение или ток, а выдает мощность, то есть является идеальным источником мощности. При этом остальные связанные параметры, такие как, напряжение, ток, внутренне сопротивление никак не учитываются. Основным выходным параметром блока является функция выходной мощности. Выходная мощность блока может задаваться некоторой функцией, зависящей от времени, или точечным графиком.
В источнике мощности имеется аналог автомата защитного отключения. В случае превышения мощности нагрузки над выходной мощностью источника происходит срабатывание автомата и выходная мощность становится равной нулю.
Для предотвращения этого возможно включение функции ограничения мощности. Автомат не будет срабатывать, а выходная мощность будет соответствовать заданной функции выходной мощности.
Источник электрической мощности имеет встроенный многотарифный счетчик электрической энергии, который производит подсчет потребленной электроэнергии, а также её стоимости. При этом счетчик может обладать некоторой погрешностью в вычислениях.
При моделировании данный блок имеет функцию автоматической коррекции мощности согласно мощности подключенной нагрузки. Коррекция может быть выключена совсем, переведена полностью в автоматический режим и переведена в режим диалога с пользователем. Выходными параметрами блока являются: потребленная электрическая мощность, потребленная электрическая энергия и стоимость потребленной электрической энергии. Дополнительное описание блока можно прочитать в файлах помощи.
Блоки Fcnl и Look-Up Tablel позволяют задавать точечный график выходной мощности. Блок Fcn2 позволяет задавать выходную мощность некоторой функцией. Блоки Case input и Switch2 позволяют выбирать сигнал между двумя методами задания величины выходной мощности. Блоки Fcn3 и Look-Up Table2 используются функцией коррекции выходной мощности.
Функция коррекции выходной мощности создает в блоке Look-Up ТаЫе2 таблицу умножающих коэффициентов, необходимых для повышения выходной мощности. Дополнительное увеличение мощности производится блоком Product. На вход Request поступают данные о мощности подключенной нагрузки. Мощность нагрузки и выходная мощность сравниваются в блоке Relational Operator. В случае аварийной ситуации блок Switch отключает выход OfferOut и подает сигнал остановки симуляции в подсистему Stop Simulation. Блоки Productl и То Workspace передают данные в рабочую область о величине превышения мощности для функции коррекции мощности. Блоки Zeroest и PlusZero позволяют избавиться от ошибки деления на нуль. Блоки СопrolPLD и SwitchPLD позволяют отключать срабатывание защитного отключения и реализуют устройство ограничения мощности. Функция коррекции мощности обычно при этом отключена. Блоки Excess и Saturation позволяют получить величину об избытке мощности. Величина избытка мощности используется функцией отключения каналов у распределителя мощности. Блок ID_block накладывает на выходную мощность специальный идентификатор. Идентификатор используется для подсчета суммарной мощности подведенной к распределителю мощности. Оставшиеся блоки внизу рисунка являются многотарифным счетчиком электрической энергии. Их описание дано в описании блока электросчетчика.
Блок распределителя мощности распределяет мощность, подводимую к его входам, на его выходы. Примером подобного устройства является многообмоточный трансформатор. Отличие состоит в том, что обычные параметры (напряжение, ток, количество витков) здесь не учитываются. Для описания распределителя мощности необходимо задать количество входов и выходов, а также мощность каждого входа и выхода.
От источников мощности, подключенных к входам распределителя мощности, отбирается мощность пропорциональная мощности входов распределителя и суммарной мощности нагрузки на выходах распределителя.
На каждом выходе имеется аналог автомата защитного отключения. В случае превышения мощности нагрузки над мощностью выхода происходит срабатывание автомата и мощность на данном выходе становится равной нулю. Предполагается, что на каждом выходе может быть установлено устройство ограничения мощности. Это устройство ограничивает выдаваемую мощность на уровне мощности выхода, при этом достигается то, что превышение мощности нагрузки не создает аварийных условий и не вызывает срабатывание автомата защиты.
Реализация системы в модели
Исследование иерархической системы при помощи математической модели требует первоначального создания подобной модели, поскольку она отсутствует в стандартной библиотеке. Использование инструмента самомодифицирующихся моделей позволит автоматически создавать модель любого требуемого размера, автоматически задавать случайное значение погрешности каждого электросчетчика с заданной характеристикой распределения.
Первоначальное проведение опытов необходимо для определения некоторых начальных условий, при которых можно будет отслеживать изменения в модели при изменении параметров. В ходе одного ряда экспериментов необходимо изменять только один параметр, чтобы отсечь влияние других параметров. Поскольку опыты по своей сути являются статистическими, то в некоторых случаях необходимо проводить серию опытов с одинаковыми условиями для набора статистического материала: - для исследования влияния уровня иерархии [115, 116] в системе необходимо построить достаточно большую модель, произвести её симуляцию с обычными параметрами и сравнить показатели на разных уровнях; - для исследования влияния количества уровней в системе необходимо исследовать несколько систем, отличающихся количеством уровней иерархии. Это можно сделать, поместив требуемое количество блоков с разнооб 109 разными параметрами в структурную схему. Количество нижестоящих уровней - три. Погрешность счетчика в 5 % с равномерным распределением; - для исследования влияния количества узлов в уровне необходимо построить несколько систем с разнообразным количеством узлов, но одинаковым количеством уровней; - оценить влияние величины погрешности [117] электросчетчика можно, исследовав несколько систем с разными величинами погрешности. Опыт нужно проводить для разных распределений величины, поскольку это статистический параметр. Диапазон изменения погрешности от 0,1 до 10 %; - исследование влияния закона распределения [118, 119] погрешности необходимо проводить совместно с предыдущими опытами. Можно провести опыты, используя равномерное, нормальное, специальное распределение. Использование инструмента самомодифицирующихся моделей на самом первом этапе подразумевает создание блока иерархической системы в библиотеке структурных блоков. Структурный блок содержит параметры, характеризующие как иерархическую систему, так и параметры, характеризующие измерительный прибор - электросчетчик. Маска параметров блока иерархической системы представлена на рисунке 27. Параметры маски обозначают следующее: - Number system levels - количество иерархических уровней в системе; - Number members for low level - количество блоков, подключаемых к вышестоящему по уровню блоку; - Inaccuracy function for Energy Meters - функция вычисления погрешности для электросчетчиков. Программным образом реализуется алгоритм построения модели иерархической системы с заданными параметрами. Результатом выполнения данной функции будет модель системы с требуемыми параметрами. На рисунке 28 показан вид любого блока среднего (не верхнего и не нижнего) уровня системы. На входы Request поступают данные от нижестоящих блоков. Блок All Request осуществляет суммирование мощности нагрузки нижестоящих блоков, подключенных к данному блоку, и суммирование данных электросчетчиков нижестоящих блоков. С помощью блоков to_k и kW to kWh осуществляется измерение энергии реальным счетчиком с погрешностью. С помощью блоков to_kl и kW_to_kWhl осуществляется измерение энергии идеальным электросчетчиком.
На выходе Load получаются данные для передачи их вышестоящим по уровню блокам. На выходе Energy получаются данные об энергии, измеренной реальным электросчетчиком. На выходе IdEnergy получаются данные об энергии, измеренной идеальным электросчетчиком. На выходе LEnergy получается суммированное значение энергии, измеренное нижестоящими по уровню реальными электросчетчиками. Блоки TW_kW_to_kWh и TW_kW_to_kWhl необходимы для работы самомодифицирующихся моделей, хотя непосредственно модификация в данном случае не используется.
Блок самого верхнего уровня отличается тем, что не имеет выхода Load. Блоки самого нижнего уровня отличаются тем, что вместо блоков Request, All Request, Demux, LEnergy используется блок константы, в котором прописана величина нагрузки. По умолчанию эта величина принимается равной ста. Это соответствует активной нагрузке в 100 Вт.
