Содержание
Одним из важнейших факторов, влияющих на безопасность и эффективность работ в электроэнергетике, является совершенство системы управления энергопредприятия.
Безопасность и надежность энергоснабжения, качество электроэнергии во многом зависят от действий оперативно-диспетчерской службы.
Большой поток информации при высокой эмоциональной и психологической напряженности создает чрезвычайно сложные условия работы диспетчера.
Алгоритм определения количества циклов структуры энергоситсемы
Диспетчер в процессе подготовки и проведения организационных мероприятий по каждому наряду и распоряжению сталкивается с рядом трудностей, главной из которых является информационная перегрузка, связанная с необходимостью постоянно держать в памяти и координировать действия многих производственных бригад в течение двенадцатичасовой рабочей смены.
Принятие правильных решений по наиболее рациональному и безопасному управлению возможно лишь при наличии подробной, достоверной и своевременной информации:
- О состоянии отдельных элементов системы электроснабжения.
- Безошибочном исполнении указаний диспетчера оперативными и производственными бригадами энергопредприятия.
Таким образом, эффективность функционирования диспетчерской службы во многом определяется ее численным составом и структурированием.
Критерием эффективной работы энергетической системы следует принять равномерность нагрузки элементов-операторов:
- Необходимо определить величину максимальной нагрузки, снизить которую возможно за счет ввода дополнительных элементов системы либо перестройки структуры.
- При этом информационный ресурс R согласно работе [1] новой системы не должен быть меньше ресурса базовой системы.
Где информационный ресурс определяется по формуле:
где
- G — упорядоченность структуры системы, зависящая от числа ее циклов и замкнутых путей, проходящих вдоль направлений энергетических, вещественных или информационных связей в системе.
- D — насыщенность системы оперативной информацией, которая определяется режимом работы, учитывающем количество возможных состояний и скорость взаимодействия элементов системы.
Увеличение количества циклов способствует возрастанию упорядоченности структуры, при этом возникает граф с равномерным распределением ребер между вершинами с симметричными сотовыми ячейками.
В разветвленной структуре системы с большим количеством элементов достаточно сложно подсчитать количество циклов.
Для подсчета количества циклов в структуре с большим количеством элементов (более 100), которая описывается матрицей смежности вершин [2], была разработана программа на основании идеи Клаковскому А.В., где среда разработки было ПО Excel.
Алгоритм программы представлен на рисунке 1:
где
- а — фрагмент основной программы.
- б — рекурсивная процедура подсчета количества циклов R _ C(NS).
На основании полученного алгоритма следует:
- Подсчет количества циклов Коl_С осуществляется при последовательном просмотре строк матрицы смежности вершин размерностью N [1], составленной по графу анализируемой структуры, с использованием рекурсивной процедуры R_C , формальным параметром которой является номер текущего анализируемого элемента NS.
- Вектор логических переменных Ch[N] является флагом, сигнализирующим об индексах просмотренных строк матрицы смежности вершин.
- На основе матрицы смежности вершин с текущей строкой ts получена матрица логических переменных TM[N,N].
Часто возникает задача ограничения числа рассматриваемых циклов с большим количеством связей, так как данные циклы практически не используются, кроме того, их «вклад» в насыщенность системы оперативной информацией не велик в связи с низкой скоростью циркуляции информации.
В связи с этим программа предусматривает выбор циклов с ограниченным количеством связей.
Для оценки информационной ресурса оперативно-диспетчерской службы энергопредприятия «Кемеровская горэлектросеть» была составлена структура, представленная на рисунок 2:
где
- 1 – диспетчер.
- 2 — старший диспетчер.
- 3 — помощник диспетчера.
- 4-8 — оперативно-выездные бригады.
- 9 — администрация города.
- 10-12 — диспетчерские службы снабжающих энергопредприятий.
- 13-15 — сетевые районы капитального ремонта.
- 16 — трансформаторные подстанции.
- 17 — распределительные подстанции.
- 18 — персональный компьютер.
- 19 -служба ремонта.
За состояния системы приняты:
- Замыкание на землю.
- Неисправности автотранспорта.
- Неисправность и перебои в телефонной и радиосвязи.
- Нормальная работа и неисправности электрооборудования.
- Плановые переключения в сети и профилактические работы.
- Психологически и физически неустойчивые состояния человека.
- Аварийное отключение масляного выключателя в линиях на напряжение 35 и 10 кВ.
- Повреждения кабельных и воздушных линий, сборных шин распределительных устройств, обмоток трансформатора и другие.
При определении скорости циркуляции оперативной информации учтено следующее время:
- Передачи и приема информации.
- Время ремонтных и профилактических работ.
- Время доставки бригад к объектам обслуживания.
Были получены следующие показатели:
- G = 1.34.
- D = 1.54 бит/с.
- R = 2.06 бит/с.
Расчетные показатели для новой структуры энергосистемы
Для рационализации прогрессивной системы энергопредприятия в нее был добавлен второй диспетчер.
Новая структура приведена на рисунке 3:
где
- 1,2 – диспетчеры.
- 3 — старший диспетчер.
- 4 — помощник диспетчера.
- 5 — администрация города.
- 6-8 — диспетчерские службы снабжающих энергопредприятий.
- 9, 10, 17 — сетевые районы.
- 11-13, 15, 16 — оперативно-выездные бригады.
- 14, 2 3 — трансформаторные подстанции.
- 18, 21 -распределительные подстанции.
- 19, 22 — персональные компьютеры.
- 20 — служба ремонта.
Количество неучтенных циклов в графе на рисунке 2 равно двум, в графе на рисунке 3 их число возрастает до 47.
Расчетные показатели для новой структуры энергопредприятия следующие:
- G = 2,146.
- D = 1.92 бит/с.
- R = 4.12 бит/с.
Из расчетных данных видно, что насыщенность оперативной информацией в новой структуре диспетчерского управления в 1,3 раза выше, чем в первоначальной.
Информационная нагрузка отдельного j-го элемента Rj системы определяется двумя составляющими:
- Структурной, учитывающей количество связей, задействованных с данным элементом.
- Оперативной Dj, определяющей насыщенность этих связей оперативной информацией.
Следовательно, получаем следующее уравнение:
где
- λj — частота использования связей j- го элемента.
В свою очередь частота использования связей определяется:
где
- pj — ранг j -го элемента.
- рƩ — сумма рангов элементов.
Оперативный показатель j -го элемента:
где
- Pji — вероятность получения достоверной оперативной информации в i-м пути.
- fji — скорость циркуляции оперативной информации в i-м пути.
- Iji — количество оперативной информации в i-м пути.
- Mj — общее количество связей j-го элемента.
Наибольшая насыщенность оперативной информацией приходится на диспетчера энергопредприятия до 95%.
Реализация предложенной структуры управления позволила одновременно повысить показатель насыщенности и распределить этот показатель между диспетчерами:
- Для первоначальной структуры 1,52 бит/с — на одного диспетчера.
- Для новой структуры 1,2 бит/с — на первого диспетчера и 0,8 бит/с — на второго диспетчера.
Проведенный структурный анализ энергетической системы показал:
- Что упорядочение ее структуры приводит к «делению» системы относительно наиболее нагруженных элементов, приводя к появлению симметричной структуры.
- Имевшаяся звездная система трансформируется в сотовую с возникновением свойства взаимозаменяемости фрагментов структуры.
Использование разработанных рекомендаций в энергопредприятии «Кемеровская горэлектросеть» позволило повысить эффективность и надежность работы оперативно-диспетчерской службы за счет двукратного увеличения информационного ресурса.
По статистическим данным после преобразования структуры энергопредприятия «Кемеровская горэлектросеть» количество несчастных случаев снизилось в три раза.
Список литературы
- Матвеев В.Н., Информационная оценка системы // Вести КузГТУ, 2001 год, № 2, страницы 63-68.
- Басакер Р., Саати Т., Конечные графы и сети / Перевод с английского под редакцией А.И. Теймана — Москва: Наука, 1974 год, страница 368.
- Алгоритм синтеза системы управления электроснабжением промышленных объектов.
Источник: Повышение безопасности и эффективности функционирования диспетчерской службы энергопредприятия / В.Н. Матвеев, А.М. Микрюков, С.Н. Науменко, Т.Ю. Романенко // Вестник КузГТУ, 2005 год, №2, страницы 41-43.