Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Системный анализ, управление и обработка информации

Диссертационная работа:

Федорова Наталья Ивановна. Информационная поддержка принятия решений в процессе оперативно-диспетчерского управления региональной энергосистемой : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.01 : Уфа, 2004 183 c. РГБ ОД, 61:05-5/3386

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ТЕКСТЕ СОКРАЩЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ
РЕШЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ УПРАВЛЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ
ЭНЕРГОСИСТЕМОЙ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ 12

  1. Актуальность проблемы поддержки принятия решений в процессе оперативно-диспетчерского управления региональной энергосистемой 12

  2. Существующие методы автоматизации управления энергосистемой аварийных ситуациях 25

  3. Анализ проблем и существующих подходов к интеллектуальному управлению региональной энергосистемой в аварийных ситуациях 37

Выводы по 1 главе 49

2. МОДЕЛИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ ДЛЯ
ОРГАНИЗАЦИИ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
ДИСПЕТЧЕРОМ В ПРОЦЕССЕ УПРАВЛЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ
ЭНЕРГОСИСТЕМОЙ

2.1. Моделирование и интеллектуальный анализ данных о процессе
оперативно-диспетчерского управления региональной

энергосистемой

  1. Интеллектуальный анализ данных процесса оперативно-диспетчерского управления региональной энергосистемой 64

  2. Построение математической модели оптимального перераспределения энергетических потоков 85

Выводы по 2 главе

АЛГОРИТМЫ ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
ДИСПЕТЧЕРА РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ 95

  1. Разработка структуры базы знаний 95

  2. Алгоритм поиска ближайших прецедентов аварийных ситуаций.... 101

  3. Методика проектирования экспертной системы для организации поддержки принятия решений диспетчера 107

  4. Разработка структуры экспертной системы 112

Выводы по 3 главе 113

ОРГАНИЗАЦИЯ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В
ПРОЦЕССЕ УПРАВЛЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ
ЭНЕРГОСИСТЕМОЙ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ 114

  1. Выбор инструментальных средств реализации экспертной системы 114

  2. Разработка модулей прототипа экспертной системы 117

  3. Организация коллективной работы при принятии решений в процессе оперативно-диспетчерского управления 125

  4. Оценка эффективности использования экспертной системы для поддержки принятия решений при управлении региональной энергосистемой в аварийных ситуациях 132

Выводы по 4 главе 137

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 138

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 140

ПРИЛОЖЕНИЯ 152

4 ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ТЕКСТЕ СОКРАЩЕНИЯ

АРМ - автоматизированное рабочее место; АС - аварийная ситуация;

АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическим процессом;

БЗ - база знаний;

ЕЭС России - Единая энергосистема России;

ИАД - интеллектуальный анализ данных {Data Mining)',

ИНС - искусственная нейронная сеть;

КИО - программный комплекс информационного обеспечения;

ЛПР - лицо, принимающее решение;

ЛЭП - линия электропередачи;

МЛВ - механизм логического вывода;

ОДУ - объединенное диспетчерское управление;

ОДУ - оперативно-диспетчерское управление;

ОИК - оперативно-информационный комплекс;

ООАМ - объектно-ориентированный анализ и моделирование;

ООП - объектно-ориентированный подход;

ОУ - объект управления;

ПО - программное обеспечение;

ППО - прикладное программное обеспечение;

ППР - поддержка принятия решений;

ПрО - предметная область;

РЭС - региональная энергосистема;

САР - система автоматического регулирования;

САУ - система автоматического управления;

СППР - система поддержки принятия решений;

ТИ - телеизмерения;

ТМ - телеметрия;

5 TH - технологическое нарушение; ТС - телесигналы; УВ - управляющее воздействие;

ФОРЭМ - федеральный оптовый рынок электроэнергии и мощности; ЦДС - центральная диспетчерская служба; ЭС - экспертная система; ЭЭС - электроэнергосистема;

CASE- Computer Aided Software Engineering (автоматизированная разработка программного обеспечения);

CBR - Case Based Reasoning (вывод, основанный на прецедентах);

CPN- Coloured Petri Net (цветная сеть Петри);

DFD - Data Flow Diagram (диаграмма потоков данных);

ERD - Entity-Relationship Diagram (диаграмма «сущность-связь»);

IDEF - Icam DEFinition {ICAM- Integrated Computer Aided Manufacturing) - программа интеграции компьютерных и промышленных технологий, использующая методологию SADT;

RR - Rational Rose - программное средство;

RUP - Rational Unified Process (рациональный унифицированный процесс);

SADT - Structured Analysis and Design Technique (методология структурного анализа (моделирования) и проектирования;

SCAT)А — Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерское управление и сбор данных);

UML - Unified Modeling Language (унифицированный язык моделирования^.

Введение к работе:

АКТУАЛЬНОСТЬ.

Обеспечение надежного функционирования топливно-энергетического комплекса (ТЭК) и гарантированного топливо- и энергоснабжения потребителей является необходимым условием энергетической безопасности региона. Основу ТЭК составляют региональные энергосистемы, представляющие собой сложные технические объекты с сетевой, территориально-распределенной структурой, объединенные в Единую энергосистему (ЕЭС) России и связанные общностью режима работы. Технологические особенности энергетических систем предопределяют необходимость единого управления энергосистемой, поэтому в каждой энергосистеме организовано круглосуточное диспетчерское управление. Схемы построения сетей и объектов электроэнергетики России обеспечивают надежное резервирование энергоснабжения крупных городов, важных объектов транспортной инфраструктуры, государственных учреждений и объектов, обеспечивающих безопасность государства. Применяемые в магистральных сетях системы противоаварийной автоматики позволяют быстро и эффективно локализовать возможные нарушения в электроснабжении и оперативно восстанавливать его. Все это в совокупности с существующей системой иерархического диспетчерского управления, наличием автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ), а также системой взаимодействия всех звеньев управления в аварийных ситуациях (АС) не позволяет локальным нарушениям в ЕЭС России развиться до масштабов общесистемных аварий.

Вместе с тем, отмечается рост напряженности работы энергосистем, проблемы с энергоресурсами, неплатежи энергопотребителей, постоянно увеличивающийся процесс физического износа и морального старения энергооборудования, которые наряду с традиционными возмущающими воздействиями внешней среды, неопределенностью информации о состоянии объекта управления, а также дефицитом времени для принятия решений, являются причиной увеличения числа аварийных ситуаций в энергетике. Эти

„ факторы обусловливают дополнительную нагрузку на персонал и влекут за

*ш собой ошибки управляющих, что также увеличивает вероятность

* возникновения аварийных ситуаций. Проведенные исследования показали, что

»'

в энергетике доля АС, возникающих по вине оперативного персонала,

составляет около 20 % от общей доли АС, возникающих по причине

человеческого фактора. Несвоевременное принятие мер по предотвращению и

ликвидации АС в энергетике приводит не только к порче, останову и простою

генерирующего оборудования, материальному ущербу, но и к человеческим

жертвам. Поэтому управляющему необходимо оказывать информационную

поддержку принятия решений в процессе оперативно-диспетчерского

управления энергосистемой, особенно во время предотвращения и ликвидации

аварийных ситуаций, на основе использования накопленных знаний и опыта.

^ посвящены работы Поспелова Г.Е., Керного В.В., Овчаренко Н.И.,

к Баринова В А., Совалова С.А., Исмагилова Ф.Р., Гусева Ю.М. и других ученых,

где достигнуты значительные результаты в области автоматизации

технологических процессов энергопроизводства, передачи и распределения

электрической и тепловой энергии. Вопросам повышения эффективности

управления, автоматизации и поддержки принятия решений, в том числе и с

использованием методов искусственного интеллекта, уделено внимание в

^ трудах Мамиконова А.Г., Глушкова В.М., Кульбы В.В., Юсупова И.Ю.,

,^ Вагина В.Н., Попова Э.В., Поспелова Д.А., Трахтенгерца Э.А.,

Гавриловой Т.А., Галушкина А.И., Вендрова A.M., Лескина А.А., а также

зарубежных ученых Элти Дж., Уотермена Д., Джексона П., Саати Т.

Осовского С. и других.

Вместе с тем, наблюдается некоторое отставание в развитии класса

- систем поддержки принятия решений с использованием знаний и накопленного

опыта управляющих. Поэтому построение экспертной системы для оказания

информационной поддержки принятия решений управляющему с целью

8 повышения эффективности оперативно-диспетчерского управления региональной энергосистемой является своевременной и актуальной задачей.

Решаемые в диссертационной работе вопросы являются составной частью исследований, проведенных по следующим темам: «Модели системного анализа деятельности предприятий республики Башкортостан с целью их реформирования на новой экономической и технологической основе» по заказу Минобразования РФ в рамках гранта РФФИ по реализации целевой программы «Государственная поддержка региональной научно-технической политики высшей школы и развитие ее научного потенциала», договор на научно-исследовательскую работу № ИФ-РЭ-56-00-ПГ; «Разработка системы электронного документооборота», проводимых совместно с ОАО «Башкирэнерго» в рамках договора № ИФ-АС-10-00-ХГ; «Программа развития основных отраслей топливно-энергетического комплекса РБ на период до 2006 г.» в рамках разработки стратегии развития топливно-энергетического комплекса РБ, принятой постановлением Кабинета Министров РБ № 2 от 03.01.2002 г.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Целью настоящей работы является разработка моделей и алгоритмов информационной поддержки принятия решений для повышения эффективности оперативно-диспетчерского управления региональной энергосистемой в аварийных ситуациях на основе инженерии знаний.

Для достижения этой цели в работе поставлены следующие основные задачи:

  1. Разработка комплекса моделей процесса оперативно-диспетчерского управления региональной энергосистемой в аварийных ситуациях с использованием стандарта методологии объектно-ориентированного анализа и моделирования.

  2. Разработка структуры базы знаний экспертной системы на основе результатов моделирования процесса оперативно-диспетчерского управления и

интеллектуального анализа прецедентов аварийных ситуаций в едином информационном пространстве.

  1. Разработка модели оптимизации перераспределения энергопотоков для восстановления энергоснабжения в процессе ликвидации аварийных ситуаций.

  2. Разработка алгоритма формирования рекомендаций по поддержке принятия решений в процессе оперативно-диспетчерского управления региональной энергосистемой в аварийных ситуациях на основе базы знаний.

  3. Разработка методики построения экспертной системы для оказания поддержки принятия решений в процессе оперативно-диспетчерского управления региональной энергосистемой в аварийных ситуациях, а также разработка программных средств для ее практической реализации.

  4. Исследование эффективности информационной поддержки принятия решений в процессе оперативно-диспетчерского управления региональной энергосистемой в аварийных ситуациях методом имитационного моделирования.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

В работе использовались принципы и методы системного анализа, методологии объектно-ориентированного анализа и моделирования информационных систем, теории принятия решений, интеллектуального анализа данных, искусственного интеллекта, математического программирования, моделирования сетевых структур.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

1. Новизна структуры базы знаний экспертной системы состоит в интеграции различных форм представления знаний в едином информационном пространстве, организованном предметно-ориентированным тезаурусом. Интеграция различных моделей представления знаний на основе тезауруса позволяет сохранить целостность знаний в процессе приобретения, обработки и

10 представления знаний и обеспечивает гибкость и непротиворечивость базы знаний экспертной системы.

  1. Новизна оптимизационной модели перераспределения энергопотоков при реализации сценария восстановления энергоснабжения состоит в применении модифицированного метода потенциалов для формирования линейной комбинации множества оптимальных решений и выборе окончательного решения в соответствии с дополнительно заданным критерием.

  2. Научная новизна предложенной методики построения экспертной системы заключается в использовании результатов объектно-ориентированного анализа и моделирования процесса оперативно-диспетчерского управления региональной энергосистемой в аварийных ситуациях и интеллектуального анализа прецедентов аварийных ситуаций на этапе концептуализации знаний о предметной области.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.

  1. Разработанный комплекс UML-моделей процесса оперативно-диспетчерского управления региональной энергосистемой в аварийных ситуациях, который может использоваться для совершенствования инструкции по предотвращению и ликвидации аварийных ситуаций и для обучения оперативно-диспетчерского персонала энергосистемы.

  2. Предложенная методика построения экспертной системы для информационной поддержки принятия решений в аварийных ситуациях, позволяющая диспетчеру оперативно реагировать на ситуацию, возникшую в энергосистеме, и принимать решение как на основе правил, предусмотренных инструкцией, так и на основе прецедентов.

  3. Разработанное программное обеспечение для информационной поддержки деятельности диспетчера, обеспечивающее сокращение времени ликвидации аварийных ситуаций в среднем на 18 %.

Основные результаты диссертационной работы внедрены в Башкирском открытом акционерном обществе энергетики и электрификации

«Башкирэнерго» в виде программного обеспечения прототипа экспертной системы для информационной поддержки принятия решений диспетчера в процессе оперативно-диспетчерского управления энергосистемой, используемой в качестве тренажера. Кроме того, результаты работы внедрены в учебный процесс Уфимского государственного авиационного технического университета и изложены в методических указаниях к практическим занятиям.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Результаты работы представлены на следующих конференциях: «Гагаринские чтения» (XXV Международная молодежная научная конференция, г.Москва, 1999г.); «Интернет и современное общество» (II Всероссийская научно-методическая конференция, г. Санкт-Петербург, 1999 г.); «Интеллектуальные системы управления и обработки информации» (Международная молодежная научно-техническая конференция, г. Уфа, 1999 г.); «Системный анализ в проектировании и управлении» (Международная научно-практическая конференция, г. Санкт-Петербург, 2000 г., 2001 г.); «Компьютерные науки и информационные технологии - CSIT» (Международный симпозиум, г. Уфа, 2001 г., 2003 г.); «Проблемы прогнозирования, предупреждения и ликвидации последствий : ЧС» (Всероссийская научно-практическая конференция г. Уфа, 2002 г.).

ПУБЛИКАЦИИ.

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы и непосредственно отражены в 20 публикациях по теме диссертации, в том числе в 8 статьях, 9 тезисах докладов и трудах конференций, 3 свидетельствах об официальной регистрации программ для ЭВМ, а также методических указаниях и депонированном научно-техническом отчете.

Подобные работы
Еникеева Карина Рафаэльевна
Интеллектуальная информационная поддержка принятия решений в процессе разработки паспортов безопасности промышленных объектов
Ирхин Алексей Владимирович
Разработка информационной системы поддержки принятия решений для управления процессами в условиях недостоверной информации
Скринская, Татьяна Павловна
Методы поддержки процессов подготовки и принятия коллегиальных решений в органах государственной власти и муниципального управления
Авраменко Юрий Григорьевич
Система поддержки принятия решений при проектировании химико-технологических процессов (На примере составления схемы очистки сточных вод промышленных предприятий)
Корепов Сергей Павлович
Разработка полифункциональной системы поддержки принятия решений для врача-терапевта по управлению лечебно-диагностическим процессом в амбулаторных условиях
Воронин Иван Викторович
Модели и методы решения задачи автоматизированного составления расписаний с интеллектуальной поддержкой принятия решений
Атнабаев Андрей Фарагатович
Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий
Пушкин Алексей Юрьевич
Разработка методов и средств поддержки принятия решений для интегрированной инструментальной среды построения систем обработки информации и управления в машиностроении
Кучер Алексей Викторович
Интеллектуальная система поддержки принятия решения на основе нечеткой логики для диагностики состояния сети передачи данных
Шкундина Роза Александровна
Интеллектуальная система поддержки принятия решений на основе онтологии

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net