автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Функциональная интеграция задач текущего управления электроэнергетическими системами

р| 5 С Л НОВОСИБИРСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 621.311.

КУВШИНОВА Мария Александровна

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ИНТЕ ГРАЦИЯ ЗАДАЧ ТЕКУЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ

Специальность 05.14.02 —

Электрические станции (электрическая часть), сети, электроэнергетические системы и управление ими

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

\

НОВОСИБИРСК — 1093

Работа выполнена ь Новосибирском Государственном техническом университете.

Официальные оппоненты:

- доктор технически наук, профессор А.3.Гамм

- доктор технических наук, профессор В.Г.Куравлев

- доктор технических наук, профессор В.З.Манусов

Ведущая организация: Центральное диспетчерское управление единой энергетической системой Российской Федерации.

Запета состоится "27" января 1904 г. в 10 часов на заседании специализированного совета Д 063.34.01 при Новосибирском Государственном техническом университете (630092, Новосибирск, 92, пр.К.Маркса, 20)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГТУ.

Автореферат разослан /3 декабря 1993 г.

Учений секретарь специализированного совета к.т.н., доцент

Б.Я.Ольховский

ОБШ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОМ

Актуальность п р. о б л е м п. Функциональная и структурная слонгасть электроэнергетических систем (РЭС) и непрорнвная изменчивость современных условий их функционирования тргЗуют постоянного развития и совершенствования методов теории управления ЭЭС и их практических приложений. Этим проблемам посвящены работы Л.А.Ар.="жасц&вч, Р. И. Борисова, В.В.Е}:зуев8, М.Х.Валдма, ¡3. А. Б<?нашза. А .3. Гамма, 0. Т. Го раскияа. В.К.ГорштоЯнэ,

B.Г.Куравлева. В.И.Идольчила, В.Г.Кигулпна, З.П.Кришша. Л.А.Крумма, В.З.Ыаиусова, В.И.Обрезковн, В.А.Семенова,

C.А.Совалова, В.А.Строева, Х.Ф.Фэзнлова, Т.А.Гилипновой, Е.Е.Цветкова, В.М.Чебана, Ю.В.ПЬрбгош и многих др. В рл'отах излагаются сбшэ и частные метели управления энергетическими система'«! и по мере углубления проблем появляются все новые и новые разработки.

ЭОДектигн-»? фушшюиировэтиз электроэнергетических систем в yuTjBn.Lt дкна'«;чш>. греобр-ю::; аииЛ в стране ставит вовне проблема. Ломка чентрал:невя;пл;;-: структур управления, .уснл''!ш° тенлекиил к пошгйглю экономически.? сэпос'Гоят0 лвности эос и э» .ргопр-'дтрвяг в5. углубленно пзчшоевчзей ЭЭС с регионам ними властными структурами требуют развития и доработки, ряда голсшшй теории управления, ставят новне прикладом сдачи управления, требуют. .создания спецкильнсго методического аппарата и др.

йо всего многообразня сои-ре^югонх проблем управлении шзргетикой в данной работе рассматривается область текущего управления энергосистемами, и которой . наиболее полю представлены на периодах от месяца до года основные задачи управления О/грг^тичегкгл проноаодегнем как завертенчы..! циклом, реализующим в ЭЭС независимо от ¡}лрм собственности. В числе рэссттриваеи.'Х палач: ггкугсез управлекге онергоросурсоми ц ксацыстдап систегл, управление капитадьпнки рзйонгегеп энергетического' оборулиштя, садани текущего управления гчергобаланс?!.га и рош.адля энергоск-тек, шжхекспоо уиравтеш» тешасс-^скомич-'1 ти>яг ггокпзптолякя Г-ЭС к дт 1. Всл гаораОогки орио»тирово"'ч на совртто вп^рмаиионкое тохаол-тни, сбася'сч:;!1;;;-':::::'; реданта сатач на

бл"!<3 ПГ7 "ВДТП I "НОТ • 1 Л'.ОСО'! ЧиВСК.ОВО ;

(АСДУ) и автоматизированной системы организационно-экононического управления (АСОУ).

До последнего времени АСДУ и АСОУ, по-сущэству, являлись локальными системами управления. В АСДУ решались в основном задачл управления технологическим процессом, а в АСОУ -организацкозю-эконодаческие задачи управления энергетическим производством. Зто било вполне оправдано, когда ЕЭС существовала как единая система, а экономическая самостоятельность ее звеньев была условной. Для единой ЕЭС можно было при выборе критериев управления не считаться с ценами и затратами на отдельных энергетических предприятия'., не учитывать рыночную конъюнктуру и пр. Сейчас такой подход уже привода! к неверным решениям, поэтому требуется пересмотр многих классических положений, принятых в теории управления вдектроэнергетическими сисгекяма.

Для получения корректных управленческих р9г»шй в совреьюакых условиях (функционирования ЗЭС на первый плш. выходит проблема усилена» интеграции АСДУ с АСОУ- При это» возникает новые задачи усравлешя ЭЭС, в которых используют?.: большие объемы разнородной нвфэрмацлм, и процесс лржуп-й*. управленческих решений требует диалога нового, б „и-; совершенного вида. Особенно эта актуально для задач текущего управления, к которым относятся задачи управления ЭЭС ни период времени мэсяц-квартал-год. Как показывает длительный опыт работы автора в этой области, задачи текущего управления электроэнергетическими системами представляют собой наиболее слабоорганизованное инфэрмащюнное пространство. Их автоматизации посвящены того летние разработки Всесоюзного научно-исследовательского института электроэнергетики, института "Экергосетьпроект" (Москва, Санкт-Петербург, Ташкент), Сибирского научно-исследовательского института энергетики, районных энергетических управлений 33^, Новосибирского государственного технического университета и др. При успешной автоматизации многих задач остается еще достаточно нерешенных проблем.

Причины заключаются как ь несовершенстве методического обеспечения задач текущего упрввлекзя ЗЭО к оте-ои рогвитвл шл^ркзшюнш-вкчяслителькнх сетей ЭЭС, так и в недостать-теоретических исследований по фтшстганяльноЯ иатйграчгл нов•

задач управления.

Функциональная интеграция в ПАСУ ЭЗС призвана обеспечить эффективное взаимодействие всех иерархических уровней ЭЭС, что в изменившихся условиях требует новых принципов Функциональной интеграции задач я соответствующих им новых решений но моделированию механизма управления ЭЭС. При этом до.п'кнн бить обеспечены развитый, более совершенный диалоговый режим и гибкая активная настройка программных , средств (например, за счет их интеллектуализации) в соответствии о изменениями критериев и условий функционирования ЭЭС.

Отсутствие моделей функционирования ЭЗС, в которых учтена специфика новых экономических взаимоотношений, объясняется в основном стереотипами систем и методов организационно- экономического управления ЭЭС. Управленческие структуры ориентированы на упрощенные метода управления, а Технико-экономическая оценка функциональной деятельности энергопредариятий и структурных подразделений ЭЭС не учитывает рыночного характера взаимоотношений.

Данная диссертационная работа направлена на развитие и доработку теории и методов управления ЭОС для решения следующих принципиальных проблем:

.1) адаптация существующих и разработка новых методов текущего управления электроэнергетическими системами применительно к условиям преобразований в стране;

2) организация среды функционирования задач текущего управления, обеспечивающей диалог нового, более совершенного вида, новые технические и программные средства, новые 1гришдапы интеграции задач в АСУ энергосистем.

Цель работы: разработка и развитие научных 'основ, моделей' и методов текущего автоматизированного управления электроэнергетическими системами с учетом динамики условий их функционирования.

Для достижения этой цели ставились и решались следующие задачи:

- формулирован^ и обоснование концептуальных положений по интеграции основных задач текущего управления в АСУ ЭЗС:'

- разработка функциональной модели текущего управления ЭЭС и энергопредприятиями;

- разработка модели и методов решения основных плановых

задач текущего управления ЭЭС на основе принципов интеллектуализации;

- разработка моделей экопр&сс-даагностеки текущей оценки функционирования ЭЗС на базе технико-экономического мониторинга ;

- разработка моделей к методов консультационно-экспертной поддержи интегрированного решения задач текущего управления ЭЭС;

- построение структуры модели региональной экспертизы тарифов на эверги>: с использованием разработаишк моделей и методов текущего управления ЭЭС;

- реализация «сновшя положений на конкретных объектах.

М етодолот и л и м е т о д и к с с л е д о в ан в я. Основу методологии работы составляет системный подход и, [|])о%№ всего, tro прлнцшт оистешюсти, иерархичности, структурности, ксисльзошшб математического моделирования в качестве основного инструменга исследований. В работе конкретизирован применительно к текущему управления ЭЭС интеграционный аспект системного подхода, раскриьакщий Оазисные механизма функциональной гшюграцви как воссоздание целого через связно;:it. ого частой.

В работе ирим-знеии метода теории активных систем, математической статистики, метода теории моделирования, искусственного шшмивктз, экспертных систем, и управления ьнергетичзскима систем-.ми.

Hay ч н а я и о ь и э н а работы заключается в СЛеДуТ/ЩеМ:

1. й^ормули;юв..:1!! концептуальные положения по функциональной интеграции задач текущего унраиленил ЭЭС в едшшй комплекс, об^ •лш'яШ'инций ах корректное решение в современных условиях.

2. Разработала «{.уташаийльий.ч модель текущего управления ЭЬС и ьнйргоярддаиямияй, . построенная на основ« функционального подхода и геерпп активных систем. Длд этой модели исследое.анн ссиомш« задвчи уирюлышя ЭЭС на разных иерархических уровнях.

3. ОСосноьйаа » раг-.рвботанй ннгелле'стуалвнал адаптивная шдель токуцего штнш-ошшш ьи&ргв пиески* ¿алансаь í: Toxmnío- икоиш.чч-зски:; показателей G3C, проработанная до

уровня алгоритмов и программ основах задач.

4. Формализована задача и предложены модели экспресс-диагностики текущей ' оценки функционирования ЭЭС. базирующиеся на технико-экономическом мониторинге.

Г). Разработаны модели и методы консультационно-экспертной поддержи интегрированного решения задач текущего управления ЭЭС я энергопредприятий.

6. Предложена структура модели региональной экспертизы тарифов на энергию, построенная с использованием разработанных моделей текущего управления ЭЭС. Модель имеет общий характер и пригодна для экспертизы различных технико-экономических показателей электроэнергетических систем.

Практическая з н а ч и м о с т ь . Разработанные теоретические положения доведены до прикладных разработок и их практическое значение заключается в следующем:

- получена реализация функциональной модели механизма управления ЭЭС. При этом обеспечены требования интеграционной совместимости задач текущего управления в АСУ ЭЭС на уровне методологических принципов, информационного банка и программной среды. При любой Форме собственности (государственной, арендной, акционерной, приватизированной и т.п.) функциональная модель позволяет объективно оценивать деятельность энергопредприятий и структурных подразделений и является экономической основой их хозяйственной самостоятельности. Функциональная модель механизма управления может быть применена также для внутрифирменного аудита в части анализа и выработки рекомендаций по текущему управлении ЭЭС;

- разработана интеллектуальная адаптивная модель текущего планирования энергетических балансов и технико- экономических показателей ЭЭС, обеспечивающая новый качественный уровень решений. Реализованная на базе персональных ЭВМ модель позволяет выявлять, накапливать и корректировать . различные методические подходы и алгоритмы;

- псследопакн модели экспресс-диагностики для текущей оценки функционирования ЭЭС на базе технико-экономического мониторинга, позволяющие получать регулярную информацию о текущем техюжо-эшкшческоч состоянии энергопроизводства,

тенденциях его изменения и слабых сторонах, что необходимо для адекватного ¡аагирования и принятия решешй но управлению ЭЭС;

разработаны и апробированы модели и метода консультационно- экспертной поддержки интегрированного решения задач текущего /правления. Они повышают эффективность функщюшгрования ЗЗС в совремешшх условиях, отличающихся, динамизмом и неопределенностью.

- апробирован:-! предложенная структура модели регионально! экспертизы тарифов на энергии, которая может быть положена в основу методического обеспечения автоматизированной система, представляющей собой ¡шструментарий региональной энергетической комиссии.

Реализация результатов. Разработанные теоретические положения, модели и методы, роализущне процессы Функциональной интеграции применительно к задачам текущего управления в АСУ ЭЭС. внедрены в Новосибирскэнерго в виде компьютерной интегрированной системы. которая обеспечивает систематический анализ технических и экономических параметров, а также оценку функционирования энергопреднрлятий и ЭЭС в целом.

Результаты по обобщению и анализу эффективности существующих механизмов внутрисистемных организационно-экономических отношений и рекомендации по их развитию и совершенствованию иepeдaн^^ для использования в ТЭО Сибирьэнерго.

Модели, и метода консультационно-экспертной поддержки интегрирозанно1'о решения задач текущего управления анергопроизюдстЕом, включая технико-экономическую экспресс-даагностику, заложены в проект базовой иерархической системы ,автоматизации управления ГЭС и ПЭС, создаваемой на основе распределенной сета персональных ЭВМ. Система находится в стадии поэтапного ввода в ряде конкретных предприятий электрических сетей. В составе этой системы выполнена автоматизация текущего планирования и анализа объема ремонтно- эксплуатационного обслуживания электросетевых об'ектов как одного из показателей основной функциональной продукции РЗС и ИЗО. Разработка выполнена на персональной ЭВМ в виде диалогового комгшшса, подпер-лапаемого базой данных по

н

техническим и экономическим параметрам электросетевых объектов.

Предложенная структура модели региональной экспертизы тарифов на энергию принята за основу методического обеспечения автоматизированной системы экспертизы тарифов на электро- и теплоэнергкю в Новосибирском территориальном управлении Государственного комитета по антимонопольной политике Российской федерации.

Основные теоретические положения и предложенные методы используются в учебном процессе при подготовке инженеров электроэнергетических специальностей.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Базирующаяся на функциональном подходе и теории активных систем модель механизма текущего управления ЭЭС и энергопредприятий (на примере предприятия электрических сетей), которая позволяет обеспечить функциональную интеграцию задач текущего управления в АСУ.

2. Обоснование и разработка интеллектуальной модели текущего планирования энергетических балансов и других компонентов вектор-функции технику-экономического ЭЭС, ориентированной на эффективное решегаю широкого круга плановых энергетических задач текущего управления.

3. Разработанные на базе те.снико-экономического мониторинга модели экспресс-диагностики для текущей оценки функционирования ЭЭС,. повышающие эффективность управленчески решений за счет своевременного адекватного отражения технико-экономического состоят;?? энергопроизводства и тенденций его изменения.

4. Модели и метода консультационно-экспертной поддержки интегрированного решения задач текущего, управления ЭЭС, которые позволяют осуществить аналитическое обеспечение специалистов, готовящих и пришлнщих управленческие решения ь условиях: функционирЗвания ЭЭС, которые отличаются значительной неопределенностью и пинамизмом.

5. Структура модели региональной экспертизы тарифов на энергию, которая построена с использованием разработанных моделей и методов текущего управления на базе распределенной интеллектуальной сети управления ЭЭС.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на заседании Научного Совета по комплексным проблемам анергетики при Отделении физико-технических, проблем АН СССР. Москва, 1990 г.; на • научно-техническом семинаре СибДальВНЖЭ и РЭУ Красноярскэнерго, Красноярск, 1988 г.; на Всесоюзных конференциях "АСУ в энергетике". Москва, 1982 -1989 гг.; на научно-технические семинарах в Новосибирскэнерго, Новосибирск. I939 -1Э91 гг.; на Всесоюзном научно-технической конференции "Вопросы усовершенствования технико-экономических расчетов н энергетике", Ленинград, 1987 г.; на заседаниях региональной энергетической комиссии, Новосибирск, 1992 г.; на Зональных семинарах о работе производственных энергетических объединений Сибири в новых условиях хозяйствования, Иркутск, 1990 г., Новосибирск, 1991 г.; на семинарах Методического Совета по разработке, внедрению и эксплуатации задам технико- экономического планирования в электроэнергетике (АСУ - Энергия, Горловка, 1983 г., Москва, 1984 - 1985 гг.; на научном семинаре кафедры Электрических систем Московского Государственного открытого университета, Москва, 1993г.;на Республиканской научно-технической конференции "Показатели и критерии эффективности в задачах управления энергосистемами", Киев, 1990 г.; на научном семинаре кафедры АЭС УГТУ, Екатеринбург, 1993 'г.; на научном семинаре лаборатории режимов энергосистем ВНИИЭ, Москва, 1993 г.на научной конференции с международным участием "Проблемы электротехники", Новосибирск, 1993 г.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано более 40 печатных работ, в том числе две коллективные монографии, шесть отчетов по научно-исследовательским работам, зарегистрированных во ВНТИЦентре.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, содержащего, постановку проблемы и обоснование целей и задач работы, пяти глав и 'заключения. Общий объем - 363 стр. Работа содержит 233 стр. основного машинописного текста, включающего 39 иллюстраций, списка использованной литературы из 230 наименований и 9 приложений, представляющих собой дополнительные и

ю

вспомогательные материалы, а также- документы, которые подтверждают внедрение результатов работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РЛБОТМ

Основные концептуальные положения интеграции в АСУ - ЭЭС В диссертации сформулированы ко1щептуалыше положения интеграции задач текущего управления ЭЭС. Основу концепции составляют: классификация процессов интеграции в АСУ ЭЭС; принцип системоорганизующего интеграционного процесса в ИАСУ ЭЭС-функциональная интеграция задач АСДУ и АСОУ; функциональный подход к моделированию механизма управления как системы, интегрирующей задали текущего управления ЭЭС по Функциональной продукции; принцип интеллектуализации моделей и методов интегрированного решения основных задач текущего управления в АСУ ЭЭС.

С позиций системного подхода интеграция в АСУ' ЭЭС рассматривается как воссоздаше целого через связность его частей, причем форма реализации носит материальный характер и. требует интеграции задач управления технологического и организацисшю-экономиче с кого содержания, компьютерных систем, интеллектуализации программных средстп и др.

Проведен анализ процессов управления ЭЭС, который показал, что к ним применим -Закон необходимого разнообразия У.Росс Эшби. Для ЭЭС, функционирующих в рыночных условиях, отличающихся повышенным динамизмом и неопределенностью, Закон необходимого разнообразия ведет к существенному усложнению управляющего субъекта, одним из принципов управления которым п является интеграция частных систем управления. ЭОС в сотую.

В диссертации ■ предложена классификация процессов интеграции в АСУ ЭЭС , которая позволяет выделить предметную область исследования и разграничить понимание функциональной ■ интеграции в даух аспектах:

1) в узком смысле слога - как агрегирование (эквивзлентирэвяние) объектов и. показателей, комплексирование моделей задач по - различным функциям управления, путей обеспечения совместного эффективного функционирования ьсех иерархических уровней травления ЭЭС, автоматизированных систем управления и др.:

2) в широком смысле слова - как системоорганизувщий

интеграционный процесс в АСУ ЭЭС, воссоздающий целое через связность задач АОДУ и АСОУ, т.е. как целостное отображение множества взаимосвязей в электроэнергетических системах и управлении ими на основе моделирования механизмов управления и их интеллектуализации.

Если агрегировали; и комплексирование получило в энергетике широкое распространение, то моделирование механизмов управления ЭЭС и их интеллектуализация по состоянию разработок пр ¡ходят первые этапы.

Проведенный анализ существующих механизмов управления ЭЭС в резных регионах стряны показал, что при видимом разнообразии моделей имеется общая тенденция: ЭЗО определяют критерии (показатели) функциональной деятельности своих предприятий и структурных подразделений в качестве оценочных к переводят их и ранг стоимостных. Однако, круг таких показателей узок (отпуск электроэнергии с шин, отпуск тепла с коллектора, потерн в сетях, расход условного топлива) и он не отражает в полной мере разнообразие технологических функций ЭЭС и энергопредприятий, входящих в ее состав. Для решения этой проблема в работе обоснован и применен функциональный подход, как наиболее общий, вбирающий в себя принципы построения существующих моделей управления ЭЭС и способный стать Оазисным для новых разработок.

В рамках принятого подхода проведен .анализ типовых функций ЭЗС и ьыделеш юс существенные составляющие. В качестве общего критерия существенности использован, критерий важности их для потребителей, с одной стороны, и затратности материальных и трудовых ресурсов в ЭЭС, с другой стороны. Показана необходимость выделения внешних и внутренних'функций ЭЭС. Внесшие функции ЭЭС, т.е. функции по отношению к потребителям, включают:

- выработка (потребление) анергии (I);

- выработка энергии по заданному режиму ее потребления в суточном, недельном и годовом разрезах (2);

- передача ' и распределение энергии и мощности в электрических сетях (3);

- обеспечение рациональной надежности (4);

- обеспечение требуемого качества энергии (5);

- обеспечение заданного развития ЭЭС для удовлетворения

растущих потребностей энергопотребителей (6) и др.

Среди внутренних функций ЭЭС:,

реализация системных эффектов (эффектов эмерджентности);

- сохранение основных фондов ЗЭС (диагностика, ремонт, МОДерН 138ЦИЯ и т.п.) и др.

В одной из энергосистем путем экспертного анализа были определены показатели названных функций (функциональная продукция). В качестве примера для отдельных предприятий на стадии, текущего управления предложен следующий состав функциональней продукции.

По_электрическим_станщь<ш:

1а) отпуск электроэнергии с шин или среднегодовая мощность;

16) отпуск тепла с коллектора;

2) регулировочные диапазелн в характерных графиках нагрузки (суточном, недельном, годовом), определяемые при составлении энергетических балансов;

4а) включенный (вращающийся) резерв;

Дб) невключенный (холодный) резерв.

Ио_предприятиям электрических сетей ¿ГГЭС):

1а) технологический расход энергии на ее транспорт, (за исключением транзитных потоков);

За) транспорт электроэнергии;

36) неравномерность потребления мощности на суточных, недельных и годовом интервалах.

Последние показатели Функциональной продукции обусловлены затратами 11ЭС на увеличение теп . тическогр расхода энергии на ее - транспорт из-за неравномерности- графика нагрузки потребителей, а также затрата™ ПЭС на обеспечение качества напряжения и повышенной пропускной способности сетей по сравнению с транспортом энергии (средней мощности).

Перечень подобных показателей функциональной продукции 'может быть' продолжен. Например, для гидроэлектростанций в ряде случаев важен показатель годовой неравномерности - количество энергии, выработанной при мощности выше среднегодовой, для ЛЭС - учет натегорийности потребителей по надежности и др.

Для каждой ЗЭС состав функциональной продукции может быть

различным, т.к. он отражает существенность тех или ишх функций с точки зрения специфики и затратности их на отдельных предприятиях и структурных подразделениях 330.

Изложенное понимание функций ЭЭС позволяет в общем виде определить функцию системы управления следующим образом: обеспечение согласованного и рационального распределения объема выполняемых ЭЭС функций между её энергопредприятиями и структурными подразделениям! на различных временных этапах. В свои очередь, основная Функция системы управления ЭЭС мокет быть представлена следующими составляющими:

- оценка системной ценности каждой из выполняемых ЭЗС функций;

- распределение каадой из перечисленных функций ЭЭС (функциональной продукции) мевду ее энергопредприятиями и структурными подразделениями рациональны;,! образом;

осуществление учета выполнения всех функций, энергопредприятиями и структурными подразделения!« ЭЭС и оценки вклада кавдого в конечную продукцию;

- определение путей и организация рационального развития

ЭЭС.

С целью максимального учета технологии и специфики энергетического производства для моделирования механизма управления ЭЭС (как одного из направлений функциональной интеграции задач в АСУ 330) в диссертации выполнена структуризация конечной энергетической продукции в виде направленного графа иерархической структуры. В соответствии с принятым в работе подходом конечная энергетическая продукция представлена мнокеством <йнкциональноЗ продукции, причем каждый элемент этого множества соотносится с энергопредприятием и структурным подразделением ЭЗС, которое ого производит и для которого эта функциональная продукция является "конечной". Функциональной продукцией могсот быть технологический, рокимпый пли экономический параметр, имеющий самостоятельную системную ценность для анергопроизьодства и по которому может быть налажен достоверный учет.

Введенное понятие функциональной продукции в общем случае представляет собой вектор технических и экономических параметров переменного состава, который определяется экспертным путем и постоянно, с цикличностью' протекавда

процессов текущего управления-, адоптируется к производственным ситуациям и условиям функционирования ЭЗС.

Сформулированные концептуальные положения и основные методологические принципы функциональной интеграции в АСУ ЭЭС явились основой методических и прикладных разработок, выполненных в диссертации для основных задач текущего автоматизированного управления электроэнергетическими системами в сладукхцих напряшюгашх:

- моделирование механизма текущего управления ЭЗС;

- разработка функциональной модели текущего управления энергетическим предприятием и его ремонтно-эксплуатацнонным обслуживанием;

- создание методических основ интеллектуализации текущего планирования энергетических балансов и технико-экономических. показателей ЭЭС:

- разработка моделей и методов копсультациошю-эхсп!.'рти:к! шддпрга'а ¡гятегрнроранного реэтения задач те куцего управления

Воледтоваш»?_____некашазкз_________управления___Э?0.

Проблею ф.-шзлисск: шюго лредстазлеш;я Функциональной интеграции задач текущего управления ЭЭС в рамках функционального подхода решена с использованием положений теории активных систем.

Присутствие людей на различных уровнях иерархии, которые проявляют для достижения своих целей (в общем случае не совпадающих с целями ЭЭС) положительную к отрицательную) активность, позволяет рассматривать ЭЭС как активную систему и использовать для формализованного представления процессов функциональной интеграции понятийный аппарат и основные положения теории активных систем. Введены такие понятия как:

- двухуровневая активная система (Центр и активные элементы АЭ^, к которым относятся энергетические предприятия и структурные подразделения ЭЭС);

- вектор, состояния г-ро активного элемента и всей ЭЭС Как множество значений существенно вахных в данный момент времени технике-экономических характеристик:

- множеств© возможных состояний как результат теоретико-мнокественного пересечения глобально допустимых состояний ЭЭС (.- декартовым произведением локально допустимых состояний

активных элементен ЭХ;

- механизм функционирования, под которым понимается система циклически протекающих. . процессов в соответствии с ыременной иерархией и функциям! управления ЭЭС.

В соответствии с Функциональным подходом для адекватной оценки деятельности каждого 1-го энергетического предприятия и структурного подразделения основного производства выделено множество элементарных производственных функций, представляющее собой его функциональную продукцию

(здесь ¿-индекс вида функциональной продукции; ^ число видов функциональной продукции, производимой АЭ^ в течение договорного периоде). В терминах теории активных систем производственные функции каждого энергетического ггредприятия и структурного подразделения основного производства преде--гавлявт собой множество компонент состояния 1-го активного элемента двухуровневой системы, т.е. шожество существенно вгаашх характеристик, которыми АЭ^. обладает в данный и последующе моменты времеш! (в пределах договорного периода).

Как показал экспертный анализ, в число основных показателей функциональной продукции включаются параметры, •определяемые при решш следующих режимных задач: планирование балансов мощности и энергии, планирование потерь мощности и энергии в сетях, планирование графика капитальных ремонтов и др. В составе показателей функциональной продукта! могут быть: вираоотка реактивной энергии различными источниками; рабочая мощность электростанций; нагрузочный, аварийный, ремонтный резервы; недоотпуск электроэнергии по вине станции; отклонения температуры сетевой воды от диспетчерского графика температур; объем подпиточной и питательной воды на ТОО; объем ремонтно- эксплуатационного обслуживания; освоение капитальных вложений; прибыль ЭЭС, которая может считаться функциональной продукцией энергоуправления и др. Конкретный состав функциональной продукции определен ее значимостью в общем процессе производства - на отдельных его этапах ц на завершающей оценочной стадии. Метода экспертного анализа всегда позволяют решить такую задачу. Здесь ваню подчеркнуть - состав Функциональной продукция всегда представляет совокупность, в

которой имеются энергетические, электротехнические, экономические и организационные параметры.

Модель механизма функционирования ЭЭС, базирующаяся на функциональном подходе и формально-математическом аппарате теории активных систем, апробирована в реальных условиях на разработанной прикладной версии модели "Текущее управление ЭЭС". Модель реализована в виде компьютерной интегрированной системы, поддерживаемой базой данных по техническим параметрам и экономическим показателям энергопредприятия, структурах подразделений и ЭЭС в целим.

В разработанной прикладной версии тлели "Текущее . управление ЭЭС" на примере конкретной ЭЭС предложены и программно реализованы следующие процедуры:

- расчет плановых внутрисистемных цен на функциональную продукцию электростанций, котельных, электрических и тепловых сетей, а также структурных подразделений таких; как знергонадзор и энергоуправление;

- технике- экономический учет и анализ функциональной продукции названных АЭ.;

- определение объема реализации АЭ^;

оценка соответствия внутрисистемных цен на Функциональную продукцию реальным затратам и корректировка реализации АЭ1.

Плановое и фактическое (реализованное) состояние активных элементов определено вектор-функцией Г^К^.Ц^.З^}, компонентами которой являются вектор функциональной продукции ^{^.з'е^}. Еектор внутрисистемных цен на функциональную продукцию Ц^Ш-уЗе-М и вектор себестоимости функциональной продукции

В диссертации рассмотрены возможные подхода к рнутрвсистемнсму ценообразованию, в том- числе, один из вариантов экспертного назначения цен (показателей значимости) на производственные функции электростанций, соответствующие балансу активной энерГин.' Разработаны и программно реализованы процедуры определения на осноей фактических данных расчетных значений показателей функциональной продукции (г!.):

7*

"1.1

2,.. если * .

где г ^-плановое и фактическое (реализованное) значения показателя функциональной продукции 3-го вида, соответственно; ¿^ ¡-недовипуск 1-ым предприятием функциональной продукций ¿-го вида по своей вине.

Таким образом, учет функциональной продукции по каждому энергетическому ¡гредприлтию и структурному подразделению сопровождается анализом невостребованной и сверхплановой функциональной продукции. Например,если фактический отпуск электроэнергии с шин 1-ой электростанции оказался больше планового, то расчетная функциональная продукция равна фактической; .если же фактический отпуск электроэнергии оказался меньше планового (и частично недоотпуск электроэнергии произошел по объективным с позиции АЭ^ причинам), то в качестве расчетной функциональной продукции берется ее плановое значение, уменьшенное на величину недоотпуска электроэнергии по вине электростанции.

Предлокеш и программно реализованы также процедуры анализа и оценки функционирования ЭЭС, включающие расчеты стоимости функциональной продукции, объема реализации каждого активного элемента ЭЭС, расчеты значений целевых функций, а также оценки соответствия цен на функциональную продукцию реальным затратам. В частности, процедура расчета компонентов вектора стоимости функциональной продукции задается следующим образом:

у1а ЬСШ (2)

|.Ц13-21/(Ци-8113)'(21Г2и)' есш 2*илц-

где з^-цена и условно-переменная составляющая

себестоимости ¿-го показателя функциональной продукции АЭГ

Например, еели для электрической станции была определена функция "отпуск электроэнергии с шин" в заданном объеме, (и станция к нему подготовилась), но в процессе оперативного ведения режима ЭЭС бил реализован меньший объем не по вине электростанции, то считается, что функциональная продукция

произведена п соответствии с гарантированны уровнем, определяемым оез затрат на топлгво, Такая процедура сценки функционирования АЭ1 обеспечвт-лет гарантированный уровень рсчлвгоцип его функциональной продукции посредством исклгчзпия и<тптяяи'>1,о влияния отектиглпх по отношению к АЭ1 фактор».

Нонке мчтодэлогичеекгз «ршашн фуквд-лг.гшюй интеграции оадт? текущего управления ОЭС п методические разработки, подтвержденные нрзктячос! ой реалкаанкей, позволили тпввп отлетите.« ше черта разработанной функциональной модели механкгкз текун&го управления эй?:

- создание единой основы внутрисистемных отношен!'!',;

- отражение необходимого разнообразия Функциональной деятельности экерголредприятай и структурных подразделений, т.е. адекг-тьчооть модели технологии энергетического производстве! и процессу управления им;

решение специфической проклеим перманентного балансиропага?. реальных и зароботаннах предприятием средств в рамках внутрисистемных отношения. (Нэал-д-овзн принцип равной гарантии финансового положения электростанций, сетевых предприятия других структурных подразделений, входами. в состав ЭЭС.);

-- инвариантность модели к фордам собственности и получение достаточно объективно!! оценки вклада какдого унергогтредприятия и структурного подразделения в конечную энергетическую продукцию.

Апробация в реальных условиях позволила выявить необходимость учета динамики разработанной функциональной модели,которая отражается в следующих проблемах.

1. Для обеспечения единой методологической основы ортаниз ационно - экономических отношений между иерархическими Уровнями ЭЭС необходимо развитее функциональной модели текущего управления и на уровепв активных элементов ЭЭС 'знергопредприятий и структурных подразделений).

2. Несмотря на многолетние усилия по автоматизации в ЭЭС текущего планирования, из сегодня использование программных средств не является постоянным гцструмекгарием в плановой работе (программные средства »¿пользуются в лучшем слу.че эпизодически, либо тпешпнч' вспомогательиу» роль

калькулятора). Г!' этом/ планирование сбъЗмов функциональной продукции, а также других технико - экономических показателей энергоиредприятг.й и структурных подразделений, нельзя признать достаточно обоснованным. Необходима разработка современных инструмент-тькых средств и методов, которые позволят на базе персональных ЭВМ осуществить интеграции естественного и искусственного интеллектов: выявить, накопить и корректировать ¡щзличгые методические подхода и алгоритмы планирования, а также осуществить аналитическое обеспечение специалистов, готовящих или принимающих решения по текущему планированию режимов и техник,.-экономических показателей ЭЭС.

3. Для адекватного реагирования и принятия своевременных управленческих решений необходима на базе технико экономического мониторинга разработка модели экспресс диагностики с целы; получения регулярной информации в цепи обратной связи контура текущего управления о технико -экономическом состоянии анергопроизводства и тенденциях его изменения в рыночных условиях, отличающихся повышенны!»: динамизмом и неопределённостью.

4. опыт эксплуатации прикладной версии модели механизма текущего убавления ЭОС показал, что специалистам, готовящим и принимающим управленческие решения, необходима консультационно - экспертная поддеркка в режиме гибкой

. адаптивной настройки программных средств в соответствии с изменениями критериев и условий функционирования ЭЭС. В этом случае функциональная интеграция задач, неформализуемых операций управления и связей между ними позволят включить персональную ЭВМ ь реальный контур текущего управления ЭЭС.

Модельное обеспечение и методические подходы к решению названных проблем рассматриваются в последующих _ главах диссертациошюй работы.

Реализация функциональной модели текущего управления ормальными режимами на уровне активных элементов ЭЭС на примере предприятия электрических сетей. Глава посвящена дальнейшему развитии концепции функционального подхода к разработке моделей управления на уровне АЭ ЭЭС.

■ Для ПЭО основным видом деятельности является поддержание электросетевого хозяйства в работоспособном состоянии. В этой области 11ЭС рожает различные задачи: эксплуатационное и

ремонтное обслуживание электрических сетей, подстанций; настройка средств и систем релейной защиты и автоматики; контроль зв состоянием основного электротехнического оборудования, изоляции и многое другое.

В результате экспертного анализа был определен вектор функциональной продукции подразделений основного производства ГЭС (районов электрических сетей) в виде

Zt = (zP-3-, Azf-P-, zf-P-, zэ-зф-, z 11-Б"), (3)

где zP-3- - плановый объем ремонтно-эксплуатационного обслуживания: AZ™'P" - суммарное превышение фактического времени простоя элекгросетевых объектов в плановых ремонтах; 2ав.р._ суммЭрНое время аварийных простоев (отказов) элементов электросей; 2э.эф. _ суммарное снижение технологического расхода электроэнергии на ее транспорт в результате выполнения структурные подразделением ор1'анизацион!Ю технических мероприятий; z^' - множество случаев нарушения правил техники безопасности (индексы iel соответствуют структурным подразделениям как активным элементам 11ЭС). Здесь основной (планируемой) фунхуционалыгой продукцией является объем ремонтно-эксплуатационного обслуживания, а остальные показатели - дополнительная функциональная продукция.

Если определяется выражением (3). то расчет цены на основную функциональную продукцию (zP'э*) может бить выполнен различными способами по договоренности специалистов аппарата управления ПЭС и структурного подразделения основного производства, принимающими решения по ценообразованию. Например,

цР-3-= íu± + d^/z,?-3', (4)

где- и^, dj - плановые значения издержек и прибыли; zP'9' -плановый объем ремонтно-эксплуатационного обслуживания электрических седей.

Процедура определения на основе енемесячных фактически! данных расчетного значения показателя основной функциональной

продукции АЭ^ (zP-9") соответствует выражению (I) и задается в виде

2.J

2р.э.

ели р.э. р.э.

£р.э

если

~р.э. р.э.

(5)

где

р.э.

плановый объем ремонтно-эксплуатациошюго

обслуживания; ъ

р.э. _

фактический (реализованный) объем ремонтно-эксплуатационного обслуживания с учетом ликвидированных и вновь введенных электросетей и оборудования, а тога:е принятых и переданных на баланс другим

организациям;

невыполненный планируемый ввод и

освоение основных фондов по вине АЭ..

По окончен;; и каждого месяца выполняются расчеты' компонентов векторов стоимости функциональной продукции и объема реализации, а также определяются достигнутые значения

целевых функций ПЭС и АЭ

I*

оценивается соответствие

договорных внутрипроизводственных цен реальным затратам и выполняется окончательные взаиморасчеты. В частности, в соответствии с (3)' компоненты вектора стоимости функциональной продукции

V - (ОР-3- »ОПЛ.р. уав.р. лэ.эф. „

г.».,

(6)

определяются для каждого отчетного интервала I следующим образом (индекс г опускаем):

^р.э.

'.р.э.

д^Р-Э.

(7)

где

ДУ^-Р- = 2 (<Л"Р- • Д^'Р") ,

3=1

2 д'^-Р- - дг^-Р-. 1=1 11 1

(8)

у ав.р. _ Н П[ ав.р. : ав.р.

1 А Ц1а1 V

в=1

с

где ; ав.р. „ ав.р.

А^ '

V э.эф. _

н

эк.

дук-)

О)

(Ю)

Тш> V лч гк. _ т э.эф.

Неоь М - число месяцев в периоде планирования (обычно М=3); .'}.Р-Э" - невыполнение планового объёма ремонтно : теплу атацгошюго обслуживания по лине АЭ^, количественно ; 1Вное стоимости невыполненных работ; Ц11?Л*Р" - цена одного 1са превышения ' времени простоя в плановом ремонте о ¡ектросетешх объектов, учитывающая дополнительные потери электроэнергии и снижение надежности сетей при работе по ре> оитным схемам; Л^'Р1'?- - превышение времени простоя в плановом ремонте ]-го участка 1ЭП или оборудования подстанций (но сравнению с продолжительностью планового ремонта, заявленного и согласованного с диспетчерской службой ПЭС и потребителями); 13 - иена одного часа аварийного простоя й-го элемента электросетей, которая может быть определена стоимостью недоотпуска электроэнергии по штрафному тарифу на основе специальных расчётов (так для ЛЭП и оборудования подстанций напряжением 35 кв и выше недоотпуск электроэнергии зависит- от количества питаемых и автоматически нерезервируемых фидеров 6-10 кв); - время

аварийного простоя (отказа) g-гo элемента электрических сетей (участка ЛЭП, фидера, ячейки подстанции и т.п.); - цена

сэкономленной электроэнергии при внедрении АЭ^ ц-го организационно - технического мероприятия, которая при отсутствии специальных обоснований может быть принята равной системному тарифу на покупную электроэнергию; фактическое снижение технологического расхода электроэнергии на её транспорт в результате проведения структурным подразделением ПЭС ц-го организациошю - технического мероприятия.

Величина у3-3®«, определяемая выражением (10), представляет собой экономический эффект от внедрения АЭ^ организациошю - технического мероприятия 1г € н, которая обосновывается при планировании заинтересованными отделами и службами ПЭС (например, диспетчерской службой, плановым отделом, производственна - техническим отделом) и может бить по согласованию с АЭ^ указана в договоре на производство функциональной продукции. Что касается последнего компонента

ЯЭ

л П Г

вектора стоимости функциональной продукции У^ (С), то он представляет собой сушу штрафов за нарушения правил техники безопасности, причём размер штрафа за каждый вид нарушена* носит сугубо договорной характер.

В работе предложена схема функционирования прикладной версии модели текущего управления ПЭС на основе распределенного информационно- вычислительного комплекса, поддерживаемого интегрированной и локальными базами данных. Рассмотрены вопросы автоматизации текущего планирования и анализа основной функциональной продукции ПЭС - объема ремонтно- эксплуатационного обслуживания электросетей« объектов. На примере этого показателя в работе выполнены методические разработки интеграции информационно- программных средств, обеспечивающие сквозную технологию

автоматизированного решения задач текущего управления предприятием и энергосистемой в целом.

Предусматривается несколько уровней баз данных (БД):

1) локальная база данных диалогового комплекса "Текущее управление ЭЭС" в энергоуправлении ЭЭС;

2) интегрированная база данных ПЭС (ИБД);

3) локальная база данных производствен^ го технического отдела ПЭС (ЛБД ПТО "Ремонтно - эксплуатационное обслуживание");

4) локальные базы данных районов электрических сетей (ЛБД РЗС "Ремонтно - эксплуатационное обслуживание").

Разработан диалоговый комплекс, который находится на стадии опытно- промышленной эксплуатации в Восточных электрических сетях Магаданэнерго и Приобских электрических сетях Новосибирскэнерго. Программное и информационное обеспечение комплекса задач текущего планирования и анализа объема ремонтно-эксплуатационного обслуживания электросетевых объектов реализовано на персональной ЭВМ как интегрированная среда с использованием универсальной системы управления базами данных (СУБД) РОХРГО. Применена СУБД реляционного типа, предоставляющая пользователю широкий спектр манипулятивных операций над записями файлов БД, что важно для систематического выявления и анализа производствешгх упущений , таких как неудовлетворительное состояние

;ектросетевого оборудования, невыполнение плановых 1к .сазателей, несоблюдение качества ремонтно-эксплуатациошаа ргбот ("устойчпвие" дефекты), несвоевременная н нечеткая ликвидация поьрэхдений, отказы в рвботе оборудования по вине га ссонала ПЭС и т.н.

Интенсивность режимов работы комплекса програшл текущего планирования а анализа основной функциональной продукция ПЭС до :тигаегся за счет использования разветвленного иерархического меню-интерфейса, регламентированных запросов, контекстной помощи и подсказок в виде статус-строчек, а такке средств для прокручивания необходимой информации в выделенном окне экрана и других средств, предоставляемых используемой СУБД. Помимо экспресс-выводов пользователю предоставляется возможность макетного вывода информации.

Названные средства позволяет сформировать организационно законченную модульную структуру интегрированной среды, открытую к дальнейшему нэрэедваняв. Так накопление I? сохранение в БД достаточно полюй информации, характеризузецей ремонты - или связанной с ремонтными работает (включая соответствуйдую информацию АСЛУ ПЭС), позволяют па оснопе статистических моделей и косвенных методов дпагностгаш состояния оборудования, определить количественные показателя надежности электросетевого оборудования, такие как долговечность, повреждаемость, ремонтнопригодность и другие. В свою очередь, учет динамики изменения значений этих показателей при выработке ремонтной политики является одним из перспективных направлений совершенствования ремонтно-эксплуатационного обслуживания электросетеЕых объектов .

Таким образом, разработка прикладной версии модели текущего управления нормальными режимами на уровне активных элементов ЭЭС (на примере предприятия электрических сетей) подтвердила общий, универсальный характер предлагаемой модели, которая построена на основе функционального подхода и теории активных систем. Показана возможность формализованного представления предлагаемой единой методологической основы разработки моделей управления на разных иерархических уровнях ЭЭС. Проиллюстрирована необходимость и возможность сквозной технологии автоматизированного решения задач текущего управления ПЭС и ЗЗС на основе интеграция информационно-

программных средств и интерактивных рекимов их работы.

Методические основы интеллектуализации текущего планирования компонентов вектор-функции состояние ЭЭС. В соответствии с целью и средствами функциональней интеграции рассмотрены вопросы организации среда функционирования задач текущего планирования обт-ема и режима энергопроизводства в ЭЭС. Ло-существу, речь идет о выработке и отпуске электро- ц теплоэнергии, а также о рекиме мощностей на интервалах о г месяца до года. Это главная технологическая задача для энергетики в целом и ЭЭС в частности, от которой зависят экономические показатели энергосистемы.

Система текущею управления ЭЭС представлена как интеллектуальная система, интегрирующая возможности функционально организованных специалистов и используешх гота средств, в первую очередь, моделей механизма управления ОЭС и ГОЕМ. Для конкретизации изложения рассмотрены методические основа интеллектуализации блока модели механизма текущего управления "Планирование", который меяио отнести к наиболее слабо формализуемым компонентам модели управления ЭЭС.

В терминах функциональной модем задачи текущего планирования режимов и технико-экономических по:ззатояей (ТЭИ) представляют собой процедуры определения компонентов вектор-функции х^г^, Ц^, 3^}, характеризующих плановое состояние АЭ^. Задачи образуют следующие разделы: первый -пла1шроваще расходной части энергобаланса и функциональной продукции в физических единицах; ' второй - планирование приходной части энергобаланса и функциональной продукции в физическом выражении; третий - планирование стоимостных показателей функциональной продукции (вектор себестоимости функциональной продукции ;) е и вектор

внутрисистемных цен на функциональную продукцию з

е <!.;}, где ,т1 - множество всех показателей функциональной продукции АЭ1). Каждая задача раздела может рассматриваться самостоятельно. Именно самостоятельное назначение отделыих задач и определяет их декомпозицию.

Для задач текущего планирования показателей функциональной продукции ЭЭС характерно наличие обрати; х связей как между основными разделами, так и вьу-три каадМ группы задач, которые тесно взяимосвягалн по всходчой

расчетной информации, образуя единую экономическую модель. ,азвитая сеть обратных связей говорит о сложности п панирования, о небходимости мшгократшх расчетов в процессе корректировки плановых решгай.

В настоящее время проблема автоматизации юхнико-энономического планирования еще не решена, хотя и ыдутся интенсивные разработки. Причем отсутствие едшшх о'основанных методов планирования в ЭЭС порождает различила методические подходы и версии программ. В большей мере разнообразие методических подходов и версий программ присуще задачам текущего планирования режимов ЭЭС как наиболее сложим и отражающим специфику энергетического производства.

В работе рассмотрена декомпозиция задач текущего нранирования энергопроизводства, сделан анализ проблем, рассмотрены существующие подходы к текущему планированию энергетических балансов и режимов энергосистем (разработки ЫШЭ, СЭИ, Белорусского политехнического института и Новосибирского Государственного технического университета), что позволило сформулировать основные направления развития автоматизации текущего планирования энергопроизводства. В том числе:

. - использование статистических характеристик взамен сложных технологических моделей;

- применение аппарата нечетких множеств для описашя неопределенной информации;

- применеие моделей и методов искусственного интеллекта и экспертных систем;

- учет ретроспективной оценки надежности плановых решений, полученных на основе различных методических подходов;

— - включение экспресс-алгоритмов для построения и проигрывания вариантов текущих планов ЭЭС и энергопредприятий и др.

В соответствий с этими направлениями в работе были исследованы сг^ства агрегированных статистических характеристик энергообъектов, разработаны их регрессионные малоразмерные модели для таких параметров электростанций, как расход условного топлива; расхода электроэнергии на собственные нужда, отнесешше на производство электрической а

тепловой энергии; выработка электроэнергии по теплофикационному циклу и другие ГЭП. Зависимости следуют из физических, соображений и подтверждены результатами корреляционного и регрессионного анализов соответствующих эксплуатационных данных.

На уровне методического обеспечения интеллектуализации системы текущего планирования технико-экономического состояния ЭЭС решены принципиальные вопросы выбора способа структуризации и представления знаний, а также определены источники используемых знаний. Для интеллектуализации программных средств текущего планирования режимов и технико-экономических показателей энергосистем в работе предложено и обосновано использование интегрированной гибридной инструментальной среды (например, guru), имеющей продукционную систему представления знаний и встроенную алгебру факторов уверенности.

Разработана модель текущего планирования режимов и ТЭП ЭЭС, в которой структуризация знаний выполнена сведением задач к подзадачам в терминах И/ШМ-графа. Модель построена на основе обобщения многолетнего опыта создания и внедрения комплекса задач текущего планирования режимов и Т;?!1 :ЯС, выполняемых под руководством или при участии автора диссертации. В приложениях диссертации даны постановки основных задач.

Разработанная модель представляет собой новую диалоговую систему получения решений и является визуальным отображением продукционной системы на графе редукции задач. В качестве специальной процедуры поиска решений на графе редукции предложена ретроспективная оценка надежности плановых решений, которая может рассматриваться как элемент адаптации базы знаний по результатам функционирования ЭЭС.

В работе также определены укрупненные модульные источники знаний, взаимодействие которых может быть организовано через общую область памяти на основе модели доски объявлений, в наибольшей степени адекватной технологии текущего планирования в энергосистемах.

Как показали исследования, предложенные в работе аспекты моделирования придают программным средствам текущего планирования режимов и технико- экономических показателей ЭЭС

гибкость, свойства адаптивной настройки на конкретный процесс "¡экущего планирования с учетом его особенностей (например, выбор методического подхода к планированию текущих рекиков в зависимости от производственной ситуации, достоверности, надежности и полноты информационного обеспечения и т.п.).

Опыт эксплуатации прикладной Еерсии модели механизма управления, а также опыт разработки и внедрения комплекса' программ текущего плаш!рования в ряде энергосистем убеждает, что важным элементом включения ЭШ в реальный контур управления является консультационно-экспертная поддержка принятия решений, при которой достигается интеграция естественного и искусственного интеллектов.

Этому направлешга посвящена последняя глава диссертационной работы "Модели и методы консультационно-экспертной поддержки интегрироватого решения задач текущего управления ЭЭС", в которой сформулированы основшге положения по построении системы консультационно-экспертной поддержи текущего управления ЭЭС, предложены модели и метода ее реализации.

Разработаны имитационные экспресс-модели планирования выработки электроэнергии по станциям и ТЭП на основе оптимизации текущих режимов. Исследования показала эффективность экспресс-модели планирования текущих режимов ЭЭС, основашюй на статистическом подходе. Постановка задачи имеет ряд допущений:

1) Режим ГЭС назначается по заданной выработке электроэнергии и месту в графике нагрузки системы. Обоснованием служит то обстоятельство, что распределение нагрузки между ГЭС и ТЭС в системе дает эффект около 0,5-1% от общей экономии топлива в ЭЭС, а точность исходной гидрологической информации по ГЭС при текущем планировании соответствует 20-30%, поэтому применение классических математических методов распределения нагрузки между ГЭС и ТЗС наивыгоднейшим образом нецелесообразно.

2) После назначения режима ГЭС задача планировашш приходной части энергобаланса формулируется как задача распределения плановой выработки электроэнергии между тепловыми электростанциями. Лричям постановка апалопгша

задаче наивыгоднейшего распределения активных нагрузок в тепловой энергосистеме.

Постановка задачи. Энергосистема состоит из п -- 1,2,..., I обобщенных и отдельных узлов и имеет только тепловые электростанции. Известна выработка электроэнергии по системе Э^ . Требуется определить оптимальное распределение выработка электроэнергии мекду станциями по критерии минимума стоимости функциональной продукции энергосистем; ?2(т) 38 пеРшД т ПРИ соблюдении баланса энергии и всех системных и станционных ограничений. Этот критерий даот принципиально другое решение по сравнению с традиционными критериям! (например, минимумом расхода условного топлива-энергосистемы или минимумом издержек системы на топливо).

За весь период т стоимость функциональной продукции определяется как

Дня каждого расчетного интервала t оптимизационный алгоритм работает одинаково, и тогда математическая модель задачи для интервала 1 записывается в виде: I. Уравнение цели:

У^ -» гмп (12)

г. Уравнение связи (характеристики стоимости функциональной продукции электростанций или обобщенных узлов)

= У®(Э1) , . (13)

где V®, Э^ - соответствешо стоимость функциональной продукции и выработка электроэнергии 1-ой ТЗС.

3. Уравнение ограничения

ДЭ = Э2> (14)

Ч <- -а <- ч

тф! °тах1 ' (15)

где - выработка электроэнергии 1-ой ТЭС по

теплофикационному циклу; - максимально возможная

выработка электроэнергии 1-ой ТЭС (готовность 1-ой ТЭС к-несению нагрузки).

4. Уравнение оптимизации составлено с использованием метода динамического программирования и имеет вид

У8КВ1<3ЭКВ> = {У1(Э1) + уэквП-0(Ээкв(:1~>})} (16)

'Ч>

г "в стоимость функциональной продукции по

Э1Ш1 ' сч

:• -"Бивалентной характеристике 1-го шага оптимизации; у8КВ(£_1)

- стоимость функциональной продукции по .-эквивалентной характеристике (1-1) шага оптимизации для выработки Э'Кв(1-1); 1! 3< " соотаетстае15яо сгошость функциональной продукции и" выработка электроэнергии станции,' начинающей у аствовать в оптимизации на 1-ом шаге.

Необходимо подчеркнуть, что решение задачи в изложенной но:тановке предполагает обеспеченность выработки топливом на планируегщй период с учетом ¡исхода топлива на выработку тепла и создание нормативных складских запасов. В случае нарушения этого условия величина Э ^ должна быть уменьшена для соблюдения ограничения по топливу 1-ой ТЭО. Кроме того, на величину выработки электрической энергии станцией может быть наложено ограничение, определяемое пропускной способностью ЛЭП, связывающих станина с энергосистемой.

В диссертации разработаны алгоритмические структуры экспресс-моделей при детерминированной, вероятностно-неопределенно а и вероятностно-определенной исходной ин^зрмац.тп, Продуюкево применение комбвляровшюго метода определения вероятностных характеристик случайных величин, ооъедгашадего аналитические методы и метод . статистических испытаний. В части оптимизации текущего режима энергосистема использован метод статистических испытаний, а для определения вероятностных характеристик остальных выходах переменных -достаточно простой метод статистической линеаризации. В приложении к диссертации приводятся расчетные формулы для определения математических ожиданий и дисперсий основных ТЗП энергосистем. Рассмотрено 30 показателей. В том число: полезный отпуск электрической энергии, выработка электроэнергии, расход топлива, расход электроэнергии на собственные нужды, удельные расходу топлива, суммарные эксплуатационные затраты, объем реализации, прибыль и др.

Кроме того, е.» состав системы кансультацжниэ-гкспертиай поддержи текущего управления энергосистемами такие входит задача акспресс-доагпостгяси технике- экономического состоят",я 330, постановка которой рассмотрена на примере одного . вз основных ТЗП- прибили 330, Если обозначить число календарных

суток в текущем-месяце ъ, число истекших (фактических) суток месяца Ф, а иццекс суток месяца- г, то в соответствии с обозначениями планового (х) и реализованного состояния (у) ЭЭС, а также прибыли ЭЭС (а^) постановку задачи экспресс-диагностики можно записать следующим образом: при известном

у={уа. т € Ф). где 15 < ф < 1 (17)

определить

х={хт, т е ь\Ф), (18)

У?2(х, у), где Ъ= {28, 29, 30, 31} (19)

Прибыль ЭЭС является сложным экономическим показателем, который может быть разложен на следующие основные формирующие его факторы:

н _ о п,Э , а ф _ оТЭСи. тт . п ф^

Е "по ср ^прод-'прод °пост ош "опгт "шгср

-°окьоА+ ьоб+ V Спроч. (20)

где Эш, Опо- полезный отпуск электрической и теплоиой энергии потребителям; т^, средний тариф на

электрическую и тепловую энергию; эпрод' тпрод~" электроэнергия, отпущенная на оптовый рынок и тариф на ее продажу; В™, л0ок-отпуск с шин ТЭС и отпуск тепла с коллекторов ТЭЦ; -удельный расход топлива на

производство электрической и тепловой энергии в ЭЭС; Ц^- цена I т. условного топлива; са0, ЕПр0Ч- прибыль (убыток) от абонентской задолженности и прочей реализации.

Анализ информационного обеспечения задач экспресс-, диагностики был проведен на основе информационно-вычислительной базы тестовых ЭЭС и показал, что более 90% входной информации является традиционной в АСУ ЭЭС и может быть получено из интегрированной базы данных ЭЭС с использованием следующих комплексов программ оперативного учета:

-потребление электроэнергии Опо);

-сводная таблица суточных параметров энергосистемы (Эп_), объемы электрической энергии и мощности, покупаемне к

отпускаемые на оптовый рынок Опок, Э^д), выработка ГЭС к

а <эвыр- эвыр> 11 ЛР-

-затраты на покупную энергию (sn0K):

-удельные расхода условного топлива и отпуск тепла ТЭС

(1,иш' ъок- V):

-суточное движение топлива, сведения о расходе топлива в

натуральном и условном выражении и т.д.

Анализ статистической информации позволил разделить

показатели с точки зрения их прогнозирования на

автоматизированные и неавтоматизированные. Только менее 10%

информации для проведения экспресс- диагностики прибыли ЭЭС

имеет неавтоматизированное задание (например. Dj^q^» сабЬ В

основном информационное обеспечение базируется на моделях

комплексного мониторинга таких технико- экономических

показателей, как электропотребленке, теплодотребление, расход

и цена условного топлива и др., которые представляют собой

модели оценки ТЭП, построенные на основе следующих методов

прогнозирования:

- нормативный метод прогноза Рпо);

- метод-векторного прогнозирования (Q0K. 1Ц,):

- метода регрессионого анализа (В, BQ).

■В проведенных исследованиях для моделирования экспресс-диагностики текущего техника- экономического состояния ЭЭС была применена . технология экспертных систем: с помощью системы guru -сконструирована демонстрационная версия экспресс- диагностики прибыли ЭЭС, в которой предлагаемые методы и модели прогнозирования совместно с другими возможными и существующими подходами образуют в базе знаний библиотеку моделей и методов. Например, мониторинг цепы условного топлиза может осуществляться также на основе прогнозируемых суточных расходов условного топлива, предполагаемых цен натурального топлива и структура топливного баланса или на основе экспертных оценок ц других методических подходов. В этом случао для адаптации базы знаний к реальным условиям в диссертации предложено использование ретроспективных оценок надежности полученных результатов (факторов уверенности различных моделей).

Проведенные экспериментальные расчеты на основе предлагаемых моделей экспресс- диагностики тзкущего техпико-

экономического состояния ЭЭО дали полозсительные результаты: погрешности плашцювания основных ТЭП не превышают I + 3,5®. Кроме того, разработки показали, эффективность применении экспортных систем типа йиш в качестве инструментального средства для целей интеллектуализации текущего управления ЭЭО.

Руководствуясь принципом соответствия между точностью моделей и погрешностью исходных данных и анализируя результата проведенных экспериментальных расчетов, в работе сделан вывод о реальной возможности моделирования задач экспресс- диагностики текущего технике- экономического состояния ЭЭС и сформулирована основные требования к. этим моделям и условиям га реализации.

С использованием разработанных в диссертации моделей и методов построена структура модели региональной экспертизы тарифов на энергию, которая является примером определения оценок- измерителей принимаемых решений на основе распределенной интеллектуальной системы текущего управления ЭЭС. Предложенная структура модели принята за основу методического обеспечения автоматизированной - системы экспертизы тарифов на электро- и теплоэнергию в Новосибирском территориальном управлении Государственного комитета по антимонопольной политике Российской Федерации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации выполнено исследование современных проблем текущего управления электроэнергетическими системами в условиях значительного многообразия и изменчивости среды их функционирования. Разработаны- концептуальные положения функциональной интеграции задач и основные методологические принципы; предложены методические разработки, алгоритма и программы для конкретных задач. Научные результаты имеют общность и практическое значение, что подтверждено соответствующими документами.

Прикладные разработки выполнены для основных задач текущего управления ЭЭС. В их числе: комплексное управление показателями технической и экономической деятельности; планирование параметров режима по мощности и выработке

г:лектро- и теплоэнергии; адаптивный контроль .экспресс-диагностика) комплекса технических и экономических параметров, определяющие прибыль ЭЭС; контроль и управление ремонтами электрических сетей. Практические разработки теоретических положений подтверждают повышение эффективности управления электростанциями, предприятиями электрических сетей и ЭЭС в современных условиях их функционирования.

Конкретные результаты работы заключаются в следующем:

1. Выполненный анализ проблемы повышения эффективности управления ЭЭС в современных условиях показал необходимость комплексного учета с единых позиций системного подхода множества технических и экономических факторов, избирательно влияющих на эффективность функционирования энергосистемы, электростанций, сетевых предприятий и других энергообъектов . С учетом этого предложен принцип системооргаянзующего интеграционного процесса - функциональная интеграция задач АСДУ и ЛСОУ.

2. На основе функционального подхода и с использованием положений теории активных систем сформулированы новые методологические принципы функциональной интеграции задач текущего управления и разработана модель текущего управления ЭЭС, которая инвариантна к формам собственности и обеспечивает требования интеграционной совместимости информационного и математического обеспечения задач АСДУ и АСОУ. Адекватность модели технологии энергетического производства достигнута за счет функциональной структуризации 1 полезного отпуска электро- и теплоэнергии как конечной энергетической продукции. Определен состав задач текущего управления ЭЭС и формализовано согласование технических параметров и экономических показателей электростанций, электросетевых предприятий и других эпергообъектов. Предложена модель двухуровневой активной системы для расчета компонентов вектор-функции состояния и оценки функционирования -«ЕЭС с использованием положений теории активных систем.

3.Разработана функциональная модель текущего управления предприятием электрических сетей и его ремонтно-эксплуатационным обслуживанием, которая имеет общий.

универсальный характер и доказывает возможность формализованного представления разработанной единой методологической основы механизма управления иерархическими уровнями ЭЭС как активными элементами.

4. Исследована проблема автоматизации текущего планирования режимов и технико-экономических показателей ЭЭС. Предложена декомпозиция этих задач и на основе процессов функциональной интеграции сформулированы перспективные направления развития автоматизации текущего планирования энергопризводсгва. Предложен и обоснован методический подход к решению плановых энергетических задач, базирующийся на теории искусственного интеллекта и экспертных систем. Для интеллектуализации программных средств предложено и обосновано использование интегрированной гибридной инструментальной среда, имеющей продукционную систему представления знаний и встроенную алгебру факторов уверенности.

5. На основе обобщения многолетнего опыта разработки и внедрения комплекса задач текущего планирования режимов и технико- экономических показателей ЭЭС, выполняемых тод руководством или при участии автора диссертации, разработаны методические основы новой диалоговой системы получения решения. Предложена схема структуризации знаний сведением задач к подзадачам в терминах И/Ш№-графа, а также с использованием модели доски объявлений, что в наибольшей степени адекватно технологии текущего планирования энергопроизводства. В качестве специальной процедуры поиска решения на графе редукции предложена ретроспективная оценка надежности плановых решений, которая может рассматриваться как элемент адаптации базы знаний по результатам функционирования ЭЭС.

Разработанная интеллектуальная модель планирования режимов и технико-экономических показателей ЭЭС интегрирует возможности функционально организованных специалистов и используемых ими средств. Модель позволяет на базе персональных ЭВМ выявить, накопить, корректировать и использовать различные методические подходы и алгоритмы, что обеспечивает автоматизации текущего планирования в- 9ЭС новый качественный уровень.

6. Разработаны модели и метода консультациошю-окспертной поддержки задач текущего управления, что повышает кичество, обоснованность и эффективность управления ЭЭО, особенно в неопределенной и нестабильной среде (3 ^Акционирования. Предложены экспресс-модели и та алгоритмическая структура при детерминированной, ь:роятностно-неопре деленной и вероятностпо-оггределешгай исходной информации. Вероятностные характеристики получены с применением методов имитационного моделирования, статистической линеаризации и статистических испытаний. В экспресс-моделях используются предложенные в работе статистические взаимосвязи между параметрами режима, что обеспечивает их адаптивность.

7. На базе технико-экономического мониторинга для текущей сцепки функционирования предложена модель экспресс-диагностики прибыли ЭЭС и влияющих на нее факторов. Разработанная модель обеспечивает создание надежного канала регулярной информации о технических и экономических параметрах ЭЭС, а также тенденциях их изменения, что необходимо ^ак обратная связь контура текущего управления ЭЗС для адекватного реагирования и принятия своевременных управленческих решений. Проведены исследования применения моделей, результаты которых подтвердили возможность и эффективность комплексного мониторинга основных технико-экономических показателей энергосистемы.

8. Предложена структура модели региональной экспертизы тарифов на энергию, которая является примером определения оценок-измерителей принимаемых решений. Для построения модели использованы разработанные научные положения моделирования консультационно-экспертной поддержки интегрированного решения задач текущего управления ЭЭС.

9.' Основные научные положения диссертации внедрены в практику (получено пять документов о внедрении). Опыт применения подтверждает практическую приемлемость разработанных моделей: и методов, их работоспособность в среде АСУ, направленность на повышение эффективности управления электроэнергетическими системами. А именно:

9.1. Разработана компьютерная интегрированная система, реализующая прикладную версию функциональной модели текущего

управления и обеспечивающая систематический анализ технических параметре и экономических показателей, а также оценку функционирования электростанций, электрических сетей, других энергообъектов и ЭЭС в целом.

9.2. Получена реализация функциональной модели текущего управления предприятием электрических сетей и его ремонтно-эксплуатащюнннм обслуживанием, которая имеет универсальный характер. Б предложенном алгоритме достигнута интеграция информационно- программных средств и интерактивных режимов их работы. Разработка выполнена на персональной ЭВМ в виде диалогового комплекса, поддерживаемого базой данных, включающей технические и экономические параметры электросетевых объектов.

9.3. Выполнены экспериментальные расчеты, которые показали, что предложенная структура модели региональной экспертизы тарифов на энергию может быть положена в основу автоматизированной системы расчетов региональной энергетической комиссии.

Полученные научные и методические результаты имеют общий характер и могут быть использованы в разработках, других прикладных задач текущего управления электроэнергетический системами.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Китушин В.Г.,Кувшинова М.А. Развитие внутрисистемного хозрасчетного механизма управления энергетическим производством на основе функционального подхода. //Известия вузов. Энергетика, 1991, № 12, с. 107 - III.

2. Кувшинова М.А. Принципы и методы функциональной интеграции задач текущего управления электроэнергетическими системами. //Электронная техника, 1993, JH2-3, с.20-23.

3. Кувшинова М.А. Региональная экспертиза тарифов на энергию и ее моделирование. //.Управление режимами элекро-энергетических систем. Новосибирск: НГГУ, IS93, с.87-93.

4. Кувшинова М.А. Консультационно-экспертная поддержка текущего управления в АСУ энергосистем.//Энергетик, 1994, КЗ.

5. Гаревой В.Г., Кувшинова М.А., Ларионов B.C., Светлова И.Н. Разработка функционально-долевого механизма внутрипроизводственного хозрасчета предприятия электрических

сетей. // Проблемы повышения надежности и экоцошгшоста .-л¡ктроэнергетических систем. Новосибирск: НЭТИ,1990,с.50-55.

6. Китушин В.Г., Нувшшова 1.5.А. Проблемы и направления развития механизмов внутрисистемных отношений эн-ргопредтриятий п рыночных условиях. //Энергетика и рчнок. Сыьтывкар: Уральское отделение РАК, 1992, стр.15-22.

7. Кукгнлювз H.A. Информационнее процессы платфования технико-экономических показателей энергосистемы. //Управление режкмами и развитием энергетических систем в условиях АСУ. Новосибирск: НГУ - НЭТИ, 1977. с. 142 - 150. -

8. КувжшоЕа М.А., Калиниченко /I.D. Функционально долевой подход к организации внутрисистемного хозрасчета а энергетике. // Ресурсосбережение, охрана природа и безопасность в энергетике. Новосибирск: НЭТИ, 1591, с.3-3.

9. Кувгаинова М.А. Планирование приходной части снергобчлаюа. Новосибирск, 1983. Л^п. в ВШМТН, 1".83.0017790, 64 с.

10. Кушюсва М.А., Плотников А.Г, Кузнецова Л.Н. Л«то'!/1Гнз;-;Ция расчета ожидаемой прибили энергосистем. //Яг»Л.1ч:1 ч кетоди управления энергетическими системами. Новосибирск: 1ШИ, 1982, с. 63 - 70.

П. Хурт.шова H.A., Путилова ll.il. „'втсматиаяцая пзнюарпчиш энергобаланса системы. //Ыряптто ре*ашш и развитием электроэнергетических систем ч условиях АСУ. Новосибирск: НГ.У - ШГИ, 1978, с. 39 -45. . Т?.. Кукжинова г,i.A., Путилова H.H., Плотников А.Г. Модели текущего планирования и анализ маиовшс рекаыэз энергосистем, /,■ Экономичность режимов электрических систем. Новосибирск: ;crui, тэзз, с. ео - es.

J3. Куветюва М.А., Путилова H.H., Пучков B.C. Вариантное илеюровшяе технико-экономических показателей работы ■унпрготстеи. //Управление режкчами и развитием .мехтроэтргсхяческих систем в условияt АСУ. Новосибирск: ИГУ - НЭТИ, -Г079, С. 47 - СЗ.

1-1. Кравченко А»В., Куг;;».шокп ПЛ., Савкуцан H.H. r<i3{,'i.JoiKa йкф>рк81Щошой базы для решения электротехнических ü врган;!з&!пюнво-з!№жтческ;!Х задач. //Унравнение речииаи ■ • '«ягро&нзргетлчес:шх гсстсн. Повсгмбжаи ЩТГ, ШЗ..

е.. 7-1-79.

15. Кувшинова M.А.. Путилова H.H., Сарапулова Л.И. Комплекс программ планирования технико-экономических показателей работы энергосистем. Новосибирск, 1385. Деп. в ЦНТИ, » 269-85, 4 С.

16. Кувыинова М.А., Путилова H.H., Сарапулова Л.И., Мудрик P.A. Применение комплекса программ ПТЗИ для вариантного планирования технико-экономических показателей энергосистемы. //Экономичность и оптимизация режимов энергосистем. Новосибирск: НЭТИ, 1984, с. 70 - 75.

17. Кувшинова М.А., Путилова H.H.. Сарапулова Л.И., Стариццн С.Г. Модели вариантного планирования технико-экономических показателей работы энергосистемы. //Экономичность и надежность функционирования электроэнергетических систем. Новосибирск: ЮТИ, 1986,с.22-28.

18. Филиппова Т.А., Ефремова Л.Н., Кувшинова М.А., Путилова H.H.. Ковалевская Л.В. Автоматизация планирования ТЭП энергосистем. Новосибирск: НЭТИ, 1981. 105 с.

13. Кувшинова М.А. Режимы гидротепловых систем. Новосибирск: НЭТИ, 1933, 56 с.

20. Кувшинова М.А., Калиниченко Л.Б. Функционально долевой механизм внутрисистемных хозрасчетных отношений в Новосибирскэнерго. //Создание новых технологических средств, сниаащих энергозатраты в народном хозяйстве. Кутаиси: Груз.ПИ, 1990, с. 36 - 37.

21. Кувшинова М.А., Ким A.A., Шанаурова И.Ш. Метод оценки производственных функций генерирующей части энергосистемы в новых экономически условиях. // Повышение эффективности электроэнергетических систем средствами управления. Новосибирск: НГУ - НЭТЛ, 1969, С. 8 - 14.

22. Кувшинова М.А. Проблемы и направления развития автоматизации текущего планирования энергопроизводства. //Экономические проблемы топливно-энергетического комплекса в современных условиях. Уфа: Уфимский нефтяной институт, 1993, с.109-114.

23. Кувшинова М.А., Лебедева C.B., Малеванный А.П. Разработка алгоритмов организационно-экономических задач управления предприятием электрических сетей. //Управление ретлами электроэнергетических систем. Новосибирск: НГТУ, 1993, с.68-73,

24. Кунттова Ы.Л. Модели экспресс-диагностики текущего технико-экономического состояния энергосистем. //Электричество, 1994, ЛЗ.

25. Китукш В.Г., Кугяюювя H.A. ФуНКЦИОНаЛЬНШ'! мохжпзм организации хозрасчета в , энергосистеме и проблемы его автоматизации на основе ПЭВМ. //Проблем» и опит внедрения АСУ в энергетике на основе никропроцессорпоП техшши. Тоашспт, 1991, с. 7 - 10.

26. Куватюва М.А., Мудоин P.A.. Макарова C.D. Интегрированное решение задач текущего управления энергетическими система!,ш. Новосибирск: НТО", 19ЭЗ, IOG с.

27. Кувяинова М.А. Современные проблема автоматизация текущего планирования техпико- экономического состояния энергосистем // Тезисы докладов на научной конференции с международным участием «Проблема электротехники." Новосибирск, 1993. с.за - 42.

J

/