автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии гибридных экспертных систем для противоаварийного управления объектами сложных ЭЭС

•АКАДЕМИЯ На/К РОССИИ СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СИБИРСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Рг-б од

1 7 (\ЦГ ' У'ЙК 621.311.182

' 41 т

На правах рукописи

Михайлов Михаил Юрьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ГИБРИДНЫ)'. ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ПРОТИВОАВАРИЙНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ СЛОЖНЫХ ЗЭС

Специальность 05.13.16 - применение зычиспителыной техники, математического моделирования и математических методой в научных исследованиях (энергетика)

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Иркутск-19 94

Работа выполнена в Сибирском энергетическом институте СО РАН

(СЭИ)

Научный руководитель: кандидат технических наук,

Кучеров Ю.Н.

Официальные -оппоненты:

доктор технических наук, Воропэй Н.И.

кандидат технических каук, Каштанов Ю.Б.

Ведущая организация: АООТ "Сибэнергосетьпроект"

3а.м^га диссертации состоится нояЬрг. 1954 г. и

1 1соэ н<1 ^?седачим специализированного совета Я.00?.3&.01 г.ри Сибирском энергетическом институте СО рай по ацрссу 6&4&33, г Иркутск, ул. Лермонтова, 130, СЭИ. Отзывы и замэнан^я в одном экземпляре проема нгпрзепрть по ?дрес>:

664СЗЗ, г. Ирку тек-33, yг.Лe.pм()Hтqaa-i30, СЭИ, учёному езкретарю Созета, телефон 46-48-19.

диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирскимо энеггегического института СО РАН.

Автореферат разослан

- 30 •• сентября 1^94 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук

А.М.Кпер

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Повышение надёжности работы'электрических станций (ЭС) остаётся важной задачей в энергетике. Среди многих направлений, по которым идёт поиск средств её решения,, одним из перспективных и наименее капиталоёмких является совершенствование управления ЭС с помощью технологии Экспертных Систем (ЭКСИ). Исследованию возможностей этой технологии и приложению её к решению одной из практических задач противоа-варийного управления ЭС и посвящена данная диссертация.

Важное научное и практическое значение имеет проблема повышения эффективности действия противоаварийной автоматики (ПАА) станционного уровня. Применяемая в настоящее время технология выбора состава агрегатов электростанции, подключаемых к автоматике отключения генераторов (ОГ), требует напряжённой работы оперативного персонала. Алгоритм настройки ПАА,. как правило, выполнен в идеологии "2Д0", т.е. до момента отказа (возмущения) осуществляется настройка автоматики на некоторые схемно-режимные условия, учитывающие ремонтное состояние схемы распределительного устройства (РУ), пропускную способность отходящих пиний, состояние внешней сети, загрузку агрегатов, схему питания собственных нужд и др.

Многие из таких факторов трудно формализуемы, частично отражены в инструкциях и определяются в основном опытом и интуитивной логикой оперативного персонала ЭС. Задача персонала существенно усложняется при реализации управляющих воздействий (УВ) посредством выключателей высшего напряжения. Такой принцип отключения генераторов применяется на многих крупных атомных, гидро- и конденсационных электростанциях из-за ограниченного ресурса и больших токов отключения при использовании генераторных выключателей. Особенные трудности возникают в ремонтных состояниях РУ, относительная длительность которых составляет для крупных станций большую часть года. Неправильная настройка ПАА может приводить к усугублению послеаварийной ситуации (выпадению дополнительных присоединений, разделению схемы РУ и усугублению аварии).

Предлагается решение данной задачи, заключающееся в организации взаимодействия программ моделирования отказов, анализа

топологии РУ и режимов функционирования станции и внешней сети, . диалоговой и экспертной систем, в. результате работы которых определяется степень влияния на поспеаварийные условия отключения каждого из доступных генераторов станции.

Диссертационная работа посвящена решению важной задачи настройки ПАА электростанции с помощью ЭКСИ.

Цепь работы заключается в:

1} Создании прототипа ЭКСИ для выбора блоков электростанции^ присоединяемых к ПАА. .

2) Проведении, с помощью ЭКСИ, моделирования действия станционной ПАА и сопоставления различных схем выбора блоков станции на ПАА.

- 3) Исследовании способов связи ЭКСИ с прикладными программами.

4) разработке интерактивных средств представления знаний в виде, позволяющем связывать ЭКСИ и прикладные программы.

Методическая часть работы основана на достижениях в области создания ЭКСИ. Реализация системы представления знаний и прототипа ЭКСИ для выбора блоков электростанции, присоединяемых к ПАА, выполнена с использованием технологии Обьектно-Ориентиро-ванного Программирования (ООП).

Научная новизна работы состоит в том, что в ней получены и выносятся на защиту следующие наиболее важные результаты:

1) Постановка и схема решения задачи выбора состава блоков электростанции, присоединяемых к ПАА с помощью ЭКСИ.

2) Результаты расчётов по сопоставлению различных принципов заведения блоков электростанции на ПАА.

3) Подход к реализации интерактивной системы представления знаний в виде деревьев принятия решений с использованием технологии Объектно-Ориентированного Программирования.

Практическая ценность заключается в разработке алгоритма настройки ПАА ЭС, позволяющем повысить надёжность схемы РY. Реализованный алгоритм нашёл применение при исследовании надёжности перспективных схем РУ Саяно-Шушенской ГЭС.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: Всесоюзном семинаре "Имитационный подход в исследованиях систем энергетики" (Иркутск-Киев, 1989г.); на международной конференции "International Conference on Power System Technology" (Пекин, КНР, 1991 г.); Дортмундском универ-

ситете (Дортмунд, ФРГ, 1993г.);. на Всероссийской научной школе "Компьютерная логика, алгебра и интеллектное управление" (Иркутск, 1994 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы. . _ .

Состав и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, четырёх приложений и содержит Ю& страниц машинописного текста, 2$ рис., ¿табл., В! наименование библиографии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена анализу литературных источников^ касающихся применения ЭКСИ в области управления Электроэнергетическими Системами (ЭЭС). Искусственный Интеллект (ИИ) представляет собой область науки о вычислениях, возникшую в конце 50-х годов. К области ИИ традиционно относят методы решения йечислен-ных задач, такие как, распознавание образов, обработка естественного языка, теорию игр 'И систем, основанных на знаниях, которые называют экспертными системами. Перечисленные подходы имеют дело с пробпемами,где либо не существует исчерпывающего алгоритмического решения (обработка естественного языка), либо алгоритм заключается в перечислении возможных решений (теория игр, экспертные системы).

Применение методов ИИ к задачам моделирования и управления ЭЭС имеет два аспекта: во-первых, они могут служить заменой численным алгоритмам, которые получают верное решение, но за неприемлемо-большое время, что делает их непригодными для задач реального времени. Во-вторых, они подходят для решения задач, которые ранее решались только экспертами, способными распознавать критические ситуации или давать качественную оценку возникающим ситуациям.

Применительно к задаче настройки ПАА, решаемой в диссертации, можно сказать, что выбор приоритетности и состава блоков, подключаемых к ПАА, требует проверки ряда условий явно содержащихся в инструкциях и существующих в виде эмпирических правил, используемых диспетчерами.

На практике, при создании экспертных систем, существует несколько возможностей их реализации. Часто используются большие

универсальные оболочки КЕЕ или ART, что требует ПИСП-машин или высокопроизводительных рабочих станций, способных эффективно выполнять ЛИСП-программы. Другим,широко используемым средством, является OPS83. Для создания экспертных систем используются различные' универсальные языки программирования "(С, ФОРТРАН, ПАСКАЛЬ), языки логического программирования (ПРОЛОГ), объектно-ориентированного программирования (SmallTalk).

В настоящее время наблюдается тенденция по сокращению использования ЛИСП'. Всё более широко появляются, экспертные системы, написанные на С, использующие неспециализированные компьютеры. Современные экспертные системы скорее напоминают- среды программирования, чем просто механизм вывода и средства хранения базы знаний. В новейших разработках присутствует идея создания среды, которая поддерживает доступ к данным, пользовательским программам, коммуникационным модулям и модулям графического отображения - и всё это в рамках одного пакета.

Практика реализации крупных проектов показывает, что эффективность использования универсальных средств (0PS5, OPS83) снижается при решении сложных задач в области управления и моделирования ЭЭС.

Анализ литературных источников, посвященных разработке и применению ЭКСИ для решения различных задач управления ЭЭС, показал, что они с успехом могут быть использованы для решения задачи настройки ПАА электрических станций, заключающейся в определении состава и приоритетности блоков,подключаемых к ПАА.

Во второй главе рассматриваются способы связи ЭКСИ с прикладными программами и обосновывается выбор формы представления знаний в виде деревьев принятия решений. Выбор деревьев принятия решений, как формы представления правил для разработанной интерактивной системы представления, сделан по причине того, что правила, представленные в виде деревьев принятия решений, легко преобразуются в код на языке программирования высокого уровня, поддерживающем конструкции структурного программирования (С, Паскаль, Фортран).

Одной из важнейших задач при разработке экспертных систем является организация их связи с прикладными программами. Эта проблема имеет большое практическое значение, поскольку в большинстве реальных приложений решение, получаемое с помощью ЭКСИ, требует информации из внешних программ и само может служить

исходной информацией для других программ. Возникает проблема встраивания ЭкСи в пакеты прикладных программ.

Большинство средств построения ЭКСИ имеют собственные средства описания .и представления знаний в виде специализированных языков. Механизмы выврда в таких системах являются интерпретаторами этих языков. В силу ограничений на время получения решения .и размер.оперативной памяти ЭВМ. практически все пакеты прикладных программ.реализуются на языках компилирующего типа. При встраивании ЭкСи в любой такой пакет возникает задача связи между прикладными программами и интерпретаторами баз знаний.

Существует несколько-способов реализации обмена информацией между ЭкСи и прикладными программами:

- он может осуществляться через внешнюю память (диск, транзитные области оперативной памяти). Подход с использованием внешней памяти получил название "доски объявлений".

- Некоторые операционные системы (MS Windows, OS/2) позволяют осуществлять динамическую компоновку программ при помощи динамических библиотек (DLL). Это обеспечивает возможность встраивания прикладных программ и ЭкСи. Использование DLL, как средства расширения функциональности оболочек ЭкСи и программных комплексов, широко применяется на практике.

- Другой подход заключается в преобразовании отлаженной базы знаний в код на языке, на котором написаны клиенты и серверы ЭКСИ. В последнем случае достигается совместимость по вызову ЭКСИ и прикладных программ, что решает проблему их связи между собой. Рабочая версия ЭКСИ получается компиляцией кода сгенерированного на языке высокого уровня. Полученный откомпилированный модуль компонуется с прикладной программой. Этот способ во многом подобен предыдущему за исключением.того, что осуществляется не динамическая, а статическая компоновка, применяемая в тех случаях, когда используемая операционная система (например MS DOS) не предоставляет возможности динамической компоновки программ. Если первый и второй способы (доска объявлений и использование DLL) связи разнородных компонент программного обеспечения зависят от свойств и средств операционных систем, то третий способ позволяет создавать компоненты ЭКСИ, переносимые настолько, насколько переносим язык высокого уровня, на котором генерируется исходный- код представления базы знаний. Поскольку

большинство современных языков высокого уровня поддерживают конструкции структурного программирования, то не составляет труда разработка средств преобразования баз знаний в код различных языков на основе одних принципов. Это позволяет создавать переносимые модули ЭКСИ. ■

Привлекательность такого подхода объясняется ещё и тем, что представление базы знаний на языке высокого уровня позволяет повысить эффективность работы части прикладной программы, основанной на правилах, по сравнению с интерпретируемым вариантом.

Представление знаний в виде линейных конъюнктивных правил

вида

ЕСЛИ усповие1 И условие2 ТОГДА действие легко поддаётся преобразованию в исходный код на языке программирования высокого уровня: Недостатком является отсутствие средств структурирования и относительная неэффективность результирующего кода. Структурированные деревья принятия решений сохраняют простоту представления, характерную для линейных правил, но

ЗаклЗ

Рис.1 Дерево принятия решений

позволяют структурировать правила и создавать более эффективный код. Типичное дерево принятия решения имеет формат, показанный на Рис.1.

Дерево на Рис.1 может быть раскрыто в (и эквивалентно) следующее множество из трёх линейных конъюнктивных правил: ЕСЛИ атр1- = усп1 ТОГДА закл! ЕСЛИ атр1 = усп2 И атр2 = услЗ ТОГДА закл2 ЕСЛИ атр! = усл2 И атр2 = усл4 ТОГДА заклЗ

Дерево принятия решения можно рассматривать как концепцию, состоящую из факторов (атр1 и атр2), влияющих на итоговые заключения (закл1, закл2, закпЗ), и множество правил, соотносящие первые со вторыми. В таком виде деревья принятия решения обеспечивают более высокий уровень абстракции, чем линейные конъюнктивные правила.

Деревья принятия решений легко преобразуются в исходный код на языке высокого уровня, поддерживающим конструкции структурного программирования. Как показано [A1-Attar, 1990], связанные деревья можно преобразовать в код по простым правилам. Суть способа преобразования деревьев заключается в создании семейства процедур, реализующих для каждого фактора логику правил и механизм вывода.

Способ компоновки ЭКСИ и прикладных программ, основанный на преобразовании Базы Знаний (БЗ) в исходный текст на языке высокого уровня,требует интерактивных средств ввода знаний в виде деревьев принятия решений и отладки БЗ.

Естественным способом представления деревьев пользователю является графическое изображение структуры дерева и связанных с его узлами атрибутов и условий. Создание программы, поддерживающей такой интерфейс, связано с решением большого числа вопросов. Одним из важнейших среди них является выбор методологии проектирования, программной архитектуры и средств реализации.

Третья глава посвящена реализации разработанной системы представления знаний в виде деревьев принятия решений. На основании сформулированных требований, которым должна удовлетворять такая система, обоснован выбор технологии Объектно-Ориентированного Программирования для реализации разрабатываемой системы.. На основании анализа современного состояния в области создания программных средств сделан выбор ООП систем классов как средства программной реализации. В работе показано, что ряд систем классов, предназначенных для построения видимого представления программ (организация интерфейса с пользователем является главной, но не единственной функцией систем классов), обладают общими абстрактными свойствами:

- событийно-управпяемой архитектурой;

- иерархическим представлением видимых объектов, связанных отношением наследования и физического агрегирования;

Система .прототипирования знаний должна, иметь следующие средства и свойства:

- логического1 вывода для получения следствий (заключений) из правил по заданным посылкам (условиям). Механизм вывода должен поддерживать как обратный вывод (использование правил для определения значения неизвестных условий), так и прямой вывод (проверка правила как результат заключения, сделанного на основании применения другого правила).

- объяснения хода получения решения. Аналогом может служить трассировка выполнения программы при отладке.

- база знаний должна быть внешней по отношения к программе так, чтобы создаваемые с помощью программы приложения можно было сохранять между сеансами работы программы.

- редактирования и просмотра знаний в форме деревьев принятия решений.

- создания и организации видимого представления факторов, принадлежащих деревьям.

Создание приложения в разработанной системе состоит в объявлении факторов и конструировании деревьев. Объявление данных заключается в создании экранных форм и размещении в них попей, служащих для видимого представления факторов принадлежащих деревьям.

Организация вышеперечисленных функций требует соответствующей программной архитектуры и средств. Необходим широкий выбор видимых элементов, представляющих различные средства организации диалога с пользователем (меню, диалоговые и немодальные окна, кнопки, списки и.т.д.). Одновременное представление на экране различной информации (форм с полями, изображений деревьев, различной управляющей информации) требует организации многооконного интерфейса.

Вышеперечисленным требованиям удовлетворяют несколько существующих в настоящее время систем классов (object-orienTed frameworks) [Rumbaugh, 1992], обеспечивающих построение многооконного интерфейса,, реализацию широкого набора видимых элементов для различных форм представления информации и ведения диалога и организацию прикладных программ.

В работе проанализирована и описана общая методология проектирования и реализации таких систем. Большинство из них имеет так называемую событийно-управпяемую архитектуру. Два

основных принципа,характеризующие эту'архитектуру, заключаются .в следующем.

Согласно первому принципу, всё взаимодействие пользователя с видимыми объектами и взаимодействие объектов между собой представляется в форме так называемых событий. События делятся на аппаратные и логические (системные). Примером аппаратных событий может, служить нажатие на клавиатуру, перемещение мыши и.т.д. Логические события - это выбор в меню, закрытие окна, нажатие на кнопку. Аппаратные события поступают от устройств, которыми манипулирует пользователь. Логические события генерируются внутри программы как реакция на аппаратные и другие логические события. Как аппаратные, так и логические события поступают в системную очередь событий,' откуда они доступны для последующей обработки. Из очереди события передаются видимым объектам. Каждый видимый объект, получая сообщение о событии, реагирует на него определённым образом. Одна и та же манипуляция пользователя (аппаратное событие) может порождать разные логические события. Процесс отображения низкоуровневых событий в логические позволяет создавать протоколы поведения объектов

Рис.2 Событийно-управляемая архитектура

изолированные от конкретных устройств и делает возможным, вместе с полиморфизмом и поздним связыванием, создавать системы классов, переносимые между различными аппаратными платформами и операционными системами. Преобразование событий является одним из необходимых условий обеспечения переносимости.

Примером типичной реализации событийно-управляемой платформа- независимой архитектуры служит библиотека классов Zinc Interface Library (ZIL). Схема распространения событий в ZIL, типичная для событийно-управпяемой архитектуры, показана на Рис.2. Менеджер событий содержит очередь, . куда от внешних устройств поступает информация о событиях. Из очереди события поступают в менеджер окон,-управляющий всеми видимыми объектами размещёнными на экране.. В зависимости от типа события.передаются либо активному, либо всем объектам. Объекты могут сами генерировать события и помещать их в очередь или посылать отдельным объектам.

Вторым общим принципом моделирования систем видимых элементов является рекурсивное представление отношения между простыми и сложными составными объектами. Основной идеей этой модели является то, что асе видимые элементы, независимо от их сложности и функциональности, обладают набором общих свойств и действий. Этот набор реализуется в виде абстрактного класса, представляющего простейший видимый элемент. Далее определяется абстрактный класс составных видимых элементов, являющийся наследником простого видимого элемента и расширяющий функциональность последнего тем, что он представляет собой совокупность видимых объектов или, говоря другими словами, состоит из некоторого числа подобъектов. Поскольку основным принципом наследования является неразличимость предка и наследника во всём, что касается их общих свойств, то любой подобъект, который в свою очередь сам может быть составным элементом, можно рассматривать как простейший. Это, наряду с поздним связыванием и полиморфизмом, позволяет реализовать всю функциональность составных объектов в терминах абстрактных видимых элементов. Объекты, являющиеся наследниками от этих классов, могут многократно вкладываться друг в друга и образовывать произвольные иерархии.

Наиболее характерной особенностью составных элементов является наличие у них свойств коллекций, которые отсутствуют у простейших элементов. Эти свойства могут добавляться как с помощью добавления необходимых атрибутов и методов при наследовании от простейшего элемента, так и с помощью множественного наследования, когда составной элемент образуется наследованием от простейшего видимого элемента и от класса, представляющего собой агрегат данных (список, коллекция и.т.п.).

В работе сделан анализ проблемы неожидаемых подклассов, которая возникает при разработке расширяемых, с помощью наследования, библиотек (class libraries) и систем (object-oriented frameworks) классов. Единственное известное автору упоминание этой■проблемы встречается у [Vihavaiпел, 1992], где даётся её формулировка и общие принципы решения в компилируемых объектно-ориентированных языках программирования (С++, Oberon, Eiffel). В диссертационной работе показано, что проблема неожидаемых подклассов возникает, при реализации долговременных объектов (persistent objects), которые играют важную роль во многих приложениях. Показан пример решения проблемы неожидаемых подклассов при вставшей перед автором задаче по разработке системы представления знаний.

В четвёртой главе описано разработанное автором решение задачи выбора блоков электростанции,подключаемых к ПАА^имеющей важное научное и практическое значение и способствующей повышению эффективности действия противоаварийной автоматики станционного уровня.

Решение проблемы осуществлено с помощью ЭКСИ, взаимосвязанной с программами имитации состояний схемы РУ и анализа топологии. База знаний (БЗ) ЭКСИ включает эвристические правила, определяющие технологию работы ЭС и состояние силового и коммутационного оборудования.

Задача настойки ПАА станции заключается в определении состава, очередности отключения и мощности генераторов (блоков) станции, подключаемых к системе противоаварийного управления с сохранением максимальной надежности схемы. Настройка осуществляется для конкретной ремонтной схемы, схемы питания собственных нужд, загрузки генераторов и с учетом некоторого множества вероятных внутренних и внешних отказов оборудования. К внутренним отказам относятся одиночные отказы присоединений (в первую очередь пиний) и выключателей РУ, вследствие устойчивых коротких замыканий, при нормальном срабатывании коммутационной аппаратуры и отказе в срабатывании. Внешними отказами являются отказы некоторых пиний-передающей сети, не являющихся присоединениями рассматриваемой станции, но обуславливающие необходимость ограничения ее мощности в послеаварийном режиме.

При выборе блоков,заводимых на ПАА^на практике используются следующие общие правила.

Отключение блока Т1 выключателями ВЗ и В4. В1 и В12 в ремонте

1. Деление схемы РУ на части с перегрузкой

Т2.ВП-542; 1280/1100

ТЗ, Т4, Т5, ВП-543, ВП-541, ВП-544; 3840/5700

2. Р > Ртю (500 МВт)

3. Не разрывает цепочку выключателей

Рис.3 Отключение блока Т1 выключателями ВЗ и В4

Правило 1. Наименьший приоритет заведения на автоматику 0Г имеют блоки, от которых осуществляется питание собственных нужд (СН) станции. Один из этих блоков не должен подключаться на'ОГ ни при каких условиях.

Правило 2. Сохранение максимальной связности схемы РУ, т.е. наименьший приоритет должны иметь блоки, отключение которых автоматикой 0Г приводит к потере присоединения, делению схемы, размыканию секций.

Правипо 3. Наибольший приоритет заведения на ОГ имеет блок, один из выключателей которого находится в ремонте.

Правипо 4. При двойном ремонте выключателей необходимо стремиться к сохранению целыми остальные секции РУ.

Правипо 5. Обеспечение минимального числа блоков, подключа- -емых автоматикой.

.Эти. правила имеют достаточно общий характер, но не исчерпывают технологию принятия решений в данной задаче. Очевидно, что необходимо учитывать режимные особенности как.на станции, так и в энергосистеме. Сюда относится контроль загрузки блоков и станции в целом, состав и пропускные способности внешних связей, а также последствия по фактам выпадения присоединений, разделения секций и РУ, схема подключения блоков к системе питания собственных нужд станции. Анализ работы диспетчера показал, что такими факторами являются следующие события, происходящие в схеме РУ при отключении блока:

- деление схемы РУ на несколько изолированно работающих частей ;

'- выпадение присоединений (выключателей, пиний, блоков, систем шин);

- потеря линии, выделение этого факта из обобщённой группы событий выпадений элементов говорит о его самостоятельном значении при анализе ситуации;

- потеря блока;

- кроме этого учитывается коммутация блока с ремонтируемыми выключателями и с ремонтируемыми присоединениями. Факт коммутации блока, например, с ремонтируемым выключателем, неявно указывает на то, что блок к моменту своего отключения работает в разорванной цепочке выключателей;

- разрыв целой секции выключателей.

Ясно, что все эти события, в той или иной комбинации, происходят при отключении каждого блока. Чтобы придать каждой такой комбинации присущую ей оценку введено понятие "штрафа" или веса правила. Оценка совокупности событий сводится тогда к суммированию штрафов, определяемых правилами, соответствующими всем происходящим при отключении блока событиям (Рис.4). После оценки с помощью ЭКСИ отключения каждого располагаемого блока станции они ранжируются по величине суммарного штрафа. Блоки с наименьшими штрафами имеют наибольший приоритет для подключения к ПАА.

Приоритет Блоков

<0

I • Г7

Рис.4 Схема программного решения задачи выбора блоков ЭС заводимых на ПАА Анализ описанного выше принципа определения блоков, подключаемых к ПАА, показал, что в некоторых случаях на ПАА заводятся блоки последовательное отключение которых недопустимо, хотя индивидуальное отключение каждого из блоков не приводит к серьёзным последствиям. Это происходит из-за того, что после срабатывания первой ступени ПАА станция переходит в новое состояние и блок, отключаемый второй ступенью, должен определяться в условиях срабатывания первой ступени. Для учёта этого обстоятельства разработан рекурсивный алгоритм. В основе алгоритма лежит построение дерева отключений. На первом уровне рекурсии, так-же как и в простом случае, с помощью ЭКСИ даются оценки (при заданных начальных условиях) всем располагаемым блокам станции. Далее поочерёдно моделируются отключения остаю-

щихся располагаемых блоков и решается аналогичная задача, но уже в условиях срабатывания первой ступени ПАА.

Оценка (штраф) каждого блока-кандидата на ОГ1 при рекурсивном моделировании должна учитывать не только прямые последствия отключения блока, но и последствия дочерних отключений. Штраф блока, при этом, равен штрафу собственного отключения и штрафу дочерних отключений. .

Щ. = ШсоОстВ + Шдочерн

Величина соответствует минимальному штрафу среди

дочерних отключений. Это учитывает ограниченную глубину отключений и позволяет выбрать оптимальную пару блоков (ОГ1 и 0Г2), заводимых на ПАА. Очевидно, что оптимальная пара может состоять из блоков, каждый из которых, имеет собственный штраф больше чем другие блоки при отключениях того-же уровня. В таблице 1 показаны результаты сравнения рекурсивного (1-я строка Выбор ОГ) и нерекурсивного (2-я строка) способов выбора блоков. Как видно из таблицы, рекурсивный алгоритм даёт другое решение в случае двойного ремонта выключателей (В1 и В4), принадлежащих Одной секции и ремонта присоединения (Л4). В обоих случаях решение, полученное с помощью рекурсивного алгоритма,позволяет избежать потерь присоединений при срабатывании второй ступени ПАА.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выполнена постановка задачи настройки ПАА крупных электрических станций, заключающаяся в определении приоритетности и состава блоков станции, подключаемых к ПАА.

2. Предложена схема решения задачи настройки ПАА, заключающаяся во взаимодействии программ моделирования отказов РУ, анализа топологии РУ и ЭКСИ.

3. Реализован прототип ЭКСИ для оценки последствий отключения блока ЭС. База знаний ЭКСИ включает правила отражающие инструкции и опыт работы диспетчеров ЭС по настойке ПАА.

4. Реализован алгоритм выбора приоритетности и состава блоков ЭС, подключаемых к ПАА, использующий ЭКСИ.

5. На примере анализа типичных эксплуатационных состояний показана корректность и эффективность разработанного алгоритма.

Табл.1 Выбор 0Г1 и ОГ2 рекурсивным и нерекурсивным алгоритмами

Схема Выбор 0Г1 и 0Г2

Нормальная схема Номинальная.загрузка Т5, Т2 ■ ' Т5, Т2

Каждый ГГ имеет загрузку 480 МВт ■ Т5, Т2 Т5, Т2

.1 ГГ имеет нагрузку менее 500 МВт (Т2) Т5, Т1 Т5, Т1

Ремонтная схема Одиночные ремонты выключателей В1 Т2, Т5 . " . Т2 , Т5

В2 Т2, Т5 Т2, Т5

В5 Т5, Т2 Т5, Т2

В7 ТЗ, Т2 ТЗ, Т5

Двойные ремонты выключателей В1, В12 Т2, Т4 Т2, Т4

В1, В4 Т2, Т5 Т2, Т1

Ремонт присоединений СШ1, В4 , В8, В12 Т1, Т4 Т1, Т4

Л4 Т2, ТЗ Т2, Т1

6. Проведены сопоставительные расчеты надёжности схемы РУ при различных способах настройки ПАА. Результаты расчётов показывают, что использование разработанного алгоритма существенно повышает надежность схемы РУ.

7. На основании анализа литературных источников и опыта по созданию прототипа ЭКСИ сделан вывод о том, что важное значение для успешной практической реализации ЭКСИ имеет связь ЭКСИ с

прикладными программами. Предложено использовать способ компоновки ЭКСИ и прикладных программ, основанный на преобразовании БЗ в исходный текст на языке высокого уровня. Сделан вывод о том, что такая технология требует интерактивных средств ввода и отладки. БЗ.

8. Реализован прототип интерактивной программы предоставляющей возможность ввода и отладки правил в виде деревьез принятия решений. Выбор формы представления знаний а зндз ЦПР сделан по причине лёгкости преобразования flriF в код на языке "еысочого урспня. Сформулированы требования к такой системе. На основании сформулированных требований обоснован выбор технологии. ООП как средства её реализации.

Основные положения и результаты работы, содепжьшиеся в писсертации,опубликованы в следующих работах;

1. Кучеров Ю.Н., Кучерова О.М., Михайлов М.Ю., Геп1.ф2:-.'дт В.И., Щагпов А.Л. Метод анализа надёжности главных схем электрических станций в составе объединения ЭЭС // Методические вгпрхн надежности исследования больших систем энергетики. - Иркутск СЗИ, 1991, с. !13 126 .

2. Kucherov Yu.N., Kucherova О.М., Mikhailov M.Yu. An adaptive algorithm for contingency relay arming of power pl«nti in b'jlk power syslems using hybrid expert system // Proceedings of International Conference on Power System Technology, Beijing, 1С-Э1. pp. 338-343.

3. Михайлов М.Ю. Проблема неожидаемых подклассов // Труды Всероссийской научной школы "Компьютерная логика, алгебра и »яте"пекгное управление", Иркутск, 1-994 г., с. 115-125.

Подписано к печати 27.09.94 г. Заказ 393. Тираж 100 эк'з.

Отпечатано на ротапринте СЭИ СО РАН 664033, г.Иркутск, уп.Лермонтова, 130