автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Методы обеспечения надежной деятельности диспетчеров операционных зон системного оператора

На правах рукописи

ПАСТОРОВ Владимир Михайлович

методы обеспечения надежной деятельности диспетчеров

операционных зон

системного оператора

Специальность 05.14.02 - Электростанции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ставрополь - 2006

Работа выполнена на кафедре автоматизированных электроэнергетических систем и электроснабжения ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет»

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Будовский Валерий Павлович

Официальные оппоненгы:

доктор технических наук, профессор Надтока Иван Иванович

кандидат технических наук, доцент Кужев Владимир Хасанович

Ведущая организация:

Филиал ОАО «Южный инженерный Центр энергетики» «Южэнергосетьпроект»

Защита состоится 3 марта 2006г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.245.06 при ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» по адресу: 355029, г Ставрополь, пр. Кулакова, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского государственного технического университета.

Автореферат разослан 02 февраля 2006г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.245.06 канд. физ.-мат. наук, доцент

Актуальность работы. В связи с большой социальной значимостью электроэнергии, являющейся одной из основ системы жизнеобеспечения общества, поддержания производственной деятельности и экологических стандартов, электроэнергетика является важным аспектом энергетической безопасности страны. Энергетическая безопасность в отношении электроэнергетики связывается с отсутствием крупных по величине и\или длительности отказов, сопровождающихся нарушением работы систем жизнеобеспечения, инфраструктурных и других систем, имеющих общегосударственное или региональное значение.

Целевой задачей в новых условиях является недопущение снижения надежности и качества электроснабжения с последующей поэтапной адаптацией уровня надежности к запросам субъектов рынка. Обязательным при подключении к системе новых потребителей или производителей электроэнергии является условие не допущения снижения надежности уже существующих объектов(субъектов) и системы в целом.

Система решений по обеспечению надежности в электроэнергетике должна быть сквозной, начиная от генерации энергии и до ее потребления, включая всех субъектов, оказывающих услуги на рынке электроэнергии.

В соответствии с Законом « Об электроэнергетике» Системный оператор должен обеспечить требуемую системную надежность Единой энергетической системы (ЕЭС), с учетом текущих характеристик потребителя. При этом используются автоматизированные средства систем диспетчерского технологического управления (АСДТУ), системы автоматического регулирования частоты и перетоков активной мощности (АРЧМ), релейной защиты и автоматики (РЗА), противоава-рийной автоматики (ПА), настроенные с учетом обеспечения надежности в текущих условиях.

Централизованная иерархическая система оперативно-диспетчерского управления является одним из существенных факторов обеспечения надежности. Она поддерживает единство процесса в уникальной по сложности и протяженности технологической системе. Предотвращение и ликвидация крупных аварийных нарушений является важным аспектом надежности функционирования ЕЭС и ее частей и связывается с обеспечением живучести. Для ограничения развития аварийного процесса предназначен ряд систем ПА, но основную роль играет оперативный персонал. В действиях персонала и автоматики важен приоритет сохранения синхронной работы системы вопреки интересам отдельных собственников оборудования и потребителей.

Деятельность,

на на управление

РОС НАЦИОНАЛЫ' *< | БИБЛИОТЕКА I С.ПетеМург I .

- 09 »ь"Ш'

электроэнергетической системой (ЭЭС) в допустимых (нормальных, вынужденных, после аварийных) режимах и аварийных (с недопустимыми отклонениями параметров, с нарушением структуры системы) режимах, в которых решаются особые задачи по предотвращению развития аварий, восстановлению и ликвидации последствий аварийных отключений оборудования. В последних, от диспетчерского персонала требуется не только высокий уровень профессиональной подготовки, но и натренированность к действиям в условиях, близких к стрессовым. Аварийная ситуация характеризуется высокой динамикой процессов, наложением множества событий, что при дефиците времени, недостатке (либо избытке) информации и сознании ответственности за неверные действия создает острую психологическую напряженность в работе диспетчера.

Для обеспечения надежности профессиональной деятельности оперативного персонала необходима разработка и внедрение эффективной методики подготовки персонала, а так же совершенствование условий его работы.

Данной проблеме посвящены исследования: Дьякова А.Ф., Куче-рова Ю.Н., Чачко А.Г., Любарского Ю.Я., Цирель Я.А., Орнова В.Г., Арзамасцева Д.А., Семенова В.А., Меркурьева Г.В., Рабинович М.А., Головинского И.А. и др. Работы этих ученых внесли значительный вклад в развитие теории и практики диспетчерского управления.

Проводимая в настоящее время реформа управления электроэнергетической отраслью страны, создание федеральных и региональных сетевых компаний, выделение независимых генерирующих компаний, постепенный переход к конкурентным федеральным и региональным рынкам электроэнергии и мощности невозможны без сохранения вертикали централизованного диспетчерского управления по иерархическому принципу ЦДУ-ОДУ-РДУ.

Все это еще больше повышает требования к обеспечению надежной и эффективной работы оперативно-диспетчерского персонала.

Цель работы заключается в разработке методов и средств обеспечения высокого уровня подготовки диспетчеров операционных зон и оптимизации операционных зон РДУ Системного оператора в условиях конкурентного рынка.

Основные задачи:

1. Систематизация направлений подготовки диспетчеров ОАО «СО-ЦДУ ЕЭС».

2. Исследование методов оценки готовности диспетчеров к лик-

видации технологических нарушений в пределах установленной для него операционной зоны.

3. Разработка критериев и методов оценки действий диспетчеров ОАО «СО-ЦЦУ ЕЭС» всех уровней при проведении противоаварийных тренировок.

4. Разработка методов уменьшения времени ликвидации технологических нарушений в электрических сетях энергосистем.

5. Исследование влияния конфигурации операционных зон диспетчерских центров на надежность работы оперативно-диспетчерского персонала и оценка области допустимых значений параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров.

6. Разработка методов и алгоритмов оптимизации операционных зон диспетчерских центров.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы теоретического и эмпирического познания. На теоретическом уровне это логико-вероятностные методы исследования структурно-сложных систем, теория алгоритмов, математического программирования, декомпозиции, аппарат теории нечетких множеств, методы теории исследования операций. На эмпирическом уровне использовались методы экспертных оценок для анализа параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров.

Научная новизна.

1. Предложены методы и алгоритмы оценки готовности диспетчеров к ликвидации аварийных ситуаций в установленных для них операционных зонах.

2. Разработана методика оценки процесса ликвидации аварийного режима диспетчером, реализованная в специализированном программном продукте, предназначенном для контроля за процессом тренировки диспетчера и оценки его поведения в ее процессе.

3. Предложен подход к уменьшению времени ликвидации аварийных ситуаций на основе анализа информации, полученной от устройств телесигнализации и телеизмерений.

4. Разработана методика оценки области допустимых значений параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров.

5. Разработана методика оптимизации операционных зон диспетчерских центров в условиях неопределенности целевой функции.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Разработанные методы и алгоритмы оценки готовности диспетчеров к ликвидации аварийных ситуаций позволяют более объективно

проверять уровень подготовки персонала перед его допуском к самостоятельной работе.

2. Предложенная методика построения инструкций по ликвидации аварий на электроэнергетических объектах позволяет повысить эффективность их подготовки.

3. Разработанная методика, алгоритм и практическая программа для ЭВМ, позволяют проводить контроль качества ликвидации аварийной ситуации во время проведения противоаварийной тренировки и оценивать качество ликвидации аварийной ситуации.

4. Предложенные правила анализа телеинформации и телесигнализации, позволяют значительно сократить время ликвидации аварийных ситуаций.

5. На основе разработанной методики оценки области допустимых значений параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров и предложенного алгоритма оптимизации проведена оптимизация операционной зоны диспетчерского центра Северокавказского РДУ. Результаты данной работы были использованы при проведении реорганизации структуры Северокавказского РДУ.

6. Результаты исследований внедрены и используются в центре тренажерной подготовки Системного оператора при подготовке диспетчеров всех уровней оперативно-диспетчерского управления.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на 7 конференциях и семинарах, в том числе: Семинаре-совещании начальников служб РЗА АО-энерго, начальников электролабараторий электрических станций, ведущих специалистов РЗА ОЭС Северного Кавказа/РАО "ЕЭС России", РП "Юж-энерготехнадзор", ЮЦПК.- Пятигорск, 1999 г.; ХХП сессии семинара «Кибернетика электрических систем», Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2000г.; VII, VIII, и IX региональных научно-технических конференциях «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону», Ставрополь, Сев-КавГТУ, 2003, 2004 и 2005 г.г.; 33 научно-технической конференции по результатам работы ППС, аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического университета за 2003 год, Ставрополь, СевКавГТУ, 2004г.; XXVI сессии семинара «Кибернетика электрических систем», Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2004г.

Публикации. По содержанию и результатам диссертационной работы опубликовано 7 тезисов докладов и 5 статей.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методы и алгоритмы оценки готовности диспетчеров к ликвидации аварийных режимов в установленных для них операционных зонах.

2. Методы оценки действий оперативно-диспетчерского персонала Системного оператора при проведении противоаварийных тренировок.

3. Методы сокращения времени ликвидации технологических нарушений в электрических сетях энергосистем.

4. Методика оценки области допустимых значений параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров, основанная на сочетании экспертных оценок и аппарата теории нечетких множеств.

5. Методика оптимизации операционных зон диспетчерских центров в условиях неопределенности целевой функции.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Основное содержание работы изложено на 168 страницах, включающих 22 рисунка и 26 таблиц. Список литературы содержит 101 наименование.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, сформированы цель и задачи, решаемые в диссертации, показаны направления исследований, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ истории развития диспетчерского управления в России с 1930 г. по настоящее время, рассмотрены методы подготовки оперативно-диспетчерского персонала, как средство обеспечения надежного функционирования энергосистем, а также методы контроля уровня подготовки диспетчеров.

Отключение энергоснабжения - явление не новое: оно известно с момента постройки первой линии электропередачи. Однако в последние годы в нескольких западных странах и у нас в стране произошли аварии исключительного масштаба. Простейшим объяснением этого может послужить утверждение, что мир электроэнергетики меняется. Среди множества изменений следующие: дерегулирование рынка электроэнергии; разделение вырабатывающих и передающих компаний; сокращение инвестиций или перенос их на более поздний срок; проведение коммерческих операций, приводящих к неожиданным перетокам энергии; подключение крупных непостоянных источников энергии; все более частая эксплуатация высоковольтных сетей на пороге их физических ограни-

чений и в условиях, которые не были предусмотрены проектировщиками. Иными словами, запас надежности уменьшается до такой степени, что в определенных условиях нештатная ситуация в одном единственном месте может привести к крупномасштабной аварии. Таким образом, диспетчеры ежедневно сталкиваются со все более сложными критическими ситуациями и вынуждены использовать для управления сетью все более сложные средства.

Краеугольными камнями безопасной эксплуатации сетей являются обучение и тренировки. Диспетчерам необходимо расширять свои познания относительно физической природы явлений и учиться правильно реагировать на неожиданные ситуации. Неотъемлемой частью такого подхода является использование совершенных тренажеров.

Энергетические системы и их объединения относятся к классу больших систем. Более того, на любой ступени иерархии они являются одним из наиболее ярко выраженных представителей больших человеко-машинных систем. Невозможно представить себе функционирование электроэнергетической системы без участия людей: машинистов энергоблоков, начальников смен станций, дежурных инженеров подстанций, диспетчеров сетевых предприятий, диспетчеров ОАО «СО-ЦДУ ЕЭС». В самом общем виде структуру управления энергосистемой можно представить виде некоторой идеализированной схемы, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структура управления энергосистемой

Центральными звеньями предложенной структуры являются: операционная зона - объект управления и «управляющее устройство», которым является оператор - человек.

Наличие диспетчера в контуре управления и ведение процесса координации в реальной производственной системе на естественном языке, приводит к необходимости учета трудностей представления знаний диспетчера в виде алгоритмов и согласованности полученного ЭВМ решения с его оценкой.

На основании изложенного основными задачами, которые необходимо решить для обеспечения надежного и эффективного управления энергосистемами, следует считать: исследование и разработку методов оценки готовности операторов субъектов оперативно-диспетчерского управления к ликвидации технологических нарушений в пределах установленной для него операционной зоны, методов контроля квалификации диспетчерского персонала, совершенствования приемов и методов диспетчерского управления, оптимального выбора конфигурации операционных зон диспетчерских центров субъектов оперативно-диспетчерского управления.

Вторая глава посвящена подготовке оперативного персонала к ликвидации аварийных ситуаций в энергосистеме. Возникновение и развитие технологического нарушения в подавляющем большинстве случаев происходит не на глазах оперативного персонала. О случившемся он узнает по срабатыванию устройств автоматической сигнализации, показаниям измерительных приборов, данным оперативно-информационного комплекса, положениям блинкеров о действии релейной защиты и автоматики.

При оценке ситуации необходимо учитывать возможность ложных отключений неповрежденного оборудования, отказов в отключении повредившегося оборудования, а также отказов в работе устройств РЗА.

В каждом конкретном случае технологическое нарушение воспринимается как неожиданность, которая сразу ставит перед персоналом ряд разнообразных задач. При этом, особенно в начальной стадии нарушения, когда персонал не готов еще к ответным действиям, а развитие событий требует принятия срочных мер, оперативный персонал неизбежно испытывает состояние эмоциональной напряженности. В данной ситуации четкие и безошибочные действия оперативного персонала возможны лишь при качественной его подготовке к работе в указанных условиях.

В общем случае необходимо иметь метод, позволяющий производить как оценку условий работы оперативного персонала и формировать требования по необходимому уровню его квалификации, так и оце-

нивать объем получаемой информации диспетчером, при ликвидации технологических нарушений, в части ее достаточности для обеспечения надежной работы оперативного персонала.

Такой метод может быть построен на основе обработки таблицы функций нарушений энергообъекта (таблица 1).

Здесь Н! - нарушение 1 нормального режима работы энергообъекта; - 1-й отказ РЗА; ^ - набор параметров, контролируемых оперативным персоналом, характеризующих состояние энергообъекта при нарушении 1 и ьм отказе РЗА ; Ац - алгоритм ликвидации нарушения 1 при отказе РЗА 1.

Таблица 1 - Таблица функций нарушений энергообъекта

<?1 4« От

Но ^»Аоо ГоьАо1 4<№»Ав1 Инп^Аощ

н, 1м*Ам ЬьАи ЬгЛп йьАн 11т»А1Ш

н2 122,А 22 121, А21 12т^А2ш

••* ••• ••• ••• ••• •••

Н, 1ю>Аю ИьАи fu.Au

•••

Н„ 1пО»АпО 1а1»Ав1 1и2»Ап2 вп1»А„| 1пт,Ацт

В таблице можно выделить 4 зоны: зона нормального режима

Рм = 5и; (1)

зона технологических нарушений, не осложненных отказами

Ъо э «о, V1-1,п; (2)

зона нормального режима, осложненного отказами

Го1 з % V ¿=1т; (3)

зона технологических нарушений, осложненных отказами

Ги з и, V 1=1,п;У1=1,т. (4)

В работе предложены методы, позволяющие решить две задачи:

Прямая задача. Составить таблицу функций нарушений для конкретного объекта и определить какой уровень подготовки оперативного

персонала и какой уровень детализации инструкции «По ликвидации технологических нарушений» требуется для надежной ликвидации технологических нарушений на данном объекте.

Обратная задача. По известному уровню подготовки оперативного персонала определить возможность его надежного действия при ликвидации технологических нарушений на конкретном энергообъекте с учетом существующего уровня детализации инструкции «По ликвидации технологических нарушений».

Действия, направленные на устранение аварийных ситуаций, плохо поддаются структурированию, и их успешное выполнение в значительной степени зависит от опыта диспетчеров и их умения адекватно реагировать на непредвиденные случайности. Поведение человека в таких ситуациях в основном определяется наличием опыта действий в сходных условиях и использованием эвристической логики, соотносящей данную сложную ситуацию с уже известными событиями прошлого и позволяющей тем самым принимать решение.

Обретение указанного опыта достигается как в процессе производственной деятельности диспетчера, так и процессе регулярных про-тивоаварийных тренировок с использованием специальных режимных тренажеров, служащих для развития навыков у диспетчера и представляющих собой крупномасштабные учебные модели энергосистемы. Диспетчер, решая задачи управления на подобной модели, приобретает необходимые навыки благодаря собственно обучению и благодаря непосредственным советам опытного инструктора. Наличие учебной модели помимо всего прочего дает возможность получать конкретные рекомендации и моделировать специально заданную ситуацию.

Возникновение аварийной ситуации приводит к отклонениям контролируемых параметров за зоны допустимых значений. Действия диспетчера по ликвидации аварийной ситуации должны приводить к восстановлению исходного значения контролируемых параметров, при этом траектория восстановления будет характеризовать мастерство диспетчера.

Учитывая, что процесс ликвидации аварийной ситуации является ярким примером действия человеко-машинной системы автоматизированного управления, где диспетчер представляет собой регулирующий орган, качество работы (мастерство) диспетчера можно оценивать по качеству переходного процесса контролируемых параметров.

В классической постановке вопроса качество переходного процесса оценивается интегральной оценкой:

о

где Р(у].....>>„)- некоторая функция набора параметров, характеризующих

состояние энергосистемы.

Данная функция может представлять собой линейную комбинацию исходных параметров

(6)

Использование предложенного подхода было положено в основу разработанной программы контроля и оценки процесса ликвидации аварийных ситуаций в ходе проведения противоаварийных тренировок на режимном тренажере.

На рисунке 2 приведена диаграмма процесса ликвидации превышения предельно допустимого значения тока по линии в зависимости от команд различных диспетчеров. Диаграмма простроена по результатам анализа реальных противоаварийных тренировок в центре тренажерной подготовки при Объединенном диспетчерском управлении Северного Кавказа.

Рисунок 2 - диаграмма процесса ликвидации перегрузки линии электропередачи

и

Из рисунка видно, что время ликвидации аварий зависит от количества шагов предпринятых диспетчером для ликвидации аварий и эффективности этих шагов. Количество шагов, время и крутизна функции восстановления параметров сети на каждом шаге зависит от квалификации диспетчера, принимающего решения.

При ликвидации реальной аварии существует еще одна временная составляющая - время от наступления аварийного события до поступления этой информации к диспетчеру, принимающему решения. Распределение времени ликвидации аварий между временем получения информации и собственно процессом ликвидации отражены на рис.3.

Исследования, проведенные в настоящей работе показали, что время поступления информации от оперативного персонала с объектов варьируется от 3 до 17 минут, в то время как поступление информации по каналам телеизмерений (ТИ) и телесигнализации (ТС) занимает от нескольких секунд до минуты.

Анализ аварийных событий на примере операционной зоны Северокавказского РДУ показал, что:

• возможно принятие решений диспетчером по ликвидации аварий на основе анализа показаний ТИ, ТС без анализа работы РЗА;

• принятие решений на основе ТИ, ТС значительно сокращает время ликвидации аварии.

Рисунок 3 - распределение полного времени ликвидации аварийной ситуации между его составляющими (получение информации -1 и ликвидация аварии-2).

В соответствии с изложенным разработаны правила анализа и принятия решений по ТИ и ТС для стандартных аварийных ситуаций, что позволило предложить ряд приемов и методов, позволяющих сократить время ликвидации аварий.

При отсутствии ТИ и ТС на объекте, период от наступления события до поступления этой информации к диспетчеру, принимающему решения, автор назвал ненаблюдаемостью сети. В период ненаблюдаемости сети действия диспетчера по изменению режима работы энергосистемы могут привести к развитию аварии. Разработанные в настоящей работе приемы и методы внедряются в Северокавказком РДУ для сокращения периода ненаблюдаемости сети, проводится работа по разработке методики приоритетного оснащения объектов средствами ТИ и ТС для повышения надежности режима в операционной зоне РДУ

Третья глава посвящена исследованию и разработке методики оптимизации операционных зон диспетчерских центров. В соответствии с «Правилами оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике», утвержденными Правительством РФ (№ 854 от 27.12.04) Системный оператор определяет в закрепленной за ним зоне диспетчерской ответственности структуру диспетчерских центров, включая их уровни и соподчиненность, что одновременно ставит вопрос об оптимальном распределении за каждым диспетчерским центром своей операционной зоны - территории, в границах которой расположены объекты электроэнергетики и энергопринимающие установки потребителей электрической энергии, управление взаимосвязанными технологическими режимами работы которых осуществляет соответствующий диспетчерский центр.

При определении операционной зоны каждого диспетчерского центра необходимо учитывать целый ряд критериев целесообразности.

При наличии многих, да еще и противоречивых критериев, а также различных типов исходной информации о системе, естественно, появляются различные альтернативные решения. При этом даже без особого анализа ясно, что если различные критерии противоречивы и невзаимозаменяемы, то их «примирение», отыскание какого-то компромисса -очень непростая задача.

Математические модели оптимизации сложных систем, к которым относятся и электроэнергетические системы, базируются на построении некоторого функционала, численное значение которого характеризует качество последней. Казалось бы, имея экспертные оценки оптимальной конфигурации операционных зон диспетчерских центров по достаточному количеству факторов, можно с помощью некоторых расчетов по-

лучить количественную оценку оптимальности операционных зон. Фактически же в настоящее время математические методы, позволяющие на основе экспертных оценок получить заслуживающие доверие обобщенные характеристики операционных зон, отсутствуют, что обусловлено неопределенностью информации о характеристиках операционных зон и их зависимостях. В этом случае отыскание единственного оптимального плана только строго формальными методами в принципе невозможно.

Наличие диспетчера в контуре управления и ведение процесса координации в реальной производственной системе на естественном языке, приводит к необходимости учета трудностей представления знаний диспетчера в виде алгоритмов и согласованности полученных от информационных систем данных с его оценкой.

Если имеется какая-то изначальная неопределенность, то она может быть ослаблена или даже практически исключена из решения только либо с помощью уточняющей информации, получаемой в ходе реализации решения, либо с помощью неформальных эвристических процедур. В последнем случае упомянутый выше оптимальный план является оптимальным уже не в строгом математическом смысле, а с позиций представления лица (или лиц) принимающих решение в результате экспертной оценки.

Экспертные оценки обладают рядом свойств, отличающих их от данных, полученных с помощью измерительных приборов. Так, расхождение между результатами повторных измерений одной и той же величины в физическом эксперименте объясняется влиянием большого числа мелких причин, несущественных с точки зрения природы изучаемого явления. Но расхождение оценок одной и той же величины различными экспертами может быть вызвано причинами, имеющими первостепенную важность с точки зрения задач экспертизы.

Задачей математической обработки данных опроса экспертов, прежде всего, является выявление всех групп оценок, которые можно считать достаточно согласованными между собой, а также вскрытие сущности рассогласования оценок отдельного эксперта и группы или рассогласование между оценками различных групп экспертов. Только после установления достаточной согласованности экспертных оценок можно принять те или иные виды средних оценок и те или иные методы оптимизации.

Диапазон значений оцениваемого параметра является двухточечной оценкой, когда начало и конец интервала оцениваются экспертом с помощью некоторой мысленной модели оцениваемого явления.

Основными задачами статистической обработки точечных экспертных оценок являются:

1. Выявление различного рода рассогласованности:

- выявления «еретиков» - экспертов, предлагающих оригинальные оценки, отличающиеся от оценок основной части экспертов;

- выявление «школ» - групп экспертов, оценки которых хорошо согласованы между собой и плохо согласованы с оценками других экспертов или групп экспертов;

- выявление других видов рассогласованности оценок, существенных в условиях решаемой задачи.

2. Определение группы оценок, на которых в условиях решаемой задачи может основываться расчет обобщенной оценки;

3. Количественная характеристика согласованности экспертных оценок.

Определение обобщенной оценки (показателя обобщенного мнения) и является основной целью статистической обработки. Но эта цель может быть достигнута только после того, как будет обеспечена возможность обобщения, т.е. после выявления «еретиков» и «школ».

Наличие в исследуемой системе одновременно различных видов неопределенности делает необходимым, для обеспечения требуемой чувствительности и надежности полученных результатов, использование аппарата теории нечетких множеств (ТНМ), которая позволяет адекватно учесть имеющиеся виды неопределенности.

ТНМ позволяет построить функцию, характеризующую допустимость каждого значения внутри заданного интервала на основе опроса группы экспертов и по виду этой функции производить оценку самого интервала.

Обобщенную оценку интервала возможных значений параметра А, группой из /V экспертов можно определить, используя интервальную арифметику. Для этого введем функцию объединения интервалов оценки параметра А, группой экспертов, в результате выполнения которой обобщенная функция принадлежности будет иметь вид

—, minio, N 1 *

N *

l N f 1 J

где n\ - число экспертов оценка которых включает интервал min{a,} < х < ак,

Оценку полученных обобщенных функций принадлежности удобно производить на основе обобщенной функции желательности Хар-рингтона. Функция желательности может быть использована как функция принадлежности ^(дс)е[0,1], она была получена в результате наблюдений за реальными решениями экспериментаторов и обладает такими полезными свойствами как непрерывность, монотонность и гладкость.

Значение //<(*) = 0.37 рекомендуется использовать в качестве критерия принадлежности значения исследуемого параметра искомому интервалу.

Введем следующие правила оценки сформированных обобщенных функций принадлежности:

- значительное (более чем в 2 раза) сужение интервала принадлежности при переходе от границы //,(*) = 0.2 к границе /лл(х) = 0.Ъ1 говорит о плохой согласованности мнений экспертов по данному параметру;

- экспертов, оценки которых выходят за интервал соответствующий уровню «желательности» цл(х) = 0.2, будем считать «еретиками».

Операционная зона каждого диспетчерского центра относится к сложной системе многоцелевого назначения, поэтому при построении математической модели оптимизации необходимо учитывать неопределенность условий функционирования и поставленных целей.

Векторы У(к) и У(т) описывают качество объекта до начала шага оптимизации и после его завершения. Объект в результате данного шага может стать и хуже, и лучше. Один шаг может сделать объект лучше, чем другой. Условие целесообразности некоторого шага запишем в виде функционала

0[7(£)]>0[Г(»О],

(8)

где к лучше, чем т.

Построение целевой функции щу] необходимо обосновать убедительной и достаточно точной моделью объекта оптимизации. Для этого в состав критериальных показателей У должны входить все известные свойства, а для их оценок нужно применять достоверно определяемые показатели. Для повышения достоверности и точности оценок целевой функции необходимо использовать экспертные оценки, специальные исследования и расчеты.

Судить об эффективности вариантов шагов оптимизации без построения целевой функции можно в двух случаях.

Первый - тривиальное доминирование.

Второй - абсолютное доминирование.

Однако чаще встречается ситуация, когда некоторый проигрыш по одному критерию может быть скомпенсирован выигрышем по другим критериям и наоборот.

Примем степень приближения значения того или иного критерия оптимальности к его верхней оценке ув за его идеальное значение. Приближение к идеальному значению будем считать мерой оптимальности. А оптимальность всего объекта определим как сумму мер каждого критерия

Задав значение V, как максимальный вклад в качество идеального объекта от I - го критерия, получим линейное приближение целевой функции для рабочего интервала в виде

п

(9)

1=1

п

0

(10)

где

е.

^КМ-У,). У.-У* У?-У?

,0 ■

(11)

Оптимальным вариантом будет считаться тот, при котором значение целевой функции © максимально в области допустимых значений.

Построение модели процесса оптимизации требует дополнитель-

ного учета ограничений на возможные соотношения между параметрами оптимизации. Ввиду значительной сложности зависимостей между различными параметрами, характеризующими операционную зону того или иного диспетчерского центра, получение аналитического выражения для данной зависимости чрезвычайно трудно, а в большинстве случаев не представляется возможным. Кроме того, данная задача носит явно выраженный дискретный характер, обусловленный как целочисленными значениями параметров оптимизации (количество ВЛ, ПС, оборудования в оперативном управлении и ведении), так и иерархической структурой самого оперативного управления энергосистемой.

Еще одним условием построения операционных зон диспетчерских центров является связность графа электрической сети, находящейся в управлении конкретного диспетчерского центра.

Если принять за граф электрической сети ьой сетевой компании, то условием объединения некоторой их совокупности ^ (набор сетей региональных сетевых компаний (РСК) из суммарного их числа -14) под управление .¡-го РДУ будет

здесь Мк - набор РДУ в операционной зоне к-го ОДУ.

Каждому набору Ц и Мк необходимо сопоставить соответствующий набор параметров оптимизации. Можно предложить некоторый алгоритм такого сопоставления, однако на практике такое распределение (по управлению и ведению) осуществляется ЛПР в соответствующем РДУ или ОДУ.

В целом задача оптимизации операционных зон диспетчерских центров хорошо описывается методами комбинаторного программирования, где целевые функции определены на заданном множестве выборок (комбинаций) из конечного числа элементов.

Для операционной зоны одного ОДУ - множество номеров РСК, 1м - множество номеров РДУ и еще одно уравнение связи

(12)

где . граф ^го РДУ, - реберная связанность графа в. Аналогично для операционной зоны ОДУ, ее граф г *

(13)

¡шк

„4)

Мм К '

С учетом изложенного и принимая У= ; задачу оптимизации операционной зоны ОДУ можно сформулировать как определение таких 1м и Ь, при которых

©а,)-тах (15)

Общую процедуру оптимизации операционной зоны построим на основе модификации метода полного перебора:

Шаг 1. Определение области возможных решений. На данном шаге определяется множество наборов Ь}, удовлетворяющих условию (14).

Шаг 2. Определение области допустимых решений. На данном шаге определяется множество наборов Ц , удовлетворяющих условиям (12,13). Могут быть определены и другие ограничения.

Эта процедура уже требует анализа графа электрической сети оптимизируемой операционной зоны.

Шаг 3. Определение значений параметров оптимизации для каждого из допустимых решений, определенных на предыдущем шаге. Как указано ранее, данная процедура выполняется ЛПР, что значительно усложняет весь процесс оптимизации.

Шаг 4. Сравнение значений параметров оптимизации с областью их допустимых значений и исключение решений с параметрами за пределами допустимых значений.

Шаг 5. Определение линейного приближения целевой функции (911). Исходные для данного расчета берутся из предварительно проведенной экспертной оценки области допустимых значений параметров оптимизации и их рангов - V,.

Шаг 6. Вычисление значений приближения целевой функции для каждого из набора оставшихся допустимых решений и выбор наилучшего решения.

В четвертой главе выполнена оптимизация операционной зоны ОДУ Северного Кавказа с использованием разработанной автором методики.

До проведения оптимизации операционной зоны Объединенного диспетчерского управления (ОДУ) Северного Кавказа, она содержала 10 РДУ энергосистем (Ростовское, Кубанское, Ставропольское, Дагестанское, Севкавказское, Ингушское, Карачаево-Черкесское, Кабардино-Балкарское, Калмыкское и Нурэнерго). Параметры характеризующие

операционные зоны данных РДУ значительно различались, что закономерно ставило вопрос об оптимальной конфигурации внутренней структуры операционной зоны ОДУ Северного Кавказа.

На первом этапе нашего исследования необходимо определиться с составом экспертной группы. Вполне естественным шагом для оценки параметров оптимизации операционных зон ОДУ является привлечение для этой цели самых квалифицированных специалистов - главных диспетчеров этих организаций, являющихся, в соответствии с предложенной классификацией, «аккумуляторами опыта».

Членам экспертной группы было предложено заполнить таблицу экспертной оценки, где каждый из параметров оптимизации предлагалось оценить на значимость по методу ранговой экспертизы и высказать свое мнение по интервалу возможных значений каждого параметра.

Используя метод ранговых экспертных оценок параметров оптимизации, была определена согласованная группа экспертов и «еретики».

На основании расчета коэффициентов корреляции ранжировок построен корреляционный многоугольник (рисунок 4). Как видно из рисунка эксперты 1,4-7 образуют достаточно согласованную группу ранжировок (школа), экспертов 2 и 3 можно отнести к «еретикам», особенно эксперта 3, имеющего отрицательные корреляционные коэффициенты практически со всеми остальными экспертами.

На основании данных согласованной группы экспертов выполнена агрегация экспертных оценок и построены функции принадлежности (таблица 2) для интервальных оценок параметров оптимизации операционных зон ОДУ группой из 5 экспертов.

Рисунок 4 - Корреляционный многоугольник параметров оптимизации операционных зон ОДУ

Таблица 2 - Обобщенные функции принадлежности по данным экспертных оценок для согласованной группы (выборка из 4 параметров)

Линейное приближение целевой функции определено на основании разработанного в главе 3 алгоритма оптимизации

®к = е1к + 0.11Ц* + 1% + 0.2е,м + 0.1 66е, Хк, (16)

где

еХк = о.от(У]к- - 20) + 0.0833(35 - уХк), (17)

е2 к = 0ШЩу2к -40) + 0.0159(103-^), (18)

еи = 0.0189(73- Уы), (19)

вЮ к = 0.057(^ш- -5)+ 0.2(10 -ут), (20)

в\\к = 0.0281(д>ш -6)+ 0.1(16 -ут). (21)

Наибольшее значение целевой функции (16) соответствует объединению Ставропольского, Севкавказского, Ингушского, Карачаево-Черкесского и Кабардино-Балкарского РДУ в одно Северокавказское РДУ, а также включение РДУ Калмэнерго в операционную зону Ростовского РДУ (рисунок 5).

Рисунок 5 - Оптимальная конфигурация операционной зоны ОДУ Северного Кавказа

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, можно сформулировать следующим образом.

1. Предложена методика оценки энергетического объекта, требующего постоянного дежурного персонала, на требуемый уровень подготовки оперативного персонала к деятельности по ликвидации технологических нарушений. Уровень подготовки дежурного персонала каждого энергетического объекта должен соответствовать требуемому для него уровню деятельности по ликвидации технологических нарушений. Структура инструкции «По ликвидации технологических нарушений» должна соответствовать уровню подготовки оперативного персонала данного энергетического объекта.

2. Разработан алгоритм и программа оценки процесса ликвидации аварийного режима диспетчером на основе анализа траектории восста-

новления режима предшествующего аварийному. Данная программа внедрена и используется в центре тренажерной подготовки ОАО «СО-ЦЦУ ЕЭС» при подготовке диспетчерского персонала Системного оператора всех уровней диспетчерского управления - ЦДУ, ОДУ и РДУ.

3. Предложен подход, позволяющий проводить ликвидацию аварийных ситуаций на основе анализа информации, полученной от устройств телесигнализации и телеизмерений без анализа информации, получаемой от оперативных дежурных энергообъектов, что значительно сокращает время ликвидации аварий.

4. Разработан метод анализа интервальных экспертных оценок на основе аппарата теории нечетких множеств, позволяющий производить оценку согласованности экспертных оценок группы экспертов, выявлять «еретичные» оценки отдельных экспертов данной группы и производить оценку обобщенной интервальной оценки экспертной группы.

5. Произведен анализ возможных путей решения задачи оптимизации в условиях неопределенности целевой функции.

6. Предложен метод построения линеаризованной целевой функции на основании данных экспертной оценки значимости параметров оптимизации и их интервальной оценки.

7. Разработана модель оптимизации операционных зон диспетчерских центров.

8. Проведена оптимизация структуры операционной зоны ОДУ Северного Кавказа с использованием разработанных методов и моделей. Результаты оптимизации были использованы при реорганизации структуры Северокавказского РДУ ОАО «СО-ЦДУ ЕЭС».

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пасторов В.М. Моделирование устройств РЗА в компьютерных тренажерах. - Семинар-совещание начальников служб РЗА АО-энерго, начальников электролабараторий электрических станций, ведущих специалистов РЗА ОЭС Северного Кавказа (информация, тезисы докладов)/РАО "ЕЭС России", РП "Южэнерготехнадзор", ЮЦПК,- Пятигорск, 1997.- с.39-40.

2. Пасторов В.М., Будовский В.П. Оценка ситуации на объектах энергетики по результатам работы устройств РЗА. - Семинар-совещание начальников служб РЗА АО-энерго, начальников электролабараторий электрических станций, ведущих специалистов РЗА ОЭС Северного Кавказа (информация, тезисы докладов)/РАО "ЕЭС России", РП "Южэнерготехнадзор", ЮЦПК,- Пятигорск, 1999,- С.70-71.

3. Пасторов В.М., Будовский В.П. Предотвращение возникновения перенапряжений при производстве оперативных переключений. -Кибернетика электрических систем. Материалы ХХП сессии семинара "Диагностика энергооборудования", Новочеркасск, 2000г.-с.21-22.

4. Пасторов В.М., Будовский В.П. Надежная работа оперативного персонала при ликвидации технологических нарушений на энергообъектах. - Электрические станции, №10,2000г.-с.32-37.

5. Пасторов В.М., Левченко И.И., Качанов И.И. Система дистанционного обучения в РАО «ЕЭС России» - В.кн. «Проблемы создания автоматизированных обучающих и тестирующих систем», сборник научных трудов ЮРГТУ, Новочеркасск, 2001г. - с.182-185.

6. Пасторов В.М., Будовский В.П. Методы оценки подготовки оперативного персонала РДУ к ликвидации аварийных ситуаций.- Материалы УП региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКав-ГТУ, 2003. Том первый. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки.с.50.

7. Пасторов В.М., Будовский В.П. Оценка деятельности оперативного персонала РДУ при ликвидации аварийных ситуаций. - Материалы 33 НТК по результатам работы ППС, аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического университета за 2003 год, Ставрополь, СевКавГТУ, 2004г.с.61.

8. Пасторов В.М., Будовский В.П. Экспериментальное сравнение траекторий восстановления нормального режима при ликвидации аварийных ситуаций оперативным персоналом // Материалы VIII ре-

гиональной научно-технической конференции «Вузовская наука -Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. Том первый. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки, -с.75.

9. Пасторов В.М., Будовский В.П. Оценка действий диспетчерского персонала при проведении противоаварийной тренировки. - Электромеханика, №6, 2004г.-с.58-61.

10. Пасторов В.М., Будовский В.П., Ханов Н.Д. Оптимизация конфигурации операционных зон диспетчерских центров. - Новое в российской электроэнергетике, 2005, №7, с.6-13.

11. Пасторов В.М., Будовский В.П., Ханов Н.Д. Экспертная оценка области допустимых значений параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров. - Новое в российской электроэнергетике, 2005, №11, с.6-16.

12. Пасторов В.М., Будовский В.П. О конфигурации операционных зон диспетчерских центров // Материалы IX региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКавГТУ, 2005. Том первый. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки, -с.61-62.

Индивидуальный предприниматель ДУШНИКОВ Александр Викторович

РОССИЯ, 357506, г. Пятигорск, ул. ГГодстанционная, 20/139._

Подписано в печать 1.02.2006 г., усл. пен. л. 1., печать оперативная, тираж 100 экз., заказ 0406.

Л- M*

Глава 1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОЙ РАБОТЫ ОПЕРАТОРОВ 10 СУБЪЕКТОВ ОПЕРТИВНО -ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРИ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ

1.1. Исторический аспект

1.2. Методы подготовки операторов субъектов оперативно - 19 диспетчерского управления

1.3. Методы контроля уровня подготовки операторов субъектов 35 оперативно-диспетчерского управления

1.4. Направления обеспечения надежной работы операторов 41 субъектов оперативно-диспетчерского управления ВЫВОДЫ

Глава 2. ПОДГОТОВКА ОПЕРАТИВНОГО ПЕРСОНАЛА К

ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙНЫХ СИТУЦИЙ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ

2.1. Оценка готовности оперативного персонала к ликвидации 46 аварийных ситуаций

2.2. Оценка действий диспетчерского персонала при проведении 63 противоаварийной тренировки

2.3 Уменьшение времени ликвидации аварии в электрических 72 сетях энергосистем

ВЫВОДЫ

Глава 3. МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ КОНФИГУРАЦИИ

ОПЕРАЦИОННЫХ ЗОН ДИСПЕТЧЕРСКИХ ЦЕНТРОВ

3.1. Задачи оптимизации конфигурации операционных зон

3.2. Критерии оптимизации операционных зон диспетчерских 83 центров

3.3. Проблемы оптимизации операционных зон

3.4. Параметры оптимизации операционных зон

3.5. Экспертная оценка области допустимых значений 93 параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров

3.6. Алгоритм оптимизации операционной зоны диспетчерского 105 центра

3.7. Ранжировка параметров оптимизации 116 ВЫВОДЫ

Глава 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ ЗОН

ДИСПЕТЧЕРСКИХ ЦЕНТРОВ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

4.1. Оптимизация внутренней структуры ОДУ Северного 120 Кавказа ЛПР

4.2. Определение согласованной группы для экспертной оценки 124 области допустимых значений параметров оптимизации ОДУ Северного Кавказа

4.3. Определение области допустимых значений параметров 128 оптимизации операционной зоны ОДУ Северного Кавказа

Актуальность работы. В связи с большой социальной значимостью электроэнергии, являющейся одной из основ системы жизнеобеспечения общества, поддержания производственной деятельности и экологических стандартов, электроэнергетика является важным аспектом энергетической безопасности страны. Энергетическая безопасность в отношении электроэнергетики связывается с отсутствием крупных по величине и\или длительности отказов, сопровождающихся нарушением работы систем жизнеобеспечения, инфраструктурных и других систем, имеющих общегосударственное или региональное значение.

Целевой задачей в новых условиях является не допущение снижения надежности и качества электроснабжения с последующей поэтапной адаптацией уровня надежности к запросам субъектов рынка. Обязательным при подключении к системе новых потребителей или производителей электроэнергии является условие недопущения снижения надежности уже существующих объектов (субъектов) и системы в целом.

Система решений по обеспечению надежности в электроэнергетике должна быть сквозной, начиная от генерации энергии и до ее потребления, включая всех субъектов, оказывающих услуги на рынке электроэнергии.

В соответствии с законом « Об электроэнергетике» Системный оператор должен обеспечить требуемую системную надежность единой энергетической системы (ЕЭС), с учетом текущих характеристик потребителя. При этом используются автоматизированные средства систем диспетчерского технологического управления (АСДТУ), системы автоматического регулирования частоты и перетоков активной мощности (АРЧМ), релейной защиты и автоматики (РЗА), противоаварийной автоматики (ПА), настроенные с учетом обеспечения надежности в текущих условиях.

Централизованная иерархическая система оперативно-диспетчерского управления является одним из существенных факторов обеспечения надежности. Она поддерживает единство процесса в уникальной по сложности и протяженности технологической системе. Предотвращение и ликвидация крупных аварийных нарушений является важным аспектом надежности функционирования ЕЭС и ее частей и связывается с обеспечением живучести. Для ограничения развития аварийного процесса предназначен ряд систем ПА, но основную роль играет оперативный персонал. В действиях персонала и автоматики важен приоритет сохранения синхронной работы системы вопреки интересам отдельных собственников оборудования и потребителей.

Деятельность диспетчерского персонала направлена на управление электроэнергетической системой (ЭЭС) в допустимых (нормальных, вынужденных, после аварийных) режимах и аварийных (с недопустимыми отклонениями параметров, с нарушением структуры системы) режимах, в которых решаются особые задачи по предотвращению развития аварий, восстановлению и ликвидации последствий аварийных отключений оборудования. В последних, от диспетчерского персонала требуется не только высокий уровень профессиональной подготовки, но и натренированность к действиям в условиях, близких к стрессовым. Аварийная ситуация характеризуется высокой динамикой процессов, наложением множества событий, что при дефиците времени, недостатке (либо избытке) информации и сознании ответственности за неверные действия создает острую психологическую напряженность в работе диспетчера.

Для обеспечения надежности профессиональной деятельности оперативного персонала необходима разработка и внедрение эффективной методики подготовки персонала, а так же совершенствование условий его работы.

Данной проблеме посвящены исследования: Дьякова А.Ф., Кучерова Ю.Н., Чачко А.Г., Любарского Ю.Я., Цирель Я.А., Орнова В.Г., Арзамасцева

Д.А., Семенова В.А., Меркурьева Г.В., Рабинович М.А., Головинского И.А. и др. Работы этих ученых внесли значительный вклад в развитие теории и практики диспетчерского управления.

Проводимая в настоящее время реформа управления электроэнергетической отраслью страны, создание федеральных и региональных сетевых компаний, выделение независимых генерирующих компаний, постепенный переход к конкурентным федеральным и региональным рынкам электроэнергии и мощности невозможны без сохранения вертикали централизованного диспетчерского управления по иерархическому принципу ЦЦУ-ОДУ-РДУ.

Все это еще больше повышает требования к обеспечению надежной и эффективной работе оперативно-диспетчерского персонала.

Цель работы заключается в разработке методов и средств обеспечения высокого уровня подготовки операторов субъектов оперативно-диспетчерского управления операционных зон и оптимизации операционных зон РДУ системного оператора в условиях конкурентного рынка.

Основные задачи:

1. Систематизация направлений подготовки операторов субъектов оперативно-диспетчерского управления операционных зон.

2. Исследование методов оценки готовности операторов субъектов оперативно-диспетчерского управления к ликвидации технологических нарушений в пределах установленной для него операционной зоны.

3. Разработка критериев и методов оценки действий диспетчеров ОАО «СО-ЦЦУ ЕЭС» всех уровней при проведении противоаварийных тренировок.

4. Разработка методов уменьшения времени ликвидации технологических нарушений в электрических сетях энергосистем.

5. Исследование влияния конфигурации операционных зон диспетчерских центров на надежность работы оперативно-диспетчерского персонала и оценка области допустимых значений параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров.

6. Разработка методов и алгоритмов оптимизации операционных зон диспетчерских центров.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы теоретического и эмпирического познания. На теоретическом уровне это логико-вероятностные методы исследования структурно-сложных систем, теория алгоритмов, математическое программирование, декомпозиция, аппарат теории нечетких множеств, методы теории исследования операций. На эмпирическом уровне использовались методы экспертных оценок для анализа параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров.

Научная новизна.

1. Предложены методы и алгоритмы оценки готовности операторов субъектов оперативно-диспетчерского управления к ликвидации аварийных ситуаций в установленных для них операционных зонах.

2. Разработана методика оценки процесса ликвидации аварийного режима диспетчером, реализованная в специализированном программном продукте, предназначенном для контроля за процессом тренировки диспетчера и оценки его поведения в ее процессе.

3. Предложен подход к уменьшению времени ликвидации аварийных ситуаций на основе анализа информации полученной от устройств телесигнализации и телеизмерений.

4. Разработана методика оценки области допустимых значений параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров.

5. Разработана методика оптимизации операционных зон диспетчерских центров в условиях неопределенности целевой функции.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Разработанные методы и алгоритмы оценки готовности операторов оперативно диспетчерского управления к ликвидации аварийных ситуаций позволяют более объективно проверять уровень подготовки персонала перед его допуском к самостоятельной работе.

2. Предложена методика построения инструкций по ликвидации аварий на электроэнергетических объектах в зависимости от уровня их подготовки.

3. Разработана методика, алгоритм и практическая программа для ЭВМ, позволяющие проводить контроль качества ликвидации аварийной ситуации во время проведения противоаварийной тренировки и оценивать качество ликвидации аварийной ситуации.

4. Предложены правила анализа телеинформации и телесигнализации, позволяющие значительно сократить время ликвидации аварийных ситуций.

5. На основе разработанной методики оценки области допустимых значений параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров и предложенного алгоритма оптимизации, проведена оптимизация операционной зоны диспетчерского центра ОДУ Северного Кавказа. Результаты данной работы были использованы при проведении реорганизации структуры Северокавказского РДУ.

6. Результаты исследований внедрены и используются в центре тренажерной подготовки Системного оператора при подготовке диспетчеров всех уровней оперативно-диспетчерского управления.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на 7 конференциях и семинарах, в том числе: Семинаре-совещание начальников служб РЗА АО-энерго, начальников электролабараторий электрических станций, ведущих специалистов РЗА ОЭС Северного Кавказа/РАО "ЕЭС России", РП "Южэнерготехнадзор", ЮЦПК.- Пятигорск, 1999 г.; XXII сессии семинара «Кибернетика электрических систем», Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2000г.; VII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - СевероКавказскому региону», Ставрополь, СевКавГТУ, 2003 г.; 33 научно-технической конференции по результатам работы ППС, аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического университета за 2003 год, Ставрополь, СевКавГТУ, 2004г.; XXVI сессии семинара «Кибернетика электрических систем», Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2004г.

Публикации. По содержанию и результатам диссертационной работы опубликовано 7 тезисов докладов и 5 статей.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методы и алгоритмы оценки готовности операторов оперативно-диспетчерского управления к ликвидации аварийных режимов в установленных для них операционных зонах.

2. Методы оценки действий оперативно-диспетчерского персонала системного оператора при проведении противоаварийных тренировок.

3. Методы сокращения времени ликвидации технологических нарушений в электрических сетях энергосистем.

4. Методика оценки области допустимых значений параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров, основанная на сочетании экспертных оценок и аппарата теории нечетких множеств.

5. Методика оптимизации операционных зон диспетчерских центров в условиях неопределенности целевой функции.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, можно сформулировать следующим образом.

1. Предложена методика оценки энергетического объекта, требующего постоянного дежурного персонала, на требуемый уровень подготовки оперативного персонала к деятельности по ликвидации технологических нарушений. Уровень подготовки дежурного персонала каждого энергетического объекта должен соответствовать требуемому для него уровню деятельности по ликвидации технологических нарушений. Структура инструкции «По ликвидации технологических нарушений» должна соответствовать уровню подготовки оперативного персонала данного энергетического объекта.

2. Разработан алгоритм и программа оценки процесса ликвидации аварийного режима диспетчером на основе анализа траектории восстановления режима предшествующего аварийному. Данная программа внедрена и используется в центре тренажерной подготовки ОАО «СО-ЦДУ ЕЭС» при подготовке диспетчерского персонала системного оператора всех уровней диспетчерского управления - ЦДУ, ОДУ и РДУ.

3. Предложен подход, позволяющий проводить ликвидацию аварийных ситуаций на основе анализа информации полученной от устройств телесигнализации и телеизмерений без анализа информации, получаемой от оперативных дежурных энергообъектов, что значительно сокращает время ликвидации аварий.

4. Разработан метод анализа интервальных экспертных оценок на основе аппарата теории нечетких множеств, позволяющий производить оценку согласованности экспертных оценок группы экспертов, выявлять «еретичные» оценки отдельных экспертов данной группы и производить оценку обобщенной интервальной оценки экспертной группы.

5. Произведен анализ возможных путей решения задачи оптимизации в условиях неопределенности целевой функции.

6. Предложен метод построения линеаризованной целевой функции на основании данных экспертной оценки значимости параметров оптимизации и их интервальной оценки.

7. Разработана модель оптимизации операционных зон диспетчерских центров.

8. Проведена оптимизация структуры операционной зоны ОДУ Северного Кавказа с использованием разработанных методов и моделей. Результаты оптимизации были использованы при реорганизации структуры Северокавказского РДУ ОАО «СО-ЦДУ ЕЭС».

140

Заключение

1. Жданов П.В. Аварии в сетях МОГЭС по вине персонала.-Электрические станции, 1930, №12, с.310-313.

2. Егоров Б.П. Аварийные игры диспетчеров. Электрические станции, 1932, №8, с. 413-414.

3. Кашталев B.C., Кулешов Б.В. Методы ликвидации аварий на высоковольтных линиях и подстанциях.-Электрические станции, 1932, №10, с.475-482.

4. Залесский В.Н. Рационализация работы диспетчера энергосистемы при помощи телеизмерения. Электрические станции, 1933, №5, с.42-45.

5. Сидоров К.И. Тренировочный пульт для аварийных игр ГРЭС им. Красина. Электрические станции, 1936, №11, с. 25-26.

6. Вейтков Ф.Л., Мешков В.К. Диспетчерское управление энергосистемами. -М.: Стандартгиз, 1936, 308с.

7. Грудинский П.Г., Залесский В.Н. О кн. «Диспетчерское управление энергосистемами».-Электрические станции, 1936, №12, с.42-43.

8. Трофименко Д.Е. Способы предотвращения аварий с нарушением статической устойчивости.-Электрические станции, 1941, №23-24, с.8-9.

9. Иоффе Е.Ф. Ошибки при переключениях и меры их предотвращения. -Электрические станции, 1943, №10, с.7-8.

10. Корытов А.Н. Проведение общерайонной противоаварийной тренировки. -Электрические станции, 1947, №9, с.47.

11. Запорожец Б.И., Мусатов Т.П. О технической учебе эксплуатационного персонала электросетей. Электрические станции, 1949, №8, с.39.

12. Коновалов Ю.М. Об организации безаварийной работы оперативного персонала. Электрические станции, 1950, №2, с.57.

13. Рыцлин A.M. Из практики проведения общерайонных аварийных учений в электросетях. Электрические станции, 1950, №7, с.53.

14. О применении звукозаписи телефонных разговоров на диспетчерских пунктах. Электрические станции, 1955, №4, с.54.

15. Горнпггейн В.М. Об ошибках при нахождении наивыгоднейшего распределения активных нагрузок между тепловыми электростанциями. -Электрические станции, 1957, №5, с.39.

16. Дискуссия: «Некоторые вопросы структуры диспетчерского управления в энергосистемах». Электрические станции, 1957, №12, с.59-63.

17. Быстряков Ю.К. О некоторых недостатках диспетчерского управления энергосистемами. Электрические станции, 1958, №1, с.8.

18. Мешков В.К. Создание единой энергетической системы и вопросы организации диспетчерского управления. Электрические станции, 1958, №10, с.47.

19. Гневко Д.Г. О статье «Некоторые вопросы структуры диспетчерского управления в энергосистемах». Электрические станции, 1958, №11, с.90-91.

20. Лебедев И.Г. К вопросу об организации диспетчерского управления в энергосистемах. Электрические станции, 1958, №12, с.81-82.

21. Носков Г.М. Некоторые пути улучшения диспетчерского управления. -Электрические станции, 1959, №3, с.49.

22. Друцкий В.Ф., Успенский Б.С. Вопросы организации диспетчерского управления энергосистемами. Электрические станции, 1960, №1, с.90.

23. Цукерник Л.В. Научно-техническое совещание по применению вычислительной техники при проектировании и эксплуатации энергосистем. Электрические станции, 1960, №9, с.90.

24. Качалова Н.А., Умедьян В.В., Викторовская Т.Г., Крук Е.П. опыт применения цифровых вычислительных машин для наивыгоднейшего распределения нагрузки в энергосистеме. Электрические станции, 1960, №11, с.45-47.

25. Куликов В.В. Внедрение телевизионной техники в энергетику. -Электрические станции, 1961, №3, с. 2-5.

26. Цыханский Ю.Л. Работа оперативного персонала и инженерная психология. Электрические станции, 1965, №1, с.56-57.

27. Филатов А.А. О поситуациоииом программированном управлении энергосистемой. Электрические станции, 1969, №2, с.87-89.

28. Цирель Я.А. Надежность производства оперативных переключений и пути ее повышения. Электрические станции, 1969, №10, с.52-55.

29. Коциловский П.И. Автомат-экзаменатор для проверки знаний эксплуатационного персонала. Электрические станции, 1971, №3, с.77-78.

30. Голубин Е.А., Большаков B.C., Большаков Ю.С., Бурляй И.В. Тренажер для обучения диспетчера энергосистемы действиям в аварийных ситуациях. — Электрические станции, 1971, №10, с.82-83.

31. Прокопенко А.Г., Чачко А.Г., Долгоносов Н.С., Богомол JI.M., Ткачук Н.В., Шатило М.И. Технологические основы учебно-тренировочного центра подготовки оперативного персонала энергоблоков. Электрические станции, 1976, №3, с.2-5.

32. Федотов Д.К., Мельник Л.И. Экспериментальное исследование оперативной нагрузки машиниста энергоблока. Электрические станции, 1976, №7, с.35-37.

33. Дубинский Е.В. Соревнования по специальности как средство повышения квалификации персонала. Электрические станции, 1977, №9, с. 18-19.

34. Любарский Ю.Я. Автоматизация анализа ситуаций в диспетчерский информационных системах. Электрические станции, 1978, №11, с.13-17.

35. Должанский В.М., Крючков Б.И., Умецкий С.С., Филатов А.А. Тренажер для обучения оперативным переключениям в электрических распределительных устройствах. Электрические станции, 1979, №3, с.63-64.

36. Мурадян С.Г., Варданян Л.А., Погосян В.Ш., Авоян А.К. Обучение инженеров-операторов АЭС в режиме диалога с ЭВМ.- Электрические станции, 1982, №4, с. 8-12.

37. Чачко А.Г., Долгоносов Н.С., Казачков М.В., Ткачук Н.В. Программированные пособия основа подготовки операторов энергоблоков. - Электрические станции, 1982, №6, с. 46-49.

38. Купершмидт Ю.Я., Любарский Ю.Я., Ориов В.Г. Принципы построения универсального программируемого тренажера оперативных переключений. Электрические станции, 1982, №11, с.48-52.

39. Чачко А.Г., Шарковский В.А. Опыт подготовки оперативного персонала электростанций с помощью блок-схемы действий. Электрические станции, 1983, с. 15-18.

40. Чачко А.Г., Шерстюк И.Н. Обучающие ленты как основа автоматизированной подготовки операторов энергоблоков. -Электрические станции, 1983, №7, с.6-8.

41. Туманов А.Г., Чабан В.Н., Долгоносов Н.С. Алгоритмизированная система подготовки оперативного персонала с помощью локальных тренажеров. -Электрические станции, 1984, №6, с.5-7.

42. Чачко А.Г., Долгоносов Н.С. Карты наблюдения как средство подготовки операторов энергоблоков. Электрические ствнции, 1984, №7, с.9-11.

43. Бирюков А.Н., Крижанская Ю.С., Третьяков В.П. Деловая игра при подготовке оперативного персонала АЭС к действиям во время аварии. -Электрические станции, 1991, №2, с. 5-9.

44. Дьяков А.Ф. Надежная работа персонала в энергетике. М.: Издат-во МЭИ, 1991.-224с.

45. Цирель Я.А. Использование дедуктивного метода при разработке программ обучения оперативного персонала.- Егоров Б.П. Аварийные игры диспетчеров.-Электрические станции, 1991, №4, с. 14-17.

46. Яицкий В.А. Экспертная система поддержки вахтенного персонала при управлении работой энергоблоков в регулировочной диапазоне.-Электрические станции, 1992, №3, с. 2-6.

47. Цирель Я.А. Алгоритм анализа действий оперативного персонала в сложных ситуациях.- Электрические станции, 1994, №1, с. 4-7.

48. Воронин В.Т., Кучеров Ю.Н. Моделирование электрических режимов для универсального режимного тренажера // Изв. РАН. Энергетика, 1994, №6, с.74-88.

49. Дьяков А.Ф., Лесковец И.Е., Меркурьев Г.В., Щербаков А.Д. Оценка противоаварийных тренировок оперативно-диспетчерского персонала энергосистем.- Электрические станции, 1997, №2, с. 2-7.

50. Черепанов В.А. О создании тренажеров на базе реального электротехнического оборудования в учебно-тренировочном пункте Калининской АЭС.- Электрические станции, 2000, №6, с. 33-35.

51. Головинский И.А. Диагностика квалификации персонала на тренажере оперативных переключений. Вестник ВНИИЭ, М.: ЭНАС, 2000, с. 169175.

52. Бородин В.Н., Карпов В.В., Черепанов В.А. Использование статистических методов для контроля эффективности теоретических занятий с персоналом электростанций.- Электрические станции, 2001, №9, с. 2-8.

53. Технические и программные средства для обучения персонала (опыт Мосэнерго)/Ремезов А.Н., Горюнов И.Т., Воронков В.Н., Магид С.И., Ибрагимов М.Х.-Г., Аракелян Э.К., Джанибеков В.А., Пешков С.И.-Энергетик, 2001, №5, с.25-26.

54. Обучение персонала энергопредприятий безопасному проведению работ при помощи мультимедийных тренажеров / Попов Г.В., Чернов К.В., Курзин А.В., Сорвачев А.В., Беляев А.В., Швецов А.В. Новое в Российской электроэнергетике, 2004, №7, с.45-53.

55. Любарский Ю.Я. Интеллектуальные информационные системы для автоматизации деятельности и тренажа оперативного персонала в энергосистемах.- Электрические станции, 1994, №9, с. 40-49.

56. Черепанов В.А., Артемьев С.Д. Программно-технический комплекс по управлению электротехническими тренажерами в УПТ.- Электрические станции, 2000, №9, с. 27-29.

57. Головинский И.А., Куклев В.И. Универсальные тренажеры оперативных переключений.- Электрические станции, 2001, №11, с. 2-8.

58. Головинский И.А., Чепкасов А.П. Экспертные системы тренажеры оперативных переключений // Управление режимами Единойэнергосистемы России: Сборник докладов Открытой Всероссийской научно-технической конференции. -М.: Изд-во ЭНАС, 2002, с. 261-265.

59. Семенов В.А. Автоматизированные системы диспетчерского управления. -Сер. «Энергетические системы и их автоматизация» (Итоги науки и техники), ВИНИТИ: М., 1984.

60. Рабинович М.А., Моржин Ю.И., Парфенов Д.М. Многофункциональный тренажер советчик диспетчера с динамической моделью энергообъединения.- Электрические станции, 1994, №9, с. 33-39.

61. Краснопольский Е.А., Маляренко В.Т. Подготовка оперативного персонала электрических сетей.- Электрические станции, 1976, №8, с. 64-68.

62. K.Saikava, V.Goto, Y.Imamura, M.Takato, T.Konke "Real time simulation system of large-scale power system dynamics for a dispatcher training simulator", IEEE Trans., VOL.PAS-103, №12, Dec.1984, pp. 3496-3501.

63. Орнов В.Г., Рабинович M.A., Динамический режимный тренажер диспетчера на базе мини-ЭВМ, Электрические станции, 1985, №5, с. 42-47.

64. A.Yamanishi, I.Susumago, T.Tsuji, R.Dan, "Development of large scale Dispatcher Training Simulator and Training Results", IEEE Trans. VOL.PAS-6, 1985.

65. Шурупов B.B. Режимный тренажер диспетчеров ОДУ Сибири.-Электрические станции, 1986, №9, с. 8-9.

66. Bruce F. Wollenberg, Toshiaki Sakaguchi, "Artificial Intelligence in Power System Operations", IEEE, Volume 75, Number 12, December 1987, c. 16781685.

67. Гловинский И.А., Любарский Ю.Я., Моржин Ю.И. Противоаварийные тренировки на тренажере оперативных переключений с контролем стационарных режимов. Электрические станции, 2004, №9, с.47-56.

68. Чачко А.Г., Милютина Н.Б., Долгоносое Н.В., Ткачук Н.В. Новый метод подготовки оперативного персонала электростанций. Электрические станции, 1975, №5, с.7-9.

69. Геворкян А.С., Маноян Г.К., Мурадян С.Г., Погосян В.Ш. Методика составления и программирования учебно-тренировочных занятий для тренажеров. Электрические станции, 1984, №11, с.9-11.

70. Филатов А.А. Ликвидация аварий в главных схемах электрических соединений станций и подстанций.- М.: Энергоатомиздат, 1983.-112с.

71. Типовая инструкция по предотвращению и ликвидации аварий в электрической части энергосистем (СО 153-34.20.561-2003).-М.: СПО ОРГРЭС, 2003.-98с.

72. Будовский В.П., Зинченко В.Ф. Необходимые условия возможности и достаточности непрерывного логического контроля устройств релейной защиты .-Электричество, 1985,№11,с.44-46.

73. Будовский В.П. Анализ устройств релейной защиты для синтеза функционального контроля.- Энергетика, 1990, №9, с.23-26.

74. Гисин Б.С., Жак А.В., Меркурьев Г.В., Окин А.А. Автоматизация принятия решений по оперативно-диспетчерскому управлению энергосистемами в аварийных режимах. М.: Известия АН СССР, Энергетика и транспорт, 1989, №6.

75. Ильенко В.В., Воронин В.Т., Будовский В.П. Опыт создания и использования первого центра тренажерной подготовки оперативно-диспетчерского персонала. Энергетик, 2004, №7, с. 9-11.

76. Бейден С., Матвеева М., Смирнов Д. Риски на рынке электроэнергии и методы прогнозирования цен. Энергорынок, №4, 2004, http://www.e-m.ru

77. Арзамасцев Д.А. Введение в многоцелевую оптимизацию энергосистем. -Свердловск, изд. УПИ им. С. М. Кирова, 1984, 88с.

78. Будовский В.П., Пасторов В.М., Ханов Н.Д. Оптимизация конфигурацииоперационных зон диспетчерских центров. Новое в российской электроэнергетике, 2005, №7, с.6-13.

79. Экспертные оценки и их применение в энергетике / И.С. Вартазаров, И.Г. Горлов, Е.В. Минаев, P.M. Хвастунов; Под ред. P.M. Хвастунова. М.: Энергоиздат, 1981, с. 188.

80. Блюмберг В.А., Глущенко В.Ф. Какое решение лучше?: Метод расстановки приоритетов. JL: Лениздат, 1982. - 160с.

81. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта/Под ред. Д.А. Поспелова.-М.:Наука. гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.-312 с.-(Проблемы искусственного интеллекта).

82. Алтунин А.Е., Семухин М.В. Модели и алгоритмы принятия решений в нечетких условиях: Монография. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2000.- 352 с.

83. Харари Фрэнк. Теория графов/Пер. с англ. и предисл. В.П.Козырева. Под ред. Г.П.Гаврилова. Изд. 2-е. М.: Едиториал УРСС, 2003. - 296с.

84. Будовский В.П., Пасторов В.М., Ханов Н.Д. Экспертная оценка области допустимых значений параметров оптимизации операционных зон диспетчерских центров. Новое в российской электроэнергетике, 2005, №11, с.6-16.

85. Кузин Л.Т. Основы кибернетики. Т.1. Математические основы кибернетики. М., Энергия, 1973. - 504с.

86. Bonissone P.P., Tong R.M. Editorial: reasoning with uncertainty in expert systems.'Tnt. J. Man-Mach. Stad.", 1985, N3, p.241-250.

87. Mamdani E.H., Efstathion H.J. Higher-order logics for handling uncertainty in expert systems. "Int. J. Man-Mach. Stud.", 1985, N3, p.243-259.

88. Борисов A.H. и др. Модели принятия решений на основе лингвистической переменной. Рига: Зинатне, 1982. - 256с.

89. Заде Л.А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. М: Мир, 1976, 165с.

90. Моисеев Н.Н. Элементы теории оптимальных систем. М: Наука, 1975, 528с.

91. Цыпкин Я.З. Адаптивные методы выбора решений в условиях неопределенности. Автоматика и телемеханика, 1976, N 4, с.78-91.

92. Фельдбаум А.А. Основы теории оптимальных автоматических систем. М: Наука, 1966.

93. Дьяков А.Ф., Меркурьев Г.В. Поддержание надежности работы оперативно-диспетчерского персонала энергосистем. Электрические станции, 1997, №12, с. 17-20.

94. Концепция обеспечения надежности в электроэнергетике. // РАО «ЕЭС России». М. 2004, 48с.

95. Правила предотвращения развития и ликвидации нарушений нормального режима электрической части энергосистем. //Стандарт РАО «ЕЭС России». -М. 2005,51с.

96. Будовский В.П., Пасторов В.М. Предотвращение возникновения перенапряжений при производстве оперативных переключений. Кибернетика электрических систем. Материалы XXII сессии семинара "Диагностика энергооборудования", Новочеркасск, 2000г.

97. Будовский В.П., Пасторов В.М. Надежная работа оперативного персонала при ликвидации технологических нарушений на энергообъектах.