автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Многокритериальная оптимизация информационной инфраструктуры крупной электростанции на базе перспективных телекоммуникационных технологий

На правах рукописи

О 6 дв Г 2009

ПИЛИПЕНКО Геннадий Викторович

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ

ИНФРАСТРУКТУРЫ КРУПНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ НА БАЗЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими

процессами и производствами

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново - 2009

003475137

Работа выполнена в Центральном Научно-Исследовательском Институте Связи

(ЦНИИС)

Научный руководитель: кандидат технических наук

Тулинов Виктор Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Ратманова Ирина Дмитриевна,

кандидат технических наук Королькова Светлана Евгеньевна

Ведущая организация: Московский энергетический институт

(технический университет)

Защита состоится « 18 » сентября 2009 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.064.02 при ИГЭУ по адресу: 153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, д. 34, ауд. Б-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГЭУ, автореферат размещен на сайте www.ispu.ru

Автореферат разослан «.¿У» 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н., профессор

В.В. Тютиков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Тема этой диссертации сформировалась в результате теоретического осмысления практики функционирования системы управления технологическими процессами на крупной электростанции - системы оперативно-диспетчерского управления (ОДУ). Ее эффективность определяется качеством выполнения двух групп задач: непосредственное управление электроэнергетическими режимами в реальном времени и расчетно-аналитическое обеспечение управления электроэнергетическими режимами. Первая группа задач требует постоянной оптимизации средств диспетчерского и технологического управления (СДТУ) в период развития энергообъекта и его информационной инфраструктуры. Этот тезис подтверждается исследованиями, проведенными после крупных аварий в энергетике США, которые показали, что причиной низкой эффективности деятельности оперативного персонала являются значительные недостатки в использовании и организации средств обмена оперативной информацией и технологии ее представления. Вопрос оптимизации системы ОДУ на базе СДТУ был предметом исследования в работах Е.Е Барыкина, Ю.А Воропаевой, Э.М Космагова, В.Д Ногина, Н.Е Харитонова А.Ф Дьякова, Г.В Меркурьева, где рассматривались как вопросы многокритериальной оптимизации в электроэнергетической отрасли, так и критерии ценности оперативно-диспетчерских информационных сообщений. Тем не менее, эти вопросы с особой остротой возникли в настоящий период развития телекоммуникаций, когда средства коммутации начали морально стареть намного быстрее их физического износа. Существующие подходы к совершенствованию С/^ТУ основываются на методологической основе оптимизации по одному критерию - минимальной стоимости. Практика показала, что такой односторонний подход не позволяет адекватно оценить всю сложность технологических процессов, реализуемых на крупной электростанции. Так была осознана актуальность теоретической задачи многокритериальной оптимизации информационной инфраструктуры крупной электростанции на базе перспективных телекоммуникационных технологий.

При ее решении также необходимо учесть, что существующая топология построения информационной инфраструктуры крупной электростанции представляет собой сеть массового обслуживания с системами различного уровня сложности, и поэтому имеет низкую эффективность из-за слабой интенсивности взаимодействия абонентов сети. Характерной особенностью современных телекоммуникационных технологий является возможность полного удовлетворения растущей потребности абонентов в дополнительных сервисах, чего статичная сеть старого образца предоставить не может. И последнее. Актуальное исследование в области управления технологическими процессами и производствами не может не учитывать влияния человеческого фактора.

Актуальность темы многократно возрастет в ближайшие годы при реализации программы развития электроэнергетического комплекса страны.

Цель диссертационной работы заключается в разработке научно-обоснованной методики многокритериальной оптимизации информационной инфраструктуры крупной электростанции с учетом взаимозависимости ее функциональных, надежностных и стоимостных параметров. При этом предусматривается внедрение перспективных те-

лекоммуникационных технологий, способствующих качественному скачку в области управления технологическими процессами при выработке тепловой и электрической энергии.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

- разработать математическую модели диспетчерского коммутатора и сети ОДУ энергообъекта на базе СДТУ. Провести анализ ее работы;

- разработать общие подходы оптимизации сети ОДУ по функциональным признакам, надежности и минимальной стоимости;

- разработать методику многокритериальной оптимизации информационной инфраструктуры крупной электростанции с учетом взаимозависимости ее функциональных, надежностных и стоимостных параметров;

- реализовать многокритериальную оптимизацию информационной инфраструктуры при модернизации сети ОДУ ГРЭС-3 филиал ОАО «Мосэнерго» для совершенствования операций управления технологическими процессами и производствами на этом предприятии.

Областью исследования являются: теоретические основы и прикладные методы анализа и повышения эффективности, надежности и живучести систем и средств управления производством на этапах их разработки, внедрения и эксплуатации. Таким образом, избранная тема диссертации относится к следующим областям исследования научной специальности 05.13.06: раздел 4 «Теоретические основы и методы математического моделирования организационно-технологических систем и комплексов, функциональных задач и объектов управления и их алгоритмизация»', раздел 6 «Научные основы, модели и методы идентификации производственных процессов, комплексов и интегрированных систем управления»-, раздел 19 «Разработка методов обеспечения совместимости и интеграции АСУ, АСУТП, АСУП, АСТПП и других систем и средств управления».

Предмет исследования. В настоящее время при реконструкции сети оперативно-диспетчерского управления на крупных электростанциях либо рассматривают задачу оптимизации применительно к одному из ее критериев (стоимость, функциональность, надежность), не учитывая многомерный характер субъективно-объективных связей в системе, либо не учитывают эффект влияния на качество ситуационного управления «лица принимающего ответственное решение» (ЛПР). Такая постановка целей ограничивает реализуемость оптимума при решении задачи реконструкции сети ОДУ на базе современных инфокоммуникационных технологий. Вместе с тем, в специальной литературе рассматриваются в общем виде методы оценки многомерного характера субъективно-объективных связей в системе, учитывающие эффект влияния ЛПР. Они основаны на учете информации об относительной важности критериев и осуществлении, на этом основании, многокритериальной оптимизации. Применение этой теории дало возможность развить стратегию построения сети оперативно-диспетчерского управления на крупной электростанции с учетом улучшения функциональности новой сети, ее надежности и минимальной стоимости ее развития.

Модернизация системы ОДУ на основе новой теории и на базе новых технических средств предполагает получение следующих отличительных характеристик по

сравнению с существующими:

• организация единой информационной технологии взаимодействия пультов диспетчерского управления с использованием общесистемного коммутационного поля,

• реализация ситуационного представления голосовой информации в режиме online на автоматизированном рабочем месте (АРМ) диспетчера,

• визуальный мониторинг состояния абонентов сети и удобный ускоренный доступ к информационно-связанным абонентам системы через АРМ,

• интуитивно понятный интерфейс доступа к системе, который повышает информационную активность оперативного персонала и поддерживает его мобилизационную готовность.

В системе ОДУ электростанции, как в любой вспомогательной инфраструктуре специального назначения, от того, как учитывается многомерность всех факторов, влияющих на качество работы ее компонентов, будет зависеть и эффективность выработки конечного продукта - тепловой и электрической энергии. Таким образом, предметом исследования данной научной работы является стратегия внедрения перспективных телекоммуникационных технологий для повышения качества операций управления технологическим процессом выработки электрической и тепловой энергии. Кроме того, оптимизация работы средств диспетчерского и технологического управления на автоматизированном рабочем месте начальника смены электростанции уменьшает вероятность возникновения инцидентной или аварийной ситуации, что является основной целью оперативного управления в принципе.

Методы исследования. К ним относятся методики и методы теории телетрафика, теории вероятности, математической статистики, теории ситуационного управления, аналитического планирования, организации систем, метод Парето-оптимального решения задач многокритериального выбора, а также методы описательного и сравнительного анализа.

Степень обоснованности и достоверности научных результатов. Достоверность научных результатов диссертации обусловлена корректностью применяемых теоретических подходов и эффективностью их практического применения при модернизации сети оперативно-диспетчерского управления на крупной электростанции ОАО «Мосэнерго» - ГРЭС-3.

Научная новизна результатов диссертационного исследования заключается в разработке аналитической модели диспетчерского коммутатора энергообъекта и сети связи ОДУ на базе СДТУ, учитывающей влияние основных параметров сети массового обслуживания и информативных параметров анализируемой среды; в обосновании выбора функциональных атрибутов услуг и параметров надежности, имеющих существенное влияние в сети оперативно-диспетчерского управления; в применении методики многокритериального выбора оптимального решения при модернизации сети ОДУ на крупной электростанции; в разработке методики коррекции функции актуальной стоимости реализуемой сети ОДУ за счет построения наблюдаемой трехмерной векторной модели.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- разработана математическая модель диспетчерского коммутатора энергообъекта как чистой системы массового обслуживания с ожиданием и пуассоновской нагрузкой;

- разработана модель системы оперативно-диспетчерского управления генерирующего объекта;

- выявлен положительный эффект от объединения аппаратных ресурсов СДТУ на базе общей программно управляемой коммутационной платформы;

- впервые формализован процесс выбора по функциональным признакам перспективных. услуг связи в объединенной сети связи ОДУ на базе объединенной коммутационной платформы СДТУ;

- определены преимущества объединенной коммутационной платформы с учетом сформулированных требований, обеспечивающих повышение уровня надежности топологии развиваемой сети;

- построена модель многокритериального выбора, определены тенденции влияния основных направлений оптимизации друг на друга и значимый критерий качества - функциональная устойчивость работы единой сетевой платформы СДТУ;

- выявлены особенности построения инновационной сети ОДУ с учетом минимизации затрат на ее перспективное развитие;

- на основе модели многокритериального выбора разработана оптимальная стратегия внедрения перспективных телекоммуникационных услуг на крупной электростанции.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке формального подхода к многокритериальной оптимизации информационной инфраструктуры крупной электростанции на базе перспективных телекоммуникационных технологий. Кроме того, самостоятельную теоретическую значимость имеют аналитическая модель диспетчерского коммутатора энергообъекта и сети ОДУ, открывающая возможность эффективного управления технологическими процессами, и методика выбора функциональных атрибутов услуг технологической сети связи.

Практическая значимость работы заключается в том, что на основе проведенных исследований осуществлен выбор эффективной структуры сети ОДУ электростанции и разработан, с участием автора, информационный интерфейс человека и СДТУ, основными особенностями которого являются: комплексное восприятие характера развиваемой ситуации, отражение динамики процесса и изменения его состояний, обобщенность представления информации, развитый ускоренный диалог пользователя, эффективность воздействия существенной информации на человека, более качественная «включенность» оперативного персонала в АРМ.

Разработанный информационный интерфейс позволяет осуществить контроль и диагностику оперативной ситуации в режиме «on-line», что имеет большое значение для поддержания режимов выработки электрической энергии.

Реализация работы в практической деятельности. Разработанная структура сети ОДУ введена в промышленную эксплуатацию на энергообъектах Электрогорского района Энергосвязи филиал ОАО Мосэнерго: ГРЭС-3 (г. Электрогорск), ТЭЦ-6 (г.

Орехово-Зуево), ТЭЦ-29 (г. Электросталь), ГТУ-ТЭЦ (г. Павлово Посад) в 2008 году.

Апробация работы. Разработанная структура сети ОДУ прошла период опытной эксплуатации на двух энергообъектах Электрогорского района Энергосвязи филиал ОАО Мосэнерго: ГРЭС-3 (г. Электрогорск), ТЭЦ-6 (г. Орехово-Зуево) с сентября 2005 года по октябрь 2006 года, что зафиксировано соответствующими приказами и актами по филиалу «Энергосвязь». Предложенные модели оценки качества обслуживания проверены экспериментально на коммутационных узлах сети «Энергосвязь» филиал ОАО «Мосэнерго», показали хорошую согласованность теоретических результатов с результатами статистических измерений и позволили прогнозировать необходимую реализуемость сети оперативно-диспетчерского управления на базе современных средств диспетчерско-технологического правления.

Публикации. Результаты работы отражены в 8 научных трудах: 5 статьей в научных изданиях и 3 научных труда в изданиях, рекомендуемых ВАКом для публикации основных результатов диссертаций.

Структура диссертационной работы определяется общим замыслом и логикой проведенных исследований. Диссертация, содержащая введение, 5 глав и заключение, изложена на 155 с. машинописного текста. В работу включены 16 рис., 5 табл., список литературы из 109 наименований и приложение, в котором представлены акты внедрения результатов диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы, формулировку цели и задач работы, основные положения, выносимые на защиту, и определяет содержание и методы выполнения работы.

В первой главе рассмотрены общие принципы функционирования средств диспетчерского и технологического управления (СДТУ) на крупной электростанции. Предметом анализа является работа диспетчерского коммутатора, предназначенного для концентрации абонентской нагрузки. Такой коммутатор можно рассматривать как систему массового обслуживания (СМО), которая обрабатывает заявки, поступающие от внутренних и внешних абонентов.

Принципиальным аспектом работы коммутатора является случайный характер входного потока вызовов. Следовательно, адекватной моделью такого коммутатора будет СМО, которая характеризуется стохастическим процессом X(t) с дискретным множеством значений, образующих непрерывную цепь Маркова.

Pr [ X(t) =j I Х(т) for tj < г < г, * / ] = Pr [ X(t) =j I X(t¡) ] (1)

Так как в нашем случае обрабатываются телефонные разговоры, то уместно предположить, что их длительность подчиняется показательному закону распределения. Показательное распределение длительности обслуживаемых заявок обладает марковским свойством - отсутствием последействия (памяти). Соответственно, вероятность завершения обслуживания вызова на малом интервале времени P(t, í+At)=fiJt+o(Jt) не зависит от положения этого интервала на оси времени. Так как все процессы в исследуемой системе обладают марковскими свойствами, то все потоки событий, переводящие систему из состояния в состояние, являются пуассоновскими.

Общий случай описания работы диспетчерского коммутатора как СМО, обладающего марковскими свойствами, позволяет рассмотреть предельный случай, имеющий важное практическое значение - случай чистой СМО с ожиданием и пуассоновской нагрузкой. Такая система содержит буфер, способный хранить очередь бесконечной длины (т=а>), состояние которого может быть отождествлено с числом заявок, содержащихся в системе в каждый момент времени. Обслуживание заявок, поступающих на вход сервера, рассматривается как работа чистой СМО с ожиданием (поступившая заявка будегг ждать своей очереди, чтобы быть обслуженной). Заявки поступают от внутренних абонентских комплектов (АК) с директивным способом доступа, а так же от внешних АК, функционально закрепленных за коммутатором. Далее, считая СМО чистой, необходимо определить оптимальный размер буфера памяти, исходя из эмпирически выявленных параметров системы и заданной нормы потерь вызовов.

Необходимо определить пм - оптимальное число мест в буферной памяти сервера, при котором вероятность обработки заявки в сервере составит 0,999. Эмпирически определены следующие параметры системы: средняя интенсивность поступления заявок на вход системы ).3=2 мин"', время обработки заявки диспетчером за время ts=l/n3=0,5 мин, тогда средняя интенсивность обработки заявки диспетчером составит ц3=2 мина коэффициент использования ресурса системы ас= Х/йэ численно равен 1.

Расчеты проведены с помощью таблиц пуассоновского распределения, где:

Пк,а) = ~е-°; R(n,a) = ±^--e" (2)

Известно, что пуассоновское распределение относится к безгранично-делимым законам распределения, и поэтому справедливо утверждение: поток заявок, подчиняющийся пуасоновскому закону распределения, обладает свойством аддитивности. Если взять N каналов обработки потоков пуассоновских событий с интенсивностями щ и рассмотреть новый поток как суммарный поток всех этих каналов, то результирующий поток окажется также пуассоновским с интенсивностью flr = ]Г /jt ■ При оценке

качества обслуживания заявок в зависимости от числа мест в буферной памяти сервера и среднего числа занятых в системе каналов установлено, что увеличение количества мест в очереди более предпочтительно, чем расщепление потока вызовов. Для полноты описания модели системы, необходимо рассмотреть динамику изменения качества обслуживания в чистой СМО с ожиданием с учетом влияния среднего времени пребывания заявки в очереди при известных параметрах качества обслуживания. Из проведенного анализа следует, что при увеличении коэффициента использования системы — приближении а к единице, как среднее число заявок в очереди, так и время пребывания заявки в очереди неограниченно возрастают. Распараллеливание входного потока на две точки обслуживания резко снижает вероятность пребывания заявки в очереди, но не приносит желаемого результата - увеличения эффективности работы системы. Для более детальной проработки вопроса был проведен сравнительный анализ удвоения скорости обработки заявки и распараллеливания интенсивности ее обработки. Расчеты показали, что увеличение вдвое скорости работы сервера оказывается практически столь же эффективным, как и введение параллельного сервера той же производи-

тельности. Таким образом, наиболее эффективным способом улучшения работы системы массового обслуживания является увеличение ее производительности, которая, в конечном итоге, обуславливает повышение эффективности функционирования всей информационной инфраструктуры энергообъекта в целом.

Основой сформированной нами математической модели диспетчерского коммутатора, явилась СМО, обладающая свойствами пуассоновского распределения. Поскольку пуассоновское распределение относится к классу безгранично-делимых законов распределения, то справедливо утверждать, что свойства данного распределения распространяются на всю построенную сеть массового обслуживания СеМО, которая характеризуется следующим образом. Источник заявок - требования, одновременно поступающие на входы коммутаторов сети. Поток требований пуассоновский характеризуется суммарной плотностью I и обслуживается п каналами СМО. Для нахождения вероятностных характеристик системы был использован математический аппарат марковских процессов.

Рис. 1. Размеченный граф п - канальной СМО

На рисунке 1 показан размеченный граф п - канальной СМО. На вход поступает пуассоновский поток заявок с интенсивностью А. Число мест в очереди равно т. Время ожидания заявки в очереди Тож распределено по показательному закону со средним значением времени ожидания ; I, где v - плотность «потока ухода» заявки из очереди. Время обслуживания ToS распределено по показательному закону со средним

значением времени обслуживания где (i - плотность «потока обслуживания» одр

ного канала.

Такая дисциплина обслуживания полностью соответствует алгоритму работы сети ОДУ электростанции, где любая поступающая заявка не должна быть отклонена. Далее в параграфе 1.4 на основе математического аппарата марковских процессов определены основные вероятностные характеристики сети ОДУ электростанции. Данную математическую модель можно использовать как для исследования сети ОДУ, состоящей из N коммутаторов (серверов) и сформированной как п - канальное СМО с m -количеством мест в очереди, так и для исследования перспективной единой коммутационной платформы с расширенными функциональными возможностями. Эта платформа работает как СМО, на базе которой сформирована распределенная инфокомму-никационная сеть. Расчет вероятностных характеристик действующей и модифицированной сети показал: при действующих интенсивностях поступления Я и обработки заявки ц, с учетом технических характеристик диспетчерского коммутатора, вероятность потери вызова Р„+,„ бесконечно мала, а вероятность обслуживания P0gc (оценка качест-

ва устойчивости работы сети) бесконечно близка к единице.

Во второй главе дана характеристика функциональности инфокоммуникацион-ной инфраструктуры крупной электростанции. Логику обеспечения функциональной активности потребителя услуг сети ОДУ электростанции определяет количество функциональных групп, их составляющие и взаимосвязи в рамках сформированной задачи выбора возможных решений оптимизации. Так как технологический процесс выработки электроэнергии и тепла это четко сформированная последовательность выполнения организационных и технических мероприятий, целесообразно по заданной аналогии сформировать две одноименные функциональные группы. Сервисы, имеющие ту или иную степень значимости в сети связи ОДУ электростанции, составляют техническую группу распределенной функциональной плоскости. Организационную группу составляют сущности, прямо или косвенно влияющие на спецификацию ответственных решений лица, которое отвечает за логику организации технологического процесса предприятия. Здесь выделена информационная «включенность» потребителя услуг и эргономика организации его рабочего места, где информационная «включенность» потребителя в процесс производства это его способность при помощи вспомогательных средств доставки информации максимально адекватно проводить диагностику любой штатной и нештатной ситуации.

Для структурирования функциональной плоскости потребителю дана возможность оценить значимое влияние того или иного сервиса на ее организационную составляющую. Так оценивается значимость потребительского спроса на выделенные услуги связи. Далее, после построения структурной схемы взаимодействия двух групп функциональной плоскости, описывается их практическая весомость по сформированной шкале относительных оценок. Это и является характеристикой функциональности сформированной инфокоммуникационной инфраструктуры. Используя такую схему обеспечения функциональной активности абонентов сети ОДУ и внося дополнительный объем избыточной интеллектуально полезной информации в интерфейс ММ - человек - машина, можно максимально увеличить информационную «включенность» диспетчера электростанции в технологический процесс выработки электрической и тепловой энергии. Сравнительный анализ мнения пользователя показывает явное улучшение функциональных характеристик модернизированной функциональной плоскости. Дальнейший анализ проведенной структуризации явился основанием для определения атрибутов для сервисов, имеющих существенное влияние в сети ОДУ электростанции. Данная процедура предусматривает переход от субъективной оценки качества услуги в относительных коэффициентах к количественному измерению их показателей, с последующей оценкой существенности их влияния на потребителя.

К настоящему времени еще нет полной картины того, каким образом и при помощи каких механизмов человек осуществляет выбор. Существуют лишь определенные подходы и варианты предложений решения этих сложных вопросов. При этом они нередко в чем-то противоречат друг другу и в совокупности явно не исчерпывают все возможные способы выбора. Считается, что одной из наиболее типичных черт поведения диспетчера в ходе ведения оперативных работ является расчленение (декомпозиция) исходной проблемы на множество более простых промежуточных и последующее

применение стратегии компенсации или исключения (не компенсации). Основным фактором, влияющим на выбор потребителя в этих условиях, является большой объем дополнительной информации в виде оперативных переговоров, полученный в режиме on-line.

В таблице 1 приведены коэффициенты значимости К1(,кт), полученные в натурном эксперименте. Для улучшения чистоты эксперимента рассчитаны средние значения К3(,кс„) по результатам наблюдения на пяти получасовых интервалах. В этой же таблице приведены субъективные оценки значимости услуг, К3(потр), предложенные потребителем для информационной включенности (числитель) и эргономичное™ рабочего места (знаменатель).

Таблица 1

Услуга MSG Сообщение АСВ Обратный вызов МА Многолинейный вызов CFC Перевод вызова HOLD Удержание SM/LI Тихое прослушивание XFER Переадресация RM Будильник DSS Прямой вызов

и П-З (lh.cn) 0 0 0,32 0,33 0,33 0,62 0,12 0,16 0,4

&ifnomp) %х 0,3/ /0,1 %з %.з 0,6/ /0,3 X. 0.1/ /о 0.3/ /0,6

Процесс выбора значимых возможностей услуг связи показал, что предлагаемые возможности услуг современных телекоммуникационных платформ востребованы и влияют на организационные сущности всего производственного процесса энергообъекта Однако для проведения процесса оптимизации сети ОДУ по критерию функциональной значимости услуг необходимо провести процедуру формализации всех апо-стериорно полученных результатов. Для построения аналитической модели применялся аппарат формализации теории принятия решений, мотивированных интересами. В рамках подобной модели управления используются определения Ол, описывающие качество управляющих действий и решений. 0.1: тройка формальных объектов в которой 3 является множеством заинтересованных сторон (субъектов интересов); О — множество объектов интересов; я — отношения на элементах множества называется интересо-ориентированной системой. 0.2: если в составе интересо-ориентированной системы существует субъект, интересы которого обязаны учитывать и соблюдать все другие субъекты при реализации своих индивидуальных интересов, то такой субъект является доминирующим, и его интересы также являются доминирующими в интересо-ориентированной системе. О-З: интересо-ориентированная система является корпоративной, если в ее составе существует доминирующий субъект. 0.4: класс интересо-ориентированных систем, в которых субъект интересов единственен и объект интересов единственен, является минимальным. Система из минимального класса называется минимальной. 0.5: Система со структурой систем минимального класса, но такая, что мотивация управляющих действий субъекта определяется экзо-генно заданной целью, является «простой». Подобная логика построения систем наилучшим образом подходит для описания процедуры оперативного управления на крупной электростанции. На основании введенных определений интересо-ориентированных систем поясним смысл вышеуказанного понятия диагностики. Выбор ситуации в зависимости от наблюдаемого состояния назовем термином «диагно-

стика». Обратим внимание, что это самое важное для нас понятие. Далее, согласно концепции ситуационного управления должна быть задана функция полезности к* :(Ух5хХ)->Я', представляющая априорные предпочтения на управляющих альтернативах уеУ в соответствии с условием: У > у о ш8 (/, з, х) > и<2 (>•, 5, х). Вывод сформулируем в виде следующего постулата. Постулат диагностики. Ситуации являются эндогенными качественными характеристиками, определяющими отношение субъекта к состоянию. Они недоступны непосредственному наблюдению и нуждаются в диагностике, содержание которой сводится к выбору ситуации в зависимости от наблюдаемого состояния.

Из выполненных рассуждений и введенных постулатов следует, что принятие управляющих решений должно выполняться по следующей схеме:

1) для каждой ситуации выбирается управляющее воздействие;

2) наблюдается состояние, и в зависимости от обнаруженного состояния выполняется диагностика ситуации;

3) для ситуации, полученной по результатам диагностики, используется управляющее действие.

В соответствии с вышесказанным обобщенная модель сети ОДУ энергообъекта выглядит следующим образом: управление осуществляется на основе диагностики -выбора ситуации в зависимости от наблюдаемого состояния, субъектом интересов является диспетчер, объектом - технологический процесс, а информационная инфраструктура выступает в роли средства реализации интересов. Формирование команд выполняется в соответствии со схемой ситуационного управления, мотивированного интересами. Концепция ситуационного управления, мотивированного интересами, постулирует, что качество стратегии управления должно описываться критерием ожидаемой полезности, а стратегии диагностики — критерием риска потерь полезности. Нужную функцию диагностики аР(х, у) естественно определять значениями функции полезности х, у)= й/(5., х, у) при значении переменной состояния, при которых выполняются ограничения х е х5 с. X на допустимость ситуации х в роли альтернативы диагностики и выполняются ограничения у е Ух на допустимость управляющей альтернативы у в зависимости от заданной ситуации х е X. Для выбора ситуации в этих условиях требуется некоторый «ориентир оптимизации», который определял бы ту «наибольшую полезность», которую можно достичь при диагностике ситуации в зависимости от состояния 5 е 5. В роли такого «ориентира оптимизации» естественно использовать верхнюю грань функции полезности при условии заданного состояния 5- е 5. Поскольку при этом существуют ограничения [уЛ. с г] на допустимость управляющих альтернатив в зависимости от ситуаций ХеХ и ограничения [Л^ с х] на допустимость альтернатив диагностики в зависимости от состояний $ е 5 , то нужный «ориентир оптимизации» естественно определять выражением: /иг(у)= тахтахм'х(5,х,>'), geG.

кХ, уеГх

Предположим теперь, что при условии состояния 5 е 5 в качестве результата диагностики выбрана некоторая ситуация хеХ и при этом выбрана управляющая аль-

тернатива у е Ух.

Тогда выражение вида: г* х, у) = (з, - т* = | х, - тах шахн»* (5,.г,

будет описывать априорные «потери полезности» в сравнении с возможным «наилучшим» результатом выбора, определяемым указанным выше «ориентиром».

Данное выражение естественно определять как функцию диагностики. На основании проведенного анализа и результатов натурного эксперимента, построен график зависимости, который будет описывать априорные «потери полезности» в сравнении с возможным «наилучшим» результатом выбора, определяемым указанным выше «ориентиром» функции диагностики от количества используемых возможностей услуг связи. Из таблицы 1 видно, что потребляемые услуги связи имеют явный порог насыщения. Большая часть услуг используется в среднем режиме потребления, однако несколько услуг и комплексов их возможностей потребляются в избыточном режиме. Это связано с тем, что для диагностики состояния системы важна информационная избыточность потребляемых услуг, а так же их интуитивная доступность для среднестатистического пользователя.

В третьей главе рассмотрена проблема оценки надежности сети ОДУ с точки зрения применения современной телекоммуникационной техники. Оценка надежности сети связи ОДУ энергообъекта впервые проведена на основе действующих норм на надежность основного генерирующего оборудования. Далее, исходя из логики, что сеть ОДУ является информационной инфраструктурой, основной задачей которой является обеспечение готовности к работе генерирующего оборудования электростанции, задан коэффициент готовности для сети ОДУ на порядок выше коэффициента готовности основного оборудования энергообъекта. Кроме того, требования к коэффициенту готовности Кг сети связи ОДУ энергообъекта следует задавать, исходя из того, что вероятность одновременной неготовности ГТУ (любой отказ САУ в пиковом режиме работы) и сети связи ОДУ является бесконечно малой величиной. Для обеспечения этого соотношения необходимо, чтобы время безотказной работы сети связи было на два порядка больше периода пуска ГТУ, составляющего в пиковом режиме в среднем Т=4 часа (240 минут). Среднее время восстановления современной аппаратуры связи составляет не более 1в=10 минут. Таким образом, коэффициент готовности сети ОДУ должен быть не менее Кг=1-( Ю / 100-Т+ гв )=1-4,2 10-4=0,99958.

Сопоставим это значение с нормами на Кг сети связи общего пользования. Учитывая, что среднее время междугородного соединения составляет 3 мин., среднее время восстановления аппаратуры связи 10 мин., а наработка между отказами не менее 300 мин., получаем коэффициент готовности 0,968. Сравнивая это значение с Кг для сети ОДУ, можно сделать вывод, что надежность технологической сети связи крупного энергообъекта должна быть значительно выше, чем надежность сети связи общего пользования. Для более детального исследования проведен априорный анализ надежности действующей сети ОДУ электростанции как «системы» с набором «элементов».

Определение показателей надежности сети ОДУ крупной электростанции требует введения количественных характеристик свойств, которые принципиально влияют на появление отказа в сети. Ненадежностью элемента называется вероятность q(t) того,

= -L, т. е. при постоянной интенсивности от-

что элемент откажет (выйдет из строя) в течение времени t. Очевидно, q(t) = 1- p(t). Рассмотрим время безотказной работы элемента как случайную величину Т. Ненадежность q(t), есть не что иное, как функция распределения (интегральный закон распределения) F(t) величины Т: q(t)=P(T<t)=F(t), отсюда p(t) =1-F(t). Ненадежность q(t) обладает свойствами функции распределения неотрицательной случайной величины. Она равна нулю при t =0; не убывает с возрастанием t; стремится к единице при t—>се. Соответственно надежность p(t) — невозрастающая функция, равная единице при t = 0 и стремящаяся к нулю при t-«o. В качестве характеристики надежности элемента часто применяется среднее время безотказной работы, т. е. математическое ожидание величины Т: 1 = М(Т) = ji/(i~)dt. Среднее время безотказной работы для экспоненциально-0

ао .

го закона надежности: г = \e-**dt - —е

I Л

казов, среднее время безотказной работы элемента равно единице, деленной на эту интенсивность. Отсюда вытекает способ приближенного определения интенсивности отказов: вычисляют среднее время t безотказной работы элемента и берут величину, обратную ему. Таким образом, зная среднее время безотказной работы (или постоянную интенсивность отказов), можно в случае экспоненциального распределения найти вероятность безотказной работы для интервала времени от момента включения до любого заданного момента /. Таким образом, если устройство проработало без отказов до момента t, то дальнейшее распределение времени безотказной работы устройства будет таким же, как и в момент его первого включения. Это свойство полностью характеризует экспоненциальное распределение. Другие распределения не имеют указанного свойства

Из рассмотренного следует, на первый взгляд, парадоксальный вывод: нецелесообразно проводить профилактику или замену устройств для предупреждения внезапных отказов, подчиняющихся экспоненциальному закону. Конечно, никакой парадоксальности этот вывод не содержит, так как предположение об экспоненциальном распределении интервала безотказной работы означает, что устройство не стареет, или стареет очень медленно. Тогда, используя априорный анализ с помощью экспоненциального распределения, можно наиболее точно повторить свойства современной программно-управляемой коммутационной платформы, при построении ее математической модели, как элемента системы. На основании сделанных выводов рассмотрим восстанавливаемую систему без резервирования, которая характеризуется постоянной интенсивностью отказов X. После возникновения отказа система восстанавливается, причем время восстановления распределено по экспоненциальному закону с параметром ц. В периоде восстановления новые отказы не появляются. Система может находиться в двух состояниях: работоспособном (состояние 0) и восстановления (состояние 1). Указанные переходы можно представить в виде графа, где возможны четыре вида переходов из состояния в момент времени t в состояние в момент времени t+At: 0~*0 (безотказная работа), 0—*1 (отказ), 1—*0 (восстановление работоспособности), 1—>1 (продолжение восстановления). Этому графу соответствует матрица переходных вероятностей размера 2x2:

Ш аМ

Для составления уравнений вероятностей состояний следует записать формулу полной вероятности для каждого столбца матрицы:

ра (* + Аг) = ра«)рм(&0 + Рх «Ао(Д') = Ро (00 -ЛА/) + р,( ОМ/ + О(М), р,(/ + а/) = р0(1)ртт + А(0а,(А0 = Л>«)ЛЛ' + А (0(1 -М0 + •

Отсюда получена система двух дифференциальных уравнений (3) относительно вероятностей состояний «О» и «1» системы без резервирования:

№=Ш ~т(0,\ (3)

Вероятность того, что в момент времени с система находится в ремонте: Р.(0 = 11-[1-е™]

А + р

Функция готовности системы или вероятность того, что в момент времени I система работоспособна, равна:

Р

Ро(0 = 1-Р.(0 = -

(4)

Я + р

Величина р0 в рассматриваемом случае представляет вероятность работоспособности, pi - вероятность восстановления системы после аварии. Остается только ввести количественную характеристику готовности системы - вероятность работоспособного состояния в произвольный момент времени. Зависимость этой вероятности от текущего времени назовем функцией готовности и обозначим ее через G(t). Для рассматриваемых моделей получаем:

G(t) = е"Л + -^-Ь

о ¿V

Выполняя интегрирование, находим: G(/)---^ L----„-(-^х

Я + д Я + р Коэффициент готовности равен: Кг ~ lim G(t)

Л + р тср+т.

Графики функции С(1) для рассматриваемых значений Иц показаны на рисунке!. Из построенных графиков видно, что даже при условии качественной эксплуатации, согласно технологическим картам, аппаратура оперативной связи электромеханического типа выдерживает требования руководящих документов по уровню оперативной готовности Кг-0,999, в предельно возможном для себя режиме. В свою очередь новое поколение телекоммуникационных средств позволяет строить необходимые ин-фокоммуникационные инфраструктуры с коэффициентом готовности выше требуемого в руководящих документах.

0,99

1

1 1

Т..... -►

1 .......... .........

— —I— -1-

Рис. 2. Функция готовности системы без резервирование с восстановлением при различных значениях У\х

В главе 2 рассмотрены функциональные свойства информационной инфраструктуры, а в главе 3 - её надежность. Обоснованное решение о пути модернизации информационной инфраструктуры может быть принято только с учетом обоих критериев. Далее рассмотрена задача многокритериального выбора. Наличие конечного набора информации об относительной важности критериев, состоящей в том, что один критерий важнее другого, позволяет сузить множество компромиссов и, тем самым, получить более точную оценку для множества выбираемых решений. Иначе говоря, для ЛПР / -й критерий важнее у -го, если всякий раз при выборе из пары решений ЛПР

готово пожертвовать определенным количеством по менее важному у -у критерию

ради получения дополнительного количества по более важному ! -у критерию. При

* *

этом соотношение между числами Щ и позволяет количественно оценить указание

ную степень важности. В этом случае положительное число в„ = -. называется

коэффициентом относительной важности для указанной пары критериев.

С учетом введенных выше предположений опишем представленную на рисунке 3 векторную модель сети связи ОДУ старого и нового типа.

Кба

Рис. 3. Двухкритериальная векторная модель Сети ОДУ старого и нового типа Для сети старого типа (вектор с') характерна сложная разветвленная топология построения с поперечными связями между узлами коммутации. Кроме того, количество предоставляемых услуг связи меньше, чем у коммутатора нового типа. Если предположить, что в процессе выбора ЛПР ведет себя достаточно «разумно», то он будет

пытаться уйти от непредпочтительных решений. Тогда более слабый вектор с1 преобразуется в новый вектор оптимизации с', который будет тяготеть к более сильному вектору с'. Для обоснования коэффициента относительной важности ву, необходимо определить границы «разумности» для логически обоснованных действий ЛПР. В идеале ЛПР, готово пожертвовать старой топологией сети ОДУ и построить ее как новую распределенную сеть. При этом уменьшение длины отрезка с' с1 характеризуегся как улучшение свойства функциональной устойчивости программного обеспечения, которое управляет аппаратными средствами коммутационного сервера.

В четвертой главе проведена оценка целесообразности реализации сети оперативно-диспетчерского управления электростанции, обеспечивающей технические требования по передаче трафика, дальнейшую эксплуатацию и развитие с минимальными расходами.

В процессе оптимизации необходимо определить затраты на решения, удовлетворяющие техническим требованиям к организации сети ОДУ на базе СДТУ. Как правило, эта задача не может быть решена в общем виде. Целесообразно попарно рассмотреть, как меняются затраты под влиянием одного из критериев (функциональности или надежности) для достижения заданной реализуемости сети. Взамен этого другой рассматриваемый параметр должен удовлетворять менее жестким требованиям. При сравнительном расчете затрат необходимо учитывать и капитальные, и эксплуатационные расходы. Расходы различного характера, возникающие в разные моменты времени могут учитываться на основе расчета актуальной стоимости.

Если в момент времени I необходимо использовать сумму С, , и в период СК / вклад дает ежегодный приход брутто г %, то затраты, учитываемые в настоящее время:

С

С„ = -—'-у, где значение г принято брать большим, чем банковские проценты для реализации схемы лизингового кредитования. При выборе г необходимо учитывать, что:

— из-за быстрого морального старения оборудования связи необходима амортизация этого оборудования в течение короткого времени, поскольку вследствие стремительного развития технологий связи сеть ОДУ периодически трансформируется, и часто оборудование необходимо заменять до его физического износа;

— из-за неточных предварительных оценок долгосрочные капиталовложения не обязательно используются с хорошей эффективностью, что является одним из стимулов для оптимизации;

— при крупных капиталовложениях в первое время не обеспечивается проектируемая абонентская нагрузка, что тоже является одним из стимулов для оптимизации.

С учетом вышесказанного актуальная стоимость капиталовложений принимает вид (5):

0 (1 + г)' (I + г)Т (1 + г)г у)

где 5 — затраты на годовую эксплуатацию, М = С'е~аСГ~п — остаточная стоимость в Т-ый год, С' — остаточная стоимость в сумме капиталовложений, то есть часть возвращаемых затрат, которая ежегодно уменьшается на а процентов. Исходя из вышеска-

занного, модернизацию сети ОДУ удобно проводить поэтапным способом. Этому способствует и модульная структура построения современного телекоммуникационного оборудования. Если капиталовложения выполняются поэтапно и сеть расширяется в отрезки времени <2... Г„, то Ко примет вид:

Если предположить, что потребности абонентов в дополнительных услугах связи на последующих этапах построения сети ОДУ возрастают экспоненциально, то стоимость построения оптимальной сети ОДУ можно выразить в форме: N(t) = N(0)e", где N(t) и N(0) - стоимость в /-ый и 0-ой период эксплуатации, a v - отношение ежегодного прироста.

Расчет оптимального периода капиталовложений целесообразно проводить для перспективного развития сети ОДУ блочной очереди электростанции. При оптимизации необходимо учитывать, что в настоящее время технические параметры современного оборудования за период 1ар, меняются в значительной мере, в связи с чем К0 дает возможность получить более точные данные относительно предварительно предполагаемых потребностей. Для этого при очередных капиталовложениях в действующее оборудование СДТУ, то есть при рабочем проектировании новой ступени, необходимо рассмотреть, в какой степени изменились конъюнктурные условия в корпоративной политике ведущего производителя. Это означает, что планы на длительные сроки подготавливаются вперед на Глет, а для целей практической реализации непосредственно используется план этапа tap, периода AN. Перед подготовкой плана реализации очередного второго этапа в момент времени (¿ц снова выполняется расчет вперед на Т лет и рассчитывается оптимум сети ОДУ с учетом изменений на очередной период top,. Из этого второго долгосрочного плана снова выполняются задачи, соответствующие только первой ступени капиталовложения. Затем в очередной момент времени tiN, процесс снова повторяется. Смысл подобного перспективного планирования заключается в том, что при оптимизации учитываются цели долгосрочного развития, однако планы реализации из-за возможных меняющихся условий рынка подготавливаются вперед только на период top, перед осуществлением капиталовложений.

С другой стороны для поиска оптимума капиталовложений, надежность сети ОДУ электростанции целесообразно повышать до тех пор, пока стоимость суммы затрат на увеличение надежности сети не превысит стоимость экономических потерь в выработке электрической энергии и тепла из-за простоев и ремонта оборудования

Для достижения поставленной цели коэффициент готовности выражается через обратную величину - коэффициент неготовности, который далее записывается в форме уравнения параметров и является развернутой функцией п - числа отказов в течение единицы времени и £ - полное время пропадания связи. Общая форма уравнения:

(6)

СДТУ.

Кг=\-пЬ=\- хА (7)

Дифференцируя уравнение по затратам, получим оптимум для п к Ь при постоянных ценах. Практическое решение поставленной задачи требует определения вышеуказанных коэффициентов, исходя из отдельно рассматриваемых частных условий. Результаты решения указанной задачи оптимизации затрат можно использовать для рационального планирования объема эксплуатационных работ на оборудовании СДТУ.

В пятой главе рассматривается оптимальный выбор на основе трех критериев и показано его практическое воплощение на конкретном примере. При решении широкого круга прикладных задач из области техники и экономики приходится иметь дело с выбором наилучших решений при наличии нескольких критериев оптимальности. К настоящему времени в зависимости от характера и объема имеющейся в наличии информации о решаемой задаче разработано значительное количество различного рода эвристических процедур выбора при многих критериях. Отличительной особенностью таких процедур является отсутствие их строгого обоснования. Обычно аргументы в пользу применения той или иной процедуры выбора являются не доказательствами, а лишь некоторыми соображениями автора, которые при определенных обстоятельствах одни исследователи принимают, а другие отвергают. При этом сами авторы подобных процедур не могут указать четкие границы области применимости предлагаемых методов. Это ведет к тому, что для решения одной и той же задачи использование различных методов обычно приводит к принципиально отличающимся вариантам наилучшего выбора. Тем самым этот вопрос не снимается, а лишь переводится из одной плоскости в другую. Принципиальная сложность задач выбора при многих критериях заключается в невозможности априорного определения того, что называют наилучшим решением. Дело в том, что каждое лицо, принимающее решение (ЛПР), имеет право вкладывать свой собственный смысл в это понятие. Более того, небольшое изменение обстоятельств, при которых осуществляется выбор, может привести к изменению смысла наилучшего решения. Следовательно, это понятие не может быть учтено в рамках фиксированной математической модели, как по причине количества обстоятельств, так и в силу невозможности «математизации» различных аспектов психологического характера, оказывающих влияние на окончательный выбор.

В отличие от традиционного подхода в последнее время активно развивается методология, не предполагающая для своей реализации наличия строгого определения выбираемого решения. Ее суть заключается в получении тех или иных оценок сверху для неизвестного множества выбираемых решений на основе определенных общих свойств поведения ЛПР в процессе принятия решений. Данная методология организована следующим образом. Сначала формулируются основные понятия, определения и используемые предположения (главы 2, 3, 4). Затем вводится задача многокритериального выбора и устанавливается принцип Парето, согласно которому при определенных общих обстоятельствах, выраженных в виде четырех «разумных» аксиом А3.1 - АЗ.4, для всех пар решений х',х" с X, для которых имеет место неравенство /(х')>/ (х"), выполняется соотношение х' >-х х". То-есть, если значение целевой функции решения х' больше или равно значению целевой функции х", то решение х' доминирует решение . Далее выбор «внутри» множества Парето проводится с помощью метода последовательного сужения этого множества на основе информации об относительной важно-

- го-

сти критериев. Анализ двухкритериальной задачи выбора в сети ОДУ крупной электростанции показывает, что важность одного критерия в сравнении с другим оказывается не одинаковой для различных пар критериев. Например, важность критерия актуальной стоимости сети ОДУ в сравнении с критерием надежности представляется большей, чем важность критерия величины функциональной диагностики в сравнении с тем же критерием актуальной стоимости. В соответствии с этим для решения трех-критериальной задачи требуется ввести более «сильное» определение важности критериев. В работе предложено следующее: если имеется два сообщения об относительной важности критериев и они являются взаимно независимыми, то-есть <-й критерий важнее у'-го, а он, в свою очередь, важнее некоторого ¿-го критерия, при условии у Ф ¿, к ф у", к Ф тогда для учета этого набора информации и формирования оценки сверху нужно дважды применить теорему 3.1, в которой идет речь об учете информации об относительной важности одного критерия в сравнении с другим. Сначала следует пересчитать к-й критерий для того, чтобы воспользоваться информацией о том, что у-й критерий важнее к-го. Затем необходимо пересчитать у-й критерий для учета информации о том, что 1-й критерий важнее у-го. В результате будет образован новый векторный критерий, который будет отражать взаимосвязь между менее важными у'-м и к-м критериями. Множество парето-оптимальных решений относительно нового векторного критерия будет представлять собой оценку сверху для неизвестного множества выбираемых решений.

Далее теорема Т формализует общие рассуждения по данному вопросу. Т: Пусть выполнены аксиомы А3.1 - А3.4 и имеются два сообщения о том, что /-й критерий важнее у'-го критерия с коэффициентом относительной важности 0ч, а также что ;'-й критерий важнее к-го критерия с коэффициентом относительной важности вл. Тогда для любого непустого множества выбираемых решений справедливы включения: Бе!Х(^:Р(Х)сР(Х), где Р{Х) множество парето-оптимальных решений в многокритериальной задаче с множеством возможных решений Хи новым {т+У)-мерным векторным критерием g, определяемым равенствами:

зж чо-А)/*

ё, Для всех ^ е / \ {¿}

Приведем геометрическую иллюстрацию теоремы Т для случая линейных критериев. Пусть т=п=3, /(х)=(с',х), '-1,2,3, где с1, с2, с3, хеК3 (см. рис. 4). Предположим, что первый критерий важнее второго с коэффициентом относительной важности ва = 0,25, а также важнее третьего критерия с коэффициентом относительной важности в„ «о,4- Учет большей важности первого критерия в сравнении со вторым приводит к трехкритериальной задаче с векторами с1, с3, являющимися градиентами трех линейных критериев. Аналогично, учет большей важности первого критерия в сравнении с третьим ведет к трехкритериальной задаче с тремя векторами с1, с2, с\ Тем самым,

лолучаем два конуса целей, соответствующих двум имеющимся сообщениям об относительной важности. Для одновременного учета обоих сообщений об относительной важности необходимо рассмотреть пересечение указанных конусов. В итоге приходим к конусу, порожденному четырьмя векторами с', с\, с',, сл. Это и есть конус целей новой задачи, множество Парето которой дает оценку сверху для множества выбираемых решений.

Рис, 4. Многокритериальный конус целей

Если считать, что с' - градиент линейного критерия минимальной стоимости сети ОДУ электростанции, с2 - градиент критерия функциональности сети, а с1 - градиент линейного критерия ее надежности, то после проведения процедуры оптимального выбора появляется новый линейный критерий с градиентом с . Он лежит на вновь образованной грани конуса целей, и его положение в пространстве зависит от значений ба и ва .

Результатом исследований, проведенных в третьей главе, было заключение, что при двухкритериальном выборе уменьшение длины отрезка между векторами оптимизации характеризуется как улучшение свойства функциональной устойчивости программного обеспечения, которое управляет аппаратными средствами коммутационного сервера. Напомним, что функциональной устойчивостью программно-аппаратного комплекса является надежная работа аппаратных средств, вытекающая из минимума вероятности появления коллизий от проведения корректировок в программном обеспечении комплекса. Другими словами, выпуск новой версии программного обеспечения (ПО) для управляющего комплекса должен только исключать старые ошибки (багги) и проведенные корректировки не должны влиять на уже отлаженные циклы алгоритма ПО. По такой технологии обновляются драйверы на сайтах ведущих производителей компьютерной индустрии. Однако ПО телекоммуникационного сервера намного сложнее драйвера компьютерного модуля. По этой причине весомость нового критерия значительно выше. Если анализировать свойства конуса целей (рис. 4), то можно обнаружить, что при заданных начальных условиях идет наполнение конуса целей в сторону увеличения значимости критерия надежности относительно критерия актуальной стоимости и уменьшения значимости критерия функциональности сети относительно того же критерия. Подобная расстановка приоритетов говорит о том, что ЛПР готово увеличивать функциональность сети, но с минимальными потерями по критерию надежности. Это можно реализовать, если оптимизировать сеть ОДУ электростанции согласно схеме сокращения интервалов этапов капиталовложений при проектировании ее развития.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате выполнения диссертации разработана научно-обоснованная методика многокритериальной оптимизации информационной инфраструктуры крупной электростанции с учетом взаимозависимости ее функциональных, надежностных и стоимостных параметров. При этом суть эффективной структуры сети ОДУ заключается в наличии инновационной телекоммуникационной платформы, обладающей необходимой производительностью, надежностью и набором услуг, обеспечивающих высокую «включенность» диспетчера как лица, принимающего решение. Суть оптимальной стратегии внедрения перспективных телекоммуникационных услуг заключается в поэтапной динамике развития сети ОДУ на основе векторной модели оптимального многокритериального выбора. Частные результаты диссертации заключаются в следующем:

1. Разработана модель диспетчерского коммутатора энергообъекта, основанная на модели чистой системы массового обслуживания с ожиданием и пуассоновской нагрузкой. Для нее рассмотрены процессы влияния среднего времени пребывания заявки в очереди, а также проведен сравнительный анализ удвоения скорости обработки заявки и распараллеливания интенсивности ее обработки.

2. На основе разработанной модели проведен анализ сети ОДУ крупной электростанции, в результате чего выявлена возможность улучшения ее характеристик за счет объединения аппаратных ресурсов. Обосновано, что для оптимизации сети выбранное направление формирования сетевых ресурсов будет глобально оптимальным при проведении оптимизации по функциональным характеристикам, уровню надежности и стоимости сети.

3. Дана характеристика функциональности инфокоммуникационной инфраструктуры электростанции. Выбор значимых услуг связи показал, что предлагаемые возможности услуг современных телекоммуникационных платформ востребованы и влияют на организационные сущности всего производственного процесса энергообъекта, а определенный атрибут услуг может рассматриваться как критерий при оптимизации сети ОДУ по функциональным признакам.

4. Построена аналитическая модель сети ОДУ крупной электростанции как информационная модель интересо-ориентированной системы минимального класса с тактическими альтернативами. Она позволяет оптимизировать сеть ОДУ по функциональным признакам, а выявленные критерии оптимизации дают возможность в явном виде проследить оптимум функциональных возможностей сформированной сети ОДУ на основе современной телефонной коммутационной платформы.

5. С учетом показателя надежности сети ОДУ электростанции построена априорная модель диспетчерского коммутатора сети ОДУ электростанции как восстанавливаемая система без резервирования. Особенностью такой системы является ее высокая надежность при правильном режиме эксплуатации, на основании чего доказана возможность объединения аппаратных ресурсов без снижения комплексного коэффициента готовности оборудования СДТУ.

6. Построена векторная модель сети ОДУ крупной электростанции сформированная по принципу выделения Парето - оптимального множества недоминируемых ре-

шений, которая позволила провести процесс оптимизации с использованием функции диагностики и коэффициента готовности модернизируемой сети ОДУ.

7. Для проведения анализа перспективного развития сети ОДУ с использованием современной телекоммуникационной техники СДТУ было предложено использовать методологию учета капитальных и эксплуатационных затрат на основе расчета вновь введенного критерия актуальной стоимости.

8. Разработана схема сокращения интервалов этапов капиталовложения при проектировании развития сети ОДУ на базе современного оборудования связи СДТУ, причем расчетные ступени оптимизации затрат позволили максимально сократить единовременные капиталовложения в развиваемую сеть. При этом оптимизация затрат на эксплуатационную готовность необслуживаемого оборудования СДТУ показала, что вероятность безотказной работы сети ОДУ на оборудовании СДТУ нового типа выше требуемой.

9. Окончательная векторная модель сети ОДУ крупной электростанции, построенная по принципу формирования оценки сверху и выделения в конусе целей Парето -оптимального множества недоминируемых решений, позволяет провести процесс оптимального выбора с использованием трех критериев, после чего в явной форме определяется четвертый критерий, отражающий взаимозависимость функциональных и надежностных характеристик сети ОДУ за счет объединения аппаратных ресурсов.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Опубликованные в изданиях, по списку ВАК РФ:

1. Анализ сети оперативно-диспетчерского управления (ОДУ) крупной электростанции / Г.В.Пилипенко // Естественные и технические науки. — 2007. — № 4. С.210 -216.

2. Выбор оптимальной системы оперативно-диспетчерского управления электростанции / Г.В.Пилипенко // Энергетик. — 2008. — № 10. С. 34-35.

3. Оптимизация человеко-машинного интерфейса с помощью модели диспетчерского управления электростанцией / Г.В.Пилипенко // Автоматизация и современные технологии. — 2009. — № 5. С. 43 -45.

Публикации в других изданиях

1. Концептуальный анализ основных принципов построения инфокоммуникационных сетей генерирующих объектов в Электроэнергетике / Г.В. Пилипенко // Аспирант и соискатель, —2005, —№ 1. С. 187 - 193.

2. Разработка способов оптимизации работы системы оперативно-диспетчерского управления на крупной электростанции / Г.В.Пилипенко // Аспирант и соискатель. — 2006. — №4. С. 269-274.

3. Общие принципы построения математической модели для диспетчерского коммутатора энергообъекта / Г.В.Пилипенко // Аспирант и соискатель. — 2007. — № 3. С. 135 - 143.

4. Оптимизация капиталовложений при заданном уровне надежности средств диспетчерского и технологического управления крупной электростанции / Г.В.Пилипенко // Вопросы экономических наук. — 2008. —№ 5. С. 83-85.

//.о

/ у

5. Оптимальный многокритериальный выбор в сети ОДУ крупной электростанции Пилипенко Г.В. // Техника и технологии. — 2008. — № 5. С 46-49.

ПИЛИПЕНКО Геннадий Викторович

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ

ИНФРАСТРУКТУРЫ КРУПНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ НА БАЗЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 17.06.2009 г. Формат 50/84 1/16. Печать плоская. Усл. печ. л.1,39 Тираж 100 экз. Заказ №311. ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина» 153003, Иваново, ул. Рабфаковская, 34. Отпечатано в УИУНЛ ИГЭУ.

Введение.

1. Разработка модели системы оперативно-диспетчерского управления генерирующего объекта.

1.1. Общие принципы построёния математической модели для диспетчерского коммутатора энергообъекта.

1.2. Математическая модель диспетчерского коммутатора* энергообъекта как чистая система с ожиданием и пуассоновской нагрузкой.

1.3. Учет влияния среднего времени пребывания заявки в очереди.

1.4. Сравнительный анализ удвоения скорости обработки-заявки и распараллеливания интенсивности ее обработки.

1.5. Анализ сети оперативно-диспетчерского управления (ОДУ) крупной электростанции.

2. Оптимизация инфокоммуникационной инфраструктуры электростанции по функциональным характеристикам.

•2.1. Постановка задачи выбора.

2.2. Характеристика функциональности инфокоммуникационной инфраструктуры электростанции.

2.3. Определение атрибутов услуг, имеющих существенное влияние в сети ОДУ электростанции.

214. Управление, мотивированное интересами.

2.5. Определение минимального класса систем.

2.6. Определение роли приращения информации в процессе диагностики технологического процесса\.

3. Оптимизация инфокоммуникационной инфраструктуры электростанции по.критерию надежности.

3.1. Проблема оценки надежности;.

3.2. Надежность сети оперативно-диспетчерского управления крупной электростанции.

3.3. Методология оценки надежности сети ОДУ крупной электростанции.

3.4. Априорная модель диспетчерского коммутатора сети ОДУ электростанции как восстанавливаемая система без резервирования

3.5: Многокритериальный выбор с использованием информации об относительной важности критериев.

3.6. Решение задачи многокритериального выбора в сети ОДУ крупной электростанции.

4. Оптимизация, инфокоммуникационной инфраструктуры электростанции по критерию актуальной стоимости.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Актуальная стоимость.

4.3. Оптимизация капиталовложений при росте запросов абонентов

4.4. Оптимизация капиталовложений при заданном уровне надежности сети ОДУ электостанции.

5. Многокритериальный выбор и его практическое воплощение на примере оптимизации сети ОДУ ГРЭС-3 ОАО «Мосэнерго».

5.1. Оптимальный выбор в многокритериальной среде на основе трех критериев.

5.2. Практическое воплощение теоретических положений на примере оптимизации сети ОДУ ГРЭС-3 ОАО «Мосэнерго».

Актуальность темы диссертации. Тема этой диссертации сформировалась в результате теоретического осмысления практики функционирования системы оперативно - диспетчерского управления (ОДУ) на крупной электростанции. Ее эффективность определяется качеством выполнения двух групп задач: непосредственное управление электроэнергетическими режимами в реальном времени (оп-Ппе-технологии) и расчет-но-аналитическое обеспечение управления электроэнергетическими режимами (off-Нпе-технологии). Первая группа задач связана с оптимальным развитием средств диспетчерского и технологического управления (СДТУ). Исследования, проведенные после крупных аварий в энергетике США, показали, что причиной низкой эффективности деятельности оперативного персонала являются значительные недостатки в использовании и организации средств обмена оперативной информацией и технологии» ее представления.

Вопрос оптимизации системы ОДУ на базе СДТУ возник в момент, когда средства коммутации начали стареть морально намного быстрее, чем происходил их физический износ. Кроме того, в последние годы явно наблюдалась тенденция объединения, технологий передачи данных и технологий передачи голосовых сообщений. В связи с этим возник вопрос, как эффективно интегрировать новые телекоммуникационные технологии в процесс выработки электроэнергии на крупной электростанции.

Топология построения информационной инфраструктуры крупной электростанции предусматривает организацию сети массового обслуживания- с системами различного уровня сложности. Такое решение имеет низкую эффективность из-за слабой интенсивности взаимодействия абонентов сети. Характерной особенностью настоящего момента является растущая потребность абонентов в дополнительных сервисах, чего статичная сеть старого образца предоставить не может. Широкомасштабные исследования, проведенные американским энергетическим исследовательским институтом по проблеме влияния человеческого фактора в системах управления, указывают на возможность достижения эффективных результатов при использовании в системах оперативного управления современных инфокоммуникационых технических устройств.

Актуальность темы многократно возрастет в ближайшие годы при реализации программы развития электроэнергетического комплекса страны.

Цель работы заключается в разработке научно-обоснованной методики построения, сети ОДУ крупной электростанции на базе СДТУ с учетом решения задачи многокритериального выбора. Такая модель предусматривает развитие процесса внедрения перспективных телекоммуникационных технологий как диффузию инноваций, которые в дальнейшем будут способствовать более качественному развитию производственных отношений в процессе выработки тепловой и электрической энергии.

Постановка научной задачи диссертации. Для достижения цели диссертационной работы требуется решить следующие задачи:

- разработать математическую модель сети ОДУ на базе СДТУ энергообъекта и провести анализ его работы;

- разработать общие подходы оптимизации сети ОДУ по функциональным признакам, надежности и минимальной стоимости;

- разработать модель многокритериального выбора направления оптимального развития сети ОДУ крупной электростанции.

Постановка практической задачи диссертации. Провести реализацию стратегии внедрения построенной модели многокритериального выбора на сети ОДУ ГРЭС-3 филиал ОАО «Мосэнерго».

Областью исследования являются: теоретические основы и прикладные методы анализа и повышения эффективности, надежности и живучести систем и средств управления производством на этапах их разработки, внедрения и эксплуатации. Таким образом, избранная тема диссертации относится к следующим областям исследования научной специальности 05.13.06: раздел 4. Теоретические основы и методы-математического моделирования организационно-технологических систем и комплексов, функциональных задач и объектов управления и их алгоритмизация; раздел 6. Научные основы, модели и методы идентификации производственных процессов, комплексов и интегрированных систем управления; раздел 19. Разработка методов обеспечения совместимости и интеграции АСДУ, АСУТП, АСУП и других систем и средств управления.

Предмет исследования. В настоящее время при реконструкции сети оперативно-диспетчерского управления на крупных электростанциях либо рассматривают задачу оптимизации применительно к одному из ее актуальных направлений (функциональность, надежность, стоимость), не учитывая многомерный характер субъективно-объективных связей в системе, либо не учитывают эффект влияния> на качество ситуационного управления «лица принимающего ответственное решение» (ЛШР). Такая постановка целей ограничивает реализуемость оптимума при решении задачи реконструкции сети ОДУ на базе современных инфокоммуника-ционных технологий. Методы для оценки многомерного характера субъективно-объективных связей в системе, учитывающие эффект влияния ЛПР, в специальной литературе рассматриваются только в общем виде [61]. Они основаны на учете информации об относительной важности критериев и осуществлении, на этом основании, многокритериального выбора. Применение вышеуказанной теории многокритериального выбора дало возможность развить стратегию построения- сети оперативно-диспетчерского управления на крупной электростанции с учетом улучшения функциональных признаков новой сети, надежности и минимальной стоимости ее развития.

Модернизированная система оперативно-диспетчерского управления предполагала получение следующих отличительных характеристик по сравнению с существующими:

• организация единой технологии информационного взаимодействия пультов диспетчерского управления с использованием общесистемного коммутационного поля,

• реализация ситуационного представления голосовой,информации в режиме on-line,

• визуальный мониторинг состояния-абонентов сети и удобный ускоренный доступ к информационно-связанным- абонентам системы,

• интуитивно понятный интерфейс доступа к системе, который повышает информационную активность оперативного- персонала и поддерживает его мобилизационную готовность.

В системе ОДУ электростанции, как,в любоа вспомогательной инфраструктуре специального назначения, от того, как. учитывается многомерность всех влияющих факторов будет зависеть» и эффективность выработки конечного продукта — тепловой и электрической энергии. Поэтому предметом исследования данной научной работы стала стратегия внедрения перспективных телекоммуникационных технологий- для* повышения качества процесса управления технологическим процессом выработки электрической и тепловой энергии. Кроме того, оптимизация-работы средств диспетчерского и технологического управления на автоматизированном рабочем месте начальника смены электростанции уменьшает вероятность возникновения инцидентной или аварийной ситуации, что является^ основной целью оперативного управления в принципе.

Методы исследования. К ним относятся методики и методы.теории телетрафика, теории вероятности, математической статистики, теории ситуационного управления, аналитического планирования, организации систем, метод Парето-оптимального решения задач многокритериального выбора, а также методы описательного и сравнительного анализа.

Степень обоснованности и достоверности научных результатов. Достоверность научных результатов диссертации обусловлена корректностью применяемых теоретических подходов и эффективностью их практического применения при модернизации сети оперативно-диспетчерского управления на крупной электростанции ОАО «Мосэнерго».

Научная новизна результатов диссертационного исследования заключается в разработке аналитической модели диспетчерского коммутатора энергообъекта и сети ОДУ, учитывающей влияние основных параметров сети массового обслуживания и информативных параметров анализируемой среды; в обосновании выбора функциональных атрибутов услуг и параметров надежности, имеющих существенное влияние в сети оперативно-диспетчерского управления на основе; в применении методики выбора оптимального решения при построении модернизации сети ОДУ на крупной электростанции; в разработке методики коррекции функции актуальной стоимости реализуемой сети ОДУ за счет построения наблюдаемой трехмерной векторной модели.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- разработана математическая модель диспетчерского коммутатора энергообъекта как чистая система с ожиданием и пуассоновской нагрузкой;

- разработана модель системы оперативно-диспетчерского управления генерирующего объекта;

- выявлен положительный эффект от объединения аппаратных ресурсов СДТУ на базе общей программно управляемой коммутационной платформы;

- впервые формализован процесс выбора по функциональным признакам перспективных услуг связи в объединенной сети ОДУ на базе интегрированной платформы СДТУ;

- определены преимущества объединенной коммутационной платформы с учетом сформулированных требований, обеспечивающих повышение уровня надежности топологии развиваемой сети;

- построена модель многокритериального выбора и определены тенденции влияния основных направлений оптимизации друг на друга;

- выявлены особенности построения инновационной сети ОДУ с учетом минимизации затрат на ее перспективное развитие;

- на основе модели многокритериального выбора разработана оптимальная стратегия внедрения перспективных телекоммуникационных услуг на крупной электростанции энергообъединения.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке формального подхода к многокритериальной оптимизации информационной инфраструктуры крупной электростанции на базе перспективных телекоммуникационных технологий. Кроме того, самостоятельную теоретическую значимость имеют аналитическая модель диспетчерского коммутатора энергообъекта и сети ОДУ, открывающая возможность оптимального развития сети ОДУ на единой коммутационной платформе, и методика выбора функциональных атрибутов услуг технологической сети связи.

Практическая значимость работы заключается в том, что на основе проведенных исследований осуществлен выбор эффективной структуры сети ОДУ электростанции и разработан, с участием автора, информационный интерфейс человека и СДТУ, основными особенностями которого являются: комплексное восприятие характера развиваемой ситуации, отражение динамики процесса и изменения его состояний, обобщенность представления информации, развитый укоренный диалог пользователя, эффективность воздействия существенной информации на человека, более качественная «включенность» оперативного персонала в АРМ.

Разработанный информационный интерфейс позволяет осуществить контроль и диагностику оперативной ситуации в режиме «on-line», что имеет большое значение для поддержания режимов выработки электрической энергии.

Реализация работы в практической деятельности. Разработанная структура* сети ОДУ введена в промышленную эксплуатацию на всех энергообъектах Электрогорского района Энергосвязи филиал ОАО Мосэнерго: ГРЭС-3 (г. Электрогорск), ТЭЦ-6 (г. Орехово-Зуево), ТЭЦ-29 (г. Электросталь), ГТУ-ТЭЦ (г. Павлово Посад) в 2006 году.

Апробация работы. Разработанная структура сети ОДУ прошла период опытной эксплуатации на двух энергообъектах Электрогорского района Энергосвязи филиал ОАО Мосэнерго: ГРЭС-3 (г. Электрогорск), ТЭЦ-6 (г. Орехово-Зуево) с сентября 2005 года по октябрь 2006 года, что зафиксировано соответствующими- приказами и актами по филиалу «Энергосвязь». Предложенные модели оценки качества обслуживания проверены экспериментально на коммутационных узлах сети «Энергосвязь» филиал ОАО «Мосэнерго», показали хорошую согласованность теоретических результатов с результатами статистических измерений и позволили прогнозировать необходимую реализуемость сети оперативно-диспетчерского управления на базе современных средств диспетчерско-технологического правления.

Выводы: векторная модель сети ОДУ крупной электростанции, построенная по принципу формирования оценки сверху и выделения в конусе целей Па-рето оптимального множества недоминируемых решений, позволяет провести процесс оптимального выбора с использованием трех критериев; в явной форме найден четвертый критерий, отражающий взаимозависимость функциональных и надежностных характеристик сети ОДУ за счет объединения аппаратных ресурсов.

5.2. Практическое воплощение теоретических положений на примере оптимизации сети ОДУ ГРЭС-3 ОАО «Мосэнерго»

В начале XX века почти вся русская промышленность, в том числе и энергетика, держалась на баснословно дорогом привозном топливе - бакинском мазуте. Стоимость топлива в России была в 2-3 раза выше, чем в Германии и Англии. В 1911 году Р.Э. Классон предложил построить возле Москвы «торфяную» электростанцию - ведь торфом так богато Подмосковье. 23 апреля 1912 года «Общество 1886 года» передало в Богородскую земскую управу проект строительства станции «Электропередача». В 1913 году будущая торфяная станция была выделена в самостоятельное акционерное предприятие, которому были переданы права на купленные земли и постройки.

Устав нового акционерного общества «Электропередача» был Высочайше утвержден 28 апреля 1913 года. Учредителями были Алексей Августович Давидов и Владимир Константинович Келлер. Давидов являлся и крупнейшим акционером (ему принадлежали акции на сумму 5 млн 296 тыс. рублей). Петербургский коммерческий банк владел акциями на сумму 620 500 рублей, в числе мелких акционеров значились В.К. Келлер (50 тыс. рублей), Э.Г. Буссе, Р.Э. Классон, Ф.А. Плеске (по 10 тыс. рублей). «Обществу 1886 года» принадлежало до 20% акций нового предприятия. Таким образом, «Электропередача» стала, выражаясь современным языком, первым дочерним акционерным обществом «Общества 1886 года».

Название «Электропередача» получили строящаяся электростанция (ныне ГРЭС-3) и поселок (ныне город Электрогорск) в Богородском уезде Подмосковья (возле нынешнего Ногинска). Коммерческим директором общества «Электропередача» стал ученый-энергетик Г.М. Кржижановский. Значительный вклад в строительство электростанции внесли выдающиеся русские инженеры И.И. Радченко, А.В. Винтер, В.Д. Кирпичников, Г.Б. Красин, В.В: Старков. На строительстве станции «Электропередача» трудились рабочие московских электростанций, а для монтажа турбин были привлечены иностранные специалисты.

12 марта 1914 года электростанция «Электропередача» дала первый ток. На станции были установлены 3 турбогенератора мощностью 5 тыс. кВт и .11 паровых котлов низкого давления. Мощность станции составляла 15 тыс. кВт. Вскоре после пуска электростанции произошло событие, которое можно назвать большим достижением в развитии энергетики - Р. Э. Классон изобрел революционный для того времени способ гидродобычи торфа. Он не только облегчал отделение примесей и транспортировку ценного топлива, но и приравнивал энергоемкость торфа к нефти.

Станция «Электропередача» стала научным центром русской энергетики, местом, где испытывали и внедряли новые технологии. Тут не только разрабатывались способы добычи торфа и сжигания его в топках энергетических котлов, но и исследовались возможности передачи электроэнергии на большие расстояния. До пуска этой электростанции в московском энергохозяйстве вообще не было воздушной высоковольтной сети.

Именно отсюда, от «Электропередачи», потянулись провода первых в России ЛЭП напряжением 70 кВ. Эти линии связали электростанцию в Богородском уезде с Измайловской подстанцией в Москве, а через нее -со станцией на Раушской набережной. Так было положено начало созданию Московской энергетической системы, ставшей впоследствии ядром Единой Энергетической системы страны.

В настоящее время ГРЭС-3 состоит из трех очередей выработки тепловой и электрической энергии.

Первая очередь — является источником теплоснабжения г. Элек-трогорска, таблица 5.1.

Заключение

В результате исследований, направленных на оптимизацию информационной инфраструктуры крупной электростанции на базе перспективных телекоммуникационных технологий, разработаны математические модели организации сети оперативно-диспетчерского управления технологическими процессами как единой телекоммуникационной платформы, а также исследована динамика оптимального развития сети ОДУ на основе построенной векторной модели многокритериального выбора. Частные результаты диссертации заключаются в следующем:

1. Разработана модель диспетчерского коммутатора энергообъекта, основанная на модели чистой системы массового обслуживания с ожиданием и пуассоновской нагрузкой. Для нее рассмотрены процессы влияния среднего времени пребывания заявки, в очереди, а также проведен сравнительный анализ удвоения скорости обработки заявки и распараллеливания интенсивности ее обработки.

2. На основе разработанной модели проведен анализ сети ОДУ крупной электростанции, в результате чего выявлена возможность улучшения ее характеристик за счет объединения аппаратных ресурсов. Обосновано, что для оптимизации сети выбранное направление формирования сетевых ресурсов будет глобально оптимальным при проведении оптимизации по функциональным характеристикам, уровню надежности и стоимости сети.

3. Дана характеристика функциональности инфокоммуникационной инфраструктуры электростанции. Выбор значимых услуг связи показал, что предлагаемые возможности услуг современных телекоммуникационных платформ востребованы* и влияют на организационные сущности всего производственного процесса энергообъекта, а определенный атрибут услуг может рассматриваться как критерий при оптимизации сети ОДУ по функциональным признакам.

4. Построена аналитическая модель сети ОДУ крупной электростанции как информационная модель интересо-ориентированной системы минимального класса с тактическими альтернативами. Она позволяет оптимизировать сеть ОДУ по функциональным признакам, а выявленные критерии оптимизации дают возможность в явном виде проследить оптимум функциональных возможностей сформированной-сети ОДУ на основе современной,телефонной коммутационной платформы.

5. С учетом показателя-надежности сети ОДУ электростанции построена априорная модель-диспетчерского коммутатора сети ОДУ электростанции как восстанавливаемая система без резервирования. Особенностью такой системы является ее высокая надежность при правильном режиме эксплуатации, на основании чего доказана возможность объединения аппаратных ресурсов без снижения комплексного коэффициента готовности оборудования СДТУ.

6. Построена векторная модель сети ОДУ крупной, электростанции сформированная по принципу выделения- Парето - оптимального множества недоминируемых решений, которая, позволила провести процесс опт тимизации с использованием функции диагностики и коэффициента готовности модернизируемой сети ОДУ.

7. Для проведения анализа перспективного развития сети ОДУ с использованием современной телекоммуникационной техники СДТУ было предложено использовать методологию учета капитальных и эксплуатационных затрат на основе расчета вновь введенного критерия актуальной стоимости.

8. Разработана схема сокращения интервалов этапов капиталовложения при проектировании развития сети ОДУ на базе современного оборудования связи СДТУ, причем расчетные ступени оптимизации затрат позволили максимально сократить единовременные капиталовложения в развиваемую сеть. При этом оптимизация затрат на эксплуатационную готовность необслуживаемого оборудования СДТУ показала, что вероятность безотказной работы сети ОДУ на оборудовании СДТУ нового типа выше требуемой.

9. Окончательная векторная модель сети ОДУ крупной электростанции, построенная по принципу формирования оценки сверху и выделения в конусе целей Парето - оптимального множества недоминируемых решений, позволяет провести процесс оптимального выбора с использованием трех критериев, после чего в явной форме определяется четвертый критерий, отражающий взаимозависимость функциональных и надежностных характеристик сети ОДУ за счет объединения аппаратных ресурсов.

1. Айзерман М.А., Алескеров Ф. Т. Выбор вариантов (основы теории). — М: Наука, 1990, 236 с.

2. Алексеев В. М., Тихомиров В. М., Фомин С. В. Оптимальное управление. — М: Наука, 1979, 254с.

3. Алексеев В. М., Галеев Е. М., Тихомиров В. — М. Сборник задач по оптимизации. Теория. Примеры. Задачи. — М: Наука, 1984, 288с.

4. Ашманов С. А., ТимоховА. В. Теория оптимизации в задачах и упражнениях. — М: Наука, 1991, 279 с.

5. Баранов В. В. Вычислительные методы оптимального стохастического управления. Принцип оптимальности и оптимизационная схема последовательных приближений/УЖ. вычисл. матем. и матем. физ. 1991. Т. 31. № 5. с. 663-680.

6. Баранов В. В. Оптимизационные методы в неоднородной периодической модели стохастического управления II Нелинейные динамические системы: качественный анализ и управление. М: ИСА РАН. 1994. с. 20-35.

7. Баранов В.В. Последовательные методы идентификации и адаптивного управления в стохастических системах II Кибернетика и системный анализ. 1992. с. 100-120.

8. Баранов В. В. Процессы принятия управляющих решений, мотивированных интересами. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005, 296 с.

9. Барыкин Е.Е., Воропаева Ю.А., Косматов Э.М., Ногин В.Д., Харитонова Н.Е. Оптимизация годовой производственной программы энергетического объединения II Электрические станции, 1991, 4, 9-13.

10. Ю.Беклемишев Д.В. Дополнительные главы линейной алгебры. — М.: Наука, 1983, 135 с.

11. П.Беллман Р. Динамическое программирование. —М: ИЛ, 1960, 401 с.

12. Берж К. Общая теория игр нескольких лиц. — М: Физматгиз, 1961.

13. Барышников Ю.М., Борзенко В.И., Кемпнер Л.М. Многокритериальная оптимизация. Математические аспекты. — М.: Наука, 1989, 128 с.

14. Бертсекас Д., Шрив С. Стохастическое оптимальное управление. — М: Наука, 1985.

15. Боккер П. ISDN. Цифровая сеть с интеграцией служб. Понятия, методы, системы. Перевод с немецкого Э.Б. Ершовой, Э.В. Кордонско-го. — М.: Радио и Связь, 1991, 302 с.

16. Бочаров П. П., Печинкин А.В. Теория массового обслуживания М.: Изд. Российского Университета дружбы народов, 1995 529 с.

17. Вентцель Е.С. Введение в исследование операций — М: Советское радио, 1964, 391с.

18. Вентцелъ Е. С. Исследование операций: Задачи, принципы, методология. — М: Наука, 1988.

19. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. — М.: ГИФ-МЛ, 1962, с. 564.

20. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей. Задачи и упражнения. — М.: Наука, 1973, 366 с.

21. Волков Е.А. Численные методы. — М .: Наука, 1982, 256 с.

22. Воробьев К Н. Теория игр. — М: Наука, 1985.

23. Гантмахер Ф. Р. Теория матриц. — М.: Наука, 1967, с. 575

24. Гермейер Ю. Б. Введение в теорию исследования операций. — М: Наука, 1971,470 с.

25. Гермейер Ю. Б. Игры с непротивоположными интересами. — М: Наука, 1976, 132 с.

26. Дубов Ю.А., Травкин С.И., Якимец В.Н. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем. — М.: Наука, 1986, 295 с.

27. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. — М: Наука. 1965, 400 с.

28. Дьяков А.Ф., Меркурьев Г.В. Ценность оперативно-диспетчерской информации И Энергетик, 1993, №5, 38 40.

29. Дынкин Е.Б., Юшкевич А. А. Управляемые марковские процессы. — М: Наука, 1975, 621 с.

30. Жуковский В. И., Молоствов В. С. Многокритериальное принятие решений в условиях неопределенности. — М: Международный НИИ проблем управления, 1988, 328 с.

31. Жуковский В.К, Салуквадзе М. Е. Некоторые игровые задачи управления и их приложения. — Тбилиси: Мецниереба, 1998, 224 е.

32. Жуковский В. И. Корпоративные игры при неопределенности и их приложения. — М: Эдиториал УРСС, 1999, 432 с.

33. Ъ А.Исследование операций: В 2-х томах. Пер. с англ. под ред. Дж. Моуде-ра, С. Элмаграби. —М: Мир, 1981.

34. Карманов В.Г., Федоров В.В. Моделирование в исследовании операций. — М.: Твема, 1996, 102 с.

35. Кемени Дж., Снелл Дж. Конечные цепи Маркова. — М: Наука, 1970, 477 с.

36. Кини P.JL, Райфа X. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. — М.: Радио и связь, 1981.38:Краснощеков П.С., Петров А. А. Принципы построения моделей. — М.: ФАЗИС, 2000, 245 с.

37. Крылов В.В., Самохвалова С.С. Теория телетрафика и ее приложения. — СПб. БХВ-Петербург. 2005, 288с.

38. Ларичев О.И. Наука и искусство принятия решений. — М.: Наука, 1979.

39. Ларичев О.И. Объективные модели и субъективные решения. — М.: Наука, 1987.

40. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. — М.: Логос, 2000, 295 с.

41. Левин, Б.Р. Теория надежности радиотехнических систем (математические основы) — М: Сов.радио, 1978, 264 с.

42. Лейхтвейс К. Выпуклые множества. — М.: Наука, 1985, 335 с.

43. Лотов А.В., Бушенков В.А., Каменев Т.К., Черных О.Л. Компьютер и поиск компромисса. Метод достижимых целей. — М.: Наука, 1997,239 с.

44. Льюис Р: Д., Райфа X. Игры и решения. — М: Иностр. лит-ра, 1961.

45. Марков А.А. Избранные труды. Непрерывные дроби. Функции, наименее уклоняющиеся от нуля. — М — Л: ГИТТЛ. 1948, 412 с.

46. Марков А.А. Избранные труды. Теория чисел. Теория вероятности. — М: АН СССР. 1951,679 с.

47. Меныиикова О.Р., Подиновский В.В. Построение отношения предпочтения и ядра в многокритериальных задачах с упорядоченными по важности неоднородными критериями!! ЖВМиМФ, 1988, 28(5), 647659.

48. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем: математические основы. — М: Мир, 1976, 776 с.51 .Методы оптимизации в экономико-математическом моделировании. (Сб. под ред. E.F. Голынтейна) -М.: Наука, 1991, 445с.

49. Мулен Э. Кооперативное принятие решений: аксиомы и модели. — М: Мир, 1991,423 с.

50. Мулен Э. Теория игр с примерами из математической экономики. — М: Мир, 1985,333 с.

51. Мушик Э. Мюллер П. Методы принятия технических решений. — М: Мир, 1990, 413 с.

52. Миллер Дж. Магическое число семь плюс минус два. О некоторых пределах нашей способности перерабатывать информацию!! Инженерная психология. М.: Прогресс, 1964.

53. Моисеев Н. Н. Математические задачи системного анализа. — М: Наука, 1981,252 с.

54. Нейман Дж., Моргенштерн О. Теория игр и экономическое поведение. М: Наука, 1970.

55. Ногин В.Д. Упрощенный вариант метода анализа иерархий на основе нелинейной свертки критериев!7 Вестник СПбГУ, сер.: мат., мех., астрономия., 2004, 61 (46), 34-41.

56. Ногин В.Д. и др. Основы теории оптимизации. — М.: Высшая школа, 1986, 384 с.60:Ногин В.Д. Определение и общие свойства относительной важности критериев. в сб.«Процессы управления и устойчивость», СПб: изд-во СПбГУ, 1998,373-381.

57. Ногин В.Д. Принятие решений в многокритериальной среде. Количественный подход. М: ФИЗМАТЛИТ, 2002, 144 с.

58. Ногин В.Д. Теоремы о полноте в теории относительной важности критериев!7 Вестник СПбГУ, сер.: мат., мех., астрономия., 2000, 40 (25), 13-18.

59. Ногин В.Д. Логическое обоснование принципа Эджворта-Парето!У ЖВМиМФ, 2002, 7, 951-957.

60. Оуэн Г. Теория игр. — М: Мир, 1971, 337с.65,Орнов В.Г. Этапы создания и развития АСДУ ЕЭС России. Проблемы диспетчерского и автоматического управления. — М. Тр МЭИ. 1997

61. Павловский Ю. Н. Имитационные модели и системы. — М: ФАЗИС, 2000, 325 с.

62. Пилипенко Г.В. Концептуальный анализ основных принципов построения инфокоммуникационных сетей генерирующих объектов в

63. Электроэнергетике II Аспирант и соискатель, 2005. — № 1, стр. 187 -193.

64. Пилипенко Г.В. Разработка способов оптимизации работы системы оперативно-диспетчерского управления на крупной электростанции II Аспирант и соискатель, 2006 — № 4 (35), стр. 269 274.

65. Пилипенко Г.В. Общие принципы построения математической модели для диспетчерского коммутатора энергообъекта // Аспирант и соискатель, 2007 — № 3 (40), стр. 135 143.

66. Пилипенко Г.В. Анализ сети оперативно-диспетчерского управления (ОДУ) крупной электростанции // Естественные и технические науки, 2007 — № 4 (30), стр. 210 216.

67. Пилипенко Г.В. Выбор оптимальной системы оперативно-диспетчерского управления электростанции // Энергетик, 2008 — № 10, стр. 34 -35.

68. Пилипенко Г.В. Оптимизация капиталовложений при заданном уровне надежности средств диспетчерского и технологического управления крупной электростанции II Вопросы экономических наук, 2008 — № 5 (33), стр. 83 85.

69. Пилипенко Г.В. Оптимальный многокритериальный выбор в сети ОДУ крупной электростанции // Техника и технология, 2008 — № 5 (29), стр. 46 49.

70. Подиновский В.В. Многокритериальные задачи с упорядоченными по важности критериями II Автоматика и телемеханика, 1976, 2, 118127.

71. Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. — М.: Наука, 1982, 255 с.

72. Понтрягин JI. С., Болтянский В. Г., Гамкрелидзе Р. В., Мищенко Е. Ф. Математическая теория оптимальных процессов. — М: Наука, 1969, 439 с.

73. Попов Э. В. Экспертные системы: Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. М: Наука, 1987, 179 с.

74. Психологические измерения. — сб. переводов с англ. яз., М.: Мир, 1967, 196 с.

75. Пупков К.А. Основы кибернетики. Теория кибернетических систем. М.: Высшая школа, 1976. 368с.

76. Рокафеллар Р. Выпуклый анализ. — М.: Мир, 1973, 369 с.

77. Рыжиков Ю.В. Имитационное моделирование. Теория и технологии.

78. Спб. КОРОНА принт. 2004, 384с.

79. Саати Т., Керне К. Аналитическое планирование. Организация систем.- М.: Радио и связь, 1991.

80. Салуквадзе М.Е. О задаче линейного программирования с векторным критерием качества!I Автоматика и телемеханика, 1972, 5, 99-105.

81. Справочник по математике для научных работников и инженеров / под ред. Г. Корн, Т. Корн М. Наука. 1970, 720'с.

82. Справочник проектировщика систем автоматизации управления производством / под ред. Смилянского Г.Л. М.: Машиностроение, 1986. -589с.

83. Справочник по технике связи / под ред. д-р. Иштван Мороц Будапешт.: Будавокс, 1980. 1045с.

84. Схрейвер Ф. Теория линейного и целочисленного программирования, т.1. — М.: Мир, 1991,360 с.

85. Урличич Ю.М. Данилин Н.С. Управление качеством космической радиоэлектронной аппаратуры в условиях глобальной открытой экономики. — М: МАКС Пресс, 2003, 456 с.

86. Ховард Р. Динамическое программирование и марковские процессы. — М: Сов. Радио, 1964, 365 с.

87. Фишберн П. Теория полезности для принятия решений. — М: Наука, 1978, 352 с.

88. Фишберн П. Теория полезности. — В кн. «Исследование операций. Методологические основы и математические методы», т.1, М.: Мир, 1981, с. 448-480.

89. Черников С.Н. Линейные неравенства. М.: Наука, 1968, 352 с.

90. Шувалов В.П. Телекоммуникационные системы* и сети: Современные технологии. -М: Горячая линия Телеком, 2003, 647 с.

91. Шувалов В.П. Телекоммуникационные системы и сети: Беспроводные сети связи. — М: Горячая линия — Телеком, 2004, 675 с.

92. Шувалов' В.П. Телекоммуникационные системы и сети: Мультисер-висные сети. М: Горячая линия - Телеком, 2005, 592 с.

93. Штоейер Р. Многокритериальная оптимизация: теория, вычисления и приложения. -М.: Радио и связь, 1992.

94. ГОСТ 27002- 89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. — М.: Госстандарт России, 1989.

95. ГОСТ 29328L92 Установки* газотурбинные для привода-турбогенератора. -М.: Госстандарт России, 1992.

96. Charns A., Cooper W.W., Ferguson R.O. Optimal estimation of execute compensation by linear programming!I Management Science, 1955, 1 (2).

97. Noghin V.D. Estimation of the set of nondominated solutions!7 Numerical Functional Analysis and Applications, 1991, 12 (5&6), 507-515.

98. Noghin V.D. Upper estimate for a fuzzy set of nondominated solutions!I Fuzzy Sets and Systems, 1994, 67, 303-315.

99. Saaty T.L. Multicriteria decision making. The analytic hierarchy process. Pittsburgh: RWS Publications, 1990, 287 pp.

100. Yu P.L. Multiple-criteria decision making: concepts, techniques, and extensions. — New-York London: Plenum Press, 1985, 388 pp.1. Сокращения

101. Сокращения на английском языке

102. АСВ automatic call back (услуга обратный вызов)

103. DN Integrated Service Digital Network (Цифровая Сеть с Интеграцией Служб ЦСИС)1. led indication (услуга световая индикация состояния внутреннего абонента)

104. Сокращения на русском языке

105. БЩУ блочный щит управления

106. ГРЭС государственная районная электрическая станция ПЦУ — главный щит управления ДВО - дополнительные виды обслуживания

107. ТЭЦ теплоэлектроцентраль (тепловая электростанция) У-ЦСИС - узкополосная цифровая сеть с интеграцией служб (ISDN) ЧНН - час наибольшей нагрузки ИЩУ — центральный щит управления

108. ЭДТС электромеханическая диспетчерская телефонная станция1. Основные обозначения

109. Ojj коэффициент относительной важности критериев w - положительный параметр оценки критериальной важности

110. К0 Коэффициент актуальной стоимости капиталовложений

111. Cj стоимость г-го элемента системы Pi - вероятность отказа /-го элемента системы т*=(/я*ь /я*п) вектор оптимизации системы