автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Определение параметров электропотребления промышленных потребителей на предпроектных стадиях

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА и ордена. ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЩИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ . ПОТРЕБИТЕЛЕЙ НА ПРВДПШЕКТНЫХ СТАДИЯХ (НА ПРИМЕРЕ ОБЪЕКТОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ)

(Специальность 05.09.03 - электротехнические комплексы и систем!!, вклвчая их управление п регулирование)

На правах рукописи

АФАНАСЬЕВ Юрий Васильевич

Автореферат 'Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 1391

Работа выполнена на кафедре электроснабжения промышленных предприятий Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетического- института.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

КУДРИН Б.И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор ГЕРАСКИН О.Т.,

кандидат технических наук, доцент 'САДЧИКОВ C.B.

Ведущее предприятие - Укргипромез, г.Днепропетровск.

Зашита состоится 21 июня 1991 г. в Т4 час., в аудитории M-2I4 на заседании специализированного Совета К 053.16.06 в Московском ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетическом институте.

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 105835, ГСП, Москва, Е-250, Красноказарменная ул., 14, Ученый Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан " ^ " 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 053.16.06

к.т.н., доцент — АНЧАРОВА Т.В.

ОЭДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

.'-ТДЗЛ ■

:зртгд*й

1<туальность темы. Интенсификация производства требует широкого технического перевооружения промышленных предприятий» их реконструкции, внедрения новейших техники л технологий производства. Принципиальное же совершенствование всего инвестиционного цикла невозможно без коренного улучшения качества р сокращения времени проектирования. Актуальность определена той ролью, которая отведена отрасли в структуре народнохозяйственного комплекса' страны и теми капиталоемкими инвестициями, необходимыми для развития производств предприятий отрасли. Качество проектных решений во многом определяет эффективность промышленных предприятий (ПП) не только данной отрасли, но и предприятий смежных отраслей (рудодобывавших, горнообогатительных, объектов электроэнергетики и т.д.). В целях улучшения проектво-сметного дела директивными документами предусмотрена разработка на 15-летнюю перспективу отраслевых и региональных схем, а для целей улучшения планирования и усиления воздействия хозяйственного механизма на повышение эф- , фективности производства и качества работы предусмотрена разработка перспективных предпроектных решений по отрасли, отдельным ПП, цехам и крупным технологическим агрегатам на 5,10,15 и более лет.

Электрическая составлявшая капитальных вложений в общей стоимости объектов бтрасли достигает- 12-15Й, что требует строгого подхода к вопросам оптимального построения и управления электрическим хозяйством ПП. Эта проблема становится все актуальнее, поскольку тесно взаимосвязана с финансовой, экономической самостоятельностью ПЛ.

Задаче планирования капвложений на начальных стадиях проектирования' в рамках "Схемы развития отрасли", а также при выпол-' нении технико-экономического обоснования (ТЭО) строительства, реконструкции объектов отрасли предшествует задача обеспечения их энергоресурсами. Эта задача сводится к определению величин перспективного электропотребления и максимальной электрической нагрузки. Определение указанных величин с наименьшей погрешностью является актуальным не только на предпроектных, но и на рабочих стадиях проектирования. Известно, что названные параметры электропотребления определяют технические характеристики элементов *

систем электроснабжения - сечение и марки проводников, мощности и типы трансформаторов, параметры коммутационной аппаратуры. Завышение расчетных значений электрической нагрузки ведет к перерасходу материалов, омертвлению капиталовложений, низкой загрузке электрооборудования. Сегодня ошибки в расчетах достигают 100200 и более процентов'.

Одной из причин такого завышения является то, что в существующих методах определения параметров электропотребления не учитывается тот факт, что величины, определяющие эти методы, сильно изменяются не только по различным ПП, цехам, основным технологическим агрегатам типа техноценоз, но и по отдельным типам электроприемников. Кроме того, в регламентирующих документах по определению величин элек тро по гребла кия и нагрузки не учитывается существенный фактор, заключающийся в неполноте и неопределенности исходной информации технического задания на предпроектных стадиях.

Диссертационная работа направлена на повышение качества проектирования за счет получения более достоверных значений параметров электропотребления на основе использования информационных баг данных, применении математического аппарата, включающего теории распознавания образов, кластерного, дискриминанткого анализов, математическую статистику. Выполненная работа предполагает широкое применение средств автоматизации проектных работ, поиск необходимой информации в диалоговом режиме пользователя и ЭВМ. В комплексе работа позволяет решить проблему информационного обеспечения принятия решений по параметрам электропотребления,используя технологические классификации и обобщенный "электротехнологический образ". Работа выполнялась в соответствии с координационным планом научно-исследовательских-работ по научным основам ускоренного перехода народного хозяйства страны на энергосберегающий путь развития, совершенствованию энергетики и дальнейшему углублению электрификации, в соответствии с постановлением ГКНТ СССР по науке и технике и Президиума АН СССР (задание 03: "Исследовать основные направления развития альтернативных вариантов электрификации СССР до 2005 года и в более дальней перспективе", раздел "Разработка рекомендаций по рациональным направлениям и уровням электрификации основных технологических процессов в червой металлургии").

Целью работы является разработка метода предпроектного определения объемов электропотребления и величины максимальной электрической нагрузки на основе уточнения удельных расходов электроэнергии (УРЭ) для цехов и производств в режиме автоматизированного проектирования.

В соответствии с поставленной целью в работе решены слецую-шие основные задачи:

1. Проведан анализ существующей практики и методов определения УРЭ, величин электропотребления и максимальной электрической нагрузки на начальных стадиях проектирования объектов отрасли и выявлены характерные ошибки при расчете указанных величин.

2. Исследован характер распределения годовых УРЭ по основным видам продукции зля выборок и генеральных совокупностей ПП, производств и цехов отрасли.

3. Проведена кластеризация объектов черной металлургии с целью получения таких групп объектов, к которым было бы применимо среднее значение УРЭ.

4. Разработана и реализована в вида комплекса программ »атематическая модель выбора объекта-аналога.

5. Выявлены технологические признаки - детерминанты по иерархическим уровням управления отраслью для целей кластеризации и поиска объекта-аналога.

6. Экспертнд выявлена и обоснована система электрических показателей производств, цехов, необходимых дам автоматизированного поиска объектов-аналогов.

7. Осуществлен факторный анализ систе.чы основных и дополнительных электрических показателей.

8. Разработана методика по определению параметров электропотребления объектов отрасли на начальных стадиях проектирования.

Методика проведения исследований определялась кавдой из составленных задач и опиралась на основные положения теории систем, теории множеств, методы математической статистики и теории вероятностей. В теоретическую и методологическую основу работы легли также положения теории фракталов, кибернетики,'распознавания образов, дискриминантного и кластерного анализов, а также некоторые разделы других наук. Теоретические исследования сопровождались разработкой математических моделей, алгоритмов,реализованных в виде комплекса программ для ЭВМ ЕС, СМ-4 и ПЭВМ.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются большим объемом собранных и обработанных статистических материалов по основным и дополнительным электрическим показателям объектов отрасли, включающих более 40 выборок и генеральных совокупностей Ш, цехов и производств, а также корректностью предлагаемых моделей.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Доказано, что годовые УРЭ по основным видам продукции для генеральной совокупности цехов и производств отрасли не подчиняются нормальному .закону распределения. Годовые УРЭ подчиняются ранговому распределению, относящемуся к семейству устойчивых безгранично-делимых распределений, в пределе не имеющих математического ожидания и с бесконечной дисперсией.

2. На основе применения факторного анализа показана возможность уменьшения признакового пространства основных и дополнительных электрических показателей с выделением лантентных признаков (факторов) без потери информации.

3,. Показана недостаточность системы основных электрических показателей, описывающих Ш на границе раздела с энергосистемой, для целей выявления однородных (в смысле кластеров) объектов; Кластеризация ПП в признаковом пространстве названных показателей дает кластеры с близкой структурой показателей, но с сильно разнящейся технологией производства, различными сортаментом и • видом продукции.'

4. Показаны приоритет технологических (морфологических) признаков в процедуре классификации объектов и при поиске объекта-аналога, а также необходимость выявления признаков-детерминантов по кахдому типу производств отрасли.

5. Выявлена и обоснована система электрических показателей -дескрипторов,- а среди них показатели - детерминанты цехов и производств, для целей кластеризации и поиска объекта-аналога.

6. Разработана математическая модель выбора объекта-аналога по качественным (морфологическим) и количественным (электрическим) показателям. Модель реализована в вида комплекса программ, составляющего вместе с разработанной экспертной системой систему распознавания, обеспечивающую поиск объекта-аналога, определение УРЭ, величин электропотребления и электрической нагрузки.

7. Составлен словарь признаков и осуществлена классификация объектов прокатного производства. Проведена сравнительная классификация объектов отрасли по основным электрическим показателям и выделенным факторам.

Практическая ценность работы. Разработана методика, позволяющая повысить точность определения величин УРЭ, электропотребления и электрической нагрузки объектов отрасли на.ранних стадиях проектирования. Формализация поиска объекта-аналога позволит существенно сократить время поиска информационных аналогов, осуществить многовариантный поиск.

Предложенная методика может быть использована .для определения и других технико-экономических показателей объектов, используемых на рабочих стадиях проектирования.

Реализация работы. -Разработанная "Методика определения параметров электропотребления объектов отрасли на предпроектных стадиях" передана в отраслевые институты Ткргипрогиз" и "Уралгип-рогиз" для внедрения в разрабатываемые подсистемы автоматизированного проектирования. Алгоритмы а программы классификации и поиска объекта-аналога реализованы в качестве подпрограммы отраслевой САПР-Чермет (подсистема 220.САПР-Электро).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных научно-технических конференциях, семинарах: "Технико-экономические проблемы оптимизации режимов электропотребления промышленных предприятий" (г.Челябинск, 1989); "Кибернетика электрических систем" (г.Абакан, .

1989); "Электрические нагрузки и электропотребление в новых условиях хозяйствования" (г.Москва, 1989); "Повышение эффективности электроснабжения на промышленных предприятиях" (г.Москва,

1990); "Повышение эффективности и качества электроснабжения" (г.Мариуполь, 1990); "Методы и средства управления электропотреб- ■ ления" (г.Киев, 1990); научно-технических семинарах кафедры электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института (1988-1991).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в семи печатных работах.

— о -

Объем и структура работы. Диссертация содержат 150 страниц машинописного текста, 41 таблицу, 28 иллюстраций, список использованной литературы из 203 наименований.

С0ДЕР2АНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, .дана общая характеристика работы.

В первой главе проведен анализ существующих методов и практики расчета величин электропотребления и максимальной электрической нагрузки на начальных стадиях проектирования объектов черной металлургии. Показаны особенности функционирования и построения электрического хозяйства современных пропиленных предприятий отрасли, а также тенденции их развития. Проведен сравнительный анализ расхода электрической энергии на единицу основных видов продукции отрасли в нашей стране и в ряде развитых стран. Наблюдается тенденция роста УРЭ по всем основным видам продукции.

Интенсификация развития производств переделов черной металлургии, повышающиеся требования к качеству продукции, экологии производства и культуре труда ведут к структурным изменениям, техническое перевооружении, реконструкции действующих объектов с'внедрением новейших техники и технологий производства. Все это влечет за собой увеличение потребления электроэнергии и увеличение количества устанавливаемого электрооборудования.

В условиях нараставших темпов электрификации и все усложняющихся систем электроснабжения ПП встает проблема оптимального построения и управления электрическим хозяйством, начиная с технико-экономического обоснования и сравнения лредпроектных решений. Мкоговариантная проработка таких решений в условиях ограничения во времени, неполноты и неопределенности исходной информации немыслима без широкого внедрения систем автоматизированного проектирования (САПР).

Выполнен анализ схем традиционного к автоматизированного проектирования объектов отрасли. Показаны узкие места в решении проблемы расчета величин электропотребления и электрической нагрузки в режиме САПР.

Практика эксплуатации систем электроснабжения показывает, что расчетные нагрузки существенно отличаются от фактических. Одной из причин этого является существенный разброс значений по-

казателей, заложенных в расчетные формулы существующих методов определения электрических нагрузок, что относится и к методу расчета нагрузок по удельным расходам электроэнергии на единицу продукции. Применяемые метода не дают методики определения УРЭ, адекватных техническому заданию, уровню неопределенности и неполноты исходной информации на стадии ТЭО. Нами показано, что ряд показателей,заложенных в расчетные формулы, принципиально не могут быть получены на стадш схема развития отрасли (региона) или ТЭО. Для решения проблемы поиска адекватных техническому заданию значений УРЭ по видам продукции описывается алгоритм поиска с использованием теории распознавания образов, системного описания электрического хозяйства ПИ, дискришгаантного и кластерного анализов.. Показано, что дая решения задачи повышения точности расчета параметров электропотребления необходимо решить проблему поиска "электротехнологического образа" объекта-аналога, в соответствии с минимумом исходной информации.

Во второй главе анализируются,годовые УРЭ (в дальнейшем УРЭ) по основным видам продукции .для выборок и генеральных совокупностей ПП, производств и цехов отрасли на интервале времени 20 лет (с 1970 г.), с выделением значимых интервалов, составлявших 10-12 лет. Проведенный анализ показал, что соотношение УРЭ достигает 1:3 по электростали, 1:5 по коксу, 1:8 по мартеновской стали, 1:15 по конверторной стали и чугуну, 1:70 по прокату. Так, дай прокатных производств отрасли.. УРЭ изменяются от 36,9 до 2538:0,при среднеотраслевой норме 112,6 кВт.ч/т, для конвертор-, ной стали пределы УРЭ составляют 13,2 и 199,8 кВт.ч/т при среднеотраслевой норме 31,7 кВт.ч/т.

В основу сушествующих методов расчета электрических нагрузок заложено представление о нормальном законе распределения пе только электрической нагрузки, но и используемых величин (коэффициентов спроса, загрузки, использования, а также УРЭ). Показано, что УРЭ по основным видам продукции для выборок и генеральных совокупностей объектов отрасли не подчиняются нормальному закону распределения. Распределение УРЭ относится к семейству устойчивых безгранично-делимых распределений в пределе не имевших математического ожидания и с бесконечной дисперсией. Нами применено распределение, которое как и видовое описывается некоторым идеальным Н-распределением, являющегося разновидностью закона

Цапфа. Ранговая форма записи которого:

Я и) = в/Ч*

где 1>Ь>0, 0 - константы рангового распределения; % - ранг реализации рассматриваемой функции. На рис.1 представлено графическое изображение рангового распределения УРЭ по электростали. Аналогичная форма кривой характерна и по УРЭ других видов продукции.

р третьей главе дано обоснование и реализовано применение кластерного анализа для решения задачи поиска "электротехнологического образа" объектов-аналогов с использованием технологических классифи -каций и информационных баз данных по объектам отрасли.

Показано, что для поиска обьекта-аналога можно использовать имеющуюся в отрасли информационную базу данных по' основным и дополнительным электрическим показателям, описывающих ПП на границе раздела с энергосистемой. Информационный банк данных по отрасли включает:

где Рм - заявляемый получасовой максимум электрической нагрузки, МВт; Тм - число часов использования максимума нагрузки, час; Кс- коэффи -циент спроса; Нд- количество установленных электродвигателей, шт; Рлт, средняя мощность электродвигателя, кВт; А_, - электровооружен-

^р.Д 1

ность труда, МВт; Ад - электровооруженность электротехнического персонала, МВт; Ар - годовое электропотребление, ГЗт-ч.

Решение факторной задачи было ограничено проблемой общности и проблемой факторов. Корреляционная матрица между основными электри - . ческпми показателями может быть воспроизведенена с помощью факторного отображения и корреляций между факторами. Для чего преобразуем матрицу в матрицу-нормированных исходных данных -1_ =[¿1] где

стандартизированное значение 1-й переменной для j-.ro обьекта. Значение любого 21] можно представить в виде линейной комбинации ^

факторов: = СЦ< Р^ + 0X1 Р^ + + ЛЦ Р^' , (3)

где р^- значешя факторов у ] -го обьекта; СЩ- постоянные коэффи - / циенты (факторные нагрузки). В матричной форме записи :

г=АР, . («

где А &Ц>- матрица факторных нагрузок, являющаяся матрицей коэффициентов регрессии ф-.-.торов по переменным матрицы £ Р0|; р = |0г|| -матрица значений всех факторов у всех объектов.

Для каздого фактора отбираются только те переменные, которые сильно нагружают данный фактор (рис.2). По полученным таким образом значениям факторов оцениваются "способности" каждого из объектов по

Лу кВт.ч/т

Рис. 1.-'Ранговое распределение 7РЭ по электростали

каждому из электрических показателей. Исходя из матрицы Т. .»осуществляется классификация генеральной совокупности объектов на группы " близких " объектов, для которых было бы применимо

среднее значение УРЭ. Однако анализ проведенной классификация объектов по электрически показателям [Р0| показал, что в один кластер попадают объекты с различной технологией производства, различными сортаментом и видом продукции. Кроме того, при политетической классификации объекты одного кластера сильно разнятся и по электричес -ким показателям (табл.1).

Кластеризация по выделенным факторам (ркс.З)дала результаты, хорошо согласуеиыо с результатами кластеризации по [Р0|, в том числе и по качественным критериям (технологии производства, сортаменту и виду продукции). Интерпретация выделенных факторов позволила снизить 8-мерное признаковое пространство электрических показателей до 3-мерного, в виде латентных показателей (факторов , р1, без потеря качества исходной информации,Проведенный анализ результатов кластеризации показал недостаточность использования основных электрических показателей для целей выбора объекта-аналога, определения значений УРЭ, адекватных техническому заданию.•

В четвертой главе осуществлено формирование "электротехнологического образа" объектов по цехам и производствам отрасли. Показана необходимость описания производств кавдого из переделов черной металлургии наборов технико-экономических показателей, включая и

60-

П

30-

20-

Рис.2. Полное факторное пространство основных электрических показателей

. 8

Л

а.

Л"

5 °

* 2о

I I I 1 I II I I I -2 -1

I I | I I I I | О 1

I I 1 1 1 I I 2 3

я, а

Рвс.З. График факторов в соответствии с результатами кластеризации объектов:»-^д-?!;

электрические, однозначно определявшие данный объект (однозначно с точки зрения поставленной задачи). На примере прокатного производства (сортопрокатных цехов) составлен априорный словарь признаков, являющийся основой качественного разбиения всей совокупности объектов на группы кластеров. Для получения кластеров с близкой технологической структурой вводятся морфологические(технологические) пока -затели Т1-Т4 . Для составления словаря признаков (табл.2)определены показатели-дескрипторы прокатного производства, а на основе анализа схем традиционного и автоматизированного проектирования и схем вы -бора основных технологических агрегатов (станов) выявлены показатели-детерминанты (ТЗД), составляющие первооснову принципа классики -кадии объектов данного вида производства. К числу таких показателей отнесены: марки сталей, профильный сортамбнт продукции и производительность стана. С учетом действующего в отрасли видового перечня основных технологических агрегатов прокатного производства и ранее проведенных классификаций осуществлена экспертная классификация прокатных цехов (станов), в соответствии с которой целесообразно формировать банк данных по основным технологическим структурам от -расли (рис.4). Показанная на рисунке классификация является основой выбора объекта-аналога по технологическим признакам. Для ре*пзния задачи 'нахождения УРЭ экспертно определена система электрических показателей на БУР системы электроснабжения ПП (производство, цех), дополняющая банк данных (2):

V ЫХМХЫХ1РЕэд^[Р1т1х[РЕэп1х(амЬ1РХЭд(в)1х

где Ау - удельный расход электроэнергии,кВт.ч/т; суммарные мощности, МВт: Р2Эд- электродвигателей; - технологической нагрузки; Р£эп-главных электроприводов; %осв- осветительной нагрузки,кВт; Ртр -трансформаторов 1-Ш габаритов; СЗ^- максимальная реактивная нагрузка, Мвар; С - стоимость электротехнического хозяйства,тыс.руб.; количество, шт:М__- установление электродвигателей; М^.- трансформаторов

дД л X Р. А

1-Ш габаритов; Ь - площадь объекта в плане,кв.м; £ с* >»к ~ Д-™18- си ~ лового и контрольного кабелей, км.

Среди выявленных показателей определены показатели-детерминанты, по которым осуществляется выбор объекта аналога.

Анализ создаваемого в отрасли автоматизированного банка данных подсистемы САПР - Прокат привел к необходимости его дополнения показателями, используемыми при расчете величин электропотребления и электрической нагрузки, а такие для целей выбора объекта -

Таблица I

Основные электрические показатели Ш одного кластера (цри кластеризации по Р0 и УРЭ)

Показатель

Объект

№ 31

й 34

№ 49

№ 51

Рм Тм <с

Рср.д Ат Аэ Аг

УРЭпрокат

51.0 6347.0 0.17 10454 24.5

36.0 620.0

3265.0

65.1

43.0 7633.0 0.29 7164 20.5

38.0 526.0 328.0

77.1

15.0 5118.О 0.17 3941 22.0 20."О 136.0 - 80.0 60.6

13.0 6623.0 0.15 4108 15.2 24.0 384.0 88.0 III.8

Таблица 2

Словарь признаков прокатного производства

' Объект I- Признаки

¡•Детерминированные | Т | Морфологические

Промышленные предприятия •ро Т1 Коксохимические ферросплавные огнеупорные металлургические

Производства, цехи Т2 сталеплавильный доменный прокатный

Прокатные цехи (станы) Р0 ТЗ ТЗД Вздовой перечень объектов классифицированных по: а) способу производства б) назначению в) расположению рабочих клетей Детерминанты: . сортамент продукции марки сталей производительность стана

Прокатные цехи (станы)-аналоги ПогТЭП Т4 Паспортные технологические показатели

Рис.4. Классификация прокатных цехов (станов).

аналога. Созданы подпрограммы формирования баз данных для электрика-проектанта, включающие электрические и технологические по-, казатели-дескрипторы, а также выявленные среда них показатели-детерминанты.

В пятой главе дан анализ и обоснован выбор методов кластеризации объектов. Решена проблема создания системы распознавания, опирающаяся на экспертную систему, и обеспечивающая поиск объекта-аналога, определение УРЭ, величин электропотребления и электрической нагрузки. В разработанной математической, модели выбора объекта-аналога и разбиения генеральной совокупности объектов на кластеры в качестве,решающих правил использовались разделяющие функции.

Если вектор признаков (технологических, электричес-

ких), а сШ - решающее правило, то в качестве разделяющей принята такая функция, которая обусловит принятие решения,"обеспечивающего выполнение условия:

с1(хи)=мр<=>др(х)>^1х)1^в<д1.«,ь, (5)

■где - кластеры, соответствующие априорному словарю признаков;

~ разделяющая функция. Классификацию можно считать завершенной, если найдены решающие правила такие, что их можно представить в виде: ' т

- весовые коэффициенты составляющих (признаков)' вектора а (у[ -функции от Т . Кавдому кластеру Мр соответствует свой вектор весовых коэффициентов (и^и)^,», и)тр), которые определяются экспортно. Значение функций 6*1. определяется характером решаемой задачи. В реализованную программу "ТД-классификация" заложена линейная разделяющая функция:

3)00= ¡3)0+5]т1 (7)

Для случая 5 сепарабельных кластеров решение о принадлежности проектируемого объекта к определенному кластеру будет:■

где =

В терминах предложенного метода поиск объекта-аналога осуществляется следующим образом.

1. Проектируемый объект описывается количественно набором Т-цризнаков-детарминантов:

Хпр = (Х<, XI 1 114

где £< - производительность стана; Х11и11 X] - марки прокатываемых сталей; Х]м1М,, Хт - сортамент прокатываемых профилей.

2. Вся исходная совокупность объектов (станов) априори расклассифицировала в соответствии со словарем признаков.

Для выбора отана-аналога накладывается ограничение по часовой производительности: аналогом может быть лишь стан с производительностью большей чем у проектируемого. Определив величину находится класс, в который попадает проектируемый объект с параметрами В зависимости от лимитирующих факторов (сортамент по профилям или марочный состав сталей) значения весовых коэффициентов СОцЪ варьируются и определяются по формуле:

= 2л3»ш151 (э)

где - весовой коэффициент, определяемый экспортно; -характерные признаки по данной группе станов.

Для отнесения объекта к тому или иному классу по минпцуму его расстояния до кавдого класса заложено решаадее правило:

тМУи-Ир!!, (ю)

где N р (рн,!,."-,^ множество векторов, характеризующие эталонные образы' "(по словарю признаков).

В программу "ТДнкласскфикацкя" заложено взвешенное Евклидово расстояние: ^

с1р]=[1с*)1 (Хр1 - Х]1) ] , ш)

где ЛрЗ - расстояние мезду объектами ри]; ^«¡-значение I- й переменной для ]-го объекта.

После определения кластера, в который попал проектируемый объект, осуществляется профессионально-логическое сравнение объектов-аналогов по технико-экономическим и электрическим показателям, анализируются временные ряды УРЭ. На основании чего пригш-- мается окончательное решение по величине УРЭ (по намечаемым к производству видам продукции - М^) и определяются значения годового электропотребления и расчетной электрической нагрузки ( А7,=2Аг.М^г;

V V тм >•

Изложенная модель выбора объекта-аналога реализована в виде

комплекса программ, составлявших распознающую-систему и позволяющих в режиме САПР определять величины УРЭ, электропотребления и электрической нагрузки.

В заключение изложены основные результаты и выводы по диссертационной работе.

В приложении приведены: основные электрические показатели по объектам отрасли; .результаты расчетов; описание алгоритмов и программ классификации; таблицы технико-экономических показателей цехов и производств; акты внедрения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Установлено, что на начальных стадиях проектирования одной из причин существенной погрешности в расчетах электрических нагрузок методом удельных расходов электроэнергии является несоответствие значений УРЭ качеству исходных данных технического задания.

2. Доказано, что годовые удельные расходы электроэнергии по ■ основным видам продукции отрасли для выборок и генеральных совокупностей ПП, производств и цахов не подчиняются нормальному за-' кону распределения. Это не позволяет оперировать их среднеотраслевыми значениями.

3. Распределение годовых удельных расходов электроэнергии по основным видам продукции черной металлургии подчиняется ранговому, относящемуся к семейству устойчивых безгранично-делимых распределений, в пределе не имеющих математического ожидания й с бесконечной дисперсией.

4. Система основных и дополнительных электрических показателей, описывающих промышленное предприятие на 6УР-системы электроснабжения, является недостаточной для целей выявления "близких", однородных (в смыоле кластеров) объектов. Классификация объектов в признаковом пространстве указанных показателей выявляет кластеры объектов с близкой структурой показателей, но с различной технологией производства, различными сортаментом и'видом продукции.

5. Показана возможность количественного уменьшения признакового пространства основных электрических показателей о выделением обобщенных латентных показателей (факторов) без потери информации. Использование факторов упрощает процедуру классификации, уменьшая признаковое пространство с восьми до трехмерного.

6. Показан приоритет технологических показателей при поиске объекта-аналога, а также необходимость выявления технологических признаквв-детерминантов по типам производств черной металлургии.

7. Выявлены и обоснованы электрические показатели-дескрипторы прокатных производств, а среда них показатели-детерминанты.

8. Обоснована и осуществлена классификация прокатных цехов' в- соответствии со способом производства, назначением и расположением рабочих клетей станов. Проведенная классификация легла в основу создания базы данных и процедуры поиска объекта-аналога, определения параметров электропотребления.

9. Разработана математическая модель- выбора объекта-аналога по качественным и количественным показателям. Создана система распознавания, опирающаяся на экспертную систему, и обеспечивающая" поиск объекта-аналога, определение параметров электропотребления.

10. Разработана "Методика определения параметров электропотребления объектов отрасли на предпроектных стадиях" в режиме САПР. .

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Афанасьев Ю.В. Некоторые аспекты совершенствования нормирования электропотребления//Сб.научн.тр. МЭИ. - 1989. - № 210.

- С.72-78.

2. Афанасьев Ю.В., Кудрин Б.И. О применении теории вероятностей для целей оптимального размещения систем учета и контроля электропотребления//Технико-экономические проблемы оптимизации режимов электропотребления промышленных предприятий: Тез.докл.

У научн.-техн.конф. 12-15 сентября 1989. г. - Челябинск, 1989. -С.53-57.

3. Афанасьев Ю.В. Определение удельных расходов электроэнергии на основе кластерного анализа при расчете электрических на-грузок//Повышение эффективности и качества электроснабжения: Тез. докл.научн.-техн.конф. 22-25 мая 1990 г. - Киев, 1990. - С.74-75.

4. Иванова Н.В., Афанасьев Ю.В. О повышении эффективности управления электропотреблекнем промышленных предпряятий//Электри-ческие нагрузки и электропотребление в новых условиях хозяйствования: Мат.сем.МДНТП. 1989. - М., 1989. - С.99-102.

5. Иванова Н.В., Афанасьев Ю.В. Определение резерва регулирования электропотребления промышленных потребителей энергосис-темы/Дибернетика электрических систем: Тез.докл.XI сесс.Всесоюэ научк.сеы. 19-22 сентября 1989 г. - Абакан, 1989. - С.24.

6. Кудрин Б.И., Быстрицкий Г.Ф., Афанасьев Ю.В. Повышение эффективности управления энергоресурсами на промышленных пред-приятиях//Повышение эффективности электроснабжения на промышленных предприятиях: Тез.докл.научн.-техн.конф. 1990 г. - М., 1990. • С.3-5.

- ■ 7. В.И.Токочаков, Ю.В.Афанасьев, Ю.В.Матюнина. Декомпозиция ценозов при ранговом и видовом расггределрнии/Дибернетичоские системы ценозов: синтез и управление: Мат.сем.IX чтений памяти А.А.Ляпунова. - Ы.: Изд-во "Наука", 1990. - С.54т57.- .

Полпис&но к печати Л—

Печ л. /л; Тираж . /ОО Заказ 7г г- Бесплатно.

Типография МЭИ, Красноказарменная, 13.