автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Повышение эффективности систем поддержки оперативного персонала электрических сетей средствами оптимальной организации вычисления

национальная академия наук украины

институт электродинамики

2 9 АПР 1995

\

На Правах рукописи

аль'ээзи али hemp (ливан)

повшение эффективности систем поддержки оперативного персонала электрических сетей средствами оптимальной организации вычислений

Специальность оз,14. 02 - Электрические станиии (электрическая

часть), сети, ^лектроэиергётичеСкНе системы й управление ими

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степе«« кандидата технических ffa/R

Киев - 1996

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена о отделе автоматизации электрических систем Института электродинамики МЛН Украины, гор. Кнео

Научный руководитель - кандидат технических наук,

старший научный-сотрудник Буткеоич Александр Федотович

Официальные оппоненты - доктор Технических наук

Тнсленко Виктор Васильевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Тугай Kipifft Иванович

Ведущая организация - Национальный технический университет

Украины (КПП), гор. Киев, Ми Украины

Зашита счтоится 1996 t. о часов на

заседании специализированного ученого cot./а Д oi.9e.ot по зашнте диссертаций о Институте электродинамики ПАН Украины по адресу ! 252680, Киеп-57, пр, Победы 56,

С диссертацией можно озн чоинться в библиотеке института электродинамики ПАИ Украины..

Автореферат -разослан a ¿¿/¿.la. 1996 Т.

~~ - V

Ученый секретарь

специализированного Ученого совета доктор технических наук, профессор А. И. ТИТКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и степень исследования теиатики диссертации. Ориентация на современные технические средства, широкое использование локальных вычислительных' сетей и.достижений о области информационных технологий позволяют не только более эффективно решать задачи управления энергосистемами н электрическими сетями (ЭС) в частности, но и cocpj.действовать саму технологию управления. При этом появляются ка. чественио новые возможности для автоматизации решения задач оперативного управления ЗС с поиоаыэ систем поддержки оперативного- персонала в принятии решений (СПОП), сочетавших возможности экспертных и расчетных (моделирующих) систем ¿реализуемых на базе комплексов технических средств (КТС) автоматизированной системы днспычерского управления (нли в зарубежном варианте- на КТС SCADA / EKS), Работы в этом направлении ведутся различными научными коллективами: а Национа-. льном техническом университете Украины (КЛИ), университете "ЛьгЛ вська полгтехн! ка", ИЭЯ HAH Украины, а России, США, Японии, Франции,. Германии и ряде других стран; Развитие этого направления позволяет усилить наиболее, перегруженный решением задач (особенно г нештатных ситуациях), требуюших экспертных знания и сопряженных с оперативный принятием решения, 'элемент* автоматизированной системы диспетчерского управления, в роли Которого находится диспетчер. При этом СПОП ориентируются на комплексное ревеиие задач управления, используя для этого структурированные экспертные и вычислительные знания, не исключая при этом возможности н автономного использования подсистем СПОП (экспертной и вычислительное).

Наряду с обеспечением необходимой функциональной гибкости, средства СПОП ЭС должны обладать достаточным быстродействием - одним из необходимых условий нх использования в контуре оперативного, управления. Это требование.в равной мере относится как к экспертной подсистеме СПОП, так и к вычислительной. Учитывая специфику функционирования СПОП и их раззития, при нх реализации используется прияннпы функционирования обучаемых моделнруювих систем.

В диссертации представлены основные результаты анализа и разработки средств повышения эффективности СПОП ЭС путем.оптимальной организации вычислений, основанной на структурированных вычислительных знаниях и средствах синтеза вычислительных структур, методах н алго-

ритмах повышения эффективности вычислений, учитывающих особенности структуры вычислительных знаний >СПОЛ ЭС и использующих принципы, реализуемые в обучаемых «олепируижку; системах.

Целью настоящей диссертации является исследование методов повышения эффективности систем поддержки оперативного персонала ЭС в принятии решений и развитие вычислительной подсистемы СПОП ЭС путем разработки и реализации эффективных вычислительных алгоритмов для решения задач оптимальной организации вычислений, ориентированных на использование структурированных вычислительных знаний и принципов функционирования обучаемых моделирующих систем.

Для. достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные научно-технические задачи:

- анализ проблемы повышения эффективности оперативного управления электроэнергетическими системами (ЭЭС) и ЭС в часздости:

- анализ архитектуры СПОП, используюмих ;принципы функционирования обучаемых моделирующих систем, и классификация возникающих при их .разработке задач;

- разработка алгоритмов решения задач оптимизации вычислений, основанных на учете топологических особенностей электрических сетей;

- разработка алгоритмов оптимальной организации вычислений, учитыва-ваюошх особенности математического описания объекта управления и

- решаемой задачи. ,

Объектом исследования являются автоматизированные системы диспетчерского управления энергосистем и ЭС.

Методы исследований. В основу исследований положены элементы вычислительной математики и математического моделирования как средства решения поставленных задач. При этом использовались методы анализа режимов ЭЭС, методы машинного моделирования, методы оптимальной организации вычислений, а также результаты исследований в области экспертных систем, обтчаемых моделируюаих систем, человеко-машинных интерфейсов, баз- данных и знаний.

Теоретическая ценность. Исследованы и разработаны методы и алгоритмы оптимальной организации вычислений, предназначенные для реализации в составе вычислительной подсистемы СПОП ЭС и использующие принципы функционирования обучаемых моделирующих систем и структурированные вычислительные зиаиия.

Практическая ценность работы состоит в развитии подходов к соз-

данию систем поддержки оперативного персонала ЭЭС и ЭС в принятии решений, обладавших высокой функциональной гибкостью, эргономичь/стью н открытостью к расширению функциональных возможностей, о применимости полученных в работе результатов при создании СПОП ЭС и нх использовании в практике оперативного управления режимами ЭС.

Научная новизна диссертационной работы состоит, в развитии ознов построения подсистем оперативного управления режимамй ЭЭС и ЭС, используя принципы функционирования обучаемых моделирующих систем, усовершенствовании методов и способов оптимизации вычислений применительно к их'.реализации в системах поддержки диспетчерского персонала ЭС в принятии решений.

Конкретный личный вклад диссертанта в разработку научных результатов. которые выносятся на зашнту:

- обоснование целесообразности построения систем поддержки диспетчерского персонала ЭЭС и ЭС, включая ЭЭС Ливана, на принципах обучае-

• мах моделирующих систем; .- алгоритм разбиения сложной схемы иа ряд подсхем в соответствии с критериями, обеспечиаао&имн возможность расчета режимов сложных ЭС с помощью вычислительных средств с ограниченными вычислительными ресурсами;

- алгоритм машинного формирования расчетных схем ЭС на основе упрощения их полных функциональных схем;

-алгоритм переупорядочения переиениых с цель« уменьшения числа нулевых диагон льиых элементов в исходной матрице Якоби, ориентированный на работу со структурированными вычислительными знаниями;,

- алгоритм получения кодов для ревения системы линейных алгебраических уравнения с учетом ее разреженности, ориентированный на работу со структурированными вычислительными знаниями;

- ряд формальных алгоритмов повышения эффективности расчетов, использующих особенности математического описания ЭС на языке, принятом в обучаемых моделирующих системах.

Диссертационные исследования выполнялись в рамках проектов ГКНТ 05.51.05 / 185-92 Чнтегрована система управлшня режимами розпод1ль-чих електричних мереж' и 04.ti.00 ( 022-95 Чнтегрована система I«формат йного забезпечення електроенергетичиих об'ект!в розпожльчнх електричних мереж".

Реализация результатов исследований Разработанные методы и ал-

горитмы оптимизации вычислений использованы при разработке математического обеспечения СПОП ЭС и внедрены в составе СПОП ЭС (I очередь ) во Львовских.электрических сетях ("Льв1велехтромережа*).

Апробация результатов научных исследований. Основные положения . диссертации докладывались и обсуждались в 1995 и 1996 годах на се-., минарах отдела автоматизации электрических систем Института электродинамики HAH Украины, на заседании кафедры электрических сетей и . систем Национального технического университета Украины (КПИ), на се-, микарах о' Университете Монреаля (КвебеГ - Канада) и в Университете Конкордия (Квебек - Какала). '

Публикации. ■По результатам исследований■опубликовано * печатные работы. ■ . - .

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключеж,.,, содержаинх 146 страниц машинописно?о текста, 24 таблицы, 20 рисунков, списка литературы из 89 наименований на Ю страницах и приложения на г страницах, содержащего материалы, подтверждающие использование результатов диссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность работы, . формулируются цели и методы исследования. На основе проведенного анализа делается вывод о необходимости построения систем поддержки диспетчерского персонала электрических сетей на основе обучаемых моделирующих систем, использующих в качестве информационного базиса структурированные вычислительные Знания. Здесь также указывается, что одной из важнейших составных частей обучаемых моделирующих систем является подсистема оптимизации вычислений.

В первой.главе, носящей постановочный характер, проанализированы особенности. ЭЭС Ливана как объекта управления. Анализ особенностей режимов ЭЭС Ливана й .перспектив экономического развития страны подтверждает необходимость ускоренного развития электроэнергетики, включая системы автоматического и автоматизированного регулирования^ уп-раэлеиня.. Учитывая динамику режимов ЭЭС Ливана и существуешь проблемы с обеспечением надежного энергоснабжения потребителей, возникает потребность в использовании для. оперативного управлении режимами ЭС средств поддержки оперативного персонала в принятии ревення.

Исследование возможных путей разработки средств поддержи опера-

тнвного персонала ЭС показывает, что, несмотря на успехи, имеющиеся в области разработки новых технологий программирования, наиболее лерс-пектионьш является путь, основанный на использовании принципов функционирования обучаемых моаелируюших систем и интеграции структурированных вычислительных н экспертных знаний. Показано, что архитектура СПОП ЗЭС и ЭС предполагает наличие нескольких функциональных блоков в соответствии с классами относительно самостоятельных'задач, реалиаа-ция которых позволяет обеспечить решение комплексной задачи оперативного управления режимами ЭС. Обеспечение эффективности функционирования СПОП ЭС во многом зависит от эффективности организации вычислительных процессов средствами вычислительной подсистемы СПОП ЭС, ориентированной на использование структурированных вычислите, ьных знаний, представляемых в виде последовательностей элементарных функций (ПЭФ), и принципов функционирования обучаемых моделирующих систем.

Во второй главе рассмотрены алгоритмы оптимизации вычислений, форма представления исходной информации для которых определяется особенностями организации обучаемых моделнруюших систем и которые ор <ен-тированы на использование информации о топологии электрических сетей.

Процесс расчета режимов ЭС на основе методов подсхем начинается с процедуры.разбиения схемы ЭС на подсхемы. Приступая к разбиению схемы на подсхемы, в первую очередь решается вопрос о критериях, в соответствии с которыми определяются размеры подсхем й состав входящих в них элементов. Простейшим из критериев является ограничение на заданное чисп элементов в подсхеме. В этом случае исходной для алгоритма разбиения схемы на подсхемы является информация о топологии схемы.

Для фрагмента схемы, показанного на ¿ас. 1, где Э' (1*х7Ш -элемент, а Числами указаны номера узлов, исходная информация представлена в табл.1, где в скобках после обозначения элемента указана его принадлежность: схеме (с) или одной из подсхем (в скобках указывается ее номер), а после номера каждого узла указан его тип ("н* означает, что тип еие не определен, в дальнейшем - "в"- внутренний узел подсхемы, "г"- граничный, "с"- узел схемы).

.Для данного примера при формировании первой подсхемы в соответствии с разработанным а диссертации алгоритмом обиия список, задаваемый табл.1, после 5-го шага преобразуется к виду, представленному в табл.2. При этом в сформированную подсхему входят элементы Эг, Э4,

Э . Э„. Э . Э.внутренними являются узлы 1, 2, 4, 5,. а граничными -

о 7 1

3. 8. 9.

Рис. 1.

Таблица .1.

К п/п Элемент (схемы или п/сх) Узлы подключения N п/п Элемент (схемы ИЛИ п/сх) Узлы посклюения

1 Эг <с> 1(И),4(н),5{н) 8 9(Н), . .

2 Э3 <*) 1 ( н), 2( н), з! н), . . . 9 Э,г(с) 6(и),..

3 Э6 (с) 4(Н),... 10 Э, (С) 9(Н}..

4 Э7 (с) 5(Н).... 11 310<е> 1 0( Н ), . .

5 Э.з<с> г(н)..... 12 э* <с> 7(Н),8(Н),10(Н)

6 Э, (с) Э(Н),8(Н),9(Н) 13 Э,,(С) 7(Н),..

7 Э4 (с) 3{н>,б(н),7(н)

Рассмотренный алгоритм разбиения сложно» нелинейной схемы на подсхемы основывается на критерии, позволяющем судить о необходимом объеме оперативной памяти весьма приближенно. Более точную информацию для этого можно получить, если в качестве критерия использовать ограничение на число уравнений, описывающих процесс в подсхеме. Однако, в этом случае необходима использовать дополнительную информация., которую дают функциональные модели (ФМ) элементов сетей. Тогдг. реализовав алгоритм подсчета числа уравнений, возможно точнее оце^н ¡. объем оперативной памяти. ,

В обием случае, если обозначить число внутренних узлов а подсхеме Пу, число уравнений Для каждого узла в^, число элементов типа к пк

Таблица 2.

N п/п Элемент (схемы или п/сх) Узлы подключения к П/П Элемент (схемы или пусх) Узлы подклюения

Эа (1) 1(В),4(В),5(В) 3 Э„ (с) 9( С),. .

г Ээ (1) 1(В) . 2(В) , 3(г1 , . . . Э,а<с> 6(Н),..

3 эв <»> 4(В),... 10 Э, <С) 9<С), . .

4 Эт (I) . 5<В),... 11 Э,о<°> 10{н),..

5 ' 2(а),... 12 Э5 (с) 7(Н), 8( С), 1 0( Н)

6 э, (О 3(Г),8(Г).9(Г) 13 Э„<с> 7( Н) , . .

7 Э4 (с) 3(с).6(н).7(н)

и число добавляамых уравнений при включении элемента типа к а подсхему ик, то полное число уравнений в подсхеме определяется в соответствии с формулой

»

м - пу»у+ Е пк*к-. к«1 .

где X - число типов элементов, входящих а подсхему.

Функциональные схемы ЭС содержат большое число выключателей, разъединителей, отделителей, т.е. коммутационных аппаратов (КА), состояние которых контролирует н состоянием которых управляет оперативный персонал ЭС и учет которых при формировании расчетных схем носит специфический характер. Очевидно, что если такой элемент заведомо будет находится в отключенном состоянии на геи временном интервале использования сформированной модели ЭС, то"его вообще не следует учитывать в процессе текущего формирования расчетной схемы. Включенное состояние КА приводит к тому, что в расчетной схеме два узла превращается а один. Одним из условий достижения высоких эргономических н вычислительных характеристик СПОП ЭС является реализация эффективного перехода от полной функциональной схемы ЭС к расчетной, предоставляя оперативному персонасу для работать) полную функциональную схему.

С учетом сказанного, процесс преобразования функциональной схемы в расчетную начинатся с удаления из списка элементов схемы отключенных элементов. Дальнейяее преобразование информации уже осуществляется с использованием этого нового списка. На втором этапе производится

удаление из списка КА. Алгоритм этой процедуры несколько сложнее, чем процедуры удаления отключенных элементов и поэтому подробно рассмотрен в. диссертации.- . ■

Этот алгоритм использует информацию о типах элементов, характеризующих свойства их математических моделей. Использование ФМ позволяет автоматизировать процедуру идентификации типов элементов. В работе решена задача идентификации элементов типа КЛ. В табл.з представлены в пиде ПЭФ функциональные зависимости (ФЗ) и их производные, соответствующие ФМ КА (через I , г,,

В . N

ив1,0ш ' °в2" вм2 соответственно

обозначены вещественные и мнимые составляющие тока через КА и напряжений на его входе н выходе). Особенность» ФМ КА есть равенство о, 1 или -1 всех для производных от ФЗ (е^, что и используется в качестве формального признака для идентификации элементов ЭС, имеющих свойства КА.

Таблица 3.

ФЗ ПЭФ Фз ПЭФ производных от ФЗ по:

ив» 1в хм Лг "мг

*г ■V V 0 V-1 V 0 0 V 0

в1- Зм 0 в1« 0 0 V 1 в»~ 0 V 0

^-«ы-Опг V1 0 в,™ 0 0 V 0

в,-им1 -°мг •«-0 в>"1 0 с,-о е-1

е^ о V0 V-! V0 вГ 0 е^ 0

I « » о 0 в,- 0 о в»" 0

Учитывая, что эффективность решения систем уравнений, описывающих процессы в электрических сетях, существенно зависит от порядка следования уравнений «переменных, и анализируя разработанные для обучаемых моделирующих систем алгоритмы упорядочения, установлено, что эт» алгоритмы требувт доработки. Необходимость доработки обусловлена тем, что при использовании указанных алгоритмов возможно появле-

ике нулевых диагональных элементов. Й связи со сказанным возникает задача переупорядочения (на "логическом" уровне} уравнений и переменных. •

Основная идея первого способа ■ переупорядочения Заключается в том, чтобы поменять местами те элементы (узлы), подсистемы уравнений которых имеют нулевые диагональные блохи, с элементами (узлами), подсистемы которых имеют ненулевые диагональные'блоки. При этом обязательным условием является неравенство' нулю подматриц связи меняемых местами элементов и узлоо. Для более сложного случая, когда нет элемента (узла), который можно поменять местами с элементом (узлом), имеющим нулевой диагональный блок, разработан алгоритм переупорядочения переменных.

Методы кодирования позволяют, в основном, исключить логические операции из вычислительных процессов и обеспечивают переход к одним арифметически« операциям. Структурз кодов и алгоритмы нх формировали« зависят от типа процедуры, для реализации которой они используются.

В диссертационной работе приведен алгоритм формирования кодов И, структура которых имеет слеаумий вид :

•"•-<*„.«„. *„>„. с!.,.«»';« и.ы^л»»«.!,

£1^; а « Н(|* « К,], »4| }... .

где I ,1 ,1 ,1 - индексы элементов массива 7„ предназначенного

11 *1 I к * к

для хранения значений элементов матрицы Якобн; а и к - номера строк и столбцов ненулевых элементов, расположенных ниже и правее ведущего элемента, которые задаются множествами номеров М( и К(; м„#м8,»м3, " индексы элементоа кодоз К, которыми заканчивается информация, определяемая указанными выше множествами : М4) - индекс элемента кодов И, используемого для хранения индекса 1().

Поскольку процесс решения систем линейных алгебраических- уравнений состоит из процедур ьи-разложения, прямого и обратного ходов, то при наличии кодов И выполнение этих процедур в основном сводится к выполнению одних арифметических операций. ,

В третьей главе исследуются вопросы, связанные с.разработкой ряда алгоритмов оптимизации вычислений, для которых исходной служит информация в виде функциональных моделей и последовательностей элементарных функций, являющихся элементами языка, специально разработанно-

го для обучаемых моделирующих систем.

■ Первым этапом решения задачи математического моделирования является формирование ее математической модели, практически сводящееся к определению невязок уравнений-и элементов матрицы Якобн. Эти процедуры предполагают проведение вычислений по заданным формулам, которые задаются при вводе функциональных моделей. Функциональные зависимости этих моделей автоматически преобразуются ■ в ПЭФ.. Полученные таким образом ПЭФ непосредственно используются аля определения невязок. Кроме того, эти ПЭФ служат исходной информацией для получения ПЭФ, представляющих производные от функциональных зависимостей и исполь--зуемых при определении элементов матрицы Якобн.

Элементарные функции (ЭФ), входящие а ПЭФ. в вычислительных алгоритмах использулся в^иае кодоп, представляющих пятерки или семерки символов, если ЭФ содержат соответственно один или два операнда. Перэый "из символов такого кода указьаает тип ЭФ, второй н третий -соответственно тип и индекс результата, четвертый и пятый - тип н индекс первого операнда, а шестой к седьмой - тип и индекс второго операнда.

Однако. .¿посредственное использование этих кодов приемлемо для алгоритмов синтеза -вычислительных процедур, а при непосредственном решении математических задач оказывается неэффективный, так как реализация таких процедур сопряжена;с выполнением большого числа дополнительных, в основном логических, операция.

Интерпретирующие коды позволяют исключить лишние операции из вычислительных процессов. Их использование обесле* вает переход в ос-' новном к арифметическим операциям. Сравнивая коды для ПЭФ и интерпретирующие коды, легко увнде ,, что для получения интерпретирующих кодов из кодов' для ПЭФ достаточно в последних заменить коды результата и операндов и их индексы на индексы элементов массива г, предназначенного для хранения численных значений всех величин, участвующих в вычислительном процессе.

Всю необходимую для организации вычислений невязок и элементов матрицы Якоби информацию ложно представить с помощью множества СД (СТРУКТУРА ДАННЫХ) и уже упомянутого массива г (МАССИВ ЗНАЧЕНИЙ). Например, для модели ЛЭП множество СД имеет вид, приведенный в табл.4, где приняты следующие обозначения: ТВ н ИВ - тип и ньдекс атрибута, £ - ФЗ, с - константа, о - ЭФ, х - переменная, г, - номер

элемента массива г. равного величине л

При условии, что информация представлена указанным способом разработан алгоритм преобразования кодов для ПЭФ в интерпретирующие. Для рассматриваемого примера модели ЛЭП в результате преобразования получаются интерпретирующие коды, которые представлены в табл.5, где *, + .- обозначены коды соответствуоиих арифметических операций, а х -код операции изменения знака.

Учитывая, что очень часто в ийтерпретнруюших кодах можно выделить группы с одинаковым кедом операции, окончательный вид колов, получаемых с помощью разработанного в работе алгоритма, представлен на

Таблица 4.

Номер АТРИБУТЫ множества СД Массив Но !.< ер АТРИБУТЫ множества СД Массив

записи записи

та ИВ ТВ ИВ

1 г 1 10 е . 4

2 0 1 2 С1 и Г 3

3 г 5 2Г5 12 « 4 ' 3Г4

4 с 2 13 Г 5

5 . ;£' 6 ' гг« . 14 X 1 г„.

б е 1 15 X 2 2,2

7 а 2 16 г б

8 £ 2 гг2 17 X 3 г«з

9 • в 3 \3 18 X 4 г„*

.рис. 2.

При формировании интерпретирующих кодов может оказаться, что некоторые элементарные функции имеют в качестве оп-рандов константы. ' В этом случае для них коды не составляются, выполняются соответствующие вычисления, а в коды включаются лишь ссылки на полученные результаты.

В данной главе тахже приводятся результаты разработки алгоритма, предназначенного для формирования кодов, необходимых для - размещения, вычисленных значений невязок и элементов -матрицы Якоби в области 'памяти, служащей для их хранения.

При разработке алгоритмов оптимизации вычислений возникает задача классификации элементов на лннепные а нелинейные. Эта задача ре-

Таблица 5.

Номер п/п Код операции Индексы Номер п/п Код операции Индексы

1 - г*г 6 * г«а

2 - V г„> 7 * *сЧ

3 * ■ гг6 8 - »г,

4 • 9 Г ага

5". + г.э 10 I »гэ г.4

, ' КОД-ЗАГОЛОВОК_

г—--------■

- 2 * 2|г 1г |г |г |г |г ! • «I1 «з1 «г1 «<

_ КОД-ЗАГОЛОВОК__■

i + i 1 к« » » - i 1

"...............;1 1 1, ц "' ■■

КОД-ЗАГОЛОВОК •

- ' Рис. 2.

шается путей анализа ПЭФ для производных от функциональных зависимостей функциональных моделей элементов электрической сети по независимым переменным этих моделей. Если оказывается, что в выражения для этих ПЭФ входят яииь одни константы, то элемент, представляемый такой ФМ, является линейным. Наличие в.выражениях символов независимых переменных приводит к тому, что такой элемент следует отнести к числу нелинейных.

Описание математических модечей элементов электрических сетей в пиде функциональных моделей н последовательностей элементарных фуик-

ций позволяет также формализовать и автоматизировать процедуру идентификации нулевых диагональных элементов. Решение этой задачи сводится к "анализу ПЭФ для производных, входящих в выражение для определения соответствующего диагонального элемента. Если, все'такие ПЭФ нулевые, то и диагональный элемент нулевой. В противном.случае он будет ненулевым.

При разработке большинства алгоритмов в данной работе используется аппарат ПЭФ. .Этот аппарат используется также и о процедуре определения элементов матриц Якоби. Альтернативой • такому пути может быть, например, метод численного дифференцирования.

Однако, проведенный в работе сравнительный анализ этих двух путей вычисления элементов матриц Якоби показывает, что метод ПЭФ, кроме того, что характеризуется отсутствием методической погрешности, во многих случаях имеет значительные преимущества и с точки зрения вычислительных затрат.

Более полное представление о соотношении вычислительных затрат при использовании обоих методов дает табл.6. где Приведены вычислительные затраты на примере вычисления вещественных составляюсь токов балансирующего генератора ¡< ЛЭП.

Таблица 6.

Наименование ФЗ Вещественная составляющая тока балансир, генератора Вещественная составлявшая тока ЛЭП

Число ЭФ в ФЗ 7 • в

Число переменных 4 4 ;

Число арифметических операций

Всего для метода ПЭФ 5 '. 2

Всего для численного дифференцирования 10 х 4 -40 11 х 4. - 44

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ Н ВЫВОДЫ В диссертационной работе получили развитие основы построения по-

дснстем оперативного управления ЭЭС и ЭС, использующих принципы функционирования обучаемых моделирующих систем. Решена задача повышения эффективности систем поддержки оперативного персонала ЭС в принятии решений путем разработки и реализации в их составе комплекса алгоритмов оптимальной организации вычислений, обеспечивающих эффективную реализацию гибких вычислительных процедур при решении задач ¿шератнв--ного управления.режимами ЭС. Полученные результаты.позволяют су*ест-венно (в г-3 раза) повысить быстродействие вычислительных процедур СПОЯ ЭС. ...

Основные научные и практические результаты проведенных исследований можно сформулировать следующим образом;

1. Разработан алгоритм разбиения исходной сложной схемы электрической сети на ряд отдельных подсхем в соответствии с критериями, позволяющими использовать вычислительные средства с "ограниченными ресурсами оперативной памяти, й основание. на использовании структурированных вычислительных знаний и принципов функционирования обучаемых моделирующих систем.

2. Разработан алгоритм перехода от полной функциональной схемы сети (которая 'спользуется диспетчером) к расчетной, что позволяет не только автоматически- учитывать все изменения топологии сети, но и значительно сократить вычислительные затраты при расчете й*има сеун.

3. Усовершенствованы алгоритмы упорядочения уравнений математической модели установившегося режима электрической сети, ориентированные на использование структурированных вычислительных знаний, путем переупорядочения независимых переменных этих уравнений с целью обеспечения вычислительной устойчивости их решения.-

.4. Разработан алгоритм получения кодов для решения разреженных систем линейных'алгебраических уравнений, используемых начваге расчета установившегося режима электрической сети средствами СПОП ЭС, что позволяет практически полностью исключить логические операции, возникающие при работе с разреженными матрицами.

5: Разработаны алгоритмы получения кодов, используемых СПОП ЭС и необходимых для вычисления значений невязок и элементов матриц Яко- '-. 5н, а также их размещения в области памяти, выделяемой для хранения этих значений. Алгоритмы ориентированы на использование структурированной информации, вводимой на языке, принятом в обучаемых мо елирую-ших системах.

' 6. Путем сопоставления оценок вычислительных затрат,. , полученных на основании анализа формальных процедур вычисления элементов матриц Якоби-, используемых при моделировании' режимов электрических сетей, показаны преимущества структуризации вычислительных знаний в виде последовательностей элементарных функций. Преимущества.заключаются как в сокращении вычислительных затрат, так и- в отсутствии методической погрешности вычислений. Последнее характерно для метода численного дифференцирования, - используемого d' практике расчетов • для получения "частных производных" при решении заДач анализа и управления, режимами энергосистем.

7. Разработаны формальные алгоритмы реализации вспомогательных процедур классификации элементов ЭС на линейные н нелинейные, а также процедуры определения нулевых диагональных элементов матриц Якоби, которые являются составной частью алгоритмов разбиения сложных схем на подсхемы и переупорядочения переменных и ориентированы на- работу со структурированными вычислительными знаниями.

8. Основные научные результаты работы и полученные практические результаты использованы при разработке систем поддержки оперативного персонала электрических сетей в принятии решении.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Буткевич • А. 4>., Зозуля A.M., Эль-Эззи А. Н. Формальная np»3Si-í-дура получения расчетных схем электрических сетей// Техн. эле»П|>г.-динамика,- 1995, N5.- С. 61 -65.

2. Левитский В. Г.. Рыбина 0. Б., Эль-Эззи A.M. Сравнительный анализ методов численного дифференцирования и последовательностей элементарных функций// Автоматизация и релейная защита в энергосистемах; -Киев: Ин-т электродинамики НАН Украины, 1995.- С.77- as.

3. Al-Ezzi, Ali. Planification de la puduction d'un reseau hypothétique au' moyen de la méthode de probabilité de perte de charge (LOLP). — ETUDE DE LA FIABILITE D'OTl RESEAU ELECTRIQUE (RECUEIL DES RAPPORTS DE PROJETS), Ecole Polytechnique De Montreal, 1995.- P. ,1-5.

♦ Буткевич A. Ф., Кириленко A. В., Левнтскнй В. Г., Эль-Эззи A. H. Разбиение сложных электрических схем на подсхемы в-соответствии с заданными критериями// Техн. электродинамика, - 1996, M 2. - С.59- 62.

Личный вклад автора. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит: - способ реализации процедуры упрощения

функциональных схем электрических сетей [1]. -оценки числа арифметических операция для сравнения двух способов вычисления значений производных (2), - алгоритм разбиения сложной нелинейной схемы на подсхемы, использующий критерии, обеспечивающие рациональное использование доступной оперативной памяти {4}.

ANNOTATION

AV-Exzi A. N. " Increase nf efficiency of systemt of support of operative personnel of electrical networks by means of optimum organization of calculations

The dissertation is presented for Pn.D. degree in the speciality 05.14.02 - Power stations (electrical part), networks power systems and management by them. Institute of electrodynamics of Ukrainian National Academy of Sciences, Kyiv, 1996.. 4 scientific works are submitted which contain theoretical and experimental researches of means of optimum organization of calculations for increase of efficiency of electrical networks operative management. Is offered and realized a number of algorithms which provide increase of efficiency of functioning of systems of support of operative personnel of electrical networks in acceptance of the decisions. . '

АНОТАЦШ

Аль-Езз1 A. H. "ПШпщгппя ефектияшет' систем nidmptimu оперативного персоналу елекнгричнпх мереж заноСини опттгальпоХоркшаациобчислепь".

Дисерташя на здзбуття наукового ступеия кандидата техннчмннх наук за спешальшстю 05.14.02. - Елсктричш «ниц» (електрична частнна), мере*и, електроеьергетичш системи та упраалшня «имя. 1и-т елсггроданам!ки НАН УкраТнн, КиТв, 1996р.

Захшцаються 4 наукош npaui, як! мicrкть теоретнчнi та екпериментальн! дослцокеиня за-соб!в оптомалыюТ оргаиЬзцП обчислеиь для пшвищеннп ефективиост1 оперативного управлшня режимам» електричних мереж. Запропонопамо та реализовано ряд алгорлтмш, що забезпечуготь п1двнщен!м с^еггншюст! фуикшопувашм систем тдтрпмки оперативного персоналу електричних мереж в прнЯкятт! р]шень.

Кягочов! слова; електртпй мереж!, оперативник персонал, оперативке управл!ния режимг-ми, алгоритма» моделююча систем», оптимальна органйац!» обчислеиь.

Подписало к печати i0.ov. (996r, формат 60x64/15 . . Еукага офсетная. Ус л.-ттач. лист. 1,0, Уч.-иэд.лист 1,0. Тираж /оо. Заказ./гг^. Цена договорная.

Полиграф, yv-к Института s лект родикамики НЛ1 Украины 253057, Кйев-57, проспект Победа,56.