автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Прогнозирование электропотребления для управления в системах электроснабжения в аэропортах стран Ближнего Востока

_ Ч)г'

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ Киевский институт инженеров гражданской авиации

На правах рукописи АЛЬ-ЗУБИ АМЕР АХМАД

прогнозирование электропотребления для управления в системах электроснабжения

в аэропортах; стран ближнего востока

Специальность 05.13.01 - Управление в технических

системах

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата.. технических наук

киев 1993

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В КИЕВСКОМ ИНСТИТУТЕ ИШЕНЕГОВ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Зеленков И.А. Официальные оппоненты! доктор технических наук Стасюк А.И.

кандидат технических наук Антонов В.К.

Ведущая организация - Институт проблем энергоснабжения Академии наУк Украины

Защита состоится " № " /¿¿РЛ*^^ 1993 г. 3 " " часов, на заседании специализированного Совета в Киевском институте инженеров гражданской авиации по адресу: 252058, Киев-58, пр.Космонавта Комарова, I, КИИГА

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан "_"_1993 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат технических наук

Баскакова А.Г.

ОЕЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Задачи рационального использования электроэнергии и снижения ее затрат всегда относились к важнейшим проблема*, так как эффективность испольвования электроэнергии а значительной каре зависит от успешного их решения ; при »том возросла потребность • ПВО-ведении строгого и тщательного анализа обоснованности расхода электроэнергии , а также изыскании кутей , обеспечивавших »ффеягмное ее «пользование. В связи с атим задачи разработки методов прогнозирования расхода электроэнергии и выявление Резервов повышения эффективности электроиспользования с учетом отраслевых особвннос-гей весьма актуальны.

Цель работы заключается в следующем:

- проанализировать процесс потребления электроэнергии к оггве-;елить показатели эяектропотребления с учетом Факторов, влиявших

величину расхода электроэнергии;

- на основе теоретических исследований с и статистических (анных потребления электроэнергии в аэропортах гравданекой авиация »босновать и разработать метод прогнозирования элеятропотребления

! комплексе с вопросами совершенствования управления процессом |лектропртребленик ;

- разработать требования к системам учета к контроля лектроэнергин на предприятиях гражданской авиации ;

на основании результатов прогнозирования разработать екомендации по нормирован»» расхода электроэнергии.

Научная новизна

В работе получены следушив основные результаты:

- разработаны методы прогнозирования расхода электроянер-ии в отдельных подразделениях аэропорта в условиях паяной и

неполной информации о расходе электроэнергии ;

- приведены основы нормирования расхода влектроэнергии для различных видов работ аэропорта ;

- даны рекомендации по совершенствованию систем Учета контроля.и управления электропотреблением в аэропортах гражданской Авиации стран Ближнего Востока ;

- предложена система учета, контроля и управления электропотреблением в аэропортах гражданской авиации.

Практическое значение :

- разработанные методы могут использоваться для прогнозиро в&ния позволяют обвективно оценить количество расхода электроэнергии ;

- предложена инженерная методика для решения задач эффективного использования электроэнергии с учетом совершенствования систем контроля электропотребления .

Реализация результатов работы :

- результаты и конкретные рекомендации по разработке требований к системам учета и контроля были использованы в аэропорту Куин Алия (Иордания).

Апробация работы :

- основные результаты и положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях КНИГА:

II международная научно-техническая конференция, 1993 год.

Структура и объем работы :

- диссертационная работа состоит из введения , четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Она содер

хит 123 страницы печатного текста, 22 рисунка, 16 таблиц и список литературы из IOS наименований источников.

Содержание работы:

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, приведем краткий обзор работы.

В первой главе анализируется расход электроэнергии по основным производственно - технологическим процессам в аэропортах. По каждому процессу определяется расход электроэнергии с учетом факторов, влиявших на его уровень. Отражен анализ расхо- . да электроэнергии в следующих подразделениях: аэровокзал, авиационная техническая база ; светосигнальное оборудование ; эксплуатационное радиотехническое оборудование связи ; кондиционирование и вентиляция ; организация грузовых перевозок ; го-рвчв-смазоаднх материале»; переработка вода ; поиеяепяя авиакомпаний 8 наконец, были определены потеря в трансформаторах я линии электропередач аэропорта.

Анализ данных расхода электроэнергия в основных пеяраедеяе-ниях некоторых аэропортов стран Ближнего Востока, так«* гак Куия Алия, Дамаск, Акаба я Амман, показывает, что в аэровокзалах, авиационных технических базах, в цехах кондиционирования я вентиляции расход электроэнергия составляет примерно от обшего расхода аэропорта, для этих подразделений явеяедеяся цеталышй анализ для выявления возможных резервов мяиюняя расхода электроэнергия . Анализ показал, что в аерояовмх ваеход злектроэнергкя делится на основные я вспомогательные составдл-ооше, причем затраты на основные расхода составляют 201?, а

на вспомогательные до 60% от общего расхода электроэнергии но аэропорта, т.е. большая часть расходуется на вспомогательные работы. Это объясняется тек. что основной расход электроэнергии затрачивается на кондиционирование и вентиляцию, последнее характерно. для аэропортов стран Ближнего Востока. При этой расход электроэнергии на обслуживание пассажиров и создание комфортабельных условий составляет свыше 50$ от расхода электроэнергии аэропорта. Было изучено влияние климатических особенностей региона и юс воздействие на уровень расхода электроэнергии.

Проведенный анализ показал :

- стремление перевода предприятий гражданской авиации к новому более развитому управлению алектропотреблениеы приводит к повышение эффективности использования электрооборудования;

- качество обслуживания отражается на количественных показателях работы аэропорта, последнее связано с изменением расхода электроэнергии;

- анализ расхода электроэнергии в отдельных службах аэропорта показывает, что Факторы, влиявшие на уровень расхода электроэнергии в службах, весьма разнообразны;

- исследование .путей снижения уровня расхода электроэнергии сводится к анализу условий и методов эксплуатации наземного оборудования аэропорта.

Втоая глава посвящена прогнозированию расхода электроэнергии с поыошью метода наименьших квадратов.

Анализ технологических процессов, произведенный в первой главе, показал, что технико-экономические показатели работы потребителей подразделений аэропорта зависят от большого количества различных факторов, влияющих на расход »лектроэнергаи. Потому для прогнозирования расхода электроэнергии подразделени-

дай аэропорта воспользуемся вероятностным подходом. Процесс прогнозирования выполняется следующим образом:

№1 первом этапе прогнозирования выбирается состав определенных факторов и устанавливается вид математической зависимости расхода электроэнергии подразделениями аэропортов от внешних Факторов:

~ {. , , Л' .г),

где ¿/ - расход электроэнергии,

..¿V; Л',- , ■ ■ ■ - факторы влияния.

На втором этапе разрабатывается алгоритм прогнозирования уровня расхода электроэнергии. Исходной информацией для прогноза здесь слтаат статистические данные расхода и ряд факторов, которые аппроксимируются аналитическими зависимостями по уравнению регрессии. При этом характер уравнений регрессии заранее определяется в виде известных функций, которые могут быть представлены:

- линейное уравнение

- степенная функция

//.-ли-?

По методу наименьших квадратов МНК в качестве оцгнки А,, Аг,...... к,„ принимается параметры дающие минимум функции

которые определяются из необходимых условий экстремума функции

к(Ь • „1, ,Лг у ■,-,•„ 1 . Ал!_:0

А.:

£ =1, 2, ..., /I .

7

Для линейной Функции:

Л ¿г ¿Г-Т л .£"£7-- £

17/ ¿:/

У,

¡4 Л

А, = 5591 ; Аг = 7,1.

Для степенной Функции:

А, => 57 ; Аг = 0,77.

Критерием для отбора Функции здесь могут служить следувди' показатели:

- среднеквадратическое отклонение (СКО^

- корреляционное отношение

где У - среднее значение расхода электроэнергии»

Уф. - Фактическое значение расхода электроэнергии; ^а,- - расчетное значение расхода электроанергии; /ь - число выборки.

Предпочтение дается такой Функции, которая дает Наилучшие

результаты по приведенным показателям.

11а основании метода наименьших квадратов получены математические зависимости в виде прогнозннхх моделей описывающих закономерности изменения расхода электроэнергии в отдельных подраз-

делениях аэропорта.

Закономерности изменения расхода электроэнергии подразделений выявляются путем оцзнки факторов, рассматриваемых в прогнозной модели, построенной на основе уравнений регресси...

Предложенный метод позволяет найти математические выражения для оценки реального расхода электроэнергии.

Третья глава диссертации посвящена прогнозированию расхода электроэнергии методом нечеткой математики и нечеткой логики.

Применение статистических методов, в частности МНК , для решения задач прогноза не всегда возможно. Это связано с тем, что в целом рдце случаев статистические выборки являются неполной, т.е. являются "короткими", либо включают большое число

пропусков. В этих случаях рациональное использование статисти-%

ческих моделей не представляется возможным. Поэтому рассмотрена возможность применения методов и моделей нечеткой математики и нечеткой логики.

Метод применения для прогнозирования расхода электроэнергии на кондиционирование в аэропорту Куин Алия Иордания . Основные (Еакторы влияющие на Уровень расхода электроэнергии, следующие:

J В

т. - температура окружающей среды;

К - количество пассажиров;

и/у» - удельный расход на одного пассажира.

Основное прогнозное уравнение имеет следующий вид: в нечеткой модели:

У* = \/УА * К * £

Здесь )л/УА , /<С , -с рассматриваются как элементы нечеткого множества

Ум= £/, < (А**); К--и: К У// Ш //'(«) - £е;

где уиуУ {/У - Функции принадлежности каждого

элемента к подмножеству, которые находятся в пределах от нуля до единицы. л

Процесс прогнозирования включает следующие действия: - определение подмножеств всех показателей

т!п ' №>4 е/> , Ь/^ / - ///»//> ; , ¿,»4* J

К - {'М/г>;* / / &'тяг ^

- функции принадлежности определяются для каждого элемента нечеткого множества в виде :

где Л./* ; /г% ; ... ; - число дней, когда элемент

имеет значение близкое к минимальному ;

Л- - число месяцев, для которых имеется информация ; £ - число дней в месяце;

Выявление расхода электроэнергии на кондиционирование по обшей Формуле прогнозирования.

На основании метода нечеткой математики проводились операции и были получены результаты прогнозирования, погрешность которых не превышает ТС$.

В результате сделаны следующие выводы:

.- в основу метода положены операции нечеткой математики и основное прогнозное уравнение;

- метод нечеткой математики дает возможность прогнозировать расход электроэнергии в условиях неполной исходной ин(Ьормации, что характерно для стран Ближнего Востока;

- для определения функции принадлежности прогнозных переменных целесообразно применять вероятностный подход.

В четвертой главе по результатам анализа структуры расхода электроэнергии в отдельных подразделениях аэропорта на основании прогнозирования рассмотрена и определена система учета , контроля и управления электропотреблением , а также даны требования к систем |м учета и контроля потребления электроэнергия в аэропорту. Предложены методики нормирования в разных подразделениях аэропорта.

Анаша существующих систем учета электропотребления в аэросортах гражданской авиации стран Ближнего Востока указывает на недостаточное оснащение соответствующими приборами отдельных структурных подразделений аэропорта, либо на нерациональное их распределение в системе электроснабжения.

В евязи с этим требуется создать систему учета и контроля, которая позволила бы осуществлять ведение учета электроанергии на промведственно- технические к комунальио-бытовыв руждн при суюэетвуюшей структуре управления аэропортами, функциональная схема данной системы представлена на рис.1.

Рже. I

Постановка задачи должна учитывать:

контроль за соблюдением требований по качеству электроэнергии, соблюдением лимитов и соблюдением режимных требований. Схема контроля представлена на рис.2.

Рис.2

о

Вопросам разработки указанной системы должна предшествовать рациональная организация учета и контроля расхода электроэнергии по технологическим процессам (слкжбам) и отдельным энергоемким потребителям , так как позволяет объективно оценить использование электроэнергии по отдельным участкам (подсистемам) деятельности аэропорта.

На основании результатов прогнозирования нормируется расход электроэнергии в отдельных службах аэропорта, поскольку важным показателем повышения эффективности использования электроэнергии является нормирование-электропотребления. Также рассмотрены возможные пути выявления резервов снижения расхода электроэнергии , которые показаны на рис.3.

Направление возможных резервов экономии экономии электроэнергии

На уровне управления На стадии выполнения На стадиях жизненного цикла оборудования

На уровне государственного управления ГА Прогнозирование При освоении

На уровне аэропорта Планирование При эксплуатации

На уровне подразделений Нормирование При обслуживании

Рис.3

На основании выявления резервов снижения расхода электроэнергии даны рекомендации по каждому направление.

Общапризнаннда является исходное положение о том, что управление электропотреблением выступает фактором повышения эффективности энергоиспользования. Анализ приемлемых подходов позволил представить структуру системы управления электропотреблением в аэропортах ГА в вида: структуры включавшей составные и сквозные части управления .

На рис.4 изображена структура управления электпопотребле-

нием.

Следует отметят», что создание системы управления электро-потребленяем с дантвалиэованной информацией по аэропорту и по от дальним службам связано с внедрением автоматизированных сист. управления вяектропотреблением.

Рис.4

При этом удается подучить до экономии электроэнергии от годового потребления , как показал эксперимент' в КУин Алия аэропорту»

Предложена обобщенная система управления ялектропотребле-нием , для управления нагрузками в системе электроснабжения которая включает следующие элементы:

Т - набор электросчетчиков ,

2 - управляющая вычислительная машина,

3 - пульт Управления,

4 - печатающее устройтсво .

Н - нагрузки.

На рис.5, изображена система управления электропотрабле-нием. На основании сравнения поступавшей информации о устаноа-ленншм лимитами, машина деет сигнал на отягчение ■ схгчм пре-вывения норм влектропотрвбленмя.

Рис.5

Заключение:

Процесс »ле ктропотребления в аэропортах гражданской авиации стран Ближнего Востока имеет свой специфический характер в свя-•и е определенными условиями региона.

Анализ »лектропотреблеяня а работе проведен в основном на тех процессах, которые является результатами основной деятельности аэропорт* при обслуживании пассажиров, воздушных, судов, кондиционировании и грузоперевозках. При анализе ялехтропотребления били определены основные факторы, влиявшие на расход адектро» -нергяя. На основания статистических данных были построены граЯя-чосую зависимости расхода злектрознергии.

Основный результатом диссертационной является прогноэирова-вае расхода электроэнергии с цельв его нормирования и управления адектропотреблением ■ в конечной счете экономик электроэнергии. Укедано,что традиционные статистические метода,«¡»в том числе и метод наименьших квадратов позволяет осуществить прогнозирование

Только в условиях достаточной информации в действующей аэропорту.

Предложенные критерии отбора функций из числа возможных , из числа возможных,-среднеквадратичное отклонение и коэффициент корреляции позволяет выбраиь необходимую функцию из числа возможных.

Отмечена особенность прогнозирования электропотребления в аэропортах гражданской авиации стран Ближнего Востока, которая характеризуется недостаточностью и неполноной исходных данных о расходе электроэнергии.

Прогнозирование расхода электроэнергии в отдельных подразделениях в условиях действующего аэропорта при ограниченном количестве исходных данных целесообразно осуществлять путем исполь -зования метода и модели нечеткой математики В работе разработана методика прогнозирования и создан необходимый аппарат для решения поставленной задачи.

На основании исследовательских работ и анализа структуры с

системы учета и контроля разработаны требования к системе учета и контроля электропотребления, а также приведены структурные схемы задач учета контроля в условиях действующего аэропорта стран Ближнего Востока.

Предложена и внедрена в практику методика нормирования расхода электроэнергии в аэропорту.

В работе проведен анализ тенденций соверввнствования систем управления электропотреблением , предложены путш снижения расхода электроэнергии в аэропврту и даны соответствующе рекомендация.

Публикации:

По материалам исследований выполненных в процессе работ

над диссертацией, опубликовано 6 печатных работ.

Т. Аяь-Зуби АД. .Зеленков И.А. Влияние климатических условий на уровень расхода электроэнергии аэропорта.Киев: СНГК, КНИГА ,1992 .

2. Аль-Зуби A.A. . Зеленков И.А. Влияние продолжительности ночи на уровень расхода электроэнергии для наружного освещения

в аэропортах гражданской авиации. Сб. наич. трудов "Проблемы эк' плуатации авиационного оборудования" . - Киев: КНИГА,Т993.

3. Аль-ЗУби A.A., Зеленков И.А. "Влияние температуры окоу жавшей среды на раоход электроэнергии некоторьми потребителями аэропорта гражданской авиации". 66.науч.трудов "Проблемы эксплу атации авиационного оборудования " , Киев : КНИГА, Т993 .

4. Аль-Зуби A.A. О методах расчета электропотребления в аэропортах гражданской авиации при обслуживании воздушных судов. Об.научн.трудов. " Методы управления системой эЗйектив -ностыо функционирования электрифицированных и пилотажно-навига-ционных комплексов " . Киев: КНИГА,Т993.

б. Аль-Зуби А.А..Зеленков И.А. Прогнозирование расхода электроэнергии в аэропортах гражданской авиации с помопью методов нечеткой математики. СНГК . КНИГА,Т993 .

6. Аль-Зуби A.A., Зеленков И.А. Прогноз расхода электро-•нергии в аэропортах гражданской авиации стран Ближнего Вое -тока. Журнал "Электронное моделирование" # б , 1993.

18