автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Создание автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции

На правах рукописи

ЧЕРНЯЕВ АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

СОЗДАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО "УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Специальность 05.13.06 - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в энергетике)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата! технических наук

ь,

I'

1 2 МАЙ 2011

Москва 2011.

4846023

Работа выполнена на кафедре Автоматизированных систем управления тепловыми процессами Московского энергетического института (технического университета).

Научный руководитель: доктор технических наук

с.н.с. Андрюшин Александр Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор Саркисян Рафаэль Еремович

кандидат технических наук Гришин Константин Александрович

Ведущая организация: ОАО «Мосэнерго»

Защита диссертации состоится «9» июня 2011 г. в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.157.14 при Московском энергетическом институте (Техническом Университете) по адресу: Москва, ул. Красноказарменная, д. 17, ауд. Б-205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ).

Отзывы на автореферат диссертации (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан апреля 2011 года. Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.14 к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Необходимость оптимального управления режимами работы электростанции и энергосистем всегда остается важным вопросом в энергетике.

В настоящее время, в связи с вводом новых правил функционирования рынка электроэнергии, особенно важной стала задача управления ТЭЦ со сложным составом оборудования (при наличии на ТЭЦ блочных, неблочных агрегатов и пиковых водогрейных котлов) в условиях НОРЭМ.

В данных условиях, при оптимальном управлении режимами работы ТЗЦ, одной из глазных задач является получение максимальной суммарной прибыли станции (ТГК) от ее участия в продаже электроэнергии по регулируемым договорах (РД), на рынке "на сутки вперед" (PCB), и на балансирующем рынке (БР), а также от продажи тепловой энергии. Для обеспечения данного условия основное внимание необходимо уделять минимизации топливных затрат, как главного показателя экономичности работы ТЭЦ.

Оптимальное управление режимами работы электростанций -традиционно одна из сложных научных и практических задач, обусловленная неопределенностью исходной информации, многовариантностью решения, трудностью учета реального технического состояния оборудования, а также другими факторами. Тем не менее, в настоящее время разработаны различные методики и программные комплексы на их основе для внутристанционной оптимизации режимов работы оборудования.

Причиной сложности использования программных комплексов оптимального управления режимами работы электростанции является значительная доля ручного ввода исходных данных для выбора оптимального режима при каждом изменении задания. Это обусловлено отсутствием интерфейсов взаимодействия между программными комплексами и системами автоматизации, установленными на электростанциях.

Актуальность создания программных комплексов управления режимами работы электростанции обусловлена также появлением новых АСУТП и АСУП, реализующих алгоритмы управления основным оборудованием, включая алгоритмы перехода с одного режима на другой. Разработка автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции позволяет в автоматическом или полуавтоматическом режиме формировать задание для блочных и локальных АСУТП, выводя управление электростанцией на новый уровень.

Целью работы является усовершенствование методического,

____. „ , ___ _____________ _ /Т____________ t ЛЧГТО___

1 слша-i^uivuiv и jfim^u^iviai^jnuniiuiu иисслсчсяия sw^y in на. иазе современных программно-технических комплексов для практической реализации в автоматизированном режиме задачи оперативного управления режимами работы оборудования электростанции. В рамках поставленной цели решаются следующие конкретные задачи:

1 - формирование концепции построения автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции;

2 - разработка методов и алгоритмов обеспечения совместимости и интеграции АСУП и АСУТП для автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции;

3 - разработка интерпретатора формул для расчета фактического удельного расхода топлива с возможностью подключения алгебраических функций сторонних разработчиков;

4-создание модуля связи с информационным обеспечением АСУТП для автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции и его тестирование на примере ПТК «Квинт»;

5 - создание программного комплекса для оперативного управления режимами работы электростанции, состоящего из нескольких модулей: модуля распределения тепловой и электрической нагрузки между генерирующим оборудованием, модуля расчета фактического удельного расхода топлива для

оценки эффективности распределения, модуля мониторинга состояния оборудования;

6 - апробация разработанной автоматизированной системы на электростанции с целью проверки работы созданных интерфейсов взаимодействия с другими программными комплексами.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Предложена концепция создания автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции.

2. Разработаны методы и алгоритмы обеспечения совместимости и интеграции ЛСУП и ЛСУТП для автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции.

3. Разработан интерпретатор формул для расчета фактического удельного расхода топлива с возможностью подключения алгебраических функций сторонних разработчиков.

Практическая значимость работы.

Разработан программный комплекс, выполняющий функции:

• распределения суммарной тепловой и электрической нагрузки между генерирующим оборудованием электростанции;

• оценки экономического эффекта от оптимального распределения нагрузки посредством анализа значений фактического удельного расхода топлива до и после оптимизации;

• объединения наиболее важных показателей работы электростанции для поставленной задачи с разных АСУТП или АСУП в одной системе;

• повышения информативности и адекватности выбора режима работы оборудования, снижение количества отклонений от утвержденного диспетчерского графика;

• ретроспективной оценки режимов работы оборудования с целью выявления нарушений, оценки качества выбора режимов работы и принятия мер по устранению неисправностей.

• повышения конкурентоспособности электростанции при работе на рынке электроэнергии и мощности.

Достоверность и обоснованность результатов подтверждается:

1 - применением современных методов математического моделирования объекта;

2 - использованием современных информационно-технических средств при решении поставленной задачи;

3 - положительным эффектом от внедрения разработанной автоматизированной системы.

Реализация результатов! Результаты работы по созданию автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции прошли апробацию и внедрены в промышленную эксплуатацию на ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго», в том числе интерфейс ввода-вывода данных из НТК «Квинт». Алгоритм построения базы данных оборудования для оперативного управления применяется в ИВЦ филиал ОАО «Мосэнерго». Мониторинг состояния оборудования внедрен на ТЭЦ-21 ОАО «Мосэнерго».

Личный вклад автора:

1 - разработана концепция построения автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции;

2 - разработаны алгоритмы взаимодействия между АСУТП и АСУП при решении задач оперативного управления режимами работы электростанции;

3 - создан программный комплекс для оперативного управления режимами работы электростанции;

4 - разработаны модули ввода-вывода данных АСУТП и эргономичный интерфейс пользователя;

5 - даны рекомендации по внедрению автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции;

6 - определено расположение разработанного программного комплекса в системе управления электростанцией.

Апробация работы. Разделы и положения диссертации докладывались и обсуждались на 5 научно-технических конференциях и отраслевых совещаниях, в том числе на всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности энергетического оборудования» (Иваново, 2010), на всероссийской научно-практической конференции «Энерго - 2010» (Москва, 2010), на 22-й Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-22) (Иваново, 2009), на международном ppmичппр //^pfwnrVpH embedded and control system technologies* European and Russian R&D cooperation» (Милан, 2009) и на конференции «International Universities' Power Engineering Conference» (Кардифф, 2010), и получили положительную оценку.

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 7 научных работах, в том числе в 5 докладах на конференциях, в 2 статьях в журналах и сборниках, рекомендуемых ВАК. Результаты работы демонстрировались на выставках и получали призовые места. Модули разработанного программного комплекса побеждали в конкурсах инновационных разработок и получили рекомендательное письмо о внедрениях на предприятия от депутата Государственной думы РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 133 наименований. Содержит 142 страницы машинописного текста, 9 рисунков и 3 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи, объекты и предмет исследования. Дан анализ современных средств оперативного управления режимами работы электростанции, приведены их

недостатки и достоинства со стороны степени автоматизации. Рассмотрены необходимые и существующие функции программных комплексов для оперативного управления режимами работы электростанции. Выявлена причина малого распространения этих комплексов в промышленности: отсутствие непосредственного взаимодействия системы оперативного управления режимами работы электростанции со всеми установленными на предприятии АСУТП и АСУП, что приводит к необходимости ручного ввода большого объема исходных данных.

В первой главе изложена концепция построения автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции, показано расположение программного комплекса в структуре АСУ электростанции, описаны основные функции программного комплекса и их разбиение на физические модули.

Структурная схема автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции показана на рис. 1.

ЕЯР

электростанции

Модель состоит из обязательных и дополнительных частей. Обязательными физическими модулями модели являются сервер базы данных и сервер расчетов. Физически они могут располагаться на одном компьютере.'

База данных расчетов - SQL-сервер, содержащий таблицы для хранения данных, и предоставляющий набор встроенных функций для управления данными. Этот модуль является также интерфейсом для вывода данных на верхний уровень управления и в другие системы. Для защиты информации предусмотрена возможность создания пользователя с правами на доступ только к встроенным функциям, что обеспечит проверку запроса перед предоставлением информации. Н базе данных расчетов хранятся все результаты и исходные данные расчетов, а также статистика пользователей и их настройки. Высокая загрузка сети в связи с использованием единой базы данных требует оптимизации запросов.

Сервер расчетов служит для периодического или сигнального запуска задач. Сигнальный запуск подразумевает запуск задаче по внешней команде. Для взаимодействия с сервером расчетов и посылки сигналов используются функции SQL-сервера и .NET Remoting. Самой комплексной задачей автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции является расчет распределения нагрузки между генерирующим оборудованием. Реализация сигнального вызова позволяет добавить и другие задачи на сервер расчетов.

Сервер сбора данных осуществляет функции сбора данных с АСУТП и других систем и загружает полученную информацию с базу данных расчетов. Для этого модуля предусмотрено множество протоколов сетевого обмена для доступа к другим системам. Интерфейсный принцип построения сервера сбора данных позволяет добавить отсутствующие интерфейсы, не нарушая его работу. Ручной ввод осуществляется с помощью разработанных программных компонент сервера сбора данных.

Сервер передачи информации не является обязательным модулем программного комплекса. При этом его установка позволяет значительным образом повысить надежность системы. Он служит для передачи оперативной информации между начальником смены станции, машинистами энергоблоков и другим оперативным персоналом.

Архив служит для резервного копирования данных. Он не является обязательным модулем. В случае обрыва линий связи он может служить резервным хранилищем и поставщиком данных для других модулей. Такая связь предполагает прокладку резервных линий связи. В случае отказа сервера базы данных все модули переключатся на архив. При восстановлении связи архив начнет синхронизацию данных с базой данных расчетов.

Основным пользователем системы является лицо, ответственное за выбор режима работы оборудования и нагрузок по каждому турбоагрегату. Оно рассчитывает распределение нагрузки между генерирующим оборудованием электростанции и пересылает задание по нагрузки машинистам энергоблоков. Специалисты АСУТП являются наладчиками системы. Инженеры ПТО имеют возможность просматривать информацию по распределению нагрузки, состоянию работы оборудования и удельному расходу топлива. Директор ТЭЦ, главный инженер могут просматривать обобщенные данные по работе электростанции, в том числе суточные удельные расходы топлива, выработку тепловой или электрической энергии, соблюдение графиков нагрузки.

Развязка данных между различными модулями позволяет говорить о расширяемости и взаимозаменяемости частей системы. При этом сосредоточение данных в единой базе предотвращает их дублирование и рассинхронизацию. Таким образом, все модули, как логические, так и физические могут быть заменены, добавлены или удалены из системы. База данных расчетов тоже является заменяемой, но для ее замены требуется написание дополнительного программного обеспечения, способного изменить формат данных при их восстановлении из архива.

Автоматизированная система для оперативного управления режимами работы электростанции состоит из трех групп функций. Первая группа -информационная, в эту группу относятся такие задачи, как вывод данных, их конвертация из одного формата в другой. Вторая группа - расчетная, к ней можно отнести построение энергетических характеристик, расчет фактического удельного расхода топлива. Третья группа - технологическая, в нее входят задачи распределения тепловой и электрической нагрузки между генерирующим оборудованием электростанции, выбора режима работы и диагностики оборудования. Минимальным набором функций для автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции, охватывающим все типы задач являются функции распределения тепловой и электрической нагрузки между генерирующим оборудованием электростанции, расчета удельных расходов топлива по прямому балансу, мониторинга состояния основного оборудования.

Следует отметить, что все основные функции автоматизированной системы работают в режиме реального времени или с заданным интервалом пересчета.

Функция распределения тепловой и электрической нагрузки между генерирующим оборудованием электростанции позволяет оптимизировать режим работы оборудования автоматически при каждом изменении исходных данных, в том числе задания по нагрузкам, состава или режима работы оборудования. Начальник смены станции может раздать задание машинистам блоков с обязательным предварительным просмотром результатов расчета. Такой подход обусловлен требованиями надежности работы электростанции и повышенным уровнем контроля, предъявляемым к командам начальника смены станции.

Критерием оптимизации является минимум расхода топлива по электростанции в целом. Исходными данными расчета являются задания по тепловой, электрической и промышленной нагрузке по каждому выводу. Расчет

производится с учетом текущего состояния работы оборудования. Результатом расчета является оптимальное распределение нагрузки между генерирующим оборудованием. Результаты оптимизации заносятся в базу данных.

Функция автоматизированного расчета удельного расхода топлива дает возможность в режиме реального времени оценить экономический эффект от оптимизации режима работы оборудования электростанции. Данная функция имеет смысл только при подключении к АСУТП станции. В противном случае она утрачивает свою оперативность в связи с необходимостью постоянного ручного ввода.

Х^лиитлпииг ллг«тлпт1Я «о^лтгт л^лттлп<мтп»т ттпаттллтппттплт

к^ишириш ^/ич/ихш \S\/\/£tJ Диишиш

пользователям программного комплекса возможность контролировать основные параметры оборудования в режиме реального времени. Эта функция так же, как и функция расчета удельных расходов топлива, имеет смысл только при наличии АСУТП и доступа к ней. Функция позволяет наглядно оценить результаты оптимизации и мотивирует работников электростанции на ведении оптимального режима и повышения эффективности эксплуатации оборудования.

Во второй главе описана предлагаемая организация интерфейсов межмодульного и межсистемного взаимодействия.

Интерфейсы взаимодействия - заранее определенные алгоритмы, связующие модули между собой. На основе интерфейсов строится вся система. Интерфейсы - открытые части системы, которые доступны любым разработчикам. Таким образом, можно написать любую реализацию модуля, которая будет работать, если реализует необходимый интерфейс.

В связи с большим количеством языков программирования и возможностями взаимодействия внутри системы, зависимых от аппаратной части и операционной системы, были выбраны три типа интерфейсов.

Одним из типов является создание интерфейсов на языке С или С++, представляющих собой функции, созданные в рамках одного файла библиотеки

динамической компоновки или динамического объекта, в зависимости от операционной системы.

Примером такого интерфейса является метод получения данных из ПТК «Квинт», где модуль ввода-вывода автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции использует функции библиотеки csapi6.dll.

Другим типом является взаимодействие на основе DCOM технологии. Этот метод по компоновке не отличается от первого метода, хотя и содержит в себе ряд преимуществ по взаимодействию с внешними системами. Можно

^ТТТТФОТТ ТТТЛ nawnr ТЛ ТТТЧП inrrrm ЛТ^ТПЛ^ПИЛЛ «•» я П,

w MJ.4S ¿¿V^JJIMW Дии- Xtiiltt CinUV/llWl IV СДn^iVl^y WLU^Xiy ,

Вторым типом интерфейсов являются интерфейсы, поддерживаемые средой .NET. Такой тип интерфейсов является высокоуровневым, обеспечивает прекрасные механизмы взаимодействия и поддерживается рядом операционных систем. Интерфейсы этого типа должны поддерживать технологию Windows Communication Foundation (WCF), в частности .NET Remoting.

Данньм типом интерфейсов описаны методы получения данных из систем управления верхнего уровня, используемые для загрузки задания по электрической и тепловой нагрузке электростанции, методы выгрузки данных в системы управления ERP уровня.

Третьим типом интерфейсов являются Java Native Interface (JNI) интерфейсы, созданные для совместимости с Java Virtual Machine. Поддержка этих интерфейсов целесообразна для модулей, с необходимостью вывода динамической информации через браузеры.

Данным интерфейсом описаны методы вывода обобщенных данных в браузеры директора и главного инженера электростанции.

В третьей главе описана реализация основных функций программного комплекса для оперативного управления режимами работы электростанции, таких как распределение тепловой и электрической нагрузки между генерирую-

щим оборудованием, расчет фактического удельного расхода топлива, мониторинг состояния оборудования.

Алгоритм решения задачи оптимизации распределения тепловой и электрической нагрузок ТЭЦ применим для электростанций с разнотипным оборудованием, работающим на несколько выводов по теплу и электроэнергии. Целевой функцией оптимизации является минимизация расхода топлива на ТЭЦ. Состав оборудования (число турбоагрегатов и котлов части станции с общим паропроводом, число энергоблоков), участвующего в процессе генерации тепловой и электрической энергии является частью исходных данных и задан заранее. Также определен и режим работы оборудования: число турбоагрегатов несущих тепловую нагрузку, число ступеней подогрева сетевой воды для каждого турбоагрегата, технологические ограничения по диапазонам изменения нагрузок, вид сжигаемого топлива и т.п.

При разнотипном составе оборудования и сложными, перекрестными выводами тепловой и электрической нагрузок ТЭЦ, предлагаемый подход к решению задачи оптимизации распределения нагрузок (тепловой и электрической) основывается на предварительных взаимосвязанных процессах дефрагментации и эквивалентировании оборудования станции. Целью данных процедур является представление схемы станции в упрощенном для выполнения оптимизационных расчетов виде.

Процедура дефрагментации заключается в разбиении генерирующего оборудования станции на группы, подключенные к одному из выводов по электрической и по тепловой энергии.

Энергетические характеристики каждой выделенной группы оборудования:

^опт^. = КЭгп),

строятся при условии оптимального распределения нагрузки между оборудованием группы. Характеристика должна охватывать весь диапазон как по электрической, так и по тепловой нагрузкам, учитывая весь спектр имеющихся

ограничений. Расчеты расхода топлива на группу оборудования при оптимальной его загрузке выполняются для разных значений совокупных нагрузок с шагом, равным 1-5% диапазона каждого ее вида, что позволяет с достаточной степенью достоверности описать объект исследования.

Одновременно с расчетом и построением энергетической характеристики каждой группы оборудования рассчитываются и строятся зависимости максимальной и минимальной электрической мощности (N1^") группы (¡) в зависимости от ее тепловой мощности ((}т )

Таким образом, станция со сложными составом, схемами отпуска тепла и электроэнергии представляется в виде нескольких групп оборудования с характеристиками эквивалентными энергоблокам, то есть эквивалентируется станцией блочного типа, где каждый энергоблок подключен к своему выводу по тепловой и электрической энергии.

Оптимальное распределение заданных по разным выводам тепловой (<2ТЭЦ) и электрической нагрузок ТЭЦ (А/тэц) между сформированными группами оборудования осуществляется решением системы уравнений:

'п>г

„ТЭЦ _ V "опт — /

ВопТГ0, -» гпт

^ТЭЦ \ 1 ТЭЦ

Овьщ Л^ТЭЦ ~ / ^выщ

выв

выв

V

1=1

1=1 ¡=1

где КВЫВ1 - количество групп оборудования, подсоединенных к i-му выводу по тепловой или электрической энергии, выв - количество выводов тепловой или электрической энергии.

Функция расчета фактического удельного расхода топлива реализована в виде оболочки интерпретатора формул. Таким образом, достигается независимость этого модуля от структурной схемы станции. Формулы расчета могут быть набраны технологом, а не специалистом АСУТП. Редактор содержит функции автоматизированного получения данных.

Ввод формул осуществляется с помощью табличного редактора,

тт avawam Tin Л Л л л1«лпаА uvaâl I l«aai «Л"гг<пттгтп пт-r т» itotîtta» г отптпл гтпа тттжг'флппгтл lluau/avl v 1хм l'uvàvdvlk l^avvli л. wv1y1w â uv1111vs v a u 11 /^uilxlv/lvl vjij 'iuw a uuux1u

простотой использования, возможностью легкого перехода из одного редактора в другой, т.е. эргономикой. Написание собственного редактора обусловлено невозможностью подключения части функций к Microsoft Excel.

Фактически, редактор формул является алгоритмом, необходимым для вычисления конкретной задачи. Вычисления выполняются слева направо, а потом сверху вниз по ячейкам таблицы редактора формул. При этом вычисляются только ячейки, начинающиеся со знака равенства. Те ячейки, значения которых начинаются со знака равенства, обрабатываются вначале самим редактором формул, а потом интерпретатором формул. Редактор формул подставляет в ячейки значения переменных из других ячеек или из других листов ввода.

Модуль поддерживает сохранение результатов, а также исходных данных в Microsoft Excel, что обеспечивает возможность формирования отчетности.

Шаблон - сохраненный файл с формулами, которые содержаться в ячейках. Таким образом, можно набрать шаблон один раз, а далее запускать модуль вычисления формул, который будет подставлять значения в шаблон, взятые из других источников, и создавать форму ввода, необходимую для передачи приемнику. Этим способом редактор формул может быть соединен с монитором состояния работы оборудования.

Монитор состояния оборудования является дополнительным модулем и призван облегчить работу оперативного персонала с системой. Актуальной проблемой является необходимость открытия нескольких различных программных приложений для просмотра состояния оборудования. В связи с возможностью системы объединять приложения, не составляет труда создать простейший графический редактор, способный отображать параметры, полученные из других систем. Монитор работает с технологической базой данных. Интерфейсы получения данных позволяют подключить к монитору интерпретатор формул и его табличный редактор. Такой подход обеспечивает возможность

ВЫВОЛЗ НЯ ЭКПЯН петуттьтятгт кпгпрнньгу тирпримй о таужр от.тпиг-тгоитгй тту.д-

1 - Г ./-----------------------------Г"--- ' . ------- мм. . 1 ^ V

изводимых интерпретатором.

В четвертой главе описаны процессы внедрения на предприятия отдельных модулей программного комплекса. Самым масштабным внедрением является ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго». На объекте был установлен модуль автоматизированного расчета распределения нагрузки с возможностью передачи задания на АРМ машинистов энергоблоков.

Как показали проведенные расчеты, в зависимости от величин заданных тепловой и электрической нагрузок, состава и режимов работы оборудования экономия топлива за счет оптимального распределения нагрузок между оборудованием по сравнению с вариантом равномерного распределения может достигать 2 % при условии неизменности состава и режимов работы оборудования в сопоставляемых вариантах.

Дополнительно был внедрен монитор состояния оборудования на ТЭЦ-21 ОАО «Мосэнерго», дублирующий уже существующую систему вывода, не удовлетворяющую требованиям эргономичности и морально устаревшую.

В исходной системе вывода данных содержатся важные при расчете технико-экономических показателей электростанции параметры, такие как давление, температура, расход острого пара, аварийный подпиток за ППВ, расход воды из циркуляционной системы, расход сырой воды до ПСВ и т.д.

Интерфейс ввода-вывода данных из ПТК «Квинт» доказал свою надежность и применимость на полигоне ОАО «НИИТеплоприбор». Он может использоваться как для вывода, так и для ввода данных.

База данных оборудования ОАО «Мосэнерго» построена на основании концепции, предложенной в диссертации. Использование этого подхода позволило создать единую структуру для сбора информации, необходимой при решении целого ряда задач, таких как распределение нагрузки, получение утвержденного диспетчерского графика, и т.д.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты, полученные в работе, а также выводы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Усовершенствованы методическое, техническое и информационное обеспечения АСУТП на базе современных программно-технических комплексов применительно к реализации в автоматизированном режиме задачи оперативного управления режимами работы ТЭЦ со сложным составом оборудования:

• разработана концепция построения автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции;

• определено расположение автоматизированной системы в пирамиде управления предприятием;

• показана граница универсальности автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции;

• разработаны методы и алгоритмы обеспечения совместимости и интеграции АСУП и АСУТП, в том числе алгоритмы автоматизированного получения задания по тепловой и электрической нагрузке, алгоритмы ввода данных о составе и режиме работы оборудования, проведена их универсализация;

• разработан интерпретатор формул для решения задачи расчета удельного расхода топлива, позволяющий вычислять формулы, введенные пользователем, с заданным интервалом расчета, предоставляющий сторонним разработчикам возможность подключения новых функций.

2. Создан программный комплекс для оперативного управления режимами работы оборудования ТЭЦ со сложным составом в части оптимального распределения тепловой и электрической нагрузки при заданном составе генерирующего оборудования в автоматизированном режиме.

3. Проведена апробация отдельных частей и разработанного программного комплекса для оперативного управления режимами работы электростанции в целом.

4. Разработаны методические рекомендации по внедрению автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции.

5. Разработанная автоматизированная система оперативного управления режимами работы электростанции внедрена на ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго».

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Андрюшин A.B., Макарчьян В.А., Черняев А.Н. Программный комплекс для распределения нагрузки между оборудованием ТЭЦ // Энергосбережение и водоподготовка. 2010. № 4(66). С. 31-36.

2. Черняев А.Н. Автоматизация расчетных задач АСУ ТЭС посредством создания интерпретатора формул // Новое в российской электроэнергетике. 2010. № 9. С. 29-50.

3. Alexey Chernyaev, Vladimir Makarchyan, Alexander Andryushin Combined Heat and Power Plants Load Distribution Optimization // Труды Международ, науч. конф. «International Universities' Power Engineering Conference - 2010». -Великобритания, Кардифф: ISBN: 978-0-9565570-1-8

4. Андрюшин A.B., Макарчьян В.А., Черняев А.Н. Алгоритм распределения нагрузок ТЭЦ со сложными составом, схемами отпуска тепла и электроэнергии

// Труды всероссийской научно-практической конференции «Энерго - 2010». Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем, Том 1, ИД МЭИ, Москва, 2010, с. 33-35

5. Alexey Chernyaev The automated system of monitoring and registration for technical and economic performance calculations of industrial enterprise // Труды Международ, науч. семинара «Networked embedded and control system technologies: European and Russian R&D cooperation». - Италия, Милан, 2009. С. 86-89.

6. Черняев А.Н. Автоматизированная система расчета технико-экономических показателей предприятия // Сборник трудов 22-й Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-22). Летняя школа молодых ученых, Том 11, Ивановский гос. хим. техн. универ., 2009

7. Черняев А.Н. Создание автоматизированной системы расчета ТЭП // Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП: Международ, науч. конф. «Control-2008»: Тез. докл. -М.: Издательский дом МЭИ, 2008.

Подписано в печать JЗа к. Тир .{00 П.п. (Л^ Полиграфический центр МЭИ(ТУ) Красноказарменная ул.,д.13

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МОДУЛИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ.

1.1. Структура автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции.

1.2. Расположение автоматизированной системы оперативного управления режимами работы в структуре локально-вычислительной сети электростанции.

1.3. Основные функции автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции.

1.4. Обоснование функций автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции.

1.5. Разбиение функций автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции на модули.

ГЛАВА 2. МЕЖМОДУЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ И СИСТЕМА ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ.

2.1. Выбор интерфейсов взаимодействия с АСУТП и АСУП автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции.

2.2. Описание интерфейсов межмодульного и межсистемного взаимодействия.

2.2.1. Получение плана балансирующего рынка.

2.2.2. Получение задания теплосети.

2.2.3. Получение задания промышленной нагрузки.

2.2.4. Получение данных о режиме работы оборудования.

2.2.5. Получение поправок в режим работы оборудования.

2.2.6. Получение ограничений на режим работы оборудования.

2.2.7. Получение дополнительных параметров.

2.2.8. Получение данных пользовательского ввода.

2.2.9. Методы ведения архива.

2.2.10. Интеграция с АСУТП.

2.3. Методы хранения данных.

2.3.1. Сервер ввода-вывода.

2.3.2. Сервер хранения настроек программы.

2.3.3. Архивный сервер.

2.3.4. Сервер вычислений.

2.3.5. Локальный сервер ввода-вывода.

ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ФУНКЦИЙ.

3.1. Расчет распределения нагрузки.

3.1.1. Разбиение оборудования на группы.

3.1.2. Построение энергетической характеристики группы оборудования.

3.1.3. Составление уравнений расчета.

3.1.4. Методика решения уравнений.

3.1.5. Методика поиска энергетических характеристик.

3.2. Раздача задания на АРМ машинистов турбоагрегатов.

3.3. Монитор состояния оборудования.

3.4. Расчет удельных расходов топлива.

3.4.1. Выбор методики расчета.

3.4.2. Ввод формул и корректировка шаблонов.

3.4.3. Использование интерпретатора формул при расчете.

ГЛАВА 4. ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

4.1. Внедрение системы.

4.1.1. Установка модуля распределения нагрузки на ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго».

4.1.2. Установка модуля мониторинга параметров на ТЭЦ-21 ОАО «Мосэнерго».

4.1.3. Тестирование интерфейсов доступа к ПТК «Квинт» в ОАО «НИИТеплоприбор».

4.2. Экономическая эффективность.

4.2.1. Уменьшение расхода топлива.

4.2.2. Повышение мотивации персонала.

4.2.3. Ввод контроля действий.

ВЫВОДЫ.

Необходимость оптимального управления режимами работы электростанции и энергосистем всегда остается важным вопросом в энергетике.

В настоящее время, в связи с вводом новых правил функционирования рынка электроэнергии, особенно важной стала задача управления ТЭЦ со сложным составом оборудования (при наличии на ТЭЦ блочных, неблочных агрегатов и пиковых водогрейных котлов) в условиях НОРЭМ.

В данных условиях, при оптимальном управлении режимами работы ТЭЦ, одной из главных задач является получение максимальной суммарной прибыли станции (ТГК) от ее участия в продаже электроэнергии по регулируемым договорах (РД), на рынке "на сутки вперед" (РСВ), и на балансирующем рынке (БР), а также от продажи тепловой энергии. Для обеспечения данного условия основное внимание необходимо уделять минимизации топливных затрат, как главного показателя экономичности работы ТЭЦ.

Оптимальное управление режимами работы электростанций - традиционно одна из сложных научных и практических задач, обусловленная неопределенностью исходной информации, многовариантностью решения, трудностью учета реального технического состояния оборудования, а также другими факторами. Тем не менее, в настоящее время разработаны различные методики и программные комплексы на их основе для внутристанционной оптимизации режимов работы оборудования.

Причиной сложности использования программных комплексов оптимального управления режимами работы электростанции является значительная доля ручного ввода исходных данных для выбора оптимального режима при каждом изменении задания. Это обусловлено отсутствием интерфейсов взаимодействия между программными комплексами и системами автоматизации, установленными на электростанциях.

Актуальность создания программных комплексов управления режимами работы электростанции обусловлена также появлением новых АСУТП и 5

АСУП, реализующих алгоритмы управления основным оборудованием, включая алгоритмы перехода с одного режима на другой. Разработка автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции позволяет в автоматическом или полуавтоматическом режиме формировать задание для блочных и локальных АСУТП, выводя управление электростанцией на новый уровень.

На многих промышленных предприятиях системы оперативного управления режимами работы электростанции выполняют только информационную функцию, в частности сбор и анализ данных, вывод данных на экран оператора в удобном и эргономичном виде. При наличии системы управления упрощается отправка команд другим операторам, автоматизируется ввод данных, присутствует их синхронизация и автоматическое архивирование. С другой стороны оператор при этом сам должен принимать решения, в связи с отсутствием инструмента, настроенного на конкретный производственный процесс.

Указанные выше недостатки устранены в специальных системах, настро- ? енных на конкретное производство. Такие системы менее универсальны, но при этом предоставляют оператору больше информации, позволяют ввести коррективы в производственный процесс. В некоторых случаях такие системы полностью интегрированы в АСУТП. Адаптация подобных систем для конкретного производства позволяет вводить управляющие функции операторов автоматизированных рабочих мест.

В специализированных системах оперативного управления в большинстве случаев отсутствуют указанные недостатки систем общего пользования, при этом узость таких комплексов порождает отсутствие некоторых функций.

Отсутствие универсальности является основным недостатком существующих автоматизированных систем оперативного управления. Таким образом, система, настроенная на одну электростанцию не может быть перестроена на другую без привлечения помощи разработчика системы. Частично этот недостаток обусловлен требованиями безопасности и ответственности наладчиков и разработчиков за качество продукта. В большинстве случаев проект системы оперативного управления необходимо переделывать под каждый новый объект, что приводит к удорожанию конечного продукта.

Вторым недостатком специализированных систем оперативного управления режимами работы электростанции является невозможность подключения к ним программ сторонних разработчиков. Стыковка систем различных компаний либо невозможна, либо требует как временных, так и материальных затрат.

Ко второй группе недостатков систем оперативного управления относятся технологические недостатки. В частности расчетные, управляющие недостатки, ошибки функций анализа, недостатки взаимодействия с АСУТП электростанции.

Автоматизированная система расчетов [1 — 3] позволяет организовать полностью автоматический сбор данных, вывод форм отчетности, но не работает в режиме реального времени и не позволяет управлять режимом работы электростанции. Она идеально подходит для формирования оперативной отчетности в генеральную дирекцию в полуавтоматическом или автоматическом режиме.

Отсутствие механизмов взаимодействия между системами оперативного управления и системами автоматизации, установленными на предприятии, является основной причиной их медленного внедрения и распространения на электростанциях.

Условно все функции автоматизированных систем управления производством можно поделить на две части по назначению, автоматизирующие и производственные функции, и по качеству, управляющие и информационные функции.

К производственным информационным функциям относятся функции формирования отчетности, анализа расчетов, формирования алгоритмов расчетов. В большинстве систем управления на рынке в данное время эти функции отлично реализованы [4; 5]. Они обладают богатыми настройками, позволяют пользователю без участия разработчика самому настраивать систему. Наличие во многих системах интерпретаторов формул позволило сделать набор алгоритмов расчета доступным и понятным [6; 7]. В большинстве случаев такие модули напоминают таблицы Microsoft Excel, функционально рассчитанные на продвинутого пользователя.

Функции анализа присутствуют в небольшой части систем [8; 9]. Они требуют больших вычислительных мощностей. Отсутствие же таких функций в первую очередь обуславливается не ценой технических средств вычислений, а частичной или полной невозможностью их универсализации. Системы, содержащие функции анализа, чаще всего относятся к классу АСУП, созданных под конкретный объект. Они содержат минимум настроек и возможностей модификации.

Функции формирования отчетности можно отнести как к автоматизирующим, так и к производственным функциям. С одной стороны — представление отчетности в удобном или общепринятом виде является производственной задачей, т.к. при этом чаще всего требуются дополнительные данные, на основе которых проводятся вычисления, с другой стороны — данная задача является автоматизирующей. В эту составляющую входят отправка отчетности на сервер ERP-системы, приведение отчетности к стандартизированной форме для отправки в другие организации, автозаполнение.

К автоматизированным информационным функциям относятся функции сбора данных с различных АСУ технологического процесса. Наличие таких функций подразумевает написание интерфейсов для большинства известных стандартизированных алгоритмов обмена данными и межсистемного взаимодействия. Современные АСУТП поддерживают большинство протоколов автоматизации сетевого обмена. Наличие данного функционала накладывает определенные требования по безопасности системы и невмешательства ее в технологический процесс.

Отдельным пунктом следует выделить функции автоматизированной отправки отчетности в ERP-системы. В отличие от АСУТП и АСУП систем, в которых существуют общепризнанные протоколы межсистемного взаимодействия, в системах верхнего уровня до сих пор нет определенного стандарта. В настоящее время для взаимодействия систем верхнего уровня используются все доступные протоколы, к которым можно отнести, к примеру, файловый обмен, FTP и HTTP.

Резервное копирование, синхронизация данных и создание архивов являются функциями, незаметными для технологов или операторов производственного процесса, но не являются менее важными составляющими работы системы в целом.

В управляющие функции следует отнести функцию вывода энергоблока на заданную тепловую и электрическую мощность, полученную в результате оптимизационных расчетов модели работы электростанции.

К нерешенным задачам следует отнести:

1) концепцию построения автоматизированных систем оперативного управления режимами работы электростанции, учитывающую требования надежности, безопасности и защищенности данных;

2) методы универсализации автоматизированных систем оперативного управления режимами работы электростанции;

3) алгоритмы взаимодействия между АСУП и АСУТП при решении задач оперативного управления;

4) задачу создания автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции

5) задачу создания интерпретатора формул с возможностью подключения функций сторонних разработчиков для универсализации модуля расчета фактического удельного расхода топлива;

Целью диссертации является усовершенствование методического, технического и информационного обеспечения АСУТП на базе современных программно-технических комплексов для практической реализации в автоматизированном режиме задачи оперативного управления режимами работы оборудования электростанции. В рамках поставленной цели решаются следующие конкретные задачи:

1) формирование концепции построения автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции;

2) разработка методов и алгоритмов обеспечения совместимости и интеграции АСУП и АСУТП для автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции;

3) разработка интерпретатора формул для расчета фактического удельного расхода топлива с возможностью подключения алгебраических функций сторонних разработчиков;

4) создание модуля связи с информационным обеспечением АСУТП для автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции и его тестирование на примере ПТК «Квинт»;

5) создание программного комплекса для оперативного управления режимами работы электростанции, состоящего из нескольких модулей: модуля распределения тепловой и электрической нагрузки между генерирующим оборудованием, модуля расчета фактического удельного расхода топлива для оценки эффективности распределения, модуля мониторинга состояния оборудования;

6) апробация разработанной автоматизированной системы на электростанции с целью проверки работы созданных интерфейсов взаимодействия с другими программными комплексами;

Необходимо создать автоматизированную систему оптимального оперативного управления электрической станцией. Программно-технический комплекс должен быть расширяемым, модульным и частично открытым.

Автоматизированная система управления производством должна быть специфической, настроенной только для работы с электростанциями или другими производствами, генерирующими электрическую и тепловую энергию. В этом случае логично пожертвовать частью универсальности и учесть специфику работы энергетических предприятий, а именно — невозможность складирования готовой продукции, в большинстве случаев довольно медленные, инерционные процессы, необходимость выдерживания установленного графика нагрузок.

Большинство современных программно-технических комплексов поддерживают создание дополнительных модулей и вставку их в основной процесс системы. Для подключения модулей необходимы открытые протоколы взаимодействия внутри системы. Наиболее универсальными и современными методами взаимодействия являются интерфейсы ввода-вывода. Они позволяют дописывать модули практически на любых языках программирования, как сторонними, так и собственными разработчиками, оперативно изменять уже существующие модули в случае изменения технологического процесса, устаревания или отказа части системы. Интерфейсная алгоритмизация позволяет сделать систему расширяемой. Таким образом, программно-технический комплекс должен поддерживать модульные принципы построения и открытые интерфейсы взаимодействия с другими системами.

Наличие модульности в системе автоматически добавляет необходимость реализации разграничения прав пользователей на доступ к модулям как внутри системы, так и из других программно-технических комплексов. Ограничение прав пользователей позволит повысить безопасность функционирования комплекса, позволит ввести дополнительный контроль и разграничить зоны ответственности.

В отличие от открытого принципа построения интерфейсов внутреннего взаимодействия, ядро системы должно быть закрытым. Такой принцип позволит сохранить целостность программы, повысит надежность и отказоустойчивость ее работы. В случае отказа одного модуля ядро системы автоматически сообщит об этом пользователю и автоматически выполнит действия, предусмотренные в случае отказа. Ядро не должно выполнять определенные функции, оно должно содержать в себе только абстрактные интерфейсы, методы хранения, ввода-вывода данных и алгоритмы работы с ними.

Автоматизированная система должна также предоставлять интерфейсы межсетевого взаимодействия, позволяющие выводить данные из SCADA систем, вводить данные в ERP систему и передавать управляющие воздействия, в случае их присутствия, на уровень АСУТП. АСУП также должна поддерживать возможность добавления новых интерфейсов взаимодействия в ядро системы, не открывая при этом базовых функций.

Программно-технический способ должен быть эргономичным. В частности в этот пункт входит возможность работы комплекса, полностью или частично по протоколам, не зависящим от операционной системы. Фактически, реализация возможности использования некоторых функций методом подключения к ядру посредством тонкого клиента решает полностью поставленную задачу.

Необходимо помнить, что в первую очередь комплекс направлен на решение технологических задач. Это подразумевает наличие целого комплекса стандартизированных решений, которые уже применяются при создании систем автоматизации MES уровня, а также комплекса новых решений, применение которых возможно и целесообразно только в энергетическом секторе.

Автоматизированная система должна поддерживать интерфейсы и алгоритмы работы с формулами, содержащими энергетические функции, такие как энтальпия, энтропия и т.д. Модуль ввода формул должен поддерживать возможность жесткой фиксации формул с возможностью правки коэффициентов, фактически модуль преобразования алгоритма в функцию нескольких переменных, с возможностью вывода промежуточных значений, и изменения формул на лету во время проведения расчета, фактически их интерпретацию.

Выполнение задачи распределения тепловой и электрической нагрузки также необходимо для систем MES уровня на электростанциях.

Добавление возможности расчета технико-экономических показателей требует редактора отчетности, множества встроенных библиотек ввода-вывода и установленного программного обеспечения сторонних разработчиков.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Предложена концепция создания автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции.

2. Разработаны методы и алгоритмы обеспечения совместимости и интеграции АСУП и АСУТП для автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции.

3. Разработан интерпретатор формул для расчета фактического удельного расхода топлива с возможностью подключения алгебраических функций сторонних разработчиков.

Автоматизированные системы оперативного управления режимами работы электростанции могут строиться по разным принципам, состоять из нескольких частей, связанных между собой алгоритмами взаимодействия. Независимо от составляющих программных комплексов для оперативного управления режимами работы электростанции их структура должна вписываться в пирамиду управления предприятием и соответствовать требованиям надежности, эргономичности, безопасности.

Предложенная концепция построения автоматизированных систем оперативного управления режимами работы электростанции отвечает заявленным требованиям, а также основным требованиям к построению систем автоматизации и гармонично вписывается в пирамиду управления предприятия, не нарушая ее целостности, в тоже время, предусматривая наличие других систем.

Предложенная структура является модульной автоматизированной системой. Такой подход обеспечивает ее частичную или полную универсальность и возможность взаимодействия с другими системами.

Резервирование данных поддерживается на уровне системы управления базами данных, может осуществляться как штатными средствами, так и с помощью пакета Microsoft Sync Framework. Сервер баз данных выполняет не только функции хранения и организации информации, но и управляющие функции по запуску модулей системы. Для обеспечения надежности он резервируется. Архивный сервер находится в горячем резерве, который обеспечивается поддержкой синхронизации между базами данных.

Модули полностью взаимозаменяемы, они зависят только от сервера базы данных и абсолютно не зависят друг от друга. Такой подход обеспечивает повышенную надежность работы системы в целом. Сервер баз данных также может обеспечивать контроль ошибок модулей или их программных сбоев.

Система управления базами данных содержит встроенные функции, способные вызывать СОМ или DCOM объекты. Такой подход позволяет организовать функции обратного вызова на уровне СУБД, уменьшая нагрузку на сеть в несколько раз.

Интерфейсный подход к проектированию модулей предоставляет сторонним разработчикам, или администраторам системы, возможность написания новых модулей, а также замены уже существующих. Обязательное наследование интерфейсов нисколько не ограничивает модуль в целом, но позволяет снизить затраты на его сопровождение, а также дает возможность осуществления замены модулей, без изменения ядра системы.

Разработаны методы и алгоритмы обеспечения совместимости и интеграции АСУП и АСУТП. Алгоритмы выделены в модуль ввода-вывода, подключаемый к серверу баз данных. Этот модуль содержит интерфейсы межсистемного взаимодействия между разработанной системой и другими системами управления, установленными на предприятии. Интерфейсный подход апробирован на ПТК «Квинт».

Впервые база данных построена не с точки зрения подключений сигналов, поступающих с АСУТП электростанции, а в соответствии с технологической схемой. Такой подход дает возможность восстановить структурную схему электростанции по базе данных и добавить оборудование, которое необходимо учитывать при настройке ее на определенный объект. Т.к. при проектировании базы данных соблюдаются три нормальных формы ее построения, то существует возможность осуществления выборки практически любых значений. Хотя база данных будет различна для каждого объекта, при ее проектировании должны соблюдаться определенные условия. Это ограничение обеспечивает целостность данных и их единственность. Датчики АСУТП и сигналы, поступающие из других систем, а также с систем верхнего уровня, также включены в базу данных. Удалось достичь возможности привязать все датчики к технологической части базы данных, без необходимости ее корректирования или создания сопутствующей базы. Проект, его параметры, настройки пользователей, а также параметры вызова модулей находятся в других базах данных, отличных от технологической базы данных. Такой подход обеспечивает безопасность доступа к данным. Надежность системы остается на прежнем уровне, в связи с разделением функций управления системой между базами данных. Технологическая база данных является хранилищем, соответствующим всем требованиям к построению БД, а системная база может отступать от вышеперечисленных требований для обеспечения логики хранения и удобства получения и сохранения параметров.

Разработан программный комплекс, выполняющий функции:

1. распределения суммарной тепловой и электрической нагрузки между генерирующим оборудованием электростанции;

2. оценки экономического эффекта от оптимального распределения нагрузки посредством анализа значений фактического удельного расхода топлива до и после оптимизации;

3. объединения наиболее важных показателей работы электростанции для поставленной задачи с разных АСУТП или АСУП в одной системе;

4. повышения информативности и адекватности выбора режима работы оборудования, снижение количества отклонений от утвержденного диспетчерского графика;

5. ретроспективной оценки режимов работы оборудования с целью выявления нарушений, оценки качества выбора режимов работы и принятия мер по устранению неисправностей.

6. повышения конкурентоспособности электростанции при работе на рынке электроэнергии и мощности.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы.

выводы

1. Усовершенствованы методическое, техническое и информационное обеспечения АСУТП на базе современных программно-технических комплексов применительно к реализации в автоматизированном режиме задачи оперативного управления режимами работы ТЭЦ со сложным составом оборудования:

• Разработана концепция построения автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции.

• Определено расположение автоматизированной системы в пирамиде управления предприятием.

• Показана граница универсальности автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции.

• Разработаны методы и алгоритмы обеспечения совместимости и интеграции АСУП и АСУТП, в том числе алгоритмы автоматизированного получения задания по тепловой и электрической нагрузке, алгоритмы ввода данных о составе и режиме работы оборудования, проведена их универсализация.

• Разработан интерпретатор формул для решения задачи расчета удельного расхода топлива, позволяющий вычислять формулы, введенные пользователем, с заданным интервалом расчета, предоставляющий сторонним разработчикам возможность подключения новых функций.

2. Создан программный комплекс для оперативного управления режимами работы оборудования ТЭЦ со сложным составом в части оптимального распределения тепловой и электрической нагрузки при заданном составе генерирующего оборудования в автоматизированном режиме.

3. Проведена апробация отдельных частей и разработанного программного комплекса для оперативного управления режимами работы электростанции в целом.

4. Разработаны методические рекомендации по внедрению автоматизированной системы оперативного управления режимами работы электростанции.

5. Разработанная автоматизированная система оперативного управления режимами работы электростанции внедрена на ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго».

1. William S. Davis, David С. Yen The Information System Consultant's Handbook. Systems Analysis and Design. — CRC Press, 1998. — 800 c. — ISBN 0849370019

2. Когаловский M.P. Перспективные технологии информационных систем. — М.: ДМК Пресс; Компания АйТи, 2003. — 288 с. — ISBN 5-94074-200-9

3. Н. Лисин. Лоскутная автоматизация, или как управлять «зоопарком» программ //BYTE Россия, 2009

4. Применение ClearSCADA в энергетике. URL: http://www.asutp.ru/?p=600640

5. SCADA-системы, или муки выбора. URL: http://www.asutp.ru/?p=600055

6. ООО «Фирма ИнформСистем» разработка и внедрение MES-систем. URL: http://www.mform-system.ru/index.php?section:=mes&index=:l

7. Math formula solver. URL: http://compsci.ca/v3/viewtopic.php?t=877

8. Путеводитель инженера автоматизации в сети. Выпуск 1: Wonderware. URL: http://www.asutp.org/index.php?option=comcontent&task=view&id= 184&Itemid=6 8

9. Pollet, J. "PatriotSCADA Distributed Firewall for SCADA and Industrial Networks," Plantdata Technologies, Houston, Texas

10. Мамаев Е., Шкарина JI. «Microsoft SQ1 Server 2000 для профессионалов».-СПб:Питер, 2001

11. Хоторн Роб «Разработка баз данных, Micrososoft SQL Server 2000».-Вильямс, 2001

12. Шарон Б., Мэйбл Грэг «Sql Server 2000, Энциклопедия программиста».-ДиаСофт, 2001

13. Чекмарев А.Н. Windows 2000 и Windows Server 2003. Администрирование серверов и доменов // BHV-СПб, ISBN: 5-94157-260-3

14. Smith, Ben, David LeBlanc, and Kevin Lam: Assessing Network Security (Pro-One-Offs), Microsoft Press, 2004

15. Плетнев Г.П., Долинин И.В. Основы построения и функционирования АСУ тепловых электростанций. М.: Изд-во МЭИ, 2001. 156 с.

16. What is managed code? Brad Abrams. URL: http://blogs.msdn.eom/b/brada/archive/2004/01/09/48925.aspx

17. Стив Резник, Ричард Крейн, Крис Боуэн Основы Windows Communication Foundation для .NET Framework 3.5 = Windows Communication Foundation for .NET Framework 3.5. — ДМК пресс, 2008. — ISBN 978-5-94074-465-8, 9780-321-44006-8

18. Джувел Лёве Создание служб WCF / П. Маннинен. — иллюстрированное. — Санкт-Петербург: ООО "Питер Пресс", 2008. — 592 с. — ISBN 978-591180-763-4

19. Java Native Interface. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/JavaNativeInterface

20. Как подружить Java и С++. URL: http://habrahabr.ru/blogs/java/49660/

21. Role of the JNI. The Java Native Interface Programmer's Guide and Specification. URL: http://java.sun.com/docs/bool<s/jni/html/intro.htrnl#1811. Retrieved 2008-02-27

22. Tim Lindholm, Frank Yellin. The Java(TM) Virtual Machine Specification (2nd Edition) ISBN 0201432943

23. Кен А., Гослинг Д. Язык программирования Java // Вильяме, 2002

24. Гослинг Дж., Арнольд К. Язык программирования Java: Пер. с англ. — СПб.: Питер, 1997. — 304 с

25. По становление Правительства РФ от 12 июля 1996 г. N 793 "О федеральном (общероссийском) оптовом рынке электрической энергии (мощности)" (с изменениями и дополнениями)

26. ODBC API. URL: http://rsdn.ru/article/db/odbcapi.xml

27. ODBC Programmer's Reference. URL: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms714177%28 YS. 85%29 .aspx

28. ODBC spells headache, Finkelstein, Richard Computerworld March 21, 1994 v28 nl2 p91(2)

29. Understanding multidatabase APIs and ODBC, North, Ken, DBMS March 1994 v7 n3 p44(ll)

30. Черняев А.Н. Создание автоматизированной системы расчета ТЭП // Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП: Международ, науч. конф. «Control-2008»: Тез. докл. М.: Издательский дом МЭИ, 2008.

31. Комплекс программно-технический Квинт-5. Руководство применению и эксплуатации / ФГУП Ниитеплоприбор, 2003, 146 с.67.Описание программно-технического комплекса TELEPERM XP-R / ЗАО "ИНТЕРАВТОМАТИКА", 2005 29 с.

32. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации . М. : СПО ОРГРЭС , 1996.- 274 с.

33. Горнштейн В. М. Наивыгоднейшее распределение нагрузок между параллельно работающими электростанциями . М. , Л. , «Госэнергоиздат» , 1949, 256 с.

34. Методы оптимизации режимов энергосистем. / М54 В.М. Горнштейн, Б.П. Мирошни- ченко, А.В. Пономарев и др.; Под ред. В. М. Горнштейна. -М. : Энергия, 1981.

35. Урин В. Д., Кутлер П. П. Энергетические характеристики для оптимизации режима электростанций и энергосистем . М. , "Энергия", 1974 , 136 с.

36. Летун В. М. Расчет эквивалентных характеристик и относительных приростов потерь активной мощности группы электростанций . — "Электричество", 1985 , № 8 , с. 45 46.

37. Оптимизация режимов энергетических систем. Под редакцией проф. В. М. Синькова. Издательское объединение "Вища школа". Головное издательство, Киев- 1976.

38. Летун В. М. , Сызганов Н. А. и др. Оптимальное управление режимом работы ТЭС со сложной тепловой схемой, "Электрические станции", 1997, № 1

39. Дуэль М. А., Соляник Б. Л., Шульман А. Е. Применение ЭВМ для определения энергетических характеристик в АСУ ТЭС. М.: Энергия, 1976

40. Дуэль М.А. Автоматизированные системы управления блочными энергоустановками с применением вычислительных систем. М.:Энергия, 1983

41. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. Учебник для вузов / Под редакцией В.Я. Гиршфельда. Энергоатомиздат, 1987.

42. Nelder J.A.,Mead R., A Simplex Method For Function Minimization, Computer J., No 7,1964 P. 308-313.

43. Goldberg D.E. Genetic Algorithms in Search Optimizations and Machine Learn-ing.-Addison.Wesly, 1989.

44. Pham DT, Ghanbarzadeh А, Кос E, Otri S, Rahim S and Zaidi M. The Bees Algorithm. Technical Note, Manufacturing Engineering Centre, Cardiff University, UK, 2005

45. Bonabeau E, Dorigo M, and Theraulaz G. Swarm Intelligence: from Natural to Artificial Systems. Oxford University Press, New York, 1999.

46. Черняев A.H. Автоматизация расчетных задач АСУ ТЭС посредством создания интерпретатора формул // Новое в российской электроэнергетике. 2010. №9. С. 29-50.

47. Автоматизация Microsoft Excel в Microsoft Visual С# .NET. URL: http://support.microsoft.com/kb/302084

48. Метод eval (JScript). URL: http://msdn.microsoft.com/ru-ru/library/b51 a45x6.aspx62.interface (Справочник по С #). URL: http://msdn.microsoft.com/ru-ru/library/87d83y5b.aspx63.lundin.info. URL: http://www.lundin.info/mathparser.aspx

49. Счетчик времени с точностью до микросекунд, реализации: С#, количество: 2. URL: http://codelab.ru/t/microseccounter/cshaф/

50. Scada . ги Публикации - SCADA - системы: взгляд изнутри // URL: http://www.scada.rn/publication/book/preface.html

51. Кабаев С.В. Пакет программного обеспечения Intouch система мониторинга и управления в объектах промышленной автоматизации // URL: http ://www.mka.ru/go/?id=40463&url=www.rtsoft.ru

52. ТРЕЙС МОУД интегрированная SCADA- и softlogic-система для разработки АСУТП // URL: http://adastra.ru/

53. Кузнецов A. Genesis for Windows графическая scada-система для разработки АСУ ТП. // Современные технологии автоматизации.- 1997.- №3.

54. Паршиков А.В., Золотарев С.В., SCADA-пакет PcVue как основа для создания надежных и безопасных распределенных систем управления // Rational Enterprise Managemen. 2008/6.

55. А.В.Паршиков, С.В. Золотарев, Выбираем SCADA-пакет PcVue для систем автоматизации зданий: обоснование решения // Автоматизация зданий 2009/2.

56. Колтунцев А.В., Золотарев С.В., Реальные возможности Web-интерфейса в SCADA-пакете PcVue // Промышленные АСУ и контроллеры. 2009/3.

57. Колтунцев А.В., Золотарев С.В., Интеграция SCADA-пакета PcVue и систем программирования контроллеров // Промышленные АСУ и контроллеры. 2009/2.

58. Колтунцев А.В., Золотарев С.В., Стандарт 21 CFR Part 11 и использование электронных подписей и записей в SCADA-пакете PcVue // Автоматизация в промышленности. 2009/1.

59. Колтунцев А.В., Золотарев С.В., Dream Report система интеграции производственной информации и генерации отчетов для АСУ ТП // Rational Enterprise Management. 2009/2-3.

60. Donald Wallace (2003-09-01). "How to put SCADA on the Internet". Control Engineering. http://www.controleng.com/article/CA321065.html. Retrieved 2008-05-30. dead link. (Note: Donald Wallace is COO of M2M Data Corporation, a SCADA vendor.)

61. D. Maynor and R. Graham. "SCADA Security and Terrorism: We're Not Crying Wolf1. http://www.blackhat.com/presentations/bh-federal-06/BH-Fed-06-Maynor-Graham-up.pdf.

62. Robert Lemos (2006-07-26). "SCADA system makers pushed toward security". SecurityFocus. http://www.securityf0cus.c0m/news/l 1402. Retrieved 2007-0509.

63. J. Slay, M. Miller, Lessons learned from the Maroochy water breach, Critical Infrastructure Protection,, vol. 253/2007, Springer, Boston, 2007, pp. 73-82

64. Аминов Р.З. Векторная оптимизация режимов работы электростанций. М.: Энергоатомиздат, 1994

65. Анализ и оптимальный синтез на ЭВМ систем управления /Под ред. A.A. Воронова и И.А. Орурка. -М. : Наука, 1984.

66. Ацдрющенко А.И., Аминов Р.З. Оптимизация режимов работы и параметров тепловых электростанций. — М.: Высш. школа, 1983

67. Аоки М. Введение в методы оптимизации. — М.: Наука, 1977.

68. Аракелян Э.К., Кормилицын В.И., Самаренко В.Н. Оптимизация режимов оборудования ТЭЦ с учетом экологических ограничений //Теплоэнергетика, 1992. № 2. 29-34.

69. Аракелян Э.К., Мань Н.В., Хунг Н.Ч. Оптимальное распределение нагрузки между параллельно работающими энергетическими блоками с учетом фактора надежности //Вестник МЭИ. 1997. № 3. 15-20.

70. Аракелян Э.К., Старшинов В.А. Повышение экономичности и маневренности оборудования тепловых электростанций. — М.: Изд. МЭИ, 1993.

71. Бакластов A.A. и др. Алгоритм оптимального распределения нагрузок между параллельно работающими агрегатами //Сб. Науч. Тр. МЭИ, 1987. № 142. 61-64.

72. Бакушинский А.Б., Гончарский A.B. Некорректные задачи. Численные методы и приложения. М.: МГУ, 1989.

73. Балакирев B.C., Дудников Е.Г., Цирлин A.M. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления. -М.: Энергия, 1967.

74. Банди Б. Методы оптимизации. Перевод с англ. М.: «Радио и связь», 1988

75. Плетнев Г.П., Щедеркина Т.Е. Управление электрической нагрузкой энергоблоков ТЭС с учетом эксплуатационных ограничений //Изв. Вуз. Энергетика, 1983. № 5. 55-60

76. Плетнев Г.П., Щедеркина Т.Е., Горбачев A.C. Автоматическое управление вредными выбросами в переменных режимах ТЭС //Теплоэнергетика, 1995. № 4. 54-56.

77. Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. М.: Наука, 1982.

78. Поляк Б.Т. Введение в оптимизацию. М.: Наука, 1983

79. Попырин JI.C. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1978

80. Веников В. А., Журавлев В. Г., Филиппова Г. А. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем. М.: энергоатомиздат, 1990.

81. Аракелян Э.К., Бурначян Г.А., Минасян С.А. Влияние режимных факторов и технического состояния на реальные энергетические характеристики энергоблока К-200-130//Изв. Вузов. Энергетика, 1983. №1, С.57-62.

82. Кудрявый В.В. Оптимизация режимов работы оборудования ТЭЦ с учетом экологических ограничений. Вестник МЭИ— 1996. №1. С.37-40.

83. Гуторов В.Ф., Эфрос Е.И., Симою JI.JI. Повышение эффективности комбинированного производства тепла и электроэнергии. Энергосбережение 2004, №6. С. 64-72.

84. Короткое В.А., Кондратьев В.Н., Ермолаев П.А., Николаев А.И. Возможные перспективы использования газовых турбин при техническом перевооружении и реконструкции тепловых электростанций. Новое в российской энергетике 2002, №3. С. 24-32.

85. Ольховский. Г. Применение ГТУ и ПТУ на электростанциях, Энергорынок 2004, №5.

86. Дикий H.A. Парогазовая технология производства электрической и тепловой энергии. Экологические системы 2003. №4.

87. Ю.Концепция Стратегии ОАО РАО "ЕЭС России" на 2003-2008 гг.

88. Н.Цанев C.B. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций : учеб. пособие / C.B. Цанев, В.Д. Буров и др., М. : Изд-во МЭИ, 2002.-580 с.

89. Плетнев Г. П. Автоматизированные ситемы управления объектами тепловых электростанций. М.: МЭИ, 1995.

90. Гирфшельд В. Я., Князев А. М., Куликов В. Е. Режимы работы и эксплуатация ТЭС. М.: Энергия, 1980. 288 с.

91. Нгуен Дык Тхао. Учет фактора надежности при выборе оптимального состава генерирующего оборудования ТЭС. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МЭИ, 1991. 198 с.

92. Модифицированный генетический алгоритм для задач оптимизации и управления.//Сабанин В.Р., Смирнов Н.И., Репин А.И. //Exponenta Pro. Математика в приложениях. 2004. №3-4.С.78-85.

93. Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности / Г.К.Вороновский, К.В. Махотило, С.Н. Петрашев, С.А. Сергеев. Харьков, Основа, 1997.

94. Гринченко С.Н. Метод «проб и ошибок» и поисковая оптимизация: анализ, классификация, трактовка понятия «естественный отбор». Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» , №10, 2003 С. 1228-1271.

95. Паклин Н.Б., Сенилов М.А., Тененев В.А. Интеллектуальные модели на основе гибридного генетического алгоритма с градиентным обучением лидера. Искусственный интеллект. 2004. № 4.

96. Хунг Н.Ч. Многоцелевая оптимизация режимов работы теплоэнергетических установок. Авт. Реферат. Канд. Дис. -М.:, 1997.

97. Нгуен Чонг Хунг. Многоцелевая оптимизация режимов работы теплоэнергетических установок. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МЭИ, 1998. — 160 с.

98. Плетнев Г.П., Щедеркина Т.Е., Виноградник М.В. Автоматизированное управление распределением суммарной нагрузки КЭС. // Теплоэнергетика, 1990. №10. С. 61-64.

99. Шахвердян С. В., Бабаян Д. М. Приложение трехмерного динамического программирования к оптимизации режима ТЭЦ с применением ЦВМ. // Теплоэнергетика, 1969, №2. С. 63-66.

100. Щедеркина Т. Е. Разработка методического и алгоритмического обеспечения системы автоматизированного распределения нагрузок КЭС. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 1985.200 с.

101. Мерзликина Е. И. Оптимизация распределения тепловых и электрических нагрузок между энергоблоками ТЭС с учетом неопределенности исходной информации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 2004. 170 с.

102. Ромашева О.Ю. Распределение нагрузок на ТЭЦ с поперечными связями с учетом потокораспределения воды. Авт. Реферат. Канд. Дис. -М.:, 2007.

103. Аль-Сбейх Аль-Махамид Маджед. Анализ маневренных характеристик энергоблоков и выбор схемы ПТУ при расширении КЭС. Авт. Реферат. Канд. Дис. -Минск.:, 1994.

104. Васин В.П., Старшинов В.А. Распределение нагрузок между агрегатами электростанции при невыпуклых расходных характеристиках. // Труды МЭИ, выпуск 346. М.: МЭИ, 1978. 124 с.

105. Торжков В.Е. Исследование и оптимизация характеристик парогазовой КЭС малой и средней мощности с одноконтурными котлами-утилизаторами. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 2003. 163 с.

106. Цанев C.B., Буров В.Д., Зауэр А. Анализ режимов работы парогазовых теплоэлектроцентралей. — Изв. РАН. Энергетика. 2001. № 4. С. 132-138.

107. Дьяков. А.Ф., Березинец П.А., Грибов В.Б., Теплофикационная парогазовая установка Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга. Статические характеристики. Электрические станции 1996, №12, С. 9-16.

108. Эскандары Манджили Фазлолах. Исследование переменных режимов парогазовых установок утилизационного типа. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / М.: МЭИ, 1997, 166 с.

109. Дудко А.П. Разработка методических основ определения энергетических показателей парогазовых ТЭЦ с котлами-утилизаторами и исследование режимов их работы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / М.: МЭИ, 1997, 182 с.

110. Долинин И. В., Тарасов Д. В. Интегрированная АСУ ТЭЦ-27. Труды международной конференции Сопгго1-2000. М.: МЭИ, 2000. С. 48-51.

111. Долинин И. В., Горожанкин П. А. Разработка и внедрение АСУ электротехнического оборудования ТЭЦ-27. Труды международной конференции Соп1то1-2000. М.: МЭИ, 2000. С. 167-170.

112. Болонов В.О., Аракелян Э.К. Учет особенностей характеристик энергоблоков ПГУ при выборе режимов // Вестник МЭИ. М.: Изд-во МЭИ, 2007, №2, С.42-47.

113. Болонов В.О., Аракелян Э.К. Оптимальное управление режимами работы оборудования ТЭЦ с ПГУ // Теплоэнергетика: Ежемесячный теоретический и научно-практический журнал. М.: Наука, 2007, №11, -С.69-77.

114. Цыпулев Д.Ю., Аракелян Э.К. Оптимизация работы ТЭЦ со сложным составом оборудования в условиях переменных графиков энергопотребления // Вестник МЭИ. М.: Изд-во МЭИ. - 2007. - №1. - С. 32-37.

115. Цыпулев Д.Ю., Аракелян Э.К. Методические положения оптимального управления режимами ТЭЦ со сложным составом оборудования //' Теплоэнергетика: Ежемесячный теоретический и научно-практический журнал. -М.: Наука. 2008. - №3. - С. 67-73.