Материалы всероссийской научно-технической конференции Автоматизир

Результаты кластеризации данных о дневном потреблении

П ри м ечан ие: цифре 1 соответствуют расчеты по методу C -m e a n s , цифре 2 - по методу

K -m eans.

2500 -

2000‘

Основные результаты и выводы. Разработанная концептуаль­ ная схема процесса оценки энергетических параметров объектов тре­ бует формализации ее отдельных элементов и в дальнейшем может быть применена для управления энергоэффективностью объекта. Важный вклад в решение данной задачи вносит исследование мето­ дов нормирования энергетических параметров и методик кластерного анализа данных мониторинга.

Практическое исследование методики кластерного анализа на примере данных об электропотреблении учебной аудитории позволило определить временные отрезки со схожими показателями и возможно­ сти поиска норм потребления по отдельным дням недели. В совокуп­ ности с анализом режимов работы оборудования и прогнозированием для выявления возможных отклонений и их причин, а также выработки решений по их устранению возможности дальнейшего использования методики представляются важной составляющей для процедур повы­ шения энергоэффективности объекта.

Библиографический список

1. Ратников А.О. Пути решения проблемы энергосбережения

вРоссии. - Казань: Познание, 2010. - 304 с.

2.Константинов Б.А. О применении математических методов при нормировании потребления электроэнергии в промышленности // Электричество. - 1964. - № 1. - С. 66.

3.Тайц А.А. Методика нормирования удельных расходов элек­ троэнергии. - М.: Госэнергоиздат, 1946. - 450 с.

4.Ястребов П.П. Использование и нормирование электрической энергии в процессах переработки и хранения. - М.: Колос, 1973. - 311 с.

5.Гнатюк В.И. Предельный алгоритм нормирования электропо­ требления объектов техноценоза. - М.: Энергобезопасность и энерго­ сбережение, 2012. - С. 28-33.

6.Штовба С.Д. Введение в теорию нечетких множеств и нечет­ кую логику [Электронный ресурс]. - URL: http://matlab.exponenta.ru/ fuzzylogic/bookl/index.php (дата обращения: 10.05.2015).

7.Гофман И.В. Нормирование потребления энергии и энерге­ тические балансы промышленных предприятий. - М.: Энергия, 1966.-319 с.

8.Гринев А.В. Комбинированный метод расчета норм потребле­ ния топливно-энергетических ресурсов // Энергосбережение и водо­ подготовка. - 2011. - № 6. - С. 20.

КОМПЛЕКСНАЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Студент гр. ИСУП-14-1м В.В. Бояршинова

Научный руководитель - канд. техн. наук, доцент Д.К. Елтышев Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Вопросы оценки технического состояния электротехнического оборудования (ЭО) относятся к одной из наиболее острых проблем надежного функционирования электроэнергетических объектов. Это обусловлено, высоким уровнем износа ЭО и выработки его ресурса, отсутствием однозначных критериев оценки дефектов и времени без­ отказной работы различных видов электротехнического оборудова­ ния, необходимостью обеспечения требований безопасности [1,2]. Поэтому важное значение приобретает стратегия обслуживания ЭО по фактическому ТС [1-3], знание которого позволяет предотвратить возможные аварийные ситуации, а также продлить срок межремонт­ ной эксплуатации исократить время простоев оборудования, улуч­ шить его показатели надежности и снизить затраты [3, 6].

Постановка задачи исследования. Комплексная оценка ТС ЭО предполагает решение рядаключевыхзадач, связанных: с накоплени­ ем истории и формированием базы мониторинга эксплуатируемых объектов; разработкой методов анализа надежности, а также выявле­ ния причин и факторов, приводящих к отказам или авариям; разра­ боткой методик планирования профилактических обслуживаний объ­ ектов для повышения надежности эксплуатации и снижения рисков аварийных ситуаций [1-3].

Классическиеметодыоценки ТС, а также надежности и безопас­ ности технических объектовоснованы напостроении математических моделей диагностируемых объектов, предполагающих обработку больших объемов статических данных и прогнозирование на их ос­ нове моментов наступления отказа.

К факторам, ограничивающим применение классических мето­ дов в задачах оценки ТС ЭО, можно отнести их неструктурирован­ ный и плохо формализуемый характер [2, 4]:

- невозможность получения достаточных объемов достоверной информации для принятия решений и необходимость привлечения экспертных знаний специалистов;

-наличие неоднозначности в исходных данных, а также при­ сутствие многовариантности решений;

-необходимость принятия оперативных и обоснованных реше­ ний виду ответственности выполняемых ЭО функций;

-необходимость постоянного пополнения информации в про­ цессе поиска решений и их адаптации к условиям эксплуатации, ин­ терактивность и логичность вывода решений.

Учет этих факторов заставляет отказаться от классических мето­ дов и моделей принятия решений и обратиться к технологиям интел­ лектуальных систем оценки ТС ЭО [2,4], предполагающих.решение ряда взаимосвязанных задач, в частности:

-выработку комплексной оценки состояния ЭО и его работо­ способности;

-определение класса состояния и вида дефекта;

-выявление причинно-следственных связей между фактом воз­ никновения дефекта и значениями технических параметров ЭО;

-прогнозирование последствий развития дефекта;

-выработку рекомендаций по управлению эксплуатацией ЭО и совершенствованию системы его технического обслуживания и ремонта;

-накопление базы знаний для повышения достоверности выра­ батываемых решений.

Перед данной работой ставится задача разработки методики комплексной оценки ТС ЭО с использованием интеллектуальных методов, включающая формализацию компонент комплексной оцен­ ки, а также формирование концептуальной схемы и алгоритма функ­ ционирования интеллектуальной системы оценки ТС ЭО.

Методика интеллектуальной оценки ТС ЭО. Процедуру ком­ плексной оценки состояния оборудования можно представить в виде следующей функциональной зависимости:

S = f ( X 9M9N,P)9

где X - отображает контролируемые средствами мониторинга и диаг­ ностики физико-химические параметры, их признаки и абсолютные отклонения, которые характеризуют изменение ТС ЭО под воздейст­ вием тепловых, электрических, механических, химических и других факторов; М - различные методы, используемые для контроля пара­ метров Х\ N — нормативные значения для каждого исследуемого па­ раметра Х\Р - правила принятия решений.

Структурно процесс интеллектуальной оценки ТС ЭО (рис. 1) можно разделить на следующие этапы [2, 4]: наблюдение и контроль; интеллектуальный анализ данных и оценка ТС; прогнозирование и планирование мероприятий по предупреждению нештатных ситуа­ ций; принятие решений и реализация решений.

Рис. 1. Схема процесса оценки технического состояния ЭО

Процесс предполагает сбор с объекта данных о контролируемых параметрах ЭО. На этапе наблюдения и контроля данные системати­ зируются и переносятся на этап анализа и диагностики, где происхо­ дит их обработка в соответствии с выбранными диагностическими моделями и алгоритмами. Далее возможны два варианта. В первом случае показатели ТС поступают на этап прогнозирования в целях анализа перспектив изменения состояния оборудования и далее пла­ нирования и реализации ремонтно-эксплуатационных работ. Во вто­ ром случае при нештатной ситуации (плохое состояние ЭО), резуль­ таты оценки отправляются на уровень принятия решений [5].

Подобный подход позволяет дать оценку эффективности приня­ тых к исполнению решений и проводимых мероприятий, основой которого является интеллектуальный модуль (система) оценки ТС ЭО (рис. 2). Она базируется на подсистеме логического вывода, исполь­ зующей фактические значения параметров ЭО, информацию из базы знаний (БЗ) и алгоритмы формирования решений.

Предполагается, что одновременная работа с экспертными и ста­ тистическими данными позволит системе получить уникальные ре­ зультаты, например, поставить сложный технический диагноз [4].

Благодаря наличию возможности передачи информации с подсистемы мониторинга параметров исследуемого объекта в систему оценки его состояния обеспечивается также и возможность более раннего обна­ ружения отклонений в работе ЭО и тенденций к их развитию. Сбор, хранение и интеллектуальная обработка информации о состоянии ЭО и происходящих в нем процессах позволяет оперативно принимать решения при отклонении состояния ЭО от заданных значений.

Рис. 2. Обобщенная схема интеллектуальной оценки ТС ЭО

Один из ключевых принципов создания системы - совместное и согласованное решение задач мониторинга, диагностики, прогнози­ рования и оперативного управления. Эффективность же работы такой системы определяется объемами БЗ, возможностью ее пополнения, достоверностью оценок состояния оборудования и качеством реко­ мендаций по алгоритму обеспечения его безаварийного функциони­ рования, которые позволяют формировать адекватные и эффектив­ ные управленческие решения [7].

Для полной наглядности работы данный системы приведем обобщенный алгоритм ее функционирования (рис. 3).

Рис. 3. Алгоритм работы системы комплексной оценки ТС ЭО

Заключение. В данной статье был проведен анализ особенно­ стей эксплуатации ЭО и методов оценки его технического состояния. Актуальность использования для этих целей интеллектуальные мето­ ды обусловлена возможностью использовать различную информацию (экспертную, статистическую) об эксплуатации ЭО для получения достоверных сведений касательно его фактического состояния. Раз­ работанная концептуальная модель требует детальной проработки математического и алгоритмического обеспечения и в перспективе может стать основой для построения интеллектуальной системы обеспечения безаварийной работы объектов электроэнергетики.

Библиографический список

1.Бочкарев С.В. Интегрированная логистическая поддержка эксплуатации электротехнических изделий: учеб, пособие / С.В. Боч­ карев, А.Б. Петроченков, А.В. Ромодин. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2009. - 398 с.

2.Елтышев Д.К. Интеллектуализация процесса диагностики со­ стояния электротехнического оборудования // Информатика и систе­ мы управления. - 2015. - № 1(43). - С. 72-82.

3. Назарычев А.Н. Основные принципы и критерии управления техническим состоянием электрооборудования. - Вестник ИГЭУ. Вып. 2, 2006.-С . 1-5.

4.Гаглоева И.Э. Алгоритм функционирования интеллектуальной системы поддержки принятия решений для оценки технического со­ стояния и эффективности процесса обновления и модернизации про­ изводственных фондов электроэнергетических объектов // Интернетжурнал Науковедение. -2013. - N° 3(16). - С. 60.

5.Еремеев А.П. Экспертные модели и методы принятия реше­ ний. - М.: Изд-во МЭИ, 1995. - 111 с.

6.Глущенко П.В. Диагностирование электротехнических объек­ тов на основе моделей: монография. - СПб.: СПГУВК, 1996. - 100 с.

7.Вахромеев О.С. Информационные технологии в диагностиро­ вании судовым электрооборудования // Материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. - Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ, 2006. - С. 27-32.

Секция III

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА

РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ПОД РАБОЧИМ НАПРЯЖЕНИЕМ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-10 кВ

Студент гр. ЭАПУ-11 Н.В. Давыдов

Научный руководитель - канд. техн. наук, профессор М.Л. Сапунков

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Для обеспечения надежности и безопасности электрических се­ тей необходимо систематически осуществлять контроль сопротивле­ ния изоляции. Это особенно важно для распределительных сетей 6-10 кВ шахт и рудников, где сопротивление изоляции может уменьшиться из-за старения, износа и по другим причинам. В резуль­ тате может произойти пробой изоляции и возникновение опасных аварийных ситуаций.

В настоящее время в сетях 6-10 кВ горных предприятий состоя­ ние изоляции под рабочим напряжением обычно контролируют кос­ венным путем измерений напряжений фаз относительно земли и на­ пряжения смещения нейтрали при помощи специальных трансформа­ торов напряжения [1]. Такой способ систематического контроля яв­ ляется простым, однако не дает количественной оценки состояния изоляции, а позволяет лишь судить о фактах изменения состояния изоляции сети. В последнее время для эпизодического контроля при­ меняется способ и устройства контроля сопротивления изоляции пу­ тем регистрации и анализа частичных разрядов [2]. Однако данные устройства весьма сложные и дорогостоящие.

На кафедре «Горная электромеханика» ПНИПУ разработан новый способ контроля сопротивления изоляции фаз относительно земли под рабочим напряжением для сетей 6-10 кВ. По этому способу сопротивле­ ние изоляции можно вычислить по результатам контроля приращения активной мощности. Это приращение мощности происходит в результа­ те создания преднамеренной несимметрии напряжений фаз относитель­ но земли путем подключения к одной из фаз дополнительной проводи­ мости на землю [3]. На рис. 1 представлена схема сети с одной секцией шин. На исследуемой отходящей линии в каждой фазе установлен трансформатор тока. К секции шин подключен измерительный транс­ форматор напряжения. Для создания преднамеренной несимметрии на­ пряжений фаз относительно земли к одной из фаз через высоковольтный