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Sotnikov Alexander Wassiljewitsc

Fakultät für intelligente Systeme und Programmierung

Lehrstuhl für Softwareingenieurwesen. L.P. Feldman

Spezialität "Software Engineering"

Die Entwicklung der mathematischen und Software-ACU der Projektierung der Stromversorgungsversorgung des Unternehmens

Wissenschaftlicher Leiter: D.T.N., Dozent, Professor am Lehrstuhl für Krivodubsky Oleg Alexandrowitsch

Referat

Der Inhalt

Einführung

Die moderne Stromversorgung von Industriebetrieben ist ein komplexes kybernetisches System, das sich durch eine große Anzahl von miteinander verbundenen Elementen und Subsystemen auszeichnet.

Die Erforschung solcher Systeme ist ohne die Verwendung eines ausreichend leistungsfähigen mathematischen Apparates und digitaler Computermaschinen nicht möglich. Das zunehmende Tempo der Elektrifizierung der Volkswirtschaft und der Energieversorgung der Arbeit führt zu der Notwendigkeit einer Massenentwurfsplanung und ihrer Entwicklung von Stromversorgungssystemen. Der Umfang dieser Arbeit ist so groß, dass eine Senkung der Arbeitskosten für diese Arbeit absolut notwendig wird.

Dieses Problem kann durch die Automatisierung der Konstruktion von Stromversorgungssystemen sowie durch den Einsatz moderner mathematischer Methoden und deren Software gelöst werden.

1. Beschreibung des Untersuchungsobjekts

Forschung im Zusammenhang mit der Automatisierung des Systems Energiemanagement des Unternehmens. Und da die Unternehmen unterschiedlich sind, wird es einen gemeinsamen Teil geben, der alle Unternehmen verbindet. Zum Beispiel: Lichtsteuerung, Heizungssteuerung, Lüftungssteuerung.

Und jedes Unternehmen ist einzigartig, so dass das Gasversorgungsunternehmen die Steuerung von Pumpen und verschiedenen Sensoren umfasst, die in Echtzeit Messwerte aufnehmen, und das Programm muss all diese Informationen verarbeiten und in Exzitonfällen Maßnahmen ergreifen können.

2. Bestehende ASUS ihre Implementierungsmethoden, Funktionen und Ziele

2.1 Automatisiertes Steuerungssystem

Automatisiertes Steuerungssystem oder ACU ist ein komplexes Hardware- und Softwareprogramm, das für die Steuerung verschiedener Prozesse im Prozess, in der Produktion und im Unternehmen entwickelt wurde. ACS werden in verschiedenen Branchen, in der Energie-, Transport- und ähnlichen Industrie eingesetzt.

Um die Betriebssicherheit, Langlebigkeit und Effizienz von Energieanlagen zu verbessern, können Unternehmen, um die Aufgaben des Dispatcher-, Produktions- und Organisations- und Wirtschaftsmanagements für die Energiewirtschaft zu lösen, mit automatisierten Energiewirtschaftsmanagementsystemen (ACU) ausgestattet werden.

Die genannten Systeme sind Subsysteme des automatisierten Unternehmensverwaltungssystems (ACUP) und müssen über die notwendigen Mittel verfügen, um Informationen von den Kontrollstellen des Stromversorgungssystems in dem mit dem letzteren vereinbarten Umfang zu übertragen.

Die Aufgabenkomplexe der ACU in jeder Energiewirtschaft sollten auf der Grundlage der Produktions- und Wirtschaftlichkeit ausgewählt werden, unter Berücksichtigung der rationellen Nutzung der vorhandenen Standardlösungen und der Möglichkeiten der betriebenen technischen Mittel [1].

Das automatisierte Management-System für die Elektrowirtschaft (SES) ist ein Bestandteil der Elektroindustrie und hat in der Regel Kontrollsysteme für die Stromversorgung und Reparatur von elektrischen Anlagen, den Vertrieb und den Vertrieb von Elektrizität sowie Steuerungssysteme für die Produktion und Wirtschaftsprozesse in der Elektrowirtschaft in sich.

Zur Überwachung und Erfassung von Energieressourcen (Strom, Wärme, Wasser) wird ein spezielles Subsystem (automatisiertes System zur Überwachung und Erfassung von Energieressourcen) in die ACUE integriert. Separat ist es notwendig, das Subsystem der Wärme- und Wasserversorgung des Unternehmens in ASUE (Abb.1).

Abbildung 1 - Steuerschema

Der Bedienerarm bietet:

  • Einfache und übersichtliche Bereitstellung von operativen Informationen in Form von technologischen Mnemos, Diagrammen und Tabellen.
  • Bereitstellung einer Schnittstelle zur Steuerung von Aktoren mit Schutz vor Fehlverhalten und nicht autorisierter Steuerung.
  • Ton - und Farbsignalausgabe bei Fehlerdiagnose, über die Grenze der Alarm- und/oder Vorfallswerte hinausgehenden Werte der überwachten Parameter.
  • Anzeige des Ereignisprotokolls im System (Ereignisprotokoll).
  • Anzeige von Tabellen und Diagrammen zur Änderung kontrollierter Parameter im Laufe der Zeit.
  • Anzeigen und Drucken von Berichten, Listen und anderen gedruckten Dokumenten, Kopien der angezeigten Videobilder, des Ereignisprotokolls usw.
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2.2 Automatisiertes Steuerungssystem für die Elektrowirtschaft

Das automatisierte Steuerungssystem für die Elektrowirtschaft bietet folgende Funktionen:

  • Zeigt den aktuellen Status des Hauptstromschemas als Mnemosystem an.
  • Messen, Überwachen, Anzeigen und Protokollieren von Parametern.
  • Verarbeitung und Ausgabe von Informationen über den Zustand des Hauptschemas und der Ausrüstung in Textform (tabellarisch) und grafischer Form.
  • Fernsteuerung der Hauptschaltungsschalter mit Überwachung der Aktionen des Diensthabenden.
  • Verarbeitung der Einstellmodus-Daten für verschiedene Betriebszwecke.
  • Diagnose von Schutz- und Automatiksystemen mit Alarm.
  • Ferngesteuerte Änderung der Einstellungen für digitale RAS, Steuerung ihrer Inbetriebnahme.
  • Registrierung und Signalisierung des Auftretens von Ferroresonanz-Modi im Netzwerk.
  • Überprüfung der Gültigkeit der Eingabeinformationen.
  • diagnose und Kontrolle von Geräten.
  • Erstellung einer Datenbank, Speicherung und Dokumentation von Informationen (Verwaltung von Tagesblättern, Ereignislisten, Archiven).
  • Technische (kommerzielle) Erfassung von Elektrizität und Kontrolle des Energieverbrauchs.
  • Kontrolle der Stromqualitätsparameter.
  • Automatische Störungsbehebung.
  • Erfassung (Oszilloskopierung) der Notfall- und Transientenparameter und Analyse der Oszilloskope.
  • Kontrolle des Batteriemodus und der Isolierung seiner Stromkreise.
  • Diagnose des Zustands von SES-Hardware und -Software.
  • Übermittlung von Informationen über den Zustand des Stromversorgungssystems an das technologische System über seinen Kommunikationskanal an den DSP und an andere Dienstleistungen des Unternehmens.

In Abb. 2 zeigt eine ungefähre Struktur des Schaltplans der SES-Kompressorstation. Die Struktur des SES hängt von der Art des KS (elektrisch oder Gasturbine), dem Vorhandensein eines Eigenbedarfs (ESN) für das KS-Kraftwerk und den Betriebsmodi ab. Der Grad der Integration der ESN in das Stromversorgungssystem (SES) ist ebenfalls von Bedeutung.

Abbildung 2 – Strukturdiagramm des SES-Kompressorstations-SES

2.3 ASU TP Gasregulierungsstelle (FRAC)

Gasregulierungsstellen (GRP), die dazu bestimmt sind, den Gasdruck zu reduzieren und ihn auf bestimmten Verbrauchsniveaus der Station aufrechtzuerhalten.

Implementierungsziele:

  • Verbesserung der Zuverlässigkeit von technologischen Geräten, Verringerung des Risikos schwerer Unfälle, so dass technische Fehler nicht zu Situationen führen, die für das Leben und die Gesundheit von Menschen gefährlich sind und die Ausrüstung beschädigen.
  • Bereitstellung einer automatisierten, effizienten Steuerung von Prozessen in normalen, vorübergehenden und notleidenden Gasverteilungs-Modi.
  • Dem Einsatzpersonal rechtzeitig ausreichende und zuverlässige Informationen über den Prozessfortschritt, den Zustand der Ausrüstung und der technischen Bedienelemente zur Verfügung stellen.
  • Geringere Betriebskosten und Reparaturkosten für Automatisierungstechniken.
  • Sicherstellung der kommerziellen Erfassung des Erdgasverbrauchs.

 

Systemfunktionen

  • Erfassung, Verarbeitung von Informationen von Temperatur-, Druck- und Druckdifferenzsensoren, die an die Verengungsvorrichtungen angeschlossen sind, und Berechnung des Volumenstrom- und Massenstromes von Erdgas in der Pipeline.
  • Automatische Umschaltung der Druckdifferenzmessbereiche zur Erhöhung des Durchflussmessbereichs.
  • Stellt die Anmeldeeinstellungen nach einer Systemausfallzeit wieder her und fügt sie zum Zeitpunkt des Herunterfahrens der Ausfallzeit um eine Vertragskonstante oder einen Kostenwert vor dem Herunterfahren zu ihren Werten hinzu.
  • Kontrolle der Gültigkeit der empfangenen Informationen anhand von Grenzwerten, Änderungsraten und anderen Kriterien.
  • Empfang diskreter Informationen über den Zustand der Armatur, von den Schlüsseln der Armatur.
  • Sicherstellen, dass die Geräte in Übereinstimmung mit den gesetzlichen Vorschriften Schutz- und Sperrmaßnahmen erhalten: Erhöhung des Gasdrucks pro Fraktion bis zum 1. und 2. Grenzwert, Absenkung des Gasdrucks pro Fraktion, Umstellung der Gasreduzierungsleitung auf BETRIEB «, «ATS», «DEAKTIVIERT» und Verbot, die Armatur von zwei Standorten aus zu steuern.
  • Fernbedienung für Aktoren.
  • Berechnung des Erdgasvolumens und -gewichts, der in einer Stunde, einem Tag, einem Jahrzehnt und einem Monat über Gasleitungen und im Allgemeinen über den Rechnungslegungsknoten verstrichen ist.
  • Anzeige von Informationen für das Einsatzpersonal auf Farbmonitoren als Mnemosystem mit Anzeige von Parametern in digitaler, tabellarischer oder graphischer Form.
  • Erzeugt eine Licht- und akustische Signalisierung für Abweichungen von den vorgegebenen Warn- und Notgrenzen sowie bei anderen Notsituationen.
  • Anzeige von mnemonischen Bildern von elektrischen Schiebern mit dynamischer Statusanzeige und Fernsteuerungsmöglichkeit.
  • Manuelle Eingabe der Originaldaten in Echtzeit.
  • Automatische Generierung, Ausgabe von Daten an das Einsatzpersonal und Ausgabe von Berichtsdruckdokumenten sowohl automatisch als auch auf Anfrage.
  • Durchführen von Übergängen «Winter-Sommer» und «Sommer-Winter».
  • Mehrbenutzermodus, dabei wird die Abgrenzung der Zugriffsrechte auf das System durch Passwörter verwendet, der Zugriff einer Person registriert und deren Aktionen protokolliert.

4. Architektur und Ausstattung

Das TP-Modul ist ein zweistufiges verteiltes System mit mehrstufigem Ausfallschutz, das eine hohe Zuverlässigkeit bietet [2].

Die untere Ebene wird durch moderne, hochzuverlässige Mikroprozessorsteuerungen dargestellt. Die Controller werden mit 100 % «hot» Redundanz hergestellt. Die Controller sind in den Steuerungs- und Steuerungsschränken untergebracht.

Die oberste Ebene wird durch die Bedienerarbeitsplätze dargestellt (Operator/Archivierungs-Stationen sind ein Server mit vollem Grafikprojekt, mit 100 % «hot» Redundanzfunktion und Archivierungs-Funktionen).

Die Kommunikation mit den Controllern der unteren Ebene erfolgt über ein lokales Computernetzwerk mit einem VOLS (Glasfaserkabel), das nach einem 100 % igen «hot» Redundanzschema ausgeführt wird (Abb. 3).

Abbildung 3 – Architektur und Hardware

5. Analyse bestehender Energiemanagementsysteme

Es gibt mehr solcher Systeme und jede neue und moderne Version ist eine Verbesserung der alten Methoden und die Anwendung neuer Methoden. Betrachten wir neue und beliebte Komplexe:

1.ETAR 22 ist ein umfassendes Werkzeug zur detaillierten Analyse von AC- und DC-Systemen [3].

Das Gleichstromsystem verwendet die gleiche Datenbank wie das Wechselstromnetz. Die Module "Konstantbetrieb in DC-Systemen» und "Kurzschlussberechnung in DC-Systemen" bieten Ingenieuren die Möglichkeit, DC-Systeme zu entwerfen und zu warten. Mit dem Modul «Batterieparameter und -entladung" können Sie die am besten geeigneten Batteriekomponenten auswählen, die Kapazität vorhandener Batterien überprüfen und verschiedene Szenarien für den Betrieb eines Gleichstromsystems simulieren.

2.ANARES ist ein Software-Komplex für die Berechnung, Analyse und Planung von Betriebsmodi von Stromversorgungssystemen [4]; Der Komplex ist für die operative Berechnung, Analyse, Planung von Betriebsmodi von Stromversorgungssystemen (EES) vorgesehen; sie werden auf verschiedenen territorialen Ebenen des Dispatchermanagements verwaltet. Die Hauptnutzer des Komplexes sind die Kontrollzentren der EES-Systembetreiber, Stromnetzbetreiber, Stromerzeugungsunternehmen, große Industrieorganisationen, Projekt- und Ingenieurorganisationen in der Elektroindustrie, Schulungszentren.

3.Global ist eine Plattform, die für die Stromwirtschaft entwickelt wurde, um die Leistung in allen Phasen - Erzeugung, Vertrieb, Verbrauch, Netzversorgung - zu optimieren [5]. Die Lösung wird alle Aufgaben für Energieversorger automatisieren - Abrechnung, Energietransport, Berechnung mit Verbrauchern, Wärmeversorgung. Für Erzeugungsunternehmen hilft das System bei der Durchführung von Energiebuchhaltung und Konsolidierung, Planung und Arbeit für das OREM. Stromnetzbetreiber können die Stromversorgung und die Verbindung herstellen. Energieverbrauchende Unternehmen können die Energieeffizienz verbessern, den Verbrauch planen.

4.ESP. PA ist ein Programm zur Analyse der Arbeit der Störungsautomatik. Sammelt und sendet Informationen über die Funktionsweise von Objekten, visualisiert den Informationsfluss im Netzwerk, signalisiert den Ausfall von Geräten oder den Verlust einer Störungsbehebung [6]

5.IndorPower - Einführung der technischen Bedingungen, der elektrischen Lastparameter des Teilnehmers und der Verbrauchsinformationen. Anzeigen von Teilnehmern auf Netzkarten und -diagrammen [7]. Verbrauchsabrechnung mit einem flexiblen Tarifkonfigurationssystem. Zeigt Leitungspfade im Geländeplan mit Grundrissen für Stützen, horizontale Spannweite, Übergänge, Schnittpunkte, Längen und benachbarte Objekte (Situationen) an. Zeigt Pläne für Umspannwerke, Geräte, sekundäre und Signalschaltungen an. Schaltpläne für Umspannwerke, sekundäre und Signalschaltungen. Schutzschaltpläne und Schutzsollwertkarten. Technische Pässe aller Arten von Kraftgeräten.

Schlussfolgerungen und Verbesserung der Software

Die Einführung künstlicher Intelligenz in Systeme Das Energiemanagement ermöglicht es, dem System ein optimales Arbeitsmodell zu präsentieren und anzubieten. Außerdem muss künstliche Intelligenz die Rechte zur Verwaltung und Entscheidungsfindung bei Unfällen haben, basierend auf der Erfahrung von Notfällen, die er trainiert hat.  

Die Vorhersagen, die das System während der Arbeit macht Wenn Sie sie als Grafik ausgeben, können Sie visuell sehen, was passiert ist, wenn die Lastwerte gestiegen oder gesunken sind. Außerdem sollten Prognosen für einzelne Knoten mit ihrer Bewertung geteilt werden.

Die Erweiterung der Funktionalität ermöglicht es, die meisten verwalteten Funktionen und Berechnungsfunktionen unter einem einzigen System abzudecken und nicht viele, die nur eines der Probleme lösen.  

Sicherheitsalgorithmus und Systemcode für Notfälle (jeder Code entspricht seinem Systemunfall) Ihre KI-gesteuerte Kupplung ermöglicht es Ihnen, einen Unfall sehr schnell zu lösen oder den Bediener auf dem Smartphone darüber zu informieren, dass etwas passiert ist. Die Kommunikation mit dem Smartphone muss lokal und über spezielle Protokolle erfolgen, damit das System nicht von außen gehackt werden kann [8].

Basierend auf den oben vorgeschlagenen Verbesserungen oder neu erstellten Anforderungen kann man davon ausgehen, dass die Anwendung plattformübergreifend sein und über ein spezielles Sicherheitsprotokoll für die Remote-Verwaltung über das Netzwerk geschärft werden muss. Und auch ein Server mit hoher Rechenleistung für die Systemanalyse und die Systemverwaltungs-KI [9].

Die Computerversion kann Erweiterungen der Energieverwaltung enthalten, aber die Benachrichtigung über Fehler oder andere wichtige Benachrichtigungen und Überwachung des Systems sollte auch an ein mobiles Gerät kommen, das der Bediener immer falsch zur Hand hat, von dem er je nach Situation einen Befehl senden kann, damit der Computer ihn vom Kopf aus ausführen kann.   

Ein­-plattformübergreifendes Projekt besteht aus drei Modultypen:

  • Das generische Modul enthält Code, der für eine bestimmte Plattform nicht eigenartig ist, sowie Deklarationen für die Implementierung abhängiger APIs in Plattformen. Diese Deklarationen ermöglichen es dem freigegebenen Code, eine Abhängigkeit für plattformspezifische Implementierungen zu sein.
  • Das -Plattformmodul enthält plattformspezifische Implementierungen abhängiger Deklarationen aus einem plattformspezifischen freigegebenen Modul und anderen Plattformcode. Ein Plattformmodul ist immer eine Implementierung eines gemeinsamen Moduls.
  • Ein normales Modul. Solche Module basieren auf einer bestimmten Plattform und können entweder eine Abhängigkeit von Plattformmodulen sein oder von diesen abhängig sein [10].

Daher hat diese Richtung zur Entwicklung von Energieprogrammkomplexen große Zukunftsaussichten. Aber es gibt auch einige Schwierigkeiten. Elektrotechnik und Energie sind umfangreich, daher muss das Programm multifunktional sein. Um den Softwarekomplex jedoch nicht zu erschweren, muss er modular gestaltet werden. Jedes Modul ist für einen Berechnungs- oder Simulationsbereich verantwortlich.

Daher ist es besser, das Programm in mehreren Phasen zu entwickeln. Beginnend mit minimaler Funktionalität in den Anfangsphasen der Entwicklung und dann mit neuen, in den nächsten Phasen vorgesehenen Schritten. Vergessen Sie nicht, das Programm in Module zu unterteilen, können Sie einen ziemlich leistungsfähigen Softwarekomplex erreichen. Durch die Verwendung von plattformübergreifenden Lösungen können Sie auch eine größere Verbreitung des Programms mit geringerem Aufwand erreichen.

Quellenverzeichnis

  1. Methode zur Entwicklung von Software- und Computerkomplexen für die Gestaltung von Stromversorgungssystemen [Elektronische Ressource]. - Zugriffsmodus:https://cyberleninka.ru/article
  2. ACU TP der Gasregulierungsstelle [Elektronische Ressource]. - Zugriffsmodus:https://www.krug2000.ru/decisions/
  3. ETAP 22 [Elektronische Ressource]. - Zugriffsmodus:https://helpcenter.etap.com/portal/
  4. Der Software- und Computerkomplex ANARES [Elektronische Ressource]. - Zugriffsmodus:https://rdc-sg.com/download/АНАРЭС%20
  5. GLOBAL-ENERGY ist [Elektronische Ressource]. - Zugriffsmodus:https://global-system.ru/index
  6. ESP. PA - [Elektronische Ressource]. - Zugriffsmodus:https://energosoftpro.ru/programmnye
  7. IndorPower ist eine [elektronische Ressource]. - Zugriffsmodus: https://indorsoft.ru/products/power /
  8. Die Technologie zum Erstellen eines virtuellen privaten Netzwerks ist IPSec, SSL. - [Elektronische Ressource]. - Zugriffsmodus: https://teacherbox.ru/arhiv/...
  9. Die Verwendung künstlicher Intelligenz bei der Verwaltung von Stromversorgungssystemen ist [Elektronische Ressource]. - Zugriffsmodus: https://scilead.ru/article/...
  10. EveryCircuit ist eine [elektronische Ressource]. - Zugriffsmodus: https://everycircuit.com
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