Разработка экспертной системы диагностики аварийных ситуаций электрической сети

В настоящей работе разрабатывается экспертная система для определения наиболее выгодного пути для включения резервного пути для обеспечения электричеством энергопотребителей в кратчайшие сроки.

Введение ………………………………………………………………………………………………. 14
1 Исследование предметной области ………………………………………………………. 19
1.1 Роль экспертных систем в электроэнергетике ………………………………….. 19
1.2 Проведение процедуры принятия решения ……………………………………… 20
1.3 Формализация логики оперативных переключений в электрических
сетях. …………………………………………………………………………………………………. 21
1.4 Описание основных методов оптимизации режимов напряжения в
распределительной сети………………………………………………………………………. 23
2 Проектирование ………………………………………………………………………………….. 26
2.1 Выбор программного обеспечения …………………………………………………. 26
2.1.1 Unity 3D ………………………………………………………………………………….. 27
2.1.2 IDE PHPStorm ………………………………………………………………………….. 29
2.2 Выбор алгоритма для обхода графа ………………………………………………… 30
2.2.1 Алгоритм Дейкстры …………………………………………………………………. 31
2.2.2. Гамильтонов путь ……………………………………………………………………. 32
2.2.3 Улучшенный алгоритм Дейкстры ……………………………………………… 34
3 Разработка алгоритма и его реализация ………………………………………………… 36
3.1 Функциональный анализ сети ………………………………………………………… 36
3.2 Разработка алгоритма …………………………………………………………………….. 37
3.3 Используемый стек технологий ……………………………………………………… 43
3.4 Содержимое базы данных ………………………………………………………………. 44
3.5 Тестирование экспертной системы …………………………………………………. 46
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение … 49
4.1 Организация и планирование работ ………………………………………………… 49
4.1.1 Продолжительность этапов работ ………………………………………………… 50
4.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта ……………………………………. 55
4.2.1 Расчет затрат на материалы ………………………………………………………. 55
4.2.2 Расчет заработной платы ………………………………………………………….. 56
4.2.3 Расчет затрат на социальный налог ……………………………………………. 57
4.2.4 Расчет затрат на электроэнергию ………………………………………………. 57
4.2.5 Расчет амортизационных расходов ……………………………………………. 58
4.2.6 Расчет прочих расходов ……………………………………………………………. 59
4.2.7 Расчет общей себестоимости разработки …………………………………… 60
4.2.8 Расчет прибыли ……………………………………………………………………….. 60
4.2.9 Расчет НДС ……………………………………………………………………………… 61
4.2.10 Цена разработки магистерской диссертации …………………………….. 61
4.3 Оценка экономической эффективности проекта ………………………………. 61
4.4 Выводы по разделу ………………………………………………………………………… 61
5 Социальная ответственность ……………………………………………………………….. 63
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. ….. 63
5.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ………… 64
5.3 Производственная безопасность. ……………………………………………………. 66
5.3.1 Анализ выявленных вредных факторов ………………………………………… 67
5.3.1.1 Повышенный уровень шума на рабочем месте ………………………… 67
5.3.1.2 Отклонение показателей микроклимата ………………………………….. 68
5.3.1.3 Повышенный уровень электромагнитных излучений ……………….. 69
5.3.1.4 Недостаточная освещенность рабочей зоны …………………………….. 70
5.4 Экологическая безопасность ………………………………………………………….. 73
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………… 73
5.6 Выводы по разделу социальная ответственность ……………………………… 76
Заключение …………………………………………………………………………………………… 77
Список используемых источников ………………………………………………………….. 79
Приложение А ………………………………………………………………………………………. 82
Приложение Б ……………………………………………………………………………………….. 88
Приложение В ………………………………………………………………………………………. 98
Приложение Г ……………………………………………………………………………………….. 99
Приложение Е ……………………………………………………………………………………… 101
Приложение Ж ……………………………………………………………………………………. 104

В ходе выполнения данной магистерской диссертации был проведен
анализ перспективных технологических направлений в области
автоматизации (интеллектуализации) технологических процессов газодобычи
и газопереработки. В качестве перспективного направления была выбрана
область применения автономных сенсоров на производственных объектах, а
именно на газораспределительной станции Томской ПП Томского ЛПУМГ.
В данной области было проведено подробное сравнение автономных
беспроводных датчиков различных компаний, которые являются лидерами на
мировом рынке. Выбор был сделан в пользу беспроводных датчиков
компании «Emerson». Представленная компанией линейка беспроводных
датчиков имеет все необходимые для применения на газораспределительной
станции типы датчиков. По характеристикам представленные датчики
компании «Emerson» являются одними из лучших из сравниваемых в данной
работе.
С целью усовершенствования управления технологическим процессом
газораспределительной станции были разработаны алгоритмы пуска и
аварийного останова станции со стравливанием газа, в которых нашли свое
применение беспроводные контрольно-измерительные приборы.
Использование проводных датчиков в данных алгоритмах имеет множество
недостатков, рассмотренных в пункте 5, которые могут привести к сбоям в
их работе. Ввиду чего, применение беспроводных технологий является
приоритетным. С помощью алгоритма пуска газораспределительной станции
пропадет риск возникновения аварии по вине человека, так как все действия
в необходимом порядке будут выполняться автоматически, а не вручную
диспетчером Томского ЛПУМГ или оператором ГРС. Кроме ликвидации
человеческого фактора при пуске ГРС или аварийном останове станции, с
появлением нового алгоритма сохранится целостность счетчика газа,
расположенного на линии потребителя ТПП. Помимо этого, при обеспечении
дистанционного управления свечными кранами, появляется возможность
создать алгоритм аварийного останова газораспределительной станции со
стравливанием газа. При стравливании газа в трубах не будет скапливаться
газ, что позволит избежать взрыва на ГРС при возникновении аварийной
ситуации. Применение беспроводных контрольно-измерительных приборов
приведет к сохранению жизни и здоровья обслуживающего персонала,
присутствующему на станции, так как отсутствует возможность обрыва или
недопустимого натяжения кабелей датчиков, а также замыкание жил на
землю или между собой, что свойственно проводным датчикам и может
привести к аварийной ситуации.
Однако, по результатам выполненного в диссертации анализа
потенциальных преимуществ беспроводных датчиков можно сделать вывод о
том, что внедрение беспроводной технологии на существующей
газораспределительной станции является довольно дорогостоящим. Данную
технологию наиболее целесообразно применять на временных ГРС. Поставку
газа потребителям нельзя приостанавливать даже во время проведения
капитального ремонта на станции, для чего рядом с основной ГРС
устанавливается временная. Именно через нее газ поставляется
потребителям. Внедрение беспроводной технологии на данные временные
ГРС значительно снизит время их подключения и запуска в работу. Помимо
этого, беспроводные датчики можно использовать на запланированных к
постройке станциях, где будут спроектированы места их более выгодного
расположения.