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
Сложно представить современный мир без электричества.
Электричество проводят в самые отдаленные места нашей страны, для
осуществления производственной, промышленной или бытовой
деятельности. Электрические сети России имеют протяженность свыше 3
миллионов километров, а трансформаторная мощность подстанций и
трансформаторных пунктов свыше 520-млн. кВА. [1]
Очевидно, что отсутствие электроэнергии может стать большой
проблемой на предприятиях, которые используют легковоспламеняющиеся
жидкости или имеют цеха приготовления угольной пыли, древесной муки.
Однако, динамика износа линий электропередач (и сетей в целом) за
последние годы увеличивается. Продолжается сокращение объемов работ по
новому строительству, реконструкции и техническому перевооружению при
некотором увеличении объемов по капитальному ремонту.
Чаще всего, на подстанции с напряжением от 6 до 10кВ приходится
70% отказов электрической сети, что говорит о больших затратах и частом
отключении потребителей от сети.
В большей степени, показателем надежности электрической сети
является срок службы трансформаторов и электрооборудования.
Существующие распределительные сети спроектированы по радиальному
принципу и, чаще всего, состоят из слабо надежных элементов, к примеру,
используются алюминиевые провода с маленькой площадью поперечного
сечения, малая прочность опор или природные бедствия являются причинами
отказов. По критериям надежности электроснабжения и качества
электроэнергии, на данный момент, распределительные сети, не
соответствуют требованиям предъявляемые к электрическим подстанциям 6
и 10кВ. Более того, практически отсутствует оборудование для
автоматизации диагностики и предупреждения аварий. [2]
Для того, чтобы повысить срок службы оборудования в 1.5 раза,
необходимо проводить капитальный ремонт электрооборудования. Но данное мероприятие может приводить к уменьшению технического уровня
сетей. [3]
Необходимо применять абсолютно новые системы автоматизации,
которые могут позволять добиваться более качественного обслуживания и
управления авариями в распределительных электрических сетях.
Управляет распределительными электрическими сетями диспетчер.
Информация, которой оперирует диспетчерский персонал должна быть
максимально надёжной и полной для повышения качества принимаемых
решений. Диспетчер обрабатывает огромный поток информации, однако в
настоящее время, когда стремительно развиваются компьютерные
вычислительные мощности, появилась возможность существенно изменить
подход к обнаружению аварий, ускорить процесс их устранения.
Появилось новой решение, которое носит название «экспертная
система». Данная система помогает диспетчеру уменьшить количество
информации, которую необходимо держать в голове, а также выступает в
качестве полноценного советчика или эксперта. [6]
Если передать большую часть функций, выполняемых диспетчером
экспертной системе, это позволит уменьшить время принятия решений, а
также освободит диспетчеров от ежедневной рутинной работы и более того,
это поможет уменьшить количество ошибок в случае возникновения
аварийных ситуаций
Актуальность выбранной темы: На сегодняшний день, все больше и
больше предприятий крайне зависимы от электричества, настолько, что
долгое отключение электроэнергии может вызвать ЧС на производстве. Из-за
того, что диспетчеру приходится обрабатывать огромное количество
информации, на этапе выбора альтернативного маршрута появляются
трудности с географическим расположением узлов, встает вопрос об
экономических затратах, необходимо учитывать человеческие ресурсы,
нагрузку на подстанции, приоритетность подстанций, убедиться в отсутствии «двойного» включения, составить заявку для группы реагирования и так
далее.
Ошибки в работе оператора, могут привести к еще большим пагубным
последствиям, чем отсутствие электроэнергии у потребителей. [4]
Также, без компьютерной помощи, весь процесс занимает длительное
время на формирование заявки и принятия решения по резервному
включению. Беря во внимание все выше изложенные факторы, можно
убедиться в том, что без компьютерных вычислительных систем трудно
добиться отлаженного и своевременного реагирования на аварии. [15]
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.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.7 (82 отзыва)
4.6 (30 отзывов)
4.8 (1033 отзыва)
5 (145 отзывов)
4.4 (93 отзыва)
5 (174 отзыва)
4.8 (17 отзывов)
5 (14 отзывов)
4.7 (46 отзывов)
