Методы поиска недопустимых потерь энергии с помощью автоматизированных информационно-измерительных систем

Библиографическое описание статьи для цитирования:
Сибрина Е. Е., Богатенков С. А. Методы поиска недопустимых потерь энергии с помощью автоматизированных информационно-измерительных систем // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2016. – Т. 11. – С. 946–950. – URL: http://e-koncept.ru/2016/86206.htm.
Аннотация. Потери и повреждения в коммуникационной системе могут приводить к финансовым рискам энергоснабжающих организаций. Кроме того, имеют место случаи несанкционированного подключения к источникам тепловой и электрической энергии. В статье описаны методы поиска недопустимых потерь энергии с помощью автоматизированных информационно-измерительных систем и отмечено направление их развития на основе теории оценивания состояния.
Комментарии
Нет комментариев
Оставить комментарий
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.
Текст статьи
Богатенков Сергей Александрович,кандидат технических наук, доценткафедрыинформационных системФГБОУ ВПО «ЮжноУральский государственный университет», г. ЧелябинскSerbogatenkov@yandex.ru

Сибрина Елизавета Евгеньевна,студент специальности«бизнесинформатика» ФГБОУ ВПО «ЮжноУральский государственный университет», г. ЧелябинскLiza.sibrina@yandex.ru

Методы поиска недопустимых потерь энергии

с помощью автоматизированныхинформационноизмерительных систем

Аннотация. Потери и повреждения в коммуникационной системе могут приводить к финансовым рискам энергоснабжающих организаций.Кроме того,имеют место случаи несанкционированного подключения к источникам тепловой и электрической энергии.В статье описаныметоды поиска недопустимых потерь энергии с помощью автоматизированных информационноизмерительных системи отмечено направление их развитияна основе теории оценивания состояния.

Ключевые слова:информационноизмерительные системы, автоматизация, поиск потерь энергии, методы

Потерии повреждения в коммуникационнойсистеме могут приводить к финансовым рискам энергоснабжающих организаций. Кроме того, имеют место случаи несанкционированного подключения к источникам тепловой и электрической энергии. Приведенные факты свидетельствуют об актуальности задачипоиска недопустимых потерь энергии.

Традиционнопроцессы поиска недопустимых потерь энергии выполнятся по утвержденному графику и связаны с длительным пребыванием персонала в зонах возможного поражения от действия электроэнергии илиэнергоносителей. Поэтому для обеспечения безопасной работы целесообразно минимизировать время нахождения персонала в опасных зонах.Эффективным средством для решения данного вопроса является применение автоматизированных информационноизмерительных систем (АИИС).Широкое распространение на предприятиях промышленности и энергетики в РФ получил комплекс технических средств (КТС) "Энергия", предназначенный для АИИС коммерческого и технического учета всех видов энергоносителей электрической и тепловой энергии, природного и технических газов, пара, горячей и холодной воды. На сайте разработчика и изготовителя КТС «Энергия» научнотехнического предприятия "Энергоконтроль" (www.energocontrol.ru)приведено более 1000 таких предприятий. Внедрение АИИС всех видов энергоносителей позволяет предприятию:

контролировать соответствие фактического и допустимого небалансов электропотребления по подстанциям и предприятию в целом;

выявлять источники ненормативных потерь электроэнергии внутри структурных подразделений и при передаче электроэнергии;

производить анализ по выявлению случаев неэффективного использования энергоресурсов и причин их возникновения[1, с. 18].Учет выработкии потребления энергии в режиме реального времени позволяет локализовать участки, имеющие недопустимые потери энергии и тем самым уменьшить время и трудоемкость процесса поиска. Используя программное обеспечение АИИС можно создать необходимые группы каналов учета энергии, определяющие балансы энергетических контуров и периодически анализировать их значения(рис.1).

Рис.1. Примеры балансовых контуровэнергоносителейна Челябинской ТЭЦ2Привыходе значения небаланса за допустимые пределы можно сделать вывод о возможной утечке энергии в данном контуре и выполнить мероприятия по поиску причины небаланса.В статье [2] описан опыт поиска недопустимых потерь энергии с помощью КТС «Энергия» по коммерческому учету энергоносителей на Челябинской ТЭЦ2. В результате анализа потоков коммерческих энергоносителейсозданы группы каналов учета газа, пара и горячей воды, определяющие балансы этих энергетических контуров.На Челябинской ТЭЦ2 был создан участок инженеров АСУ, выполняющих круглосуточное дежурство, в обязанности которых входил периодический контроль показателей небаланса энергетических контуров. При выходе значения небаланса за допустимые пределы программное обеспечение КТС «Энергия» формировало соответствующий сигнал дежурному инженеру АСУ. При получении такого сигнала дежурный инженер АСУ приступал к анализу временных показаний измерительных каналов, входящих в критический балансовый контур. В результате такого анализа, как правило, находился минимальный участок с недопустимыми потерями энергии. На следующем этапе дежурный инженер АСУ следовал на критический участок, выявлял причину небаланса и приступал к ее устранению. В случае возникновения проблем по устранению причины дежурный инженер АСУ обращался к специалисту ремонтного подразделения, который оказывал помощь по устранению причины небаланса. Опыт внедрения автоматизированных систем информационной поддержки оперативного и ремонтного персонала с помощью АИИС на Челябинской ТЭЦ2 отражен в статьях [3; 4]. Методика поиска недопустимых потерь энергии [2] позволяет локализовать область поиска потерь энергии. Однако при этом предъявляются повышенные требования к уровню квалификации персонала, т.к. с одной стороны, он должен знать особенности технологического процесса, с другой стороны, должен быть квалифицированным пользователем КТС «Энергия».Очевидно, что такой поиск недопустимых потерь требует предварительного разбиения на группы, которое может быть выполнено специалистом, хорошо знающим технологический процесс. Кроме того, значения небалансарассчитываются для всех существующих групп еще до начала анализа полученных данных, т.е. результаты измерений используются многократно. Хотя значения небаланса отдельного канала рассчитываются только для групп с недопустимым небалансом, однако для таких групп приходится рассчитывать небалансы всех входящих в него каналов. Количество групп сопоставимо с количеством каналов. Если групп с недопустимым небалансом несколько, алгоритм необходимо будет повторить несколько раз, при этом часто повторяя уже проделанные вычисления.Еще одним недостатком данного метода является сложность расчета коэффициента допустимых потерь для группы. Он очевидно больше коэффициента допустимых потерь для отдельного канала и зависит, например при передаче электроэнергии от количества трансформаторов на всем пути передачи энергии. Необходимо для каждого трансформатора вводить фиктивный потребитель энергии, что может быть сделано только опытным специалистом.На кафедре «Прикладная математика» ЮжноУральского государственного университета в рамках дипломного проектирования создан алгоритм и программа, в которой отсутствуют перечисленные недостатки[5]. При выборе алгоритма задача поиска недопустимых потерь энергии сводилась к нескольким разработанным задачам. Вопервых, данная задача переформулированав терминах обобщенных сетей с выигрышами и проигрышами. Вовторых, задача переформулирована таким образом, чтобы ее можно было решить с помощью методов поиска кратчайшего пути. При этом вводилось отношение строгого порядка в связном графе без контуров, все вершины которого разбивались на слои. Такое разбиение необходимо при графическом представлении системы каналов на экране, оно облегчает пользователю ориентирование в схеме. В результате исследования разработана математическая модель коммуникационнойсети электроэнергии или энергоносителей, учитывающая взаимосвязь между входными и выходными потоками энергии. На основе модели и обзора существующих методов разработан эффективный алгоритм поиска недопустимых потерь энергии, программная реализация которого позволила сократить время и трудоемкость работ в зоне возможного поражения электрическим током или действием энергоносителей, а также эффективно планировать мероприятия по дальнейшему устранению неисправностей.Анализ и прогнозирование рассматриваемого процесса осуществляется путем наблюдения за динамикой показателей, описывающих процессы, и установления причинноследственных связей между ними. Увеличение числа измеренийможет являться средством повышения точности и качества прогноза, что очень важно, так от точности и качества зависит эффективность принимаемых решений.Однако наличие погрешностей измерений и сложность их минимизации отрицательно влияет на качество анализа и прогноза.Одним из перспективныхнаправленийявляется построение моделей, основанных не на отдельных показателях, а на их комбинациях. Эти комбинации показателей можно интерпретироватькак некоторые образы илисобственныесостояния системы. Построение моделей заключается в выборе ключевых собственных состояний системы, ориентированных на сформулированные факторы успеха и четко демонстрирующих причинноследственные взаимодействия, связанные с характером изменения развития систем. Для решения подобного рода задач необходимо применять такие технологии, которые позволяют установить и измерить причинноследственные связи между различными процессами в системах. Одной из таких техник является метод главных компонент, который позволяет оперировать не отдельными показателями, а их комбинациями. Одним из важных достоинств такого подхода является то, что он позволяет представить поведение изучаемой системы в виде набора независимых (статистически) составляющих, каждую из которых можно анализировать отдельно. Развитие метода главных компонент применительно к анализу и прогнозированию поведения системпозволяет сформулировать новый метод, который называется методом собственных состояний[6, с. 6−7].Например, представленныйв статье [7] математический метод контроля достоверности измерительной информации о потоках энергетических ресурсов на основе теории оценивания состояния дает возможность реализовать ряд полезных функций перспективной измерительной системыАИИС комплексного учета энергоресурсов:−повысить достоверность измерения энергоресурсов, транспортировка которых осуществляется с помощью сетевой инфраструктуры; результатом этого являются создание единой автоматизированной информационноизмерительной системы контроля и учета энергетических ресурсов и унификация вычислительных частей систем;−выбрать наиболее оптимальные точки установки измерений энергоресурсов на основе теории оценивания состояния;−сгладить неточность измерений и незначительные несоответствия в показаниях группы измерительных комплексов для получения соответствия;−обнаружить недостоверные данные с возможностью их повторного запроса, а также источник недостоверной информации и сигнализировать о неисправности в системе;−оценить уровень коммерческих потерь и локализовать их.Транспортная сеть энергетического ресурса представляется в виде графа, узлами которого являются производители и потребители, а ветви − транспортными магистралями. Основная идея оценивания состояния связана с получением расчетных аналогов энергетических ресурсов для всех имеющихся измерений. В отличие от «сырых» измерений, содержащих погрешности, расчетные потоки, называемые оценками, будут полностью удовлетворять условию пригодности для всех уравнений состояния, описывающих транспортную сеть. Уравнения состояния, записанные через расчетные значения параметров, уже не будут содержать невязок. Полученные большие значения остатков оценивания являются признаком высоких погрешностей конкретных измерений [7, с. 30−31].Подводя итог обзору методов поиска недопустимых потерь энергии, следует отметить целесообразностьрешения данной задачи совместно с задачей контроля достоверности измерительной информациина основепримененияметодовглавных компонент и собственных состояний.Модели, методы и средства информационной поддержки принятия решений в задаче поиска недопустимых потерь энергии нашли свое отражение вметодологии подготовки кадров к работе с АИИС [8−12].

Ссылки на источники1.Богатенков С. А. Требования к информационной подготовке кадров в условиях применения информационноизмерительных систем/ С.А. Богатенков// Концепт. 2014. –№ 1. –С. 16–20.2.БогатенковС.А. Повышение эффективности мероприятий по энергосбережению с помощью автоматизированных средств учета энергии/С.А. Богатенков// Промышленная энергетика. –1997. –№ 12. –С. 2–5. 3.Петров В.В. Опыт внедрения и перспективы развития автоматизированной системы информационной поддержки оперативного персонала на Челябинской ТЭЦ2 / .В. Петров, С.А. Богатенков, Э.С. Варыпаев, Ю.Б. Райский // Промышленная энергетика. –1997. –№ 8. –С. 35–37.4.Богатенков С.А. Опыт внедрения и перспективы развития автоматизированной системы информационной поддержки ремонтного персонала на Челябинской ТЭЦ2 / С.А. Богатенков, Е.Н. Крестинин//Промышленная энергетика. –1997. – № 11. –С. 14–16.5.Богатенков С.А. Автоматизация поиска недопустимых потерь энергии с помощью автоматизированных средств учета энергии / С.А. Богатенков, Е.Н. Трубина, Д.С. Богатенков//Электробезопасность. –1998. –№ 34. –С. 39–46.6.Мокеев В.В. Метод главных компонент и метод собственных состояний в задачах анализа и прогнозирования: монография / В.В. Мокеев. –Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2014. –138 с.7.Паздерин А.В. Математический метод контроля достоверности измерительной информации о потоках энергетических ресурсов на основе теории оценивания состояния / А.В. Паздерин, В.В. Софьин, В.О. Самойленко// Теплоэнергетика. – 2015. – №11. – С. 26−31.8.Богатенков С.А. Модели, методы и средства информационной поддержки принятия решений в системе информационной подготовки кадров / С.А. Богатенков // В сборнике:Информатизация инженерного образования ИНФОРИНО2014.Труды международной научнометодической конференции. –2014. –С. 31–34.9.Богатенков С.А. Формирование компетентности педагогических кадров для работы с комплексом технических средств «Энергия» в аспекте безопасности // Мир науки, культуры и образования –2014. № 6. ― С. 29―35 10.Богатенков С.А. Система формирования информационной и коммуникационной компетентности: учеб. пособие / С.А. Богатенков. ― Челябинск: Издво Челяб. гос. пед. унта, 2014. –297 с.11.Богатенков С.А. Управление качеством информационной подготовки кадров по критерию безопасности: моногр. / С.А. Богатенков. –Челябинск: Челяб. фил. ВУНЦ ВВС «Военновоздушная академия», 2015. –185 с. 12.Богатенков С.А. Проектирование безопасной информационной подготовки: моногр. / С.А. Богатенков. ― Челябинск: Издво Челяб. гос. пед. унта , 2013. –276 с.