Кисельова Анна Геннадіївна. Контекстно-залежна система керування напівпровідниковими перетворювачами електроенергії в мікрогрід

brief description

Кисельова Анна Геннадіївна. Контекстно-залежна система керування напівпровідниковими перетворювачами електроенергії в мікрогрід.- Дис. канд. техн. наук: 05.09.12, Нац. техн. ун-т України "Київ. політехн. ін-т". - Київ, 2014.- 170 с.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УКРАИНЫ
«КИЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»
На правах рукописи КИСЕЛЕВА АННА ГЕННАДИЕВНА
УДК 621.314 : 621.316.7
КОНТЕКСТНО-ЗАВИСИМАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В МИКРОГРИД
05.09.12
Полупроводниковые преобразователи электроэнергии
Диссертация
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: Ямненко Юлия Сергеевна, доктор технических наук, профессор
Киев - 2014
СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ,
СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
РАЗДЕЛ 1 СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В МИКРОГРИД 11
1.1 Интеллектуальная электроэнергетическая система 11
1.2 Структура микрогрид 16
1.3 Система управления преобразователями третьего уровня 28
1.3.1 Методы обработки контекста в нормативном блоке 31
1.3.2 Дескриптивний блок системы управления преобразователями 36
РАЗДЕЛ 2 НОРМАТИВНЫЙ БЛОК КОНТЕКСТНО-ЗАВИСИМОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ 43
2.1 Формирование контекста в микрогрид 43
2.2 Методы обработки контекста 51
2.3 Проектирование нормативного блока контекстно-зависимой системы
управления преобразователями 61
2.3 Динамическая минимизация количества управляемых
коммутаторов/преобразователей микрогрид 67
РАЗДЕЛ 3 ДЕСКРИПТИВНЫЙ БЛОК КОНТЕКСТНО-ЗАВИСИМОЙ СИСТЕМЫ
УПРАЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ 75
3.1 Онтологическая база знаний дескриптивного блока 75
3.2 Математические основы онтологии 83
3.3 Разработка онтологии прецедентов управления преобразователями 87
3.4 Метод принятия решений в контекстно-зависимой системе управления
преобразователями 91
РАЗДЕЛ 4 РЕАЛИЗАЦИЯ КОНТЕКСТНО-ЗАВИСИМОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В МИКРОГРИД 104
4.1 Методика разработки контекстно-зависимой системы управления
преобразователями 104
4.2 Этапы разработки контекстно-зависимой системы управления
преобразователями 107
4.3 Формирование правил управления для выхода из проблемной ситуации 115
4.4 Формирование прецедента для выхода из проблемной ситуации 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 136
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 138
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 150
МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КОНТЕКСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ 150
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 160
ЛОГИЧЕСКИЙ ВЫВОД ДЛЯ ОНТОЛОГИЧЕСКОЙ БАЗЫ ЗНАНИЙ 160
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 167
АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ И ПОЛУЧЕННЫЕ ДИПЛОМЫ 167

bibliography

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе приведены результаты, в сумме являющиеся решением актуальной научно-практической задачи - улучшения качества принятия решений в контекстно-зависимой системе управления полупроводниковыми преобразователями электроэнергии в гетерогенной инфраструктуре микрогрид с использованием принципов объектно-когнитивного анализа.
1. Предложен новый подход к управлению преобразователями электроэнергии в гетерогенной инфраструктуре микрогрид, учитывающий многопараметрический контекст, формируемый датчиками и пользователями микрогрид в виде временных рядов.
2. Для повышения уровня достоверности принимаемых решений по управлению преобразователями электроэнергии, применены алгоритмы фильтрации и прогнозирования членов временных рядов, поступающих с датчиков активных зон микрогрид, в которых прогнозирование выполняется с регуляризацией выборки, что позволило уменьшить погрешность прогнозирования с (6-5) % до (2-1,5)%;
3. Предложена структура и методика создания контекстно-зависимой системы управления преобразователями электроэнергии, которая включает нормативный и дескриптивный блоки и позволяет объединить силовую и информационные составляющие микрогрид.
4. Предложена онтологическая модель базы знаний (БЗ) контекстно - зависимой системы управления преобразователями электроэнергии в микрогрид, в которой аккумулируются знания и опыт пользователей в виде иерархии сущностей микрогрид и отношений между сущностями, правил управления преобразователями в проблемных ситуациях в микрогрид.
5. Разработан метод поиска решений по управлению преобразователями электроэнергии, позволяющий сформировать логический вывод на основе правил и вывод по аналогии на основе прецедентов, представленных в онтологической базе знаний. Преимуществом дескриптивной составляющей метода является использование мер сходства классов онтологии и их свойств, что позволило находить ближайший прецедент управления преобразователями. Предложенный метод позволил в три раза сократить время выбора сервиса управления преобразователями по сравнению с методом принятия решений с применением только дескриптивной логики.
6. Разработана тестовая среда для анализа методов обработки временных
рядов образующих параметры контекста, с помощью которой были получены оценки: ошибки прогнозирования членов исследованных временных рядов;
объема потребляемых вычислительных ресурсов; времени, затрачиваемого на вычисления.
7. Разработана имитационная модель контекстно-зависимой системы управления преобразователями электроэнергии с применением теории систем массового обслуживания, которая подтвердила возможность применения системы в режиме реального времени.
8. В соответствии со стандартами семантической сети (SemanticWeb), разработано алгоритмическое и программное обеспечение метода принятия решений по управлению преобразователями электроэнергии, которое позволяет ЛПРО (эксперту) и ЛПРИ (пользователю), совместно разрабатывать онтологию базы знаний микрогрид и правила принятия решений.
9. Создан редактор визуального моделирования правил и прецедентов для системы контекстно-зависимого управления полупроводниковыми преобразователями электроэнергии в микрогрид, применение которого позволило автоматизировать работу экспертов и пользователей.
10. Результаты диссертационной работы применены в разработке интеллектуальных систем управления полупроводниковыми преобразователями электроэнергии и внедрены в учебный процесс НТУУ «КПП» и ННК «ИПСА» НТУУ «КПП».