Москвитин Илья Юрьевич. Методы и алгоритмы принятия решений в системах контроля и учета электроэнергии и профилактики потерь в секторе индивидуального жилья

brief description

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Москвитин Илья Юрьевич
МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В СИСТЕМАХ КОНТРОЛЯ И УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ПРОФИЛАКТИКИ ПОТЕРЬ В СЕКТОРЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЖИЛЬЯ
05.13.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
(технические системы)
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель:
д.т.н., профессор А. Н. Пылысин
Рязань - 2008
ВВЕДЕНИЕ........................................................................................... 6
1 ТЕХНОЛОГИЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И УЧЕТА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ 13
1.1 Технология контроля и учета энергоресурсов .... 13
1.1.1 Обзор существующих систем контроля и учета энергоресурсов 20
1.1.2 Различие систем контроля и учета электроэнергии по областям применения .......... 22
1.2 Анализ существующих систем ....... 27
1.2.1 Системы учета электроэнергии для промышленных потребителей и крупных фермерских хозяйств ....... 27
1.2.2 Системы контроля и учета электроэнергии для многоквартирных домов и многоофисных зданий ....... 29
1.2.3 Системы контроля и учета для сектора индивидуального жилья и малых форм бизнеса . . . . . . . . . 31
1.2.4 Основные недостатки существующих систем контроля и учета электроэнергии .......... 35
1.3 Комплексные централизованные системы учета и контроля энергоресурсов .......... 36
1.3.1 Предпосылки создания централизованных систем. Трудности и проблемы реализации ......... 36
1.3.2 Возможности и архитектура комплексных централизованных систем контроля и учета энергоресурсов . . . . . . . 37
Основные выводы первой главы ....... 47
2 ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ УЧЕТА И КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ. МЕТОДИКИ РАСЧЕТА И ПРОФИЛАКТИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И АНТРОПОГЕННЫХ ПОТЕРЬ ... 48
2.1 Формализованное описание технологического процесса учета и контроля электроэнергии .......... 48
2.2 Автоматический анализ вторичной информации о потреблении электроэнергии .......... 62
2.3 Расчет собственных потерь. Теоретическая и эмпирическая
методики ........... 67
2.3.1 Расчет собственных потерь на участках РЭС теоретическим способом ........... 69
2.3.2 Эмпирическая методика оценки технологических потерь на участках РЭС........................................................ 71
2.3.3 Сравнительный анализ аналитической и эмпирической методик расчета технологических потерь на участках РЭС . . . . 76
Основные результаты второй главы ...... 80
3 ВЫЯВЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ
НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ОТБОРА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И РЕАКЦИЯ НАНИХ 81
3.1 Выявление абонента-нарушителя на основании модели его потребления 81
3.2 Искусственное замедление работы прибора учета электроэнергии . 84
3.3 Подключение к сети в обход прибора учета. .... 85
3.4 «Скрутка» или «отмотка» электросчетчика ..... 87
3.5 Подключение части абонентского электрооборудования в обход прибора учета. ........... 88
Основные выводы третьей главы ....... 90
4 РАЗРАБОТКА И НАСТРОЙКА СИСТЕМ НЕЧЕТКОГО ВЫВОДА ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ СПОСОБОВ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ОТБОРА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕНЕТИЧЕСКОГО
АЛГОРИТМА.................................................................................................. 91
4.1 Основные этапы разработки системы нечеткого вывода . . 94
4.1.1 Формирование базы правил систем нечеткого вывода . 96
4.1.2 Использование алгоритма нечеткого вывода Сугено для реализации системы нечеткого вывода

bibliography

В процессе проведенных исследований получены следующие основные результаты.
1. Проведены сравнительное исследование и анализ существующих методов и систем, осуществляющих контроль и учет потребления электроэнергии; на основе проведенного анализа определены основные подходы по организации централизованной системы контроля и учета электроэнергии на основе комплексного подхода по организации технологического процесса.
2. Проведена формализация технологического процесса учета электроэнергии. Предложены изменения и добавлен новый функционал в применяемый процесс для обеспечения оперативного контроля за электроэнергией и профилактики технологических и антропогенных потерь.
3. Разработана эмпирическая методика измерения точных объемов технологических и антропогенных потерь на участках электрических сетей, не зависящая от состояния линий электропередач и оборудования трансформаторных подстанций, а так же от характеристик абонентских приборов учета. Методика успешно испытана и принята к использованию в филиалах ОАО «Рязаньэнерго».
4. Проведена классификация способов несанкционированного отбора электроэнергии и воздействия на приборы учета и получены зависимости между расхождением текущего и смоделированного приростов показаний приборов учета и способом несанкционированного отбора электроэнергии.
5. Предложен метод классификации способов несанкционированного отбора электроэнергии на основе анализа схожести текущих получасовых значений прироста показаний прибора учета и ожидаемых значений прироста показаний, основанных на моделировании усредненных статистических значений.
6. Разработан алгоритм выявления нарушителей договоров электроснабжения, основанный на моделировании их потребления и экспертных оценках допустимых отклонений (получаемых по результатам измерений).
7. Разработана система нечеткого вывода на базе алгоритма Сугено для классификации способа несанкционированного отбора электроэнергии в автоматическом режиме, не зависящая от экспертных оценок и человеческого фактора. Для «тонкой» настройки параметров системы нечеткого вывода использован генетический алгоритм.
8. Спроектирована концептуальная четырехуровневая АСКУЭ, способная реализовать усовершенствованный технологический процесс контроля и учета электроэнергии. На основе этой концепции в Рязанских и Скопинских электрических сетях построена, успешно испытана и внедрена автоматизированная информационно-измерительная система контроля и учета электроэнергии, предназначенная для сокращения и профилактики потерь электроэнергии технического и антропогенного характера.
9. Разработаны полукомплекты абонентских приборов учета и контроля «СК» - счетчик контрольный; концентраторы участков распределительных сетей; механизм передачи данных и управляющих команд между блоками. Разработанная аппаратура позволяет реализовать четыре уровня автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (акт использования от 13.07.2005г.).
10. Разработано программное обеспечение «Программно-аппаратный комплекс Энергорегион», зарегистрированное в ОФАП (свидетельство № 5951 от 30.03.2006г.) и реализующее функционал системы контроля и учета электроэнергии.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
PLC - power line communication
IDEF - integrated definition
ISO - international standards organization
FIS - fuzzy inference system
DFD - data flow diagramming
АРМ - автоматизированное рабочее место
АСУ - автоматизированная система учета
АСКУЭ - автоматизированная система контроля и учета электроэнергии
АСКУЭР - автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов
БД - база данных
РБД - реляционная база данных
СУБД - система управления базами данных
ПУ - прибор учета
КПУ - контрольный прибор учета
НОЭ - несанкционированный отбор электроэнергии
НДЭ - нарушитель договора электроснабжения
РЭС - распределительные электрические сети
РРЭС - район распределительных электрических сетей
СК - счетчик контрольный
ЛЭП - линия электропередачи
ТП - трансформаторная подстанция
СИП - самонесущий изолированный провод
ПЭС — предприятия электрических сетей
УЗО - устройство защитного отключения
УПД — устройство передачи данных
УСПД — устройство съема и передачи данных
ЛВС - локальная вычислительная сеть
ТНМ - теория нечетких множеств

Библиографический список
1. Алексеев О.П., Козис В.В., Кривенков В.В. и другие. Автоматизация электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1994.
2. Мишель Ж. Программируемые контроллеры. Архитектура и применение. М.: Машиностроение, 1990, 320с.
3. Панасюк В.И., Ковалевский В.Б., Политыко Э.Д. Оптимальное управление в технических системах, Минск.: Наука и техника, 1990.- 272с.
4. [Электронный ресурс] РАО ЕЭС http://www.rao-ees.ru/ru/news/gazeta/
5. Гражданский кодекс, ст. 546 - 548
6. «Известия» от 31 мая 2005, стр.5
7. Постановление Правительства N887
8. Закон "О государственном регулировании тарифов на электрическую и тепловую энергию в РФ"
9. Приказ РАО ЕЭС России № 432 от 07.08.2000 г. "О создании современных систем учета и контроля за энергопотреблением"
Ю.Валиков В.В., гл. инженер НПО «Мир», г. Омск «Из опыта реализации проектов по созданию АСКУЭ в бытовом секторе, нефтедобыче, АО Энерго»
11. Средства и системы компьютерной автоматизации www.asutp.ru
12. [Электронный ресурс] Измерительные системы http://www.izmerenie.ru
13. [Электронный ресурс] РИА Новости
http://old.po.pssr.ru/News 02/19090203.htm