WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

И разработка алгоритма сжатия аварийной информации для повышения быстродействия системы информационного обеспечения процессов управления в электроэнергетике

На правах рукописи

Гэ Цюнь

Исследование и разработка алгоритма сжатия аварийной информации для повышения быстродействия системы информационного обеспечения процессов управления в электроэнергетике

Специальность 05.14.02 Электростанции

и электроэнергетические системы

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва

2009г.

Работа выполнена на кафедре Релейной защиты и автоматизации энергосистем Московского энергетического института (Технического университета)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Арцишевский Ян Леонардович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шунтов Андрей Вячеславович

кандидат технических наук, профессор

Шакирзянов Феликс Нигматзянович

Ведущая организация: ОАО «Институт «Энергосетьпроект»

Защита состоится « 20 » марта 2009 г. в 15 час. 00 мин. в ауд. Г-200 на заседании диссертационного совета Д 212.157.03 при Московском энергетическом институте (Техническом университете) по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 17.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МЭИ (ТУ).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направить по адресу: 112250, Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан « » февраля 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.03

кандидат технических наук, доцент Бердник Е. Г.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Анализ системных аварий в электроэнергетических системах (ЭЭС) показывает, что аварии развиваются быстро и обычно имеют цепочечный характер. Возможным способом предотвращения их развития является прерывание одной из подобных цепочек. Для этого необходим своевременный анализ аварийной информации о переходных процессах, передаваемой с энергообъектов (ЭО) на диспетчерский пункт (ДП), при достаточно высоком быстродействии системы информационного обеспечения процессов управления в электроэнергетике. При этом появляется возможность вмешаться в сценарий развития цепочки событий и изменить его в благоприятном направлении с помощью действий оперативного персонала и диспетчеров.

В настоящее время для анализа аварийной информации существует два подхода:

• первый подход, реально существующий, сводится к анализу аварийной технологической информации, собранной с нескольких контролируемых пунктов уже после цепочки аварийных режимов. При этом запаздывание получения информации в системах информационного обеспечения составляет десятки минут и даже часы;

• второй подход, перспективный, заключается в стремлении повысить быстродействие системы информационного обеспечения процессов управления, при этом запаздывание получения информации не должно превышать несколько секунд.

В случае второго подхода для повышения быстродействия системы информационного обеспечения эффективным является сокращение времени передачи информации за счет применения способов сжатия данных в иерархической структуре программно-технических комплексов (ПТК) автоматизированной системы технологического управления (АСТУ) ЭЭС.

В диссертации реализуется именно этот подход: исследуется и разрабатывается алгоритм сжатия аварийной информации на основе применения гипервекторов, являющийся основой для повышения эффективности оперативного управления за счет ускорения вмешательства оперативного персонала и возможного изменения в нужном направлении хода развития аварийных событий.

Цель работы. Разработка алгоритма сжатия аварийной информации для повышения быстродействия системы информационного обеспечения процессов управления в электроэнергетике.

Основные задачи исследования.

1. Анализ состояния вопроса и выбор целесообразной формы представления сжатой аварийной информации.

2. Исследование зависимости быстродействия системы информационного обеспечения от структуры и параметров системы сбора, преобразования и передачи аварийной информации.

3. Исследование и разработка алгоритма сжатия аварийной информации на основе гипервекторов.

4. Разработка и реализация методики определения показателей эффективности сжатия аварийной информации.

Объект и предмет исследования.

Объектом исследования является система сбора, преобразования и передачи аварийной информации в электроэнергетике.

Предметом исследования является разработка и реализация алгоритма сжатия аварийной информации.

Методы научных исследований базируются на теории информации и сжатия данных, численных методах математического анализа, теории электромагнитных переходных процессов в ЭЭС, методах математического моделирования.

Научная новизна работы.

1. Показано, что наиболее целесообразным является представление аварийной информации в форме четырехмерного гипервектора на комплексной плоскости, что обеспечивает более полное использование частотной области представления составляющих электрических величин и обеспечивает наглядность графического отображения несинусоидальных непериодических электрических величин с комплексной частотой.



2. Разработан алгоритм сжатия аварийной информации при использовании гипервекторов на сегментах цифровых осциллограмм на основе сочетания интерполяции и экстраполяции значений установившихся и переходных электрических величин.

3. Для сжатия аварийной информации разработан алгоритм интерполяции для представления электрических величин в виде суммы экспоненты и синусоидальных гармоник, кратных 50Гц, и показано, что нахождение значений параметров составляющих обеспечивается за два итерационных расчетных этапа.

4. Установлено, что в регистраторах переходных процессов на нижнем уровне иерархической структуры АСТУ ЭО применением методов сжатия данных обеспечивается наибольшее повышение быстродействия системы информационного обеспечения.

Достоверность полученных в диссертационной работе результатов определяется корректным использованием теоретических основ электротехники, вычислительных программных комплексов, а также совпадением результатов расчетного эксперимента по сжатию информации с исходными данными.

Практическая значимость работы.

1. Определена область применения метода сжатия данных на основе гипервекторов. Установлено, что этот метод наиболее эффективен для анализа аварийной информации при количестве составляющих на сегментах не более 5. При этом без учета объема служебной информации коэффициент сжатия приближается к 100 с полной погрешностью 1%, что превышает эффективность других известных методов сжатия данных.

2. Показано, что разработанный алгоритм сжатия аварийной информации на основе гипервекторов позволяет передавать и анализировать аварийную информацию в системах информационного обеспечения в режиме по запросу с небольшой задержкой во времени.

3. Разработана методика определения показателей эффективности сжатия аварийной информации на основе набора тестовых цифровых осциллограмм. Практическое применение методики показывает, что использование сжатия аварийной информации на основе гипервекторов на нижнем уровне АСТУ при регистрации переходных процессов существенно уменьшает время передачи аварийной информации и повышает быстродействие системы информационного обеспечения процессов управления в электроэнергетике. При этом время передачи аварийной информации при среднескоростной пропускной способности КС 16 Кбит/с составляет менее 3 с. Время передачи в варианте сжатия данных на нижнем уровне АСТУ уменьшается в 25 – 70 раз по сравнению с вариантом без сжатия данных, а в варианте сжатия данных на верхнем и среднем уровнях АСТУ — только в 1,2 – 8 раз.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Выбранная целесообразная форма представления сжатой аварийной информации.

2. Результат исследования зависимости быстродействия системы информационного обеспечения от структуры и параметров системы сбора, преобразования и передачи аварийной информации.

3. Разработанный алгоритм сжатия аварийной информации на основе гипервекторов.

4. Разработанная методика определения показателей эффективности сжатия аварийной информации и ее реализация.

Личный вклад аспиранта.

Разработка теоретических и методических положений и математических моделей и методов, обобщение и анализ результатов экспериментальных расчетов и рекомендации по их применению.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов (г. Москва, МЭИ (ТУ) 2005 г., 2006 г., 2007 г., 2008 г.), на научно-технических семинарах на кафедре РЗиАЭc, МЭИ (ТУ) (г. Москва, 2005 г., 2006 г., 2007 г., 2008 г., 2009 г.), на всероссийском семинаре «Кибернетика энергетических систем» (г. Новочеркасск, 2006г.), на международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (г. Иваново, 2007 г.).

Опубликованные работы. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из них одна статья входит в список изданий ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация включает в себя введение, 4 главы, заключение, 10 приложений и список литературы из 103 наименований. Общий объем работы — 181 страница, состоящая из 141 страниц основного текста, включая 75 рисунков, 30 страниц приложений и 10 страниц списка литературы.

Основное содержание работы.

Во введении показана актуальность работы, сформулированы цель и основные задачи диссертации, приведено основное содержание диссертации, отражающее научную новизну и практическую значимость работы.

В первой главе «Анализ состояния вопроса и выбор целесообразной формы представления сжатой аварийной информации» рассматриваются иерархическая структура АСТУ ЭО, представление аварийной информации, практика сжатия данных, а также выбрана форма гипервекторного представления переходных процессов для решения задач диссертации.

Показано, что многоуровневая иерархическая структура ПТК АСТУ ЭО (рис. 1) является сложным объектом, в котором реализуется уменьшение времени передачи аварийной информации для эффективного повышения быстродействия системы информационного обеспечения процессов управления.

На нижнем уровне ПТК АСТУ ЭО в регистраторах переходных процессов собирается один из важных видов информации: аварийная информация в форме цифровых осциллограмм трехфазных напряжений и токов. Она по запросу или автоматически по внутриобъектной и межобъектной связи передается в оперативный информационно- управляющий комплекс (ОИУК) АСТУ ДП для анализа.

 Общая иерархическая структурная схема ПТК АСТУ ЭО и потоки аварийной-0

Рис. 1. Общая иерархическая структурная схема ПТК АСТУ ЭО и потоки аварийной информации (УБ — управляющий блок; ЦР — цифровой регистратор; ТМ — телемеханика; МПРЗА — микропроцессорная релейная защита и автоматика; АРМ — автоматизированное рабочее место; ТТ — трансформатор тока; ТН — трансформатор напряжения).

В осциллограмме реального сигнала, приведенной на рис.2, по режимам ЭЭС можно выделить интервалы однородности (сегменты): установившиеся и переходные процессы.

 Осциллограмма реального сигнала (ток в поврежденной фазе при-1

Рис. 2. Осциллограмма реального сигнала (ток в поврежденной фазе при однофазном КЗ на ЛЭП 110 кВ и выше).





 Графическое представление установившегося процесса. -2

Рис. 3. Графическое представление установившегося процесса.

Установившиеся процессы представлены векторами с параметрами: амплитудой (Im), начальной фазой () и угловой частотой () в полярной системе координат (рис. 3); а переходные — гипервекторами с амплитудой () и частотой () на комплексной плоскости. Математическая форма гипервектора показана в виде (1):

i(t) = Im{exp[t(1/Тk + jk)]}, (1)

где комплексная амплитуда k-ой составляющей (= Imk k); комплексная частота k-ой составляющей (= sk sk = 1/Тk + jk); Imk, k, Тk, k — амплитуда, начальная фаза, постоянная времени, угловая частота k-ой составляющей; sk, sk — амплитуда, начальная фаза комплексной частоты k-ой составляющей; m — порядковой номер составляющих.

Гипервектор зависит от четырех параметров: Imk, k, Тk, k.

На рис. 4 приведено графическое представление переходного процесса для одной из составляющих. На оси абсцисс находится отрицательное значение обратной постоянной времени (1/Т), на оси ординат — угловая частота () и проекция суммы векторов () (значение сигнала во времени).

 Графическое представление переходного процесса для одной из-11

Рис. 4. Графическое представление переходного процесса для одной из составляющих.

На рис. 5 приведен пример тока (i(t)) во временной форме с тремя составляющими: основная гармоника (i1(t)), экспонента (i2(t)) и затухающая составляющая 100 Гц (i3(t)).

 Изображение тока во временной форме. Гипервекторные диаграммы,-12

Рис. 5. Изображение тока во временной форме.

Гипервекторные диаграммы, соответствующие временным диаграммам рис. 5, приведены на рис. 6.

 Гипервекторные диаграммы на комплексной плоскости, соответствующие-13

Рис. 6. Гипервекторные диаграммы на комплексной плоскости, соответствующие временным диаграммам рис. 5.

Показано, что гипервектор на комплексной плоскости обеспечивает более полное использование частотной области представления составляющих электрических величин и наглядность графического отображения несинусоидальных непериодических электрических величин.

В диссертации рассматривается представление выражения (1) в виде суммы экспоненты и синусоидальных гармоник с частотой, кратной 50 Гц:

i(t) = Im[exp( jk0t)] + exp(t/Тa), (2)

где — комплексная амплитуда k-ой гармоники (= Imkk); jk0 — мнимая составляющая комплексной частоты k-ой гармоники (jk0 = k0/2); — комплексная амплитуда затухающей экспоненты (= Аa/2 или /2); 1/Тa — вещественная составляющая комплексной частоты затухающей экспоненты (1/Тa = 1/Тa ).

Представление в виде (2) характерно для линий с сосредоточенными параметрами.

Сжатие данных на основе гипервекторов обеспечивается представлением сегментов осциллограммы (рис. 7) в форме гипервекторов.

Рис. 7. Временные сегменты осциллограммы тока.

Этот и другие известные методы сжатия данных используются применительно к осциллограммам тока (напряжения), одна из которых показана на рис. 7. Рассчитанные коэффициенты сжатия осциллограммы рис. 7 для различных способов сжатия с помощью программы сравнения эффективности сжатия, составленной автором по алгоритмам сжатия, показан на рис. 8.

 Коэффициенты сжатия осциллограммы тока (НФН — нулевой порядок,-21

Рис. 8. Коэффициенты сжатия осциллограммы тока (НФН — нулевой порядок, фиксированный коридор, передача неизбыточных выборок; НПП — нулевой порядок, переменный коридор, передача предшествующих выборок).

Видно, что сжатие данных на основе гипервекторов наиболее эффективно для анализа аварийной информации при количестве составляющих во временном интервале не более 5. При этом без учета объема служебной информации коэффициент сжатия с использованием гипервекторов приближается к 100 с полной погрешностью 1%, что превышает эффективность других известных методов сжатия данных.

В соответствии с данными рис. 8 выбрана целесообразная форма представления электрических величин переходных процессов в виде гипервекторов.

Во второй главе «Исследование зависимости быстродействия информационного обеспечения от структуры и параметров системы сбора, преобразования и передачи аварийной информации» рассматриваются объем аварийной информации, время ее передачи при различных параметрах системы сбора, преобразования и передачи аварийной информации, а также время передачи по сегментам в виде гипервекторов.

Показано, что большую долю аварийной информации занимает объем цифровых данных о переходных процессах с метками времени, зависящий от значений частоты дискретизации и длительности осциллограмм, что подтверждает необходимость ее сжатия в соответствии с выбранной формой.

Время передачи аварийной информации оценено по ее объему, связи между ЭО и ДП (рис. 9) и потокам в структуре АСТУ (рис. 1) и приведено на рис. 10.

 Связь между ПС и ДП. Показано, что в регистраторах переходных-22

Рис. 9. Связь между ПС и ДП.

Показано, что в регистраторах переходных процессов на нижнем уровне иерархической структуры АСТУ ЭО применением методов сжатия данных обеспечивается наибольшее повышение быстродействия системы информационного обеспечения.

vв = 1200 бит/с vв = 19200 бит/с

Рис. 10. Время передачи аварийной информации при vм = 2400, 4800, 9600, 19200 бит/с и Ксж = 30, 60, 90, 120: без сжатия данных а); со сжатием данных на верхнем и среднем уровнях б); со сжатием данных на нижнем уровне в).

Установлено, что время передачи аварийной информации в варианте сжатия данных на нижнем уровне АСТУ ЭО при регистрации переходных процессов уменьшается в 25 70 раз по сравнению с вариантом без сжатия данных, а в варианте сжатия данных на верхнем или на среднем уровне — только в 1,2 8 раз. При этом сжатые данные передаются по каналам и межобъектной, и внутриобъектной связи локальной сети АСТУ ЭО.

По выбранной форме представления сжатой аварийной информации сжатие данных обеспечивается определением сегментов цифровых осциллограмм трехфазных напряжений и токов, представлением их в виде гипервекторов по мере их записи, как это показано на рис. 11.

Рис. 11. Сжатие и передача аварийной информации по сегментам цифровых осциллограмм трехфазных напряжений и токов при трехфазном КЗ-АПВ на основе гипервекторов.

vв = 1200 бит/с vв = 19200 бит/с

Рис. 12. Время передачи аварийной информации по сегментам цифровых осциллограмм на основе гипервекторов при vм = 2400, 4800, 9600, 19200бит/с.

Время передачи аварийной информации по сегментам цифровых осциллограмм на основе гипервекторов приведено на рис. 12, из этого также выявлено, что наиболее эффективным способом уменьшения времени передачи аварийной информации является сжатие аварийной информации на основе гипервекторов, и указана последовательность передачи аварийной информации по сегментам цифровых осциллограмм (рис. 11).

Предлагаемая передача аварийной информации по сегментам с использованием гипервекторов позволит повысить быстродействие системы информационного обеспечения процессов управления в электроэнергетике, и повысить эффективность оперативного управления ЭЭС за счет возможного своевременного вмешательства оперативного персонала и изменения в благоприятном направлении развития аварийных событий.

В третьей главе «Исследование и разработка алгоритма сжатия аварийной информации на основе гипервекторов» решены задача определения значений координат гипервекторов на сегментах с применением пробных векторов и задача разработки алгоритма сжатия цифровых осциллограмм с использованием сочетания интерполяции и экстраполяции электрических величин.

Метод интерполяции реализуется с использованием пробных векторов на сегменте тока длительностью один период (20мс) с суммой двух (первый случай) или пяти составляющих (второй случай).

В первом случае для исследования расчетной погрешности выбраны 30 вариантов значений начальной фазы синусоиды и постоянной времени затухающей экспоненты (табл. 1). Гипервекторы, соответствующие значениям табл. 1 приведены на рис. 13.

Табл. 1. Вариант наборов и значения, Ta, Aa, Im.

I** II** III** IV** V** VI**
(°) Ta(с) Aa,Im 0,006 0,01 0,02 0,03 0,06 0,2
I* 0 Aa 0 0 0 0 0 0
Im 5 5 5 5 5 5
II* 30 Aa 2 2 2 2 2 2
Im 5 5 5 5 5 5
III* 60 Aa 3,4641 3,4641 3,4641 3,4641 3,4641 3,4641
Im 5 5 5 5 5 5
IV* 90 Aa 4 4 4 4 4 4
Im 5 5 5 5 5 5
V* 120 Aa 3,4641 3,4641 3,4641 3,4641 3,4641 3,4641
Im 5 5 5 5 5 5
VI* 150 Aa 2 2 2 2 2 2
Im 5 5 5 5 5 5

* — № вариантов начальной фазы синусоиды; ** — № вариантов постоянного времени экспоненты.

 Гипервекторные диаграммы, соответствующие значениям параметров-28

Рис. 13. Гипервекторные диаграммы, соответствующие значениям параметров составляющих табл. 1.

Для каждого варианта рассчитываем погрешность с использованием пробных векторов через шаг примерно 1 %: всего 95 точек (пробных векторов).

Табл. 2. Значения погрешностей min, m (1-й этап).

I** II** III** IV** V** VI**
(°) Ta(с) min, m 0,006 0,01 0,02 0,03 0,06 0,2
II* 30 min(%) 8,33613 7,319491 5,247123 4,003601 2,314094 0,835857
m(%) 1,96 2,047 1,906 1,51 0,8468 0,2217
III* 60 min(%) 14,438593 12,677724 9,088279 6,934436 4,008126 1,447746
m(%) 3,416 3,566 3,313 2,621 1,468 0,3839
IV* 90 min(%) 16,672259 14,638982 10,494245 8,071925 4,628188 1,671714
m(%) 3,971 4,122 3,816 2,039 1,693 0,4434
V* 120 min(%) 14,438593 12,677724 9,088279 6,934436 4,008126 1,447746
m(%) 3,44 3,552 3,286 2,604 1,463 0,3842
VI* 150 min(%) 8,33613 7,319491 5,247123 4,003601 2,314094 0,835857
m(%) 1,974 2,039 1,891 1,5 0,8438 0,2218

Для каждого варианта подобрана точка минимума погрешности (табл. 2), которой соответствуют значения координат гипервекторов на первом расчетном этапе. При этом для вариантов II*VI** и VI*VI** полная погрешность уже меньше 1% (m < 1%), а для других вариантов необходим второй расчетный этап.

Во втором случае при существовании пяти составляющих на сегменте вычислительный итерационный процесс проводится таким же образом.

Выявлено, что окончательные значения параметров с полной погрешностью не более 1% определяется за два итерационных расчетных этапа. Если после второго этапа условие полной погрешности меньше 1 % на сегменте не выполняется, то данные этого сегмента передаются в исходном виде (отказываются от сжатия).

Блок-схема алгоритма интерполяции электрических величин приведена на рис. 15.

 Блок-схема алгоритма интерполяции электрических величин. Так же-29

Рис. 15. Блок-схема алгоритма интерполяции электрических величин.

Так же разработана блок-схема алгоритма сжатия аварийной информации с использованием гипервекторов на основе интерполяции установившихся и переходных электрических величин при использовании сочетания интерполяции и экстраполяции (рис. 16).

 Блок-схема алгоритма сжатия аварийной информации. Использование-30

Рис. 16. Блок-схема алгоритма сжатия аварийной информации.

Использование алгоритма сжатия примера осциллограмм аварийной информации (рис. 11) показывает, что даже при низкой частоте дискретизации 600 Гц результирующий коэффициент сжатия данных не ниже 35.

В четвертой главе «Разработка и реализация методики определения показателей эффективности сжатия аварийной информации» разработана и реализована методика определения показателей эффективности сжатия данных на многосегментных цифровых осциллограммах на основе использования набора тестовых цифровых осциллограмм на выбранной электрической схеме ГЭС.

Разработан набор тестовых цифровых осциллограмм на основе статистик частот возникновения повреждений и моделирования действий цифрового осциллографирования по требованию: соответствие статистических свойств реальному архиву цифровых осциллограмм аварийных событий и возможность осуществления эффективного сжатия аварийной информации. Тестовые осциллограммы учитывают однофазные, двухфазные и трехфазные КЗ-АПВ на ЛЭП. Пример цифровых осциллограмм при трехфазном КЗ-АПВ приведен на рис. 11.

С учетом набора тестовых цифровых осциллограмм для определения показателей эффективности сжатия аварийной информации осуществляются:

• выбор электрической схемы энергетического объекта с указанием узлов определения цифровых осциллограмм;

• рассмотрение событий и явлений в схеме с учетом частот их возникновения и корректирование тестовых цифровых осциллограмм;

• выбор частоты дискретизации и расчетной длительности записи цифровых осциллограмм;

• оценка объема служебной информации;

• определение показателей эффективности сжатия аварийной информации на примерах цифровых осциллограмм.

Применительно к данным рис. 11, показатели эффективности сжатия приведены в табл. 3.

Табл. 3. Показатели сжатия аварийной информации: объем, коэффициент сжатия и время передачи.

Объем слу. инф. (бит) Объем инф. о дан.Q4 Итог. объем Q (бит) Коэ. сж. (Ксж.) Время передачи (с)
Сег. Объем (бит) 16 кбит/с 64 кбит/с
Иден.(Q1): 608; Кадр зап. (Q2): 64; Конф. (Q3): 3 312. 1 Без сж. 74 880 78 864 14,0 4,813 1,203
Со сж. 1 648 5 632 0,344 0,086
2 Без сж. 33 384 33 384 11,2 2,300 0,575
Со сж. 2 992 2 992 0,426 0,106
3 Без сж. 33 696 33 696 11,3 2,300 0,575
Со сж. 2 992 2 992 0,426 0,106
4 Без сж. 231 712 231 712 140,6 14,411 3,603
Со сж. 1 648 1 648 0,344 0,086
5 Без сж. 30 367 30 367 10,1 2,071 0,518
Со сж. 2 992 2 992 0,426 0,106
6 Без сж. 239 616 239 616 145,4 14,868 3,717
Со сж. 1 648 1 648 0,344 0,086
Результирующий Без сж. 648 639 36,2 40,763 10,191
Со сж. 17 904 2,310 0,576

Показано, что использование сжатия аварийной информации на основе гипервекторов на нижнем уровне АСТУ при регистрации переходных процессов существенно уменьшает время передачи аварийной информации и повышает быстродействие системы информационного обеспечения процессов управления в электроэнергетике. При этом даже при низкой частоте дискретизации 600 Гц результирующий коэффициент сжатия не ниже 35, и время передачи аварийной информации при среднескоростной пропускной способности КС 16 Кбит/с составляет менее 3 с.

Для цифровых осциллограмм с меньшим количеством коммутаций, которые содержат меньшее количество сегментов и большей длительности, коэффициент сжатия данных значительно повышается.

Показатели эффективности сжатия аварийной информации (табл. 3), полученные по результатам расчетов эксперимента, показывают, что разработанный алгоритм сжатия аварийной информации позволяет передавать и анализировать аварийную информацию в системах информационного обеспечения в режиме по запросу с небольшой задержкой во времени.

В заключении приведены основные научные и практические результаты, представляющие законченную научно-исследовательскую работу, в которой решена актуальная научно-техническая задача повышения быстродействия системы информационного обеспечения процессов управления в электроэнергетике за счет сжатия аварийной информации.

Основные научные и практические результаты состоят в следующем:

1. Показано, что наиболее целесообразным является представление аварийной информации в форме четырехмерного гипервектора на комплексной плоскости, что обеспечивает более полное использование частотной области представления составляющих электрических величин и обеспечивает наглядность графического отображения несинусоидальных непериодических электрических величин с комплексной частотой.

2. Разработан алгоритм сжатия аварийной информации при использовании гипервекторов на сегментах цифровых осциллограмм на основе сочетания интерполяции и экстраполяции значений установившихся и переходных электрических величин.

3. Для сжатия аварийной информации разработан алгоритм интерполяции для представления электрических величин в виде суммы экспоненты и синусоидальных гармоник, кратных 50Гц, и показано, что нахождение значений параметров составляющих обеспечивается за два итерационных расчетных этапа.

4. Установлено, что в регистраторах переходных процессов на нижнем уровне иерархической структуры АСТУ ЭО применением методов сжатия данных обеспечивается наибольшее повышение быстродействия системы информационного обеспечения.

5. Определена область применения метода сжатия данных на основе гипервекторов. Установлено, что этот метод наиболее эффективен для анализа аварийной информации при количестве составляющих на сегментах не более 5. При этом без учета объема служебной информации коэффициент сжатия приближается к 100 с полной погрешностью 1%, что превышает эффективность других известных методов сжатия данных.

6. Показано, что разработанный алгоритм сжатия аварийной информации на основе гипервекторов позволяет передавать и анализировать аварийную информацию в системах информационного обеспечения в режиме по запросу с небольшой задержкой во времени.

7. Разработана методика определения показателей эффективности сжатия аварийной информации на основе набора тестовых цифровых осциллограмм. Практическое применение методики показывает, что использование сжатия аварийной информации на основе гипервекторов на нижнем уровне АСТУ при регистрации переходных процессов существенно уменьшает время передачи аварийной информации и повышает быстродействие системы информационного обеспечения процессов управления в электроэнергетике. При этом время передачи аварийной информации при среднескоростной пропускной способности КС 16 Кбит/с составляет менее 3 с. Время передачи в варианте сжатия данных на нижнем уровне АСТУ уменьшается в 25 – 70 раз по сравнению с вариантом без сжатия данных, а в варианте сжатия данных на верхнем и среднем уровнях АСТУ — только в 1,2 – 8 раз.

Основные публикации по теме диссертации

1. Арцишевский Я. Л., Гэ Цюнь, Исследование и разработка алгоритма сжатия аварийной информации для повышения быстродействия информационного обеспечения процессов управления в ЭЭС, Вестник МЭИ, 2009 г., № 1., стр. .

2. Гэ Цюнь, Арцишевский Я. Л., Интерполяция установившихся и переходных электрических величин в ЭЭС, Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов, 2008 г., № 10., стр. 267 275.

3. Я. Л. Арцишевский, Цюнь Гэ, Сжатие аварийной информации микропроцессорной релейной защиты и автоматики, Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион, Диагностика энергооборудования (материалы XXVIII сессии Всероссийского семинара "Кибернетика энергетических систем", г. Новочеркасск, 25 26 октября 2006г.), Технические науки 2006, Приложение № 15, 264 с., стр. 80 81.

4. Гэ Цюнь, Я. Л. Арцишевский, Повышение эффективности управления в ЭЭС за счет быстродействия сбора, передачи и анализа аварийной информации в МПРЗА. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика // Четырнадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т. М.: МЭИ, 2008. Т. 3 384 с., стр. 340 – 341.

5. Я. Л. Арцишевский, Цюнь Гэ, Гипервекторное изображение несинусоидальных электрических величин. Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XIV Бенардосовские чтения), 29 – 31 мая 2007 г., Иваново. 259 с., стр. 125.

6. Гэ Цюнь, Я. Л. Арцишевский, Методика моделирования алгоритмов сжатия в МПРЗА. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: // Тринадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. 1 – 2 марта 2007 г.: Тез. докл.: В 3-х т. – М.: МЭИ, 2007. Т. 3 428 с., стр. 380 – 381.

7. Гэ Цюнь, Я. Л. Арцишевский, О целесообразности использования методов сжатия данных в системе управления электроэнергетикой. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика // Двенадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл.: В 3-х т. – М.: МЭИ, 2006. Т. 3 480 с., стр. 439.

8. Гэ Цюнь, Арцишевский Я. Л., Оценка коэффициента сжатия данных при использовании векторов электрических величин. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика // Одиннадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т. М.: МЭИ, 2005. Т. 3. 380 с., стр. 352 – 353.

Подписано в печать Зак. Тир. П.л.

Полиграфический центр МЭИ (ТУ),

Красноказарменная ул., д. 13



 





<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.