Александр Хренников - Использование элементов искусственного интеллекта: компьютерная поддержка оперативных решений в интеллектуальных электрических сетях

Для определения и описания ситуаций на уровне подстанции необходимо дополнить АСУ ТП этого энергообъекта специальной экспертной системой ПАНС (подстанционный анализ ситуации), а в дальнейшем развить эти системы для уровня электрической сети (например, ПМЭС) – системы САНС. Эти экспертные системы основаны на разработанной ВНИИЭ инструментальной системе МИМИР [7].

В инструментальной системе МИМИР принято представление БД семантическими сетями. Можно выделить два основных раздела БД:

– топологическая модель «первичной» электрической сети,

– логическая модель релейной защиты и автоматики РЗА.

Топологическая модель в обобщенном виде может быть представлена графом рис.3., модель РЗА – графом, приведенным на рис.4

База данных устроена таким образом, что обращение к ней из программы может иметь вид вопроса на ограниченном естественном языке со словарем из элементарных понятий БД.

Например, вопрос « РЗА ЗТ, события срабатывание?»;

дает в качестве ответа указание на множество сработавших защит трансформаторов.

База данных в МИМИР дополнена системой программ на ограниченном естественном языке, имитирующих диспетчерские рассуждения на основе технологических правил.

В результате получается язык программ-рассуждений, на котором легко задавать логику диспетчерских рассуждений.

Правила, на основе которых функционирует экспертная система ПАНС, определяются логикой работы РЗА. Например, если зафиксировано срабатывание защиты линии электропередач, экспертная система определяет, на отключение каких выключателей нормально действует эта защита. Далее, определяется, все ли ранее включенные выключатели из этого множества отключились. Для не отключившихся выключателей фиксируется событие «отказ выключателя» и проверяется, было ли срабатывание УРОВ этого выключателя и т.п.

В другой, более сложной, ситуации при срабатывании защит трансформаторов необходимо определить, имеются ли дефектные выключатели и какой тип дефекта (отказ, затяжка срабатывания) имеет место (не отключившиеся выключатели перед опробованием погашенных шин напряжением нужно отключить, «разобрав» их схему разъединителями с нарушением блокировки, а для «затянувших» выключателей схема разбирается после опробования шин). Факт затяжки может быть логически установлен в рассуждении – УРОВ дефектного выключателя срабатывает до его отключения.

Результаты работы ПАНС могут составлять основу для доклада дежурного подстанции, направляемого сетевому диспетчеру при возникновении нештатной ситуации. Опыт испытаний ПАНС на подстанции Чагино положителен.

Для отображения результатов работы экспертной системы используется отображение системы КАСКАД-НТ [20].

Рис. 4Логическая модель релейной защиты для задач диспетчерского анализа.

2.4. СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ АНАЛИЗА СИТУАЦИЙ

Развитие рассмотренной ранее системы для электрической сети (система САНС) позволяет выявлять поврежденные элементы оборудования, отключенные элементы, обесточенные участки сети, отказы в срабатывании релейных защит, отказы и затяжки отключений выключателей.

Система дополнена, в частности, функцией анализа такой достаточно сложной ситуации, как дальнее резервирования [1]. При этом экспертная система сначала определяет «погашенные» шины подстанций и отключившиеся линии, затем – срабатывание защит на подстанции с «погашенными» шинами и на смежных присоединениях. Учитываются ступени сработавших защит линий. На подстанции, где имелось повреждение, вызвавшее ситуацию дальнего резервирования, защита работает первой ступенью, а на смежных подстанциях – старшими ступенями.

В качестве примера рассмотрен фрагмент электрической сети в нормальном состоянии (рис.5) и после короткого замыкания на одной из линий при отказе отключения линейного выключателя и отказе в срабатывании устройства резервирования отказа УРОВ одного из выключателей этой линии (рис. 6). Для того, чтобы продемонстрировать ситуацию резервирования защитами смежных подстанций условно предполагается, что на подстанции Волконка выведены из работы (ошибочно – по вине персонала подстанции) собственные защиты секционного выключателя 110 кВ и направленные в линию 110 кВ резервные защиты силовых трансформаторов. При экспресс-анализе ситуации информация об ошибочном выводе защит недоступна.

Рис.5.Фрагмент схемы электрической сети (отображение в SCADA).

Приведем синтезированное экспертной системой САНС текстовое описание ситуации (реплика системы «НЕТ УРОВ» здесь должна интерпретироваться как отказ УРОВ):

Ситуация: ДАЛЬНЕЕ РЕЗЕРВИРОВАНИЕ

Предположительно повреждение оборудования ВЛ 110 кВ Волконка –Головинка

– Срабатывание РЗА ПС Головинка ВЛ Волконка ступ. 1

– Срабатывание защиты линии РЗЛ ПСВолконка ВЛ 110 кВ Волконка –Головинка

– Отказ выключателя Волконка ВЛ 110 кВ Головинка

– НЕТ УРОВ

– Работа РЗА на смежных подстанциях.

Реплика системы «Нет УРОВ» означает здесь отказ УРОВ в срабатывании.

Так как РЗА работают на всех подстанциях, смежных с ПС Волконка, перечисление необязательно.

Переключения в сети 10кВ в тексте, синтезированном системой, для краткости опущены.

Для «ручного» анализа диспетчером эта ситуация является весьма сложной: защиты работали на пяти ПС, на четырех ПС отключились выключатели, причем на ПС «Волконка» нет отключений – она полностью обесточилась. Экспертная система САНС в этом случае дает исчерпывающее технологическое описание ситуации, понятное диспетчеру (рис.7.)

Рис. 6.Пример: фрагмент схемы электрической сети при коротком замыкании на линии ВЛ 110 кВ Волконка-Головинка. Белым цветом обозначены участки сети без напряжения.

Рис. 7.Результат интеллектуального анализа ситуации.

2.5.СОВЕТЧИК ДИСПЕТЧЕРА

На основе ранее описанной сетевой системы анализа ситуаций САНС может быть разработан Советчик диспетчера сетевого предприятия.

В ранее рассмотренном примере для анализа диспетчером без интеллектуальной информационной поддержки эта ситуация (т.н. «дальнее резервирование» [1])является весьма сложной: защиты работали на 5 подстанциях, отключения выключателей на 4 подстанциях (на ПС Волконка не было отключений, эта ПС полностью обесточилась).