Применение нечёткой логики для анализа данных мониторинга электрооборудования

Нечеткая логика – это логическая или управляющая система n-значной логической системы, которая использует степени состояния («степени правды») входов и формирует выходы, зависящие от состояний входов и скорости изменения этих состояний. Это не обычная «истинная или ложная» (1 или 0), булева (двоичная) логика, на которой основаны современные компьютеры. Она в основном обеспечивает основы для приблизительного рассуждения с использованием неточных решений и позволяет использовать лингвистические переменные.
В настоящее время оптимизация и планирование режимов сложных электроэнергетических систем является одной из основных задач современной электроэнергетики и, главным образом, основной задачей является снижение затрат на данные процессы. Прежде всего, это осуществляется путём повышения быстродействия и эффективности применяемых алгоритмов. Современные компьютеры и новые технологии их программирования позволяют реализовать довольно сложные, но в то же время мощные алгоритмы.
Теория нечетких множеств применяется в системах автоматического регулирования с целью регулирования параметров режимов в условиях неоднозначных, часто противоречивых входных данных, обеспечения устойчивости системы и др.

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..
1 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ НЕЧЁТКОЙ ЛОГИКИ В ЗАДАЧАХ АНАЛИЗА ДАННЫХ МОНИТОРИНГА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК………………………...
1.1 Теоретические основы нечёткой логики……………………………..
1.1.1 Базовая архитектура нечеткой логической системы…………
1.1.2 Принцип работы системы нечеткой логики…………………
1.2 Промышленное применение теории нечетких множеств………….
1.3 Применение нечёткой логики в задачах мониторинга и управления электрооборудованием………………………………………
1.4 Применение нечеткой логики в системах управления и принятия решения на основе анализа данных мониторинга электроустановок…
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АДАПТАЦИИ РЕЖИМОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ ……………………………………………………………………..
2.1 Постановка задачи…………………………………………………….
2.2 Спектр задач, решаемых с помощью нечеткой логики……………..
2.3 Регулирование напряжения электротехнологической установки с использованием нечеткой логики на примере электрической печи…..
2.3.1 Исходные данные………………………………………………..
2.3.2 Решение задачи регулирования напряжения с помощью четкой логики………………………………………………………….
2.3.3 Проектирование экспертной системы управления нагревом….
2.3.4 Решение задачи регулирования напряжения с помощью нечеткой логики по алгоритму Мамдани…………………………….
2.3.5 Сравнение результатов работы блоков управления, выполненных на четкой и нечеткой логике………………………….
2.4 Регулирование напряжения электропривода с использованием нечеткой логики на примере асинхронного двигателя………………..
2.4.1 Исходные данные………………………………………………..
2.4.2 Решение задачи регулирования напряжения с помощью четкой логики………………………………………………………….
2.4.3 Формирование нечеткой базы правил к управлению асинхронным двигателем………………………………………………
2.4.4 Решение задачи с помощью нечеткой логики по алгоритму Мамдани………………………………………………………………..
2.4.5 Решение задачи с помощью нечеткой логики по алгоритму Цукамото………………………………………………………………..
2.4.6 Решение задачи с помощью нечеткой логики по алгоритму Сугэно нулевого порядка…………………………………………….
2.4.7 Решение задачи с помощью нечеткой логики по алгоритму Сугэно первого порядка………………………………………………
2.4.8 Решение задачи с помощью нечеткой логики по алгоритму Ларсена…………………………………………………………………..
2.4.9 Решение задачи с помощью нечеткой логики по комбинированному алгоритму Ларсена и Ягера…………………….
2.5 Об адаптивном нечетком регулировании напряжения в системах электроснабжения…………………………………………………………
2.6 Выводы по главе……………………………………………………….
3 АДАПТАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЯ УЗЛА НАГРУЗКИ НА ОСНОВЕ ПОЛУЧЕННЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ…………………………..
3.1 Постановка задачи…………………………………………………….
3.2 Исследование узла нагрузки из группы асинхронных двигателей..
3.3 Исследование узла нагрузки из синхронного и асинхронного двигателя…………………………………………………………………..
3.4 Исследование крупного узла нагрузки………………………………
3.5 Выводы по главе………………………………………………………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………….

Цель работы: Повышение эффективности работы группы электроприемников путем адаптации режимов электроснабжения и изменения напряжения их общего узла на основе полученных диагностических данных с применением нечёткой логики.
Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:
1. Рассмотреть возможность применения методов нечёткой логики в задачах анализа данных мониторинга электрооборудования с целью дальнейшего управления режимами работы системы электроснабжения.
2. Провести математическое моделирование адаптации режимов системы электроснабжения на основе диагностических данных с применением нечеткой логики.
3. Провести исследование адаптации напряжения узла нагрузки на основе полученных диагностических данных с использованием нечеткой логики.
Дата защиты: 06.02.2018
Место: КГЭУ
Оценка: отлично

1. Маркович И.М. Режимы энергетических систем, изд. 3-е, перераб. и доп. М. - Л., Госэнергоиздат, 1963.-360с.
2. Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий. М., "Энергия", 1973.-584C.
3. Жуков Л.А. Статический регулируемый источник реактивной мощности с вентильным управлением. // Электричество, 1969, №12, с. 11-14
4. Ермаков В.Ф., Черепов В.И. Обобщенный метод дифференцированной оценки колебаний напряжения на различное электрооборудование / Ермаков В.Ф., Черепов В.И.//Изв.вузов. Северо-Кавказский регион. Техн.н. [Изв. Северо-Кавказского научного центра высшей школы техн. н.] — 1996. - №2. СІ78-180.
5. Немцев Г.А. Регулирование напряжения в системах электроснабжения с учетом ущерба от его отклонения / Г.А. Немцев, Г.П. Некреченко // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике: Тезисные доклады Всероссийской межвузовской научно-технической конференции, [Чебоксары, 1996]: Чебоксары, 1996. -с.22-24.
6. Харин А.Г. Регулирование напряжения в электрических сетях промышленных предприятий / А.Г. Харин, А.Р. Упит, Л.Н. Татьянченко // Научно-техническое творчество студентов: Сборник тезисных докладов 54 Научно-технической конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава Алтайского государственного технического университета [Барнаул, 1996]. 4.2. - Барнаул, 1996. с.76
7. Вагин Г.Я. К вопросу о применении на предприятиях регулирующих и стабилизирующих устройств / Г.Я. Вагин, А.А. Севостьянов // Промышленная энергетика.-1998.-№1. с.50-51
8. Вагин Г.Я. Установка для регулирования и стабилизации напряжения на промышленных предприятиях / Г.Я. Вагин, И.М. Туманов, Т.А. Евстигнеев и др.- Горький: Горьковский политехнический институт, 1989.
9. Туманов И.М. Тиристорные и тиристорно-контактные переключающие устройства для силовых трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой / И.М. Туманов, СВ. Симанов // Промышленная энергетика, 1982, №7.
10. Фомин А.Г. Оптимизация энергопотребления в осветительных установках с автоматическим управлением. / Фомин А.Г. (МЭИ (ТУ) г. Москва). Тезисы докладов IV Международной светотехнической конференции "Светотехника на рубеже веков: достижения и перспективы" Вологда, 19-22 июня, 2000 [Вологда]. 2000, с.31-32.
11. Климаш B.C. Разработка и испытания компенсатора отклонения напряжения и реактивной мощности. B.C. Климаш, И.Г. Симоненко Повышение эффективности и надежности систем электроснабжения: Межвузовский сборник научных трудов. Дальневосточный государственный технический университет путей сообщения. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 1999. с. 113-118, 185-186.
12. Ваганов С.А. Использование трансформаторно-тиристорных модулей с микропроцессорной системой управления в системах электропитания различных промышленных электроприемников. С.А. Ваганов (Нижегородский государственный технический университет) Тр.НГТУ, 2002, 2002. 4.3. с.166-171.
13.Благодаров В.Л. Энергосберегающий алгоритм регулирования напряжения в промышленных системах электроснабжения. В.Л. Благодаров, А.Е. Веселов, А.С. Кострюкова, В.В. Ярошевич/ Физико-технические проблемы надежности эксплуатации электротехнических сетей: Сборник научных трудов. Кольский научный центр РАН. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН. 2004, с.86-92.
14. Н.Тюхматьев В.М. Повышение эффективности управления режимами электропотребления промышленных предприятий: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.
В.М. Тюхматьев Саратовский государственный технический университет, Саратов, 2005, 20с.
15. Хохлов Ю.И. Энергосбережение в системах с полупроводниковыми регуляторами напряжения на основе применения компенсирующих устройств. Ю.И. Хохлов, К.А. Преображенский Вестник ЮУрГТУ Сер.Энерг.2003, №3, с.3-8.
Іб.Дубинский Е.В. Определение степени компенсации реактивной мощности при заданных диапазонах уровней напряжения в узлах электрической сети 10/0.4кВ по условию уменьшения потребления активной мощности от источника питания./ Е.В. Дубинский, Е.А. Конюхова //Промышленная Энергетика-1996. №8. с.38-41.
17. Исаев К.Н. Оценка эффективности индивидуальной компенсации реактивной мощности / К.Н. Исаев //Изв.вузов. Электромеханика - 1996. №3-4. с.55-57.
18. Справочник по проектированию электроснабжения линий электропередач и сетей . 3-е изд. перераб. и доп. М.: Энергия, 1980.
19.Kompensation der Blindleistung.3// DE: Elektromeister + dtsch Elektrohandwerk. - 1997. - 72, №20.-р.1439-1449.-Нем.
20. Пат.2096888. Россия, МКИ 6H02J3/18. Способ регулирования реактивной мощности и устройство для его осуществления: И.И. Кантер, Н.П. Митяшин, Ю.М. Блембиовский, Ю.Б. Томашевский, Ю.Г. Суманеев, А.Ф. Резчиков: Саратовский государственный технический университет. -№96106632/07; Заявл. 8.4.96; Опубл. 20.11.97. Бюл.№32.
21. Kompensation der Blindleistung.l// DE: Elektromeister + dtsch Elektrohandwerk. - 1997. - 72, №6.-р.399-409.-Нем.
22. Снижение реактивной нагрузки // Энергопотребление и энергосбережение на предприятиях Западного Урала / АО "Пермэнерго" и др. - Пермь, 1997. - с.374-376.
23.Бакута В.П. Повышение эффективности распределения электроэнергии в системе электроснабжения предприятия / В.П. Бакута, М.Я. Басалыгин, B.C. Копырин // Пром. Энерг.- 1999.- №9. - с.37-38.
24. Браславский И.Я. Баланс реактивной мощности в системе тиристорный преобразователь напряжения - асинхронный двигатель / И.Я. Браславский, A.M. Зюзев, А.В. Костылев // Электротехника.-2000.- №1. с.30-33.
25. Маслов А.А. Статические компенсирующие устройства для промышленных предприятий / А.А. Маслов, О.П. Нечаев, М.О. Польский, А.И. Федотов // Электрические станции - 2000. №3. - с.47-52.
26. Локтионов В.В. Непрерывное регулирование реактивной мощности в системах электроснабжения горных предприятий / В.В. Локтионов, Ю.Е. Бабичев // Электрификация металлургуческих предприятий Сибири. - 1999. - №8, с. 163-165.
27. Родина Л.С. Новые источники реактивной мощности на промышленных предприятиях. Л.С. Родина, Р.Л. Янчурина. Энергосбережение, электроснабжение, электрооборудование. Тезисы докладов научно-технической конференции, Новомосковск, 18-го ноября 1998. Новомосковск.: Изд-во РКТУ. 1998, с.41-42.
28.Климчук В.А. Работа асинхронных двигателей от источника стабилизированного напряжения. В.А. Климчук, Р.В. Климчук (Винницкий государственный технический университет). Наук проці Донец держав. Техн. университету. 2000, №21. с.81-83.
29. Поздеев Д.А. Применение преобразователей частоты в целях энергосбережения. Д.А. Поздеев (НПФ "Камелия", г.Чебоксары). Энергоснабжение, сертификация и лицензирование - 2000. Материалы 6 Всероссийского семинара, Чебоксары, 24-28 июля, 2000. Чебоксары: Изд-во Чувашского гос. университета. 2001, с.65-73.
30. Компенсация реактивной мощности и выравнивание нагрузки в несбалансированной четырехпроводной сети с помощью статического компенсатора и последовательно соединенного с ним активного фильтра.
219 Reaktive Power compensation and load balancing for unbalanced three-phase four-wire system by a combined system of an SVC and a series active filter. Lee S'.-Y., Wu C.J. (IEE Великобритания) IEE Proc/ Elec/ Power Appl/ 2000. 147, №6, p.563-571
31. Филиппов Д.В. Микропроцессорная система управления конденсаторной установкой предприятия. Д.В. Филиппов, В.В. Зотов (Ульяновск, Госэнергонадзор). Вопросы теории и проектирования электрических машин: Сборник научных трудов. Ульяновский государственный технический университет. Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2002. с. 103-110.
32. Лохов СП. Возможности оптимизации энергетических режимов трехпроводньгх сетей с помощью компенсаторов. СП. Лохов (Южноуральский государственный университет, г.Челябинск).Электрика, 2005, №2, с.38-43.
33. Телегин В.Д. Регулирование реактивной мощности в узле нагрузки. Телегин В.Д. (Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова). Энергосбережение, электроснабжение, электрооборудование: Тезисы докладов научно-технической конференции, Новомосковск, 18-го ноября, 1998. Новомосковск: Изд-во РХТУ. 1998, с.71-72.
34. Соловьев В.А. К вопросу использования нечетких логических регуляторов в системах управления электроприводами. В.А. Соловьев, В.Г. Косицын, СП. Черный (Комсомольский - на - Амуре государственный технический университет). Электротехнические системы и комплексы. 2001, №6, с.130-133.
35.Шеметов А.Н. Постановка задачи нечеткой идентификации электропотребления. А.Н. Шеметов, В.К. Олейников (Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова). Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: Тезисы докладов 3 Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и 220 молодых ученых. Магнитогорск, 22-23 мая, 2001. Магнитогорск. Изд-во МГТУ, 2002, с.4.
36. Шеметов А.Н. Использование логики нечетких множеств для моделирования электропотребления в агломерационном производстве. А.Н. Шеметов (Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова). Труды 1 Всероссийской школы - семинара молодых ученых и специалистов "Энергосбережение - теория и практика". Москва. 15-18 апр. 2002. М.: Изд-во МЭИ. 2002, с.262-265.
37. Преобразование экспертной информации в виде нечетких множеств для расчета электрических нагрузок [Докл.] 19 сес. семин. РАН "Кибернетика электрических систем" по тематике "Элктроснабжение промышленных предприятий", Новочеркасск, 7-9 октября,1998. №2-3. с.110.
38. Пупков К.А. Методы робастного, нейро - нечеткого и адаптивного управления: Учебник/ Под ред. Н.Д. Егупова; издание 2-ое, стереотипное, -М. Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 744 с, ил.
39. Тэрано Т. Прикладные нечеткие системы / Под ред. Т.Тэрано, А. Асаи, М. Сугэно. - М.: Мир, 1993. - 368с, ил.
40. Штовба С.Д. Влияние методов дефазификации на скорость настройки нечеткой модели. С.Д. Штовба, А.П. Ротштейн //Кибернетика и системный анализ, 2002 г., №1.
41. Нейман Л.Р. Теоретические основы электротехники, т.2. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. - Ленинградское отделение издательства «Энергия», 1967 г.
42. Костенко М. П. Электрические машины. М. П. Костенко М. Энергия, 1972 г., ч.1 и 2.
43. Денисенко В. ПИД-регуляторы: принципы построения и модификации В. Денисенко //Современные технологии автоматизации,2007 г., №1, с90-98.
44. Штовба С.Д. Проектирование нечетких систем средствами MATLAB. С.Д. Штовба Изд-во: Горячая Линия - Телеком, 2007. - 370с.
45. Попов Е. П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления: Учеб. пособие для втузов. 2-е изд., перераб. и доп. Е. П. Попов М.: Наука, гл. ред. физ. мат. лит., 1989, 304 с.
46. Терехов В.М. Алгоритмы фаззи-регуляторов в электротехнических системах. В.М. Терехов //Электричество, 2000 г., №12, с55-63.
47. Манусов В.З. Сравнение алгоритмов регулирования, основанных на четкой логике и нечеткой логике на примере работы электротехнической установки. В.З. Манусов, А.В. Мятеж Энергетика: экология, надежность, безопасность. Материалы докладов XIII Всероссийской научно-технической конференции, Томск, 5-7 декабря, 2007. Томск. Изд-во ТПУ, 2007, с.47-50.
48. Манусов В.З. Выбор оптимального алгоритма управления напряжением асинхронного электропривода на основе нечеткой логики. В.З. Манусов, А.В. Мятеж. Вестник, НГТУ, Новосибирск, 2008. - №3(32). - С. 15 - 26.
49. Семенов Б. Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. Б. Ю. Семенов - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2006. - 416с: ил.
50. Гуревич Ю.Е. Устойчивость нагрузки электрических систем/ Ю.Е. Гуревич, Л.Е. Либова, Э.А. Хачатрян.-М.:Энергоиздат, 1.981.-208с, ил.