Реферат
Введение 5
1 Система автоматической генерации моделей цифровых подстанций МЭК 61850 7
1.1 Обзор и анализ методов проектирования цифровых
подстанций МЭК 61850 7
1.1.1 Сети электроснабжения Smart Grid 7
1.1.2 Стандарт МЭК 61850 для спецификации цифровых
подстанций 9
1.1.3 Программа MATLAB для имитационного моделирования
систем электроснабжения 12
1.1.4 Стандарт МЭК 61499 для построения распределенных
систем управления 14
1.1.5 Модельно-ориентированный подход к проектированию 17
1.2 Методика автоматической генерации MATLAB/SIMULINK
моделей цифровых подстанций МЭК 61850 18
1.2.1 Описание MATLAB/SIMULINK моделей 18
1.2.2 Основные положения методики 21
1.2.3 Разработка правил трансформаций исходной модели
в целевую модель 21
1.2.3.1 Графовые правила трансформации 21
1.2.3.2 Правила трансформации SCL описания в сценарий
MATLAB 23
1.3 Методика автоматичекой генерации функционально
блочных моделей распределенного управления для цифровых подстанций МЭК 61850 25
1.3.1 Основные положения методики 25
1.3.2 Разработка функциональных блоков 25
1.3.3 Алгоритм трансформации SCL описания в функциональные блоки стандарта МЭК 61499 28
1.4 Разработка программных средств для поддержки методик автоматической генерации 30
1.4.1 Основные структуры данных 30
1.4.2 Алгоритмы программы 32
1.4.3 Архитектура программных средств 34
1.4.4 Руководство пользователя 35
1.4.5 Тестирование и отладка 38
2 Безопасность жизнедеятельности 46
2.1 Введение 46
2.2 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ 48
2.3 Требования к освещению на рабочих местах, оборудованных
ПЭВМ 49
2.4 Определение нормативных уровней освещенности 52
2.5 Проект электрического освещения помещения при эксплуатации
ПЭВМ 52
Заключение 57
Список использованных источников 58
Приложение А - Листинг программы 60
Приложение Б - Схемы программ 97
Приложение В - Презентация 102
Smart Grid и цифровые подстанции - это главные компоненты энергетических комплексов будущего [1]. Основные преимущества Smart Grid над традиционной системой электроснабжения:
• интеллектуализация сети;
• способность самоконтроля и предоставление информации о любом участнике сети;
• высокая надежность сети. Даже при переключении источника, пользователь не заметит сбоев;
• повышение эффективности за счёт уменьшения потери в проводах и оптимального распределения нагрузки.
Цифровая подстанция - это термин, применяемый к электрическим подстанциям, где управление работой осуществляется между распределенными интеллектуальными электронными устройствами, соединенными сетями передачи данных. Цифровая подстанция являются компонентом сетей Smart Grid, а также являются киберфизическими системами так как структурно их можно разделить на две части физическую (электрооборудование цифровой подстанции), и кибернетическу (система управления цифровой подстанции). Киберфизические системы являются атрибутом четвертой промышленной революции (Индустрия 4.0).
Разработка, ввод в эксплуатацию и эксплуатацию таких сложных систем облегчается с помощью цифровых двойников, которые представляют собой имитационные модели систем, вычисляющие параметры текущего состояния с учетом фактической истории изменения, режима и условий работы систем. Концепция цифровых двойников, начавшая быть популярной в 2015 году, стала еще более популярной после начала пандемии COVID-19, когда многие люди были вынуждены работать из дома [2]. Однако разработка цифровых двойников, несмотря на их большую полезность, представляет собой сложную инженерную задачу. Чтобы уменьшить усилия,его разработка должна быть лучше связана с инженерными процессами развития центров обработки данных.
Исходя из вышесказанного, тема ВКР посвящённая автоматизации проектирования моделей цифровых подстанций МЭК 61850 (по сути дела, являющихся их цифровым двойником) является актуальной.
Цель работы - разработка методик и программной системы автоматической генерации MATLAB/SIMULINK- и функционально-блочных моделей на основе SCL-описаний цифровых подстанций МЭК 61850.
Первая методика должна позволять генерировать MATLAB/SIMULINK модели, представляющие собой физическую часть системы. А вторая - генерировать функционально-блочные модели, представляющие
кибернетическую часть системы, для поддержки распределенного управления.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы была разработана программная система для автоматической генерации моделей цифровых подстанций МЭК 61850, которая поддерживает предложенные методики автоматической генерации MATLAB/SIMULINK-моделей и функционально-блочных моделей распределенного управления МЭК 61499 на основе SCL-описаний цифровых подстанций. Достоинством системы является её простота в использование, а также возможность расширения.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы были достигнуты следующие результаты:
• разработана методика автоматической генерации MATLAB/ SIMULINK моделей цифровых подстанций МЭК 61850;
• разработана методика автоматической генерации функционально - блочных моделей распределенного управления цифровых подстанций МЭК 61850 на основе стандарта МЭК 61499;
• разработана программная система для поддержки предложенных методик автоматической генерации.
Направление дальнейших исследований - расширить систему автоматической генерации моделей следующим образом:
• добавить все типы оборудования стандарта МЭК 61850 в таблицу генерации MATLAB/SIMULINK моделей;
• расширить генерацию функционально-блочных моделей добавлением функциональных блоков логических узлов стандарта МЭК61850;
• разработка метода автоматической генерации системы взаимодействия MATLAB/SIMULINK моделей и функциональноблочных моделей через коммуникационную сеть.
