Петергеря Юлія Сергіївна. Керування системою електроживлення локаль-ного об’єкта. : Дис... д-ра наук: 05.09.03 - 2007.
Анотація до роботи:
Петергеря Ю.С. Керування системою електроживлення локального об’єкта. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи. – Інститут електродинаміки НАН України, Київ, 2007.
Дисертація присвячена розвитку теоретичних засад енергоефективного керування системою електроживлення локального об’єкту на принципах комбінації централізованої та децентралізованої стратегій, ієрархічного розподілу електротехнічних пристроїв та мінімізації вартісних витрат користувача. Розроблений новий математичний апарат спектрального та вейвлет-перетворень дискретних функцій m-ічного аргументу в орієнтованому базисі дозволяє здійснювати аналіз дискретних функцій і вироблення керуючих сигналів, завадозахищене передавання даних та прогнозування характеристик електроспоживання локального об’єкта з підвищеною точністю та швидкодією порівняно з відомими спектральними методами та вейвлет-перетвореннями, наприклад, Фур’є, Хартлі, Уолша, Хаара, Добеші. Запропоновані електро-вартісні моделі виробництва, споживання, загальної рівноваги та економіки добробуту враховують як електротехнічні параметри пристроїв локального об’єкту, так і вартісні фактори, що створює базу для керування з мінімізацією вартісних витрат користувача.
У дисертаційній роботі розв’язано науково-прикладну проблему енергоефективного керування системою електроживлення локального електротехнічного об’єкту на базі нового математичного апарату спектральних та вейвлет-перетворень дискретних функцій, принципів ієрархічного розподілу пристроїв, централізованої та децентралізованої стратегій керування, побудови електро-вартісних моделей, що дало можливість створити алгоритми та системи керування електроживленням з мінімізацією вартісних витрат користувача та зменшенням пікових навантажень. При цьому одержано наступні основні наукові результати:
Обґрунтовано необхідність створення математичних основ енергоефективного керування електроживленням у локальних електротехнічних об’єктах. Проведений аналіз довів, що перспективним напрямком дослідження є розвиток теорії спектральних перетворень, вейвлет-аналізу із залученням положень теорії колективної поведінки автоматів, класифікаційного розбиття об’єктів, нейронних мереж, економічної теорії.
Для аналізу дискретних функцій і вироблення керуючих сигналів локального об’єкта розроблено нове дискретне спектральне перетворення в орієнтованому базисі, яке дозволяє змінювати положення вісі проекцій вектора під довільним кутом у відповідності з конкретною задачею. Розроблене перетворення оперує виключно з дійсними числами, а в частковому випадку при довжині інтервалу, що кратна 3, – виключно з цілими числами, що дозволяє реалізувати алгоритми керування на більш дешевих та швидкодіючих цілочисельних мікроконтролерах.
Застосування розробленого перетворення в орієнтованому базисі дозволяє досягти підвищення точності та швидкодії порівняно з відомими спектральними методами, наприклад, перетвореннями Фур’є, Хартлі та Уолша, за рахунок наявності у матриці зворотного перетворення близько 1/3 нулів. При певних значеннях кута вісі проекцій трудомісткість перетворення в орієнтованому базисі на 5-27% менша від трудомісткості перетворення Уолша при сумірних довжинах інтервалів.
Отримані базисні функції нового перетворення були використані для побудови вейвлет-базису, що характеризується наявністю одного типу коефіцієнту апроксимації та m-1 типів коефіцієнтів деталізації. Це дає можливість провести більш детальний аналіз функції-оригіналу в порівнянні з вейвлет-перетворенням Хаара і Добеші, які оперують лише з одним типом коефіцієнту деталізації.
Використання при стисканні та фільтрації часових рядів запропонованого дискретного вейвлет-перетворення в орієнтованому базисі на інтервалі, кратному трьом, для досягнення заданого коефіцієнта подібності 0,96 потребує менше на 23,7 % операцій, ніж при дискретних вейвлет-перетвореннях, що традиційно використовуються для подібних задач.
Проведений аналіз спектральних та вейвлет-перетворень в орієнтованому базисі, розробка узагальнених та багатовимірних перетворень, побудова алгоритмів швидких перетворень утворюють базу для практичного застосування цього математичного апарату.
Керування електроживленням локального об’єкту передбачає прогнозування характеристик електроспоживання, що запропоновано реалізувати на базі двох підходів із залученням теорії класифікації та нейронних мереж, причому попередня обробка та згладження характеристики виконується за допомогою вейвлет-перетворення в орієнтованому базисі. Використання ОБ-вейвлетів для прогнозування характеристики електроспоживання локального об‘єкту дозволяє отримати прогноз на час на 12,5% більший, ніж при використанні вейвлетів Добеші. Похибка прогнозування за розглянутим нейронним алгоритмом складає 0,33-5% в залежності від алгоритму навчання.
Розроблені електро-вартісні моделі виробництва, споживання, загальної рівноваги та економіки добробуту враховують як електротехнічні параметри пристроїв локального об’єкту, так і вартісні фактори, що дозволяє створити алгоритм керування з мінімізацією витрат користувача.
Розроблено систему та програмне забезпечення децентралізованого керування навантаженнями локального об’єкту на базі колективної взаємодії автоматів у спільному інформаційному середовищі. При цьому мікроконтролери керування підсистемами споживачів реалізують функції автоматів, а центральний блок керування виробляє сигнали „штраф”-„не штраф”, виконуючи функції середовища.
Доведено, що для стаціонарного середовища доцільним є використання програмних моделей детермінованих автоматів, час переходу яких в усталений режим складає 6-37% від часу переходу для імовірнісних автоматів. У випадковому середовищі з перемиканням доцільно використовувати автомати зі змінною структурою, імовірність отримання сигналу „штраф" для яких на 12% менше, ніж для детермінованих автоматів.
Розроблений алгоритм централізованого керування забезпечує наближення характеристики сумарного електроспоживання до заданого вигляду шляхом зміни моментів комутації окремих пристроїв, що дозволяє зменшити пікові навантаження та вартісні витрати за умови дії різних тарифів на електроенергію. Для прикладу з 5 навантаженнями, трьома рівнями ієрархії та двома тарифними зонами грошові витрати на електричну енергію зменшуються на 11-13%.
Результати виконаних в дисертації теоретичних досліджень і практичних розробок знайшли застосування у ряді дослідних організацій, промислових підприємств та комунальних об’єктів (НПП „Інжемаш”, м. Київ, ТОВ „Кіровоградський м’ясокомбінат”, м. Кіровоград, ТОВ „Луганський м’ясокомбінат”, м. Луганськ, ВАТ „Машстройконструкція”, ТОВ „Агро-МБК”, м. Оріхів, кіноконцертний зал будинку культури ХЕМЗ, м. Харків), а також в навчальному процесі Національного технічного університету України „Київський політехнічний інститут”.
Результати дисертаційної роботи рекомендовано для використання вищевказаним організаціям, а також іншим науковим і промисловим установам, які займаються розробкою систем керування електроживленням (НДІ „Перетворювач”, м. Запоріжжя, Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, НДІ ВО „ХЕМЗ”, м. Харків).
Публікації автора:
Жуйков В.Я., Терещенко Т.А., Петергеря Ю.С. Симметричное преобразование на конечных интервалах. – К.: Аверс, 2000. – 218 с.
Відновлювальні джерела енергії у локальних об’єктах / Ю.І. Якименко, Є.І. Сокол, В.Я. Жуйков, Ю.С. Петергеря, О.Л. Іванін. – К.: ІВЦ „Політехніка”, 2001. – 114 с.
Жуйков В.Я., Терещенко Т.А., Петергеря Ю.С. Преобразования дискретных сигналов на конечных интервалах в ориентированном базисе. - К.: Аверс, 2004. - 274 с.
Інтелектуальні системи керування потоками електроенергії у локальних об’єктах / О.В. Кириленко, Ю.С. Петергеря, Т.О. Терещенко, В.Я. Жуйков. – К.: Медіа ПРЕС, 2005. – 212 с.
Жуйков В.Я., Терещенко Т.А., Петергеря Ю.С. Спектральные преобразования функций с m-ичным аргументом: теория и применения. – К.: Аверс, 2006. – 294 с.
Петергеря Ю.С. Передавання сигналів в умовах завад на основі дискретного перетворення в орієнтованому базисі // Электроника и связь. - 1999. - №7. - С.55-58.
Жуйков В.Я., Петергеря Ю.С. Керування енергоспоживанням локальних об’єктів з урахуванням економічних моделей // Технічна електродинаміка. – Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. – 2000. – Ч.2. – С.131-136.
Жуйков В.Я., Петергеря Ю.С. Управление потреблением электроэнергии на основе задерживающих m-фильтров // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки”. –2000. – Ч.7. – С.69-73.
Петергеря Ю.С. Ориентация базиса ортогонального преобразования в применении к многофазным системам // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки”. – 2000. – Ч. 9. – С.11-13.
Береговський В.З., Петергеря Ю.С. Адаптивне енергоефективне керування перетворювачами електричної енергії з урахуванням режиму споживання // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. –2001. – Ч.3. – С.27-29.
Терещенко Т.О., Петергеря Ю.С., Хохлов Ю.В. Застосування перетворення в орієнтованому базисі для розрахунку трифазних систем // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. – 2001. – Ч.2. – С.85-88.
Петергеря Ю.С., Іванін О.Л. Оптимізація режимів роботи електротехнічних пристроїв за допомогою метода динамічного програмування // Электроника и связь. – 2001. - №11. – С.139-143.
Терещенко Т.О., Петергеря Ю.С., Хохлов Ю.В. Теореми спектрального аналізу перетворення в орієнтованому базисі // Электроника и связь. – 2001. – №13. – С. 24-28.
Петергеря Ю.С. Теоретичні основи побудови алгоритмів керування системами електроживлення локальних об’єктів // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. – 2002. – Ч.1. – С.82-89.
Терещенко Т.О., Петергеря Ю.С., Хохлов Ю.В. Передача інформації у системах побутової автоматизації на основі узгоджених фільтрів // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. – 2002. – Ч.2. – С.61-65.
Петергеря Ю.С., Жуйков В.Я. Принципы эффективного интеллектуального управления потреблением энергии в локальных объектах // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки ”. – 2002. – Ч.1. – С.90-96.
Петергеря Ю.С., Іванін О.Л.. Використання чисельних методів в задачі оптимізації методом динамічного програмування// Электроника и связь. – 2002. - №14. – С.49-54.
Петергеря Ю.С., Хохлов Ю.В., Хижняк Т.А. Порівняльний аналіз спектральних перетворень // Электроника и связь. – 2002. - №16. – С.71-75.
Жуйков В.Я., Петергеря Ю.С., Садрицький Р.В. Керування споживанням електроенергії в локальному об’єкті з використанням вартісних електротехнічних моделей // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. – 2003. – Ч.4. – С.49-53.
Терещенко Т.О., Петергеря Ю.С., Хохлов Ю.В. Моделювання тракта передачі сигналів керування в умовах завад // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. – 2003. – Ч.1. – С.53-58.
Жуйков В.Я., Петергеря Ю.С., Хижняк Т.А. СКІ-вейвлет-перетворення дискретних функцій // Технічна електродинаміка. Темат. вип. „Силова електроніка та енергоефективність”. – 2003. – Ч.2. – С. 84-87.
Терещенко Т.О., Петергеря Ю.С., Волківський В.Б. Застосування перетворення в орієнтованому базисі для керування триланковим пристроєм для заряду акумуляторних батарей асиметричним струмом // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. – 2003. – Ч. 3. – С. 39-43.
Жуйков В.Я., Терещенко Т.О. Петергеря Ю.С. Адаптація спектральних перетворень до задач векторної широтно-імпульсної модуляції // Доповіді НАН України. – 2003. - №11. – С.85-87.
Петергеря Ю.С. Быстрые преобразования в ориентированном базисе // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. – 2004. – Ч.2. – С.123-126.
Жуйков В.Я., Терещенко Т.А., Петергеря Ю.С. Конструирование преобразований дискретных функций на конечных интервалах с заданными свойствами // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки”. – 2004. – Ч.4. – С.7-12.
Петергеря Ю.С., Шевченко В. М. Оптимізація електроспоживання в локальних об‘єктах за допомогою елементарних комірок // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки”. – 2004. – Ч.6. – С.23-26.
Петергеря Ю.С., Хохлов Ю. В. Широкосмугова передача сигналів керування з використанням m–ічних модулюючих кодових послідовностей // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки”. – 2004. – Ч.4. – С.90-93.
Жуйков В.Я., Терещенко Т.А., Петергеря Ю.С. Конструирование вейвлет-преобразований дискретных функций на конечных интервалах // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. – 2005. – Ч.1. – С.87-92.
Петергеря Ю.С., Шевченко В. М. Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. – 2005. – Ч.2. – С.70-75.
Петергеря Ю.С., Гусев А.А. Многомерное вейвлет-преобразование в ориентированном базисе // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. – 2005. – Ч.4. – С.72-75.
Петергеря Ю.С., Терещенко Т.О., Шевченко В.М. Наближення характеристики електроспоживання локального об’єкту до заданої // Электроника и связь. – 2005. – №27. – С.14-17.
Петергеря Ю.С. Побудова вейвлет-перетворень в орієнтованому базисі // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Проблеми сучасної електротехніки”. – 2006. – Ч.5. – С.70-73.
Жуйков В.Я., Петергеря Ю.С. Управление электропотреблением локального объекта на основе коллективного взаимодействия автоматов // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність ”. – 2006. – Ч.1. – С. 39-44.
Терещенко Т.А., Петергеря Ю.С., Колотов Н.В. Математические основы прогнозного управления полупроводниковыми преобразователями // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск “Силова електроніка та енергоефективність”. – 2006. – Ч.3. – С.67-70.
Петергеря Ю.С. Електро-вартісні моделі генераторів і навантажень для керування eлектроспоживанням локального об’єкта // Електроніка та зв’язок. - 2006. – № 2. –С. 33-39.
Деклар. пат. № 50192 А Україна, МКП Н02J3/26. – Пристрій електроживлення трифазних споживачів в автономних системах з компенсацією впливу несиметріі мережі на навантаження / В.Я. Жуйков, Т.О. Терещенко, Ю.С. Петергеря, О.В. Соболев (Україна). – №2001117843; Заявл. 16.11.2001; Опубл. 15.10.2002; Бюл. №7. - 2 с.
Деклар. пат. № 52922 А Україна, МКП Н02J3/26. – Пристрій електроживлення трифазних споживачів в автономних системах з компенсацією впливу несиметрії мережі на навантаження / В.Я. Жуйков, Т.О. Терещенко, Ю.С. Петергеря, О.В. Соболев (Україна). - №2001117844; Заявл. 16.11.2001; Опубл. 15.01 2003; Бюл. № 1. - 2 с.
Деклар. пат. №67572 А Україна, МКП Н04J13/02. – Пристрій для завадостійкого багатоканального передавання інформації по лініям зв’язку / В.Я. Жуйков, Т.О. Терещенко, Ю.С. Петергеря, Ю.В. Хохлов (Україна). - №2003109679; Заявл. 28.10.2003; Опубл. 15.06.2004; Бюл.№6. - 4 с.
Деклар. пат. №70500 А Україна, МКП Н04В1/69. – Пристрій для завадостійкого передавання інформації по лініям зв’язку / В.Я. Жуйков, Т.О. Терещенко, Ю.С. Петергеря, Ю.В. Хохлов (Україна). - №20031110180; Заявл. 11.11.2003; Опубл. 15.10.2004; Бюл.№10. - 3 с.
Zhuikov V., Petergerya Yu. Use of discrete transformation at oriented basis for transferring of information during the hindrances // International Workshop on Acoustic Noise and Other Aspects of Power Electronics Compatibility PEDC. - Poland, Slubice: Technical University Press. – 1999. – P.87-96.
Петергеря Ю.С., Жуйков В.Я. Принципи побудови інтелектуальних систем керування перетворювачами у локальних об’єктах // Зб. праць науково-технічної конференції “Экотехнологии и ресурсосбережение. Энергоэффективность и охрана окружающей среды”. – К.: 2001. – С.17-21.
Zhuikov V., Petergerya J. Intellectual systems to control energy generation and consumption in local objects // Proceeding of 2-nd Conference “Power Electronic Devices Compatibility” PEDC-2001. – Poland. – Zielona Gora: Technical University Press. – P.208-212.
Zhuikov V.Y., Tereshchenko T.A., Pilinskiy V.V., Khokhlov Y.V., Petergerya J.S. Spread Spectrum Transmission with use of the m-Ary Modulating Code Sequences // 4-th International Workshop CPE-2005. – Topic 4.12. – Poland, 2005. - CD-ROM.
Zhuikov V., Petergerya J. Consumption Control at Local Objects Using Delaying m-Filters // TCSET’2006, February 28 – March 4, 2006, Lviv-Slavsko, Ukraine. – P.216-217.
