Анотація до роботи:

Блінов І.В. Визначення місць пошкоджень на лініях електропередачі високої напруги з використанням штучних нейронних мереж. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі і системи. – Інститут електродинаміки НАН України, Київ, 2009.

У дисертаційній роботі розв’язано актуальну науково-технічну задачу визначення місць пошкоджень (ВМП) на лініях електропередачі (ЛЕП) високої напруги при вимірюванні параметрів аварійного режиму (ПАР) з одного боку ЛЕП із застосуванням штучних нейронних мереж (ШНМ). Актуальність цієї задачі полягає в тому, що на точність засобів ВМП ЛЕП, які використовуються на практиці електроенергетичних систем, впливає як точність вимірювання ПАР, так і те, що з однієї чи з двох боків ЛЕП проводиться вимірювання (значення перехідного опору істотно впливає на точність ВМП ЛЕП, але не визначається при однобічному вимірюванні ПАР). Запропоновано та розроблено метод визначення виду КЗ на ЛЕП при вимірюванні ПАР з одного боку ЛЕП з використанням ансамблю імовірнісних нейронних мереж; удосконалено метод розв’язання задачі ВМП ЛЕП при вимірюванні ПАР з одного боку ЛЕП з використанням ШНМ шляхом функціонального поєднання багатошарових персептронів та імовірнісних нейронних мереж, встановлено вимоги до підготовки таких ШНМ. Практична реалізація запропонованих методів дає змогу гарантувати правильність визначення виду КЗ та підвищити точність визначення місця КЗ порівняно з існуючими методами ВМП ЛЕП.

У дисертаційній роботі розв’язано актуальну науково-технічну задачу визначення місць пошкоджень на лініях електропередачі високої напруги з використанням штучних нейронних мереж при вимірюванні параметрів аварійного режиму з одного боку лінії електропередачі, отримано наступні основні наукові та практичні результати:

1. Аналіз методів та засобів розв’язання задачі ВМП ЛЕП показав доцільність використання ШНМ, перш за все, для розв’язання задачі ВМП ЛЕП при вимірюванні ПАР з одного боку ЛЕП (у цьому випадку на точність ВМП ЛЕП суттєво впливає значення перехідного опору, яке не визначається і може змінюватися у широкому діапазоні), оскільки задача ВМП ЛЕП при вимірюванні ПАР з двох боків ЛЕП вирішується досить ефективно багатьма методами, у тому числі з застосуванням ШНМ.

2. З огляду на особливості підготовки та використання ШНМ різного типу, а також на підставі експериментальних досліджень визначено типи ШНМ, які доцільно використовувати для розв’язання задачі ВМП ЛЕП, обґрунтовано вибір ШНМ для ефективного розв’язання задачі визначення виду та місця КЗ на ЛЕП при вимірюванні ПАР з одного боку ЛЕП, вперше встановлено вимоги до підготовки таких ШНМ, визначено програмний інструментарій розрахунку аварійних режимів і струмів КЗ в ЕЕС для формування вибірок даних при навчанні ШНМ та програмний інструментарій підготовки ШНМ.

3. Розроблено метод визначення місця КЗ на ЛЕП із застосуванням багатошарового персептрону, що дало змогу, на відміну від існуючих методів розв’язання задачі ВМП ЛЕП, забезпечити необхідну точність ВМП ЛЕП, враховуючи як зміну перехідного опору в місці КЗ у діапазоні реально можливих значень, так і вплив похибки вимірювання ПАР на точність визначення місця КЗ на ЛЕП. Результати роботи багатошарового персептрону показали, що для зміни кратності (К_І) значення діючого струму КЗ по відношенню до діючого значення доаварійного струму ЛЕП у діапазоні від 1,5 до 40 та зміні перехідного опору в діапазоні реально можливих значень для всіх видів КЗ на ЛЕП високої напруги (220330 кВ) похибка визначення місця КЗ знаходиться на рівні 5 %, а для діапазону зміни значення перехідного опору від 0 до 30 Ом і К_І = 1,440 похибка визначення місця КЗ знаходиться на рівні 1,5 %.

4. Вперше запропоновано метод визначення виду КЗ на ЛЕП з використанням як однієї імовірнісної нейронної мережі, так і ансамблю імовірнісних нейронних мереж при одержанні ПАР з одного боку ЛЕП, що, на відміну від існуючих методів визначення виду КЗ з використанням ШНМ дало змогу:

– у разі використання ансамблю імовірнісних нейронних мереж гарантувати правильність визначення виду КЗ на ЛЕП незалежно від значення перехідного опору в місці КЗ та наявності гіпотетичних похибок при одержанні ПАР, в якості яких використовуються діючі значення струмів та напруг фаз у режимі КЗ. При похибках вимірювання ПАР до 5 %, ансамбль імовірнісних нейронних мереж практично безпомилково визначає вид будь-якого КЗ на ЛЕП;

– у разі використання однієї імовірнісної нейронної мережі визначати вид КЗ на ЛЕП при одержанні в якості ПАР, на відміну від ансамблю імовірнісних нейронних мереж, тільки діючих значень струмів КЗ, при цьому правильність визначення виду КЗ на ЛЕП забезпечується при діапазоні зміни значення перехідного опору в місці КЗ від 0 до 30 Ом.

5. Розроблено алгоритм автоматизації визначення оптимальної архітектури ШНМ, яка використовується для визначення виду КЗ на ЛЕП, перевірена працездатність розробленого алгоритму.

6. Визначено програмний інструментарій розрахунків струмів КЗ для формування вибірок даних для навчання та тестування ШНМ, а також програмний інструментарій підготовки ШНМ, розроблено відповідні моделі обґрунтовано обраних ШНМ.

7. Запропоновано функціонально поєднати імовірнісні нейронні мережі та багатошарові персептрони в єдиному ансамблі ШНМ для ефективного розв’язання задачі комплексного ВМП ЛЕП при вимірюванні ПАР з одного боку ЛЕП.

8. Теоретичні й практичні результати дисертаційної роботи використано в навчальному процесі електротехнічного факультету Донецького національного технічного університету. Подальше використання отриманих результатів у дисертаційній роботі передбачено шляхом впровадження запропонованих рішень у дослідну експлуатацію ВАТ “Донецькобленерго”.

Публікації автора:

1. Блінов І.В. Визначення місця КЗ на ЛЕП з використанням багатошарового персептрону/ І.В. Блінов // Вісник НУ “Львівська політехніка”. – 2007. – № 597. – С. 48 – 52.

2. Блинов И.В. Определение вида короткого замыкания на ЛЭП на основе искусственных нейронных сетей / И.В. Блинов // Техн. електродинаміка. – 2007. – Ч. 5. – С. 49 – 52. (Тем. вип.: Силова електроніка та енергоефективність).

3. Блинов И.В. Определение оптимальной архитектуры искусственной нейронной сети для решения задачи определения вида КЗ на ЛЭП / И.В. Блинов, А.М. Зозуля // Техн. електродинаміка. – 2008. – Ч. 5. – С. 41 – 42. (Тем. вип.: Проблеми сучасної електротехніки).

4. Блинов И.В. Особенности решения задачи определения вида и места короткого замыкания на ЛЭП с использованием искусственных нейронных сетей / И.В. Блинов, А.М. Зозуля // Наук. праці ДонНТУ. – 2007. – Вип. 7 (128). – С. 238 – 241. ( Серія: Електротехніка і енергетика).

5. Блинов И.В. Выбор алгоритма обучения искусственной нейронной сети для задачи определения места КЗ на ЛЭП / И.В. Блинов, Л.Н. Лукьяненко // Праці ІЕД НАНУ. – 2008. – Вип. 18. – С. 42 – 46.

6. Буткевич О.Ф. Підготовка штучних нейронних мереж для визначення характеру та місця пошкодження ліній електропередачі / О.Ф. Буткевич, І.В. Блинов // Праці ІЕД НАНУ. – 2008. – Вип. 20. – С. 29.

7. Кириленко А.В. Определение мест повреждений на линиях электропередачи с использованием искусственных нейронных сетей. Определение вида короткого замыкания / Кириленко А.В., Буткевич А.Ф., Блинов И.В. // Техн. електродинаміка. – 2008. – Ч. 2. – С. 76 – 79. ( Тем. вип.: Силова електроніка та енергоефективність).

8. Кириленко О.В. Визначення місць пошкоджень на лініях електропередачі з використанням штучних нейронних мереж / О.В. Кириленко, І.В. Блінов // Наук. праці ДонНТУ. – 2008. – Вип. 8 (140). – С. 9 – 12. ( Серія: Електротехніка і енергетика ).

9. Павловский В.В. К вопросу уточнения определения места короткого замыкания на ЛЭП / В.В. Павловский, И.В. Блинов // Праці ІЕД НАНУ. – 2008. – Вип.19. – С. 34 – 36.