Delist.ru

Система поддержки принятия решений при автоматизированном оперативно-диспетчерском управлении объектами добычи и транспорта газа (07.03.2008)

Автор: Балабанов Александр Анатольевич

Вышеотмеченные особенности технологических процессов добычи и транспорта газа накладывают серьезные ограничения на системы управления этим процессом, придавая каждой АСУТП как общие для конкретного процесса, так и специфические, присущие только ей, черты.

Проведен анализ системы управления Единой системой газоснабжения, которая построена по иерархической схеме: Центральный производственно-диспетчерский департамент (ЦПДД) ОАО «Газпром» - Центральные диспетчерские службы (ЦДС) предприятий - диспетчерские пункты линейных производственных управления магистральных газопроводов (ЛПУМГ), компрессорных станций (КС), установок комплексной подготовки газа (УКПГ), подземных хранилищ газа (ПХГ) - посты управления технологическим оборудованием компрессорного цеха (КЦ) компрессорной станции.

1 уровень управления Единой системой газоснабжения - ЦПДД ОАО «Газпром», г. Москва. Основные функции оперативно-диспетчерского управления ЦПДД, поддерживаемые АСДУ ЕСГ.

2 уровень управления транспортом газа - ЦДС предприятия с основными функциями контроля состояния технологического оборудования КЦ, КС, линейной части магистральных газопроводов, ГРС, ПХГ в реальном времени.

3 уровень управления транспортом и добычей газа - диспетчерский пункт ЛПУМГ, УКПГ с основными функциями оптимизации и контроля режима работы КС, УКПГ.

4 уровень управления - пост управления компрессорного цеха с основными функциями автоматической стабилизации режима работы КЦ, включая распределение нагрузки между работающими газоперекачивающими агрегатами (ГПА).

При автоматизации, с использованием информационных технологий в диспетчерских службах потребовались компьютерные расчетные комплексы моделирования технологического процесса для решения диспетчерских задач. Все компьютерные расчетные комплексы при решении режимно-технологических задач используют представление технологической системы транспорта газа в терминах расчетных объектов и схем. От того, как выполнена эта работа в том или ином комплексе, во многом зависит выбор соответствующих алгоритмов и вычислительных процедур для решения соответствующих режимно-технологических задач.

Основой любого комплекса моделирования и оптимизации режимов газотранспортных систем является блок графического, информационного, алгоритмического представления «Расчетных схем газотранспортных систем». Расчетные схемы составляются из «Расчетных объектов», которые являются информационным аналогом реальных технологических объектов. Любая технологическая газотранспортная система может быть представлена графом, дугами которого являются технологические объекты: трубопроводы, краны, перемычки, компрессорные цеха, отводы к газораспределительным станциям (ГРС) и так далее. Вершинами графа являются либо узлы соединения нескольких технологических объектов, либо узлы слияния/разделения потоков газа. Расчетные объекты отражают основной состав и типы оборудования реальной «Технологической схемы», граф схемы – их технологические связи. Если «Расчетную схему» дополнить объектами «Внешняя среда» и «Газовый поток», а состав параметров «Расчетных объектов» (помимо паспортных) дополнить режимно – технологическими параметрами, в частности – состоянием объектов (включен/выключен), то получится «Моделируемая схема». То есть схема, на которой можно выполнять расчеты по моделированию газовых потоков и режимов работы объектов перекачки газа.

Более того, для соблюдения однозначного соответствия «Технологической» и «Расчетной» схем, классификация «Расчетных объектов» должна быть такой же, как и «Технологических объектов».

В то же время, классификация «Технологических схем» на категории: лучевой, магистральный газопровод; система магистральных газопроводов; система с межсистемными перемычками; газотранспортная система; трубопроводная система и так далее не является жесткой и однозначно определенной, поскольку не диктуется технологическим процессом.

) требуют более четкой классификации, поскольку применяемые методы и алгоритмы моделирования и в особенности оптимизации газовых потоков существенно отличаются для разных категорий «Расчетных технологических систем».

Этапы формирования моделируемых схем

В дальнейшем будут использоваться оба термина «Расчетная схема» и «Моделируемая схема» в соответствии с их содержанием. Поскольку «Расчетная схема» является упрощенным отражением «Технологической схемы», то все требования к обозначениям объектов, правилам их графического изображения на «Технологической схеме» должны быть перенесены на «Расчетную схему».

Во второй главе диссертации разработана имитационная модель функционирования вычислительного комплекса автоматизированной системы управления компрессорной станцией.

Основным составляющим объекта моделирования, каковыми являются его элементы, процесс, законы функционирования, соответствуют информационные объекты: ресурсы, действия и нерегулярные события, операции. При этом используются некоторые черты объектно-ориентированного подхода . Из указанных элементов, множества ресурсов R и операций О образуют модель. Процесс в объекте моделирования представляет собой временную последовательность действий А и нерегулярных событий Е. Система управления объекта моделирования соответствует модулю вывода динамической продукционной системы.

Представление объекта моделирования

Модель получается добавлением к динамической продукционной системе аппарата событий, аналогичного подобным аппаратам в системах и языках имитационного моделирования. Моменты окончания действий определяются блоками имитации элементов объекта моделирования, а моменты наступления нерегулярных событий ( блоком имитации этих событий. Система моделирования включает в себя также подсистему сбора показателей, служащую для сбора результатов моделирования и их первичной обработки.

Процесс функционирования сложной динамической системы (СДС) можно представить как временную последовательность действий и нерегулярных событий:

- отношение предшествования во времени.

можно представить следующим образом:

, до событий начала и конца действия.

, принимающее значения ИСТИНА или ЛОЖЬ (TRUE, FALS), в зависимости от текущего состояния релевантных действию ресурсов.

. Таким образом, виртуальное действие можно представить как:

. То есть виртуальное действие описывает, что может произойти в СДС и при каких условиях, а действие - что произошло/происходит/произойдет и в какое время.

????????????U

????????????????U

описывается следующим образом:

- длительность выполнения виртуального действия, зависящая от состояния используемых виртуальных ресурсов СДС.

, используемых ресурсов и временем выполнения.

, введем понятие операции. Операция o есть формальное описание множества однотипных виртуальных действий:

- множество формальных ресурсов операции.

- условие выполнения и алгоритмы, описанные в формальных параметрах.

операции о необходимо подставить любой ресурс из некоторого непустого множества однотипных ресурсов.

. Операция описывает, как происходит действие или виртуальное действие и с какими множествами релевантных ресурсов, т.е. что может произойти в СДС при определенных условиях, а действие - что произошло, происходит, произойдет и в какое время.

Приведенное понятие операция может быть представлено как модифицированное правило продукции:

) ТО2(событие 2).

Моделируемый комплекс включает:

сервер, обеспечивающий прием и обработку информации от терминальных устройств;

терминальные устройства (терминалы), поставляющие технологическую информацию от различных компонент компрессорной станции;

оконечные устройства;

загрузка...