Глава 1 Принципы управления системой элетроснабжения

1.1. Общие сведения об элементах и функциях систем управления

Управление — процесс преобразования информации об объекте управления (ОУ), в котором управляющая система (УС) восприни­мает информацию об объекте управления, перерабатывает ее в соот­ветствии с функцией управления, результатом чего является управ­ляющее воздействие на объект управления (рис. 1.1).

Основными принципами управления являются:

• поддержание или перевод объекта в требуемое состояние;

• информация об объекте управления;

• управляющее воздействие на ОУ;

• наличие управляющей системы, воспринимающей информацию об объекте, перерабатывающей ее в соответствии с целью (функци­ей) управления и воздействующей на ОУ.

Процесс управления протекает в определенной последовательнос­ти. Если в нем исключить хотя бы один из этапов, то управление станет невозможным. Поток информации от управляющей системы к объекту (управляющие воздействия) представляет прямую связь, об­ратный поток (информация об ОУ) — обратную связь. Управ­ление является замкнутым, если между ОУ и УС есть прямая и об­ратная связь, и разомкнутым, если существует только одна связь. При наличии только пря­мой связи управление может осу­ществляться по заранее состав­ленной программе — программ­ное управление; если же имеется только обратная связь, то мож­но осуществлять только конт­роль за состоянием объекта.

По видам информации, используемой для формирования управ­ляющего воздействия на объект, можно выделить следующие прин­ципы управления:

• по следствию, когда управляющая система реагирует на откло­нение состояния ОУ от заданного, т.е. на следствие, а не на причину, вызвавшую это отклонение;

• по причине, когда управляющее воздействие вырабатывается только на основе информации о возмущающих воздействиях на ОУ при отсутствии обратной связи — принцип компенсации, а также на основе информации, задаваемой функцией управления в виде про­граммы, — принцип программного управления;

• комбинированное, представляющее совокупность перечисленных выше принципов управления.

По способу организации управление можно разделить на следую­щие виды:

• одноцентрическое, при котором принятие решения об управле­нии осуществляется в одном управляющем органе или центре;

• многоцентрическое, когда решение об управляющих воздействи­ях на объект формируются во многих управляющих органах.

В последнем случае возможно возникновение недопустимых «кон­фликтных» ситуаций между управляющими органами. Поэтому при многоцентрическом управлении необходимо согласование действий между управляющими органами, исключающее или сводящее к мини­муму «конфликтные» ситуации между ними. Примером такой согла­сованности является иерархический принцип управления, в соответ­ствии с которым вьщеляются главный и подчиненный управляющие органы, между которыми распределяются функции управления, чем обеспечивается наиболее эффективное достижение цели управления.

В устройствах тягового электроснабжения наряду с одноцентрическим применяется иерархический принцип управления. Например, главным управляющим органом оперативного управления объекта­ми электроснабжения является энергодиспетчерский пункт, а подчи­ненными органами — пункты управления на тяговых подстанциях, железнодорожных станциях и постах секционирования.

Задачи управления техническими объектами можно разделить на четыре основных типа:

- задачи стабилизации — состоят в поддержании выходных пара­ метров объекта управления в заданных пределах;

- задачи выполнения программы — заключаются в изменении вы­ ходных параметров объекта по ранее составленной программе;

• задачи слежения — возникают, если изменение выходных пара­метров объекта заранее неизвестно;

• задачи оптимизации — состоят в наилучшем выполнении по­ставленной цели управления при сложившейся ситуации.

В зависимости от целей и задач управления, объекта управления и предъявляемых к ним требований и ограничений в системах управ­ления может осуществляться замкнутое и разомкнутое, автоматичес­кое и автоматизированное управление. Соответственно системы при этом называются замкнутыми и разомкнутыми, автоматическими и автоматизированными.

Различают автоматизированные системы управления технологи­ческими процессами (АСУ ТП) и автоматизированные системы орга­низационно-экономического управления (АСУ ОЭ). Для первых АСУ объектами управления являются машины, устройства, технологичес­кие процессы, для вторых— предприятия (АСУП) и отрасли хозяй­ства (ОАСУ).

Автоматизированной системой управления технологическими про­цессами (АСУ ТП) называется человеко-машинная система, исполь­зующая для эффективного решения задач управления современные автоматические средства обработки и передачи информации, мате­матические методы и новые организационные методы управления.

Принципиальная особенность любой АСУ ТП состоит в том, что она является неотъемлемой частью автоматизированного техноло­гического процесса. Применяемые в различных отраслях промыш­ленности АСУ ТП существенно отличаются как по характеру выпол­няемых ими функций, так и по составу используемых технических средств, но в общем виде АСУ ТП любой отрасли можно предста­вить структурной схемой (рис. 1.2). Текущая информация о состоя­нии объекта управления (управляемой системы) поступает через уст­ройство сбора и обработки информации (см. рис. 1.1) в управляю­щую систему. Собранная информация контролируется и сравнивается с имеющимся заданием. Результаты сравнения анализируются управ­ляющей системой, затем подготавливаются и принимаются решения, которые в виде управляющих воздействий передаются на исполни­тельные механизмы.

Рис. 1.2. Структурная схема системы управления

Важную роль в сборе и переработке информации выполняет че­ловек как элемент системы управления. Соотношение действий, осу­ществляемых человеком и автоматическими устройствами, опреде­ляет аппаратурный состав системы управления и зависит от конк­ретных условий. Потоки информации, которые надо переработать в системах, обычно настолько велики, что превышают возможности человека. В связи с этим для переработки информации дополнитель­но привлекаются средства вычислительной техники.