Автоматизация процесса проектирования районной электросети. Поиск инженерных решений

Автоматизация процесса проектирования районной электросети.  Поиск инженерных решений
Проектирование электрической сети – процесс сложный, многоплановый и затратный. На кафедре «Электрические системы» БНТУ были проведены исследования, непосредственно определяющие время участия проектировщика в проекте и представлены некоторые результаты по разработке алгоритмов системы автоматизированного проектирования районной электрической сети. Материал был представлен на международной научно-технической конференции «Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК», состоявшейся в Минске на базе Белорусского государственного аграрного технического университета.

Понятие «автоматизированное проектирование» означает процесс проектирования, при котором часть операций осуществляется автоматически, без вмешательства человека, а часть – автоматизировано, с малой долей участия человека, оставшиеся же операции выполняются только человеком.

Технология автоматизированного проектирования электрической сети применяется с целью сокращения сроков выполнения проекта и создания условий для более детального и качественного поиска инженерных решений.

Содержание проектов развития электрических сетей показывает, что в них входит очень широкий круг вопросов, которые в совокупности решаются на основе системного подхода. Эта задача чрезмерно громоздка, практически ее можно решить только по частям. При проектировании каждой из частей остальные части проекта представляются приближенно, в них учитываются лишь влияющие на проектируемую часть элементы, для которых первоначально предполагаются типовые решения. В дальнейшем полученные при проектировании очередного элемента решения уточняются и согласуются с остальными частями, что превращает процесс проектировании в итерационную задачу.

Согласно исследованиям, проведенным на кафедре «Электрические системы» БНТУ, непосредственное плодотворное время участия проектировщика в проекте составляет 15% от общего времени выполнения проекта. Таким образом, срок выполнения проекта можно значительно сократить посредствам автоматизации процесса проектирования.

В основе любого проектирования электрической сети лежит расчет его режимов. Ниже описана авторская программа как шаг к созданию полноценной программы по автоматизированному проектированию электроэнергетической сети. В программе использован разработанный алгоритм расчета установившегося режима замкнутой электрической сети.

Основные положения данного алгоритма представлены ниже. Ядро программы составляет блок расчета установившегося режима сети. В процессе расчета режима электрической сети каждая ветвь графа сети замещается общепринятой математической моделью (рисунок 1).



Перед началом расчета режима (рисунок 2) производится размыкание сети (блок 1). Блок 1 производит поиск линий, при отсоединении которых от узлов схемы, рассчитываемая замкнутая сеть преобразуется в разомкнутую сеть, все узлы которой будут запитаны от опорного узла (рисунок 3).





Расчет полученной разомкнутой сети (блок 2) представляет собой классическое решение задачи расчета разомкнутой сети с известными нагрузками узлов и напряжением опорного узла [3]. Точность расчета А (блок 3) характеризует точность расчета полученной разомкнутой сети. Точность расчета В (блок 4) характеризует желаемую точность расчета исходной замкнутой электрической сети. Если по результатам расчета разомкнутой сети разница напряжений действительных и фиктивных узлов меньше желаемой, то алгоритм заканчивает свою работу, иначе выполняются действия следующего блока. При этом, действительными узлами назовем узлы исходной замкнутой сети, а фиктивными узлами назовем узлы, которые образуются при отсоединении линий.

При необходимости блок 5 вносит поправки в нагрузку действительного узла и соответствующего фиктивного узла. Поправкой является половина расчетной уравнительной мощности по контуру, который получится при соединении действительного и соответствующего фиктивного узла. Например, формула расчета поправки  для контура К1 (рисунок 3) выглядит следующим образом


На величину вычисленной поправки увеличивается нагрузка одного узла и уменьшается нагрузка второго. Поправка вносится с целью исключить поток мощности по ветвям, которые соединили бы действительные и соответствующие фиктивные узлы.

В результате расчет режима замкнутой электрической сети сводится к разнесению нагрузки между реальными и примыкающими фиктивными узлами так, чтобы при расчете эквивалентной разомкнутой сети напряжения в реальных узлах и примыкающих фиктивных узлах были близки по значению в пределах заданной точности.

Разработанная компьютерная прогрмма называется «Строим сеть». При запуске она формирует  стандартное окно, внутри которого находится рабочее пространство. Предполагается, что все рабочее пространство является картой с некоторым масштабом.

Прямо на рабочем пространстве пользователь при помощи мыши может указать место положения станций, подстанций (узлов), которые условно отображаются прямоугольниками (рисунок 4). Мышью можно перемещать узлы, при этом рядом с узлом отображаются координаты его текущего положения. Для создания линии требуется выделенный узел соединить со следующим узлом, указав на последний правой кнопкой мыши. Выделенный узел отображается красным цветом.

Первоначально принимается, что создаваемые линии выполнены проводом одной марки. Длина каждой линии вычисляется пропорционально расстоянию между узлами. При создании каждой новой линии автоматически выполняется расчет режима. Программа автоматически выполняет выбор марок проводов и трансформаторов, после чего повторяет расчет режима с новыми параметрами. Также пользователь может запустить автоматический анализ построенной конфигурации электрической сети.



Программа «Строим сеть» не претендует на название САПР. Однако, при должном развитии программы она была бы полезной при выполнении проектов электрических сетей.

Возможности программы автоматизированного проектирования сети на момент написания статьи:

  • графический ввод конфигурации схемы сети;
  • расчет режима введенной схемы сети;
  • выбор марок трансформаторов;
  • выбор марок проводов линий;
  • анализ режимов по допустимому по нагреву току;
  • анализ режимов на достаточность регулировочного диапазона трансформаторов;
  • автоматическое составление отчетов о выполненном анализе.

И.Дуль.
М.Фурсанов,
доктор технических наук, профессор
УО «Белорусский национальный технический университет»
г. Минск.

  • Дата публикации: 06.09.2013
  • 1328

Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться