автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизация формирования, оценки и выбора систем электроснабжения промышленных и гражданских объектов



е.ч-з» ¡КСШЪДЦ.»*

Московский ордена Трудового Храсного Знамени инженерно - строительный институт мм. В.В.Кунбышева

На правах рукописи

ГРИНБЕРГ Илья Яковлевич '

АВТОМАТИЗАЦИЯ ФОРМИРОВАНИЯ, ОЦЕНКИ И ВЫБОРА СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ ОБЪЕКТОВ

05.15.12 - Системы автоматизации проектирования

Автореферат диссертации па соискание ученой степени кандитата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Центральном научно - исследовательском и проектно-экспериментальном институте по методологии, организации, экономике н. автоматизации проектирования и инженерных изысканий (ЦНИИпроект) Минстроя России н е Университете Методологии Знания (УМЗ).

Научные руководители: .

академический советник Инженерной Академии Российской Федерации, доктор технических наук, профессор В.О.ЧУЛКОВ,

канднтат технических наук, старший научный сотрудник

П.З.ЛОПУСЕВ |

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Н.Н.ШАПОШНИКОВ, кандидат технических наук А.В.ГИНЗБУРГ

Ведущая организация:

Всероссийский ордена Трудового Красного Знамени научно -исследовательский, проектный и проекшо - конструкторский институт по комплексной электрификации промышленных объектов ТЯЖПРОМЭЛ ЕК'ГРОПРОЕКТ имени Ф.Б.Якубовского (ВНИПИ ТЯЖПРОМЭЛЕКТРОПРОЕКТ)

Защита состоится на заседании специализированного совета Д053.11.11 при МИСИ им. В.В.Куйбышева."20 " гг/г/ьхл 1993 г. в "/ё" часов в аудитории №5?£?по адресу: Москва^ Шлюзовая набережная, дом 8, МИСИ им. В.В.Куйбышева.

С диссертацией можнй ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в защите и направил» Ваш отзыв по адресу: 129337 г.Москва, Ярославское шоссе, дом 26, МИСИ им. В.В.Куйбышева, Ученый совет.

Автореферат разослан _1993 т.

'Номер рассылки

Ученый секретарь

специализированного совета,

доктор технически наук Ю.А.КУЛИКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальности. Рост сложности промышленных и гражданских объектов, применяемых в них технологий и оборудования существенно ' усложняет элементы их инженерного обеспечения, в том числе системы электроснабжения (СЭС). В такой ситуации традиционная технология проектирования становится неадекватной предъявляемым к ней Соврсменнным требованиям. В этой связи возникла необходимость в создании усовершенствованной технологии проектирования СЭС на основе широкого, использования методов и средств вычислительной __ техники и систем автоматизированного проектирования (САПР) на основе •персональных ЭВМ, особенно эффективных при их применении в локальных и глобальных вычислительных сетях.

Существующие САПР СЭС ориентированы в основном на автоматизацию отдельных процедур или этапоа процесса проектирования. Отсутствует программно« обеспечение вариантного проектирования СЭС на ранних стадиях. '

В настоящее время в области автоматизации проектирования СЭС недостаточно развито. научное обоснование анализа и декомпозиции процесса проектирования, основанного на иифографическом моделировании и системном подходе к профилированию оргструктуры организаций, занимающихся электротехническим проектированием.

Поэтому ннфографическое моделирование технологии и объектов проектирования, разработка методологии к автоматизированной системы \ формирования, оценки и выбора схемы СЭС актуальна и важна в научном- -и практическом отношениях.

Цель работы. Основной целью лаллется повышение эффективности САПР СЭС на основе системотехнических исследований конкретных .технологий проектирования СЗС, методов математической оптимизации и моделирования объектов. ш .

Для достижения поставленной цели в дйссерташш решены следующие задачи: ' ..

• определены роль и место СЭС как объекта проектирования в общей САПР промышленных н граяданехих объектов, для чего на основе декомпозиции проектных процедур электротехнического. раздела , проекта СЭС исследованы взаимосвязи между' ними и другими разделал'ш проекта, что позволило разработать структурно-функциональную схему процесса автоматизированного проектирования / СЭС; '

. • разработано методическое и программное обеспечение САПР СЭС для выполнения вариантного "проектирования при/ формировании ■компоновочных решений промышленных и гражданских объектов;' " • апробирована предложенная функциональная схема САПР СЭС и / подтверждена эффективность ее практического применения;

• обобщен опыт применения САПР СЭС для дальнейшего ее совершенствования и внедрения в практику проектирования. Методология исследования: системотехнический анализ и синтез,

инфографическое (в частности - цифровое) моделирование объектов, нелинейная электротехника и условная оптимизация, графическим диалог в автоматизированных системах.

Научная новизна работы: I

• разработана методика определения оптимальных мест расположения источников распределения электроэнергии в условиях ограничении методами условной оптимизации;

• обоснована технология комплексного автоматизированного проектирования СЭС как результат анализа и систематизации структуры процесса проектирования электротехнического раздела;

• уточнены, области применения конкретных проектных процедур в САПР СЭС;

• обоснована эффективность разработанной инфогр :фической технологии в условиях локальных вычислительных сетей. Достоверность научных результатов подтверждается практической

реализацией предложенной технологии и методов, а также положительным опытом использования разработанных средств.

Практическая значимость: разработаны программно-методические комплексы дитя формирования, оценки и выбора схем электроснабжения промышленных и гражданских объектов нового строительства, подлежащих реконструкции и находящихся в эксплуатации.

Внедрение результатов. Основные результаты диссертационной работы нашли практическое внедрение при разработке САПР в 18 проектных организациях различных ведомств, а также для автоматизации 2 промышленных предприятий, что, позволило получить расчетный экономический эффект в сумме 1772.8 тысяч рублей (в ценах 1991 года), подтвержденный фактически 11 организациями в 1993 году.

Основные результаты диссертационного исследования были использованы институтом ГПИ - 14 при выполнении темы 8.7 "Развитие САПР предприятий легкой промышленности" направления 2.2.1 "Создание систем автоматизированного проектирования (САПР) для решения задач в различных отраслях народного хозяйства" Комплексной программы научно - технического прогресса стран- членов СЭВ (КП НТП СЭВ) (автор - исполнитель работ по соответствующему разделу темы 8.7). Материалы диссертации использованы в учебных курсах ВТУЗов Украины и в лекционных курсах УМЗ (г. Москва).

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации обсуждены научно - технической общественностью на: 2-ой конференции молодых ученых и специалистов "Проблемы повышения качества материалов, приборов и оборудования" (г.Львов, 1986 г.), школе - семинаре по САПР в строительстве (Фрунзе, 1989г.),-семинаре "Практика автоматизации проектирования объектов строительства"

(Ленинград, 1990 г.) , научно - практической конференции и школе -семинаре "Компьютеризация строительства в новых условиях хозяйствования" (Самарканд, 1990 г.), Х)1 сессии Всесоюзного научного семинара "Кибернетика электрических систем" (Гомель, 1991 г.), 15-ом семинаре по фундаментальной электротехнике н теории цепей (Гливице, Республика Польша, 1992 г.), Московском городской семинаре "Системолопш л системотехника комплексного документирования" пол руководством Д.Т.Н., профессора Чулкова В.О. (Москва, 1991 - 1993 г.г.). Публикации. По теме диссертации автором опубликовало 10 работ. Структура н обмм работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Текстовая часть (без библиографии и приложении) содержит 62 страницы машинописного текста, 10 таблиц, N рисунков. На защиту выносится: • • выполненная на основе системного анализа углубленная систематизация и анализ процесса проектирования электротехнического раздела проекта, позволяющие исследовать взаимосвязи между подразделами электротехнического раздела проекта и между электротехническим и другими разделами проекта;

• структурно - функциональная схема процесса автоматизированного проектирования электротехнического раздела проекта и подраздела "Электроснабжение внутрнплощадочное", ориентирование на комплексное проектирование в условиях локальной вычислительной сети;

• подсистема САПР • СЭС, представляющая собой программно-метолическии комплекс (ПМК) для формирования, оценки и выбора на ранних стадиях проектирования вариантов схем СЭС промышленных и гражданских объектов;

• методика определения оптимальных мест расположения источников распределения электроэнергии в условиях ограничений, накладываемых внешними факторами. '

Выражается благодарность научному консультанту кандидату технических наук, доценту Гоголюку П.Ф.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во вр- тении обоснованы актуальность, цель исследования, решаемые затачи, научная новизна, приведены общие характеристики диссертации.

В первой главе выполнен анализ СЭС как объекта и предмета проектирования, стадии жизненного цикла СЭС, характер взаимосвязей между СЭС и элементами инфраструктуры национальной экономики. Для реализации целей и задач исследования выполнен анализ структуры к характеристик процесса проектирования электротехнического раздела . проекта СЭС; методических основ решения проектных проблем, среди которых; традишюнныГ! (чертежный) способ проектирования, метод

таблиц решений, метод конечных автоматов, методы построения логических моделей. Сложность структуры СЭС промышленных и гражданских объектов приводит к тому, что ее следует трактовать в системных категориях. Это позволяет выявить внешние связи подсистемы СЭС с подсистемами других разделов проекта. В этой связи выполнен • обзор методов анализа проектных проблем, ориентированных на системное проектирование. ' v

Рассмотрены также вопросы практической реализации . автоматизированного проектирования электротехнического раздела проекта СЭС в отечественной и зарубежной практике.

Do второй главе для исследования функций процесса проектирования СЭС использован системный подход с акцентом на исследование взаимосвязей между процедурами с целью создания оптимальной структурно - функциональной схемы проектирования СЭС в условиях его автоматизации. D качестве базовой принята модель проектной деятельности, применяемая при проектировании СЭС предприятий легкой промышленности, структурно - функциональная схема которой приведена на рис.1. На пергой этап: ироюсошгтся изучение и анализ технике -экономических показателей, сформированных в отраслевых разделах проекта и содержащих техническое описание, расчетную потребность в электроэнергии, требования к аяектротехшмескому разделу проекта строительства иди реконструкции объекта, в том числе технические условия энергосистемы нз присоедшеиие СЭС (TE-lj).

Ha втором этапе производится принятие технических решений и составление технического списания пржштых решений по силовому электрооборудованию (ЭМ1), внутреннему электроосвещению (Э01) и освещению территории (302).

Затем на основе инженерных расчетов производится формирование основных решений по составу и конфигурации СЭС (ЭС1-ЭС4), формирование-и ouSop EopiUina cxeuu СЗС (ЗС5), расчет параметров по выбранному варианту (ЭС5 • ЭС9), решение вопросов организации эксплу атации{ЭС 10), вцбор и расчет спстш ыолниезащоты и заземления (ЭГ1), формирование решений по имкцеховым сетям (ЭК1), определение стоимостных показателей, потребности в оборудовании и материалах (ЭС11), выполнение плат размещения подстанций и межцеховых сетей (ЭК2), выполнение • схемы принципиальной. электроснабжения . предприятия ■ (ЗС12), формирование заданий проектировщикам других специальностей для выполнешы рабочей документации (ЭС13).

На втором этапе на основании решений, пршштых ш стадии "Проект" (ЭС13) и уточненных заданий от отраслевых отделов CTE-2j) производится уточнение технических peuseiniftu выполнение'рабочей документации по силовому электрооборудованию (ЭМ2), внутреннему (ЭОЗ) и наружному (ЭН1) электроосвещению; выполняются уточненные расчеты параметров элементов СЭС, расчет координат установившегося режима ■ и анализ качества алектроэнерши; ' корректируется (при

Получение заданий, анализ исходных данных, фориироватч.' направлений проектирования

! Стадии Проект

('ТпДИи РлбоЧчЯ Д0к\лк'||тацця

' ' I

ТЕ-И

ТЕ-1)

Э0( — '

ь . . -о

ТЕ-1*

эс7 эс3.

эог * ЭС,

Г«

эс4

ЗСг _ ЭС3 ■;—^ ЭК)

Лс. '

эк2

■эг1

ЭС,0

ЭСц

ТЕ- 2)

ТЕ-2 к

зн,

ЗВ,

ЭН,

14

АСНИ

Рис.! Структурно-функциональная схема процесса'автоматизированного-проектирования СЭС

ь • • н

с

необходимости) принципиальная схем а электроснабжения объекта, выполняется план внутриающадочных электрических сетей (ЭС14); выполняется рабочая документация на РП 6-10 кВ, составляются опросные листы и задания заводу-изготовителю (ЭП1); выполняется рабочая документация по внеплошадочным кабельным (ЭКЗ) и воздушным (ЭВ1) линиям электропередачи, мероприятиям по молниезашите (ЭГ2). В каждом пг; ''разделе определяется потребное количество оборудования и материалов, составляются спецификации и ведомости, выдается задание на осмечивание и подразделению комплектации оборудования (ЭС15).

Работа заканчивается выпуском проекта.

В ■ результате анализа процесса проектирования и степени автоматизации . проектных процедур установлено, что процедуры, .обусловливающие принятие решений при формировании схемы СЭС, выполняются в подразделе "Электроснабжение внутриплощадочное" (ЭС) на стадии "Проект" и до настоящего времени были неавтоматизированы.

Упорядочивание и структуризация информационных потеков между процедурами электротехнического раздела проекта и проектными решениями других специальностей имеет определяющее влияние на эффективность процесса автоматизированного проектирования СЭС. С этой целью для исследования исходной проектной ситуации применялась декомпозиция, основанная на использовании матрицы взаимодействий.

Поиск взаимосвязей между процедурами каждого подраздела упорядочивает информационные потоки в рамках конкретных проектных задач (первый уровень). • Поиск взаимосвязей между процедурами различных подразделов электротехнического раздела проекта СЭС позволяет выявить точки входа - выхода для автоматизации обмена заданиями в рамках данного раздела (второй уровень). Поиск взаимосвязей между процедурами электротехнического раздела и процедурами других разделов проекта объекта стррительства позволяют выявить точхн входа - выхода для автоматизации обмена заданиями в рамках всего проекта (третий уровень). Практическую реализацию автоматизации обмена 1шформационными потоками целесообразно осуществлять на базе локальной вычислительной сети (ЛВС) на втором уровне и межсетевых связей на третьем уровне.

В результате исследований существующей технологии проектирования СЭС, упорядочения и структуризации информационных потоков автором предложена усовершенствованная схема. алгоритма процесса проектирования подраздела ЭС, учитывающая современные возможности средств вычислительной техники- и методов математического моделирования.

На первом этапе на основании заданий смежных подразделений и технических условий производится анализ исходных данных, оценка аналогов, поиск прогрессивных технических решений. На этом этапе .

целесообразно ипользовать автоматизированую систему научно-технической информации (АС НТИ).

На втором этапе производится расчет электрических нагрузок, количества и мощности трансформаторов и компенсирующих устройств, распределение нагрузок между подстанциями, предварительный расчет сечений проводников; определяются оптимальные места расположении подстанций и распредустройств с учетом ограничений на их размещение; определяются расчетные приведенные затраты по рассматриваемому варианту схемы СЭС; проводится генерация очередных вариантов и их сравнение; выбранный вариант схемы СЭС проверяется по условиям установившихся режимов и длительных переходных процессов (при пусках и самозапусках электродвигателей) ; производится расчет токов короткого 'замыкания; принимаются решения по релейной защите и автоматике, учету и контролю электроэнергии, по организации ремонт^ и обслуживания СЭС.

На третьем этапе составляется графическая и текстовая документация по выбранному варианту схемы СЭС в объеме, необходимом на стадии "Проект", составляются спецификации . на • электрооборудование длительного изготовления, ведомости электрооборудования и материалов, сметные расчеты стоимости.

На четвертом этапе производятся уточняющие расчеты электрических нагрузок, уточнение расчета выбора и размещения компенсирующих устройств, уточняющий расчет токов.короткого замыкания и остаточных напряжений, расчет и выбор высоковольтной аппаратуры, уточняющие расчеты сечений кабельных линий 6 -10 кВ .

На пятом этапе выполняется расчет координат установившегося режима, расчет длительных переходных процессов, уточнение уставок релейной зашиты.

Усовершенствования в промышленной . электронике и развитие цифровых .методов обработки информации приводят к вйзнишовению новых методов анализа электрических сетей. Поэтому анализ переходных и периодических режимов в мгновенных значениях (для СЭС с нелинейными элементами) также включен в состав работ пятого этапа;

На шестом этапе выпускаются графические и текстовые документы в , объеме, необходимом на стадии "Рабочая документация".

Работа заканчивается оформлением документации и сдачей ее заказчику \ в архив.

Предложенная схема алгоритма позволяет формировать схемы СЭС объекта путем оптимизации мест расположения трансформаторных подстанций (ТП) и распределительных устройств (РУ) по минимуму приведенных затрат, с последующей корректировкой параметров ее элементов по техническим и режимным условиям.

Тенденции к значительному сокращению капиталовложений в новое строительство- вызвали необходимость разработки технологии автоматизированного проектирования подраздела ЭС для

реконструируемых объектов. В Эггом случае на ранних стадиях проектирования СЭС необходимо уделять внимание обеспечению технических показателей этой системы, регламентируемых нормативными документами. Аналогичная картина наблюдается при эксплуатации действующих предприятий, когда при включении или отключении .одиночных или групповых электроприемников меняется как конфигурация СЭС, так и ее режимы. Лри этом изменяется содержание работ, выполняемых на втором этапе.

С ' учетом существующих потребителей производится расчет электрических нагрузок; расчет количества и мощности трансформаторов и устройств компенсации реактивной мощности; выполняется предварительный расчет сечений проводников; составляется расчетная схема СЭС; по условиям установившихся режимов и длительных переходных процессов определяются основные технические показатели СЭС; определяются значения потерь мощности и энергии; определяются расчетные приведенные затраты по рассматриваемому варианту схемы СЭС; проводится генерация очередных вариантов и их сравнение; производится расчет токов короткого замыкания; принимаются решения по релейной защите и автоматике, учету и контролю электроэнергии, по организации ремонта и обслуживания СЭС.

Исследования схемы алгоритма ■ автоматизированного процесса проектирования подраздела ЭС показали, что вводимые новые процедуры для исследования и получения моделей установившихся режимов и переходных процессов, базирующиеся на методах математического моделирования, "целесообразно выделить а отдельную подсистему АСНИ. Процедуры, входящие в эту подсистему, используются как на предпроектных исследовательских работах, так и на стадиях "Проект" и "Рабочая документация*.

С учетом вышеизложенного в структурно-функциональной схеме процесса проектирования СЭС (рис.1) в связи с введением новых -проектных процедур изменяются существующие и возникают новые информационные связи, выделенные утолщенными линиями.

Здесь процедуры ЭС16, ЭС17, ЭС18 соответствуют расчетам координат установившегося режима, дательных переходных процессов, анализу переходных и периодических режимов в мгновенных значениях.

Соответственно шмешггея и характер взаимосвязей этапов ЖЦ СЭС (рис.2) и влияние на ш факторов инфраструктуры как собственно объекта строительства, так ' и элементов национальной экономию!. Предложенные автором изменения выделены на рис.2 утолщенными линиями. "

При этом для организации информационных связей между этапами ЖЦ СЭС и элементами инфраструктуры целесообразно использовать глобальные сети. , '

В третьей главе диссертации разработаны методы и алгоритмы процедур оптимизации и моделирования, предназначенные для

Рис.2 Схема взаимосвязей этапов жизненно, о цикла СЭС

формирования, оценки и выбора проектируемых и реконструируемых СЭС.

Одним m наиболее важных факторов формирования оптимальной схемы СЭс является определение мест размещения ТП и РУ напряжением 0.4 кВ <• иыше.

Метод определении оптимальных мест расположения ТП и РУ основан на типизации нелинейной пеленой функции

л

l<x,y)=£(Zoi Li+Zpi) (1)

Irl

с ограничениями типа неравенств

х•О о2-хг0 у-biso Ь2 - у äO (2)

:

. д.; - искомые оптимальные координаты местоположения ТП и РУ;

а - число отходящих линий, включая питающие;

Zoi - удельные приведенные затраты на ¡-ю линию электросети, тыс.руб/км;

Zpi постоянная составляющая часть затрат на ¡-ю магистральную

линию, тыс.руб;

й/, а2 - ограничения по координате х;

Ы, Ь2 - ограничения по координате у.

В связи с тем, что на ранних стадиях проектировании еще не окончательно разработан генеральный план, а значит, еще неизвестны ■очные привязки намечаемых сооружений СЭС, сравнение вариантов допустимо проводить, условно принимая радиальную схему распределения энергии. Часть СЭС, предположительно выполняемая по магистральной схеме, представляется радихпьными ветвями, меняющими длину в зава«, .юсти от мест расположения ТП и РУ, так как приведенные затраты на оставшуюся после первого ответвления часть магистрали неизменны к не влияют на размещение ТП и РУ.

I ..ходя из обоснованных выше допущений длина

li = V(.x..xi}: + (y-yijr (3)

где:

xi, yi - координаты местоположения ¡-го электроприемника.

Удельные приведенные затраты на сооружение i-ой линии определяются одним из известных способов.

В математическом смысле задача минимизации целевой функции (1) с учетом (2) - (3) сводится к решению общей задачи нелинейного программирок. tum с ограничениями. Анализ существующих мтодов

минимизации целевой функции и их экспериментальная проверка показали, что наиболее надежен метод Фиакко-Маккормика.

Задачу минимизации можно сформулировать следующим образом: минимизировать функцию Z~f(x) при ограничениях Cj(x)¿0,j=\,2,...,»;, В соответствии с этим методом целевая функция принимает вид

п т

I~cp(x,y,r )=£<Z« Ь +Zf,) +r£¡/Cj(x, v) (4) .

i-i j-i

где:

r - постоянная метода, итерационная последовательность значений которой стремится к нулю; т - число ограничений; Cj(x,y) - ограничения вида (2), или в развернутом виде

Z(x,y,r) =£(Zo¡L¡ +ZP¡) +r (1/fx-a 1)+1/(а2-х) +- 1/(у-Ь 1)+1/(Ь2-у)) (5) /«i

В качестве начальной точки используется произвольная точка, лежащая в области ограничений.

Для минимизации функции Z(x,y,r) находим градиенты не лево., функции •

dZ/dx~j£Zo¡(x-xt )/l¡+r ¡I/(a2-x)3- ¡/(x-alpj (6)

i-i

,Я/с1у=17л>(у-у1 )/И+г[¡/(Ь2-у)!-1/(у-Ь(7)

Выбранная по результатам . сравнения технико-экономических показателей вариантов схема СЭС должна обеспечить надежное функционирование н требуемое качество электроэнергии. Одной из причин, вызывающих отклонения напряжения в переходных режимах- и его-провали, являются пуск и самозапуск электродвигателей.

Поставленную задачу целесообразно решать на основе формализованных методов анализа, обеспечивающих автоматическое формирование цифровых моделей электромеханического состояния СЭС. Анализ математических моделей показал, что для разработки методики расчета режимов СЭС целесообразно использовать метод узловых напряжений в комбинации с численными методами шгтрироваш' дифференциальных уравнений движения роторов . асинхронных электродвигателей (АД). Это позволяет сформировать математическую

. модель СЭС, представляющую собой единую замкнутую систему алгебраических (конечных) и дифференциальных уравнений.

Математическую модель СЭС в методе узловых напряжений запишем .. виде

(8)

. где:

Му - квадратная матрица комплексных узловых проводимостей схемы замещения СЭС;

л - многомерный (по числу АД) вектор столбец скольжении роторов электродвигателей;

Цу - многомерный (по числу независимых узлов) вектор-столбец комплексных узловых напряжений;

\к - матрица преобразования вектор-столбца комплексных ЭДС.в комплексный вектор-столбец токов короткого замыкания ветвей; £/ - многомерный (по числу ветвей) вектор-столбец комплексных фазных ЭДС источников питания.

Для получения замкнутой математической модели уравнение (8) дополним векторным дифференциальным уравнением движения роторов АД -

с15/сН=<1щ(Т)Яп1}(Р>п-ЗРе) ' (9)

где:

/ • текущее время (|,езависимая координата); 7)| - постоянная инерции 1-го ЛД;

Ля - многомерный (по числу АД) вектор-столбец механических мощностей приводных механизмов;

Ре - многомерный (по числу АД) вектор-столбец электромагнитных моментов АД.

Формирование компонентов подмодели (8) осуществляется с помощью ЭВМ автоматически на основе таблицы соединений ветвей схемы замещения СЭС, ее параметров и расчетных нагрузок по известным мнемоническим правилам.

В связи с тем, что дифференциальная подмодель (9) нелинейная, ее реализация возможна только численными методами. В данном случае целесообразно применить метод Кугга-Мерсона.

После окончания переходного процесса получаем координаты установившегося режима СЭС, на основании которых определяем потери мощности и элект; энергии:

г

<4Р=ГИ (10), »=/

где:

> р - количество ветвей схемы замещения СЭС.

о

АП-ЗРвуЯЦ (П)

где:

Щ} - резистанс ветви между 1 и ] умани. Определений потерь электроэнергии и расчетных приведенных затрат производим одним из известных способов.

В четвертой главе рассмотрены состав процедур, программных средств, технология работы й структура ПМК АРГО и ЭЛЕКС, реализующих предложенные автором методики и алгоритмы для ав матизации проектирования СЭС новых, реконструируемых и эксплуатируемых объектов. ПМК АРГО включает в себя следующие программные компоненты:

• программы ввода, контроля, редактирования и печати исходных данных;

• программа расчета электрических нагрузок;

• программа расчета числа и мощности трансформаторов и количества и мощности компенсирующих устройств;

• программа расчета распределения электрических нагрузок между подстанциями;

• программа расчета сечений кабельных линий напряжением 6-20 кВ; » программа расчета оптимального места расположен.» ТП, РУ, ГПП;

» программа расчета годовых приведенных затрат то варианту схем СЭС;

• программа формирования и седешш нортппшо - справочной • информации;

• программа создания и редактирования графического изображения плана предприятия и сооружений СЭС.

ПМК "ЭЛЕКС" включает в себя следующие программные компоненты:

• программа контроля и преобразования исходных данных;

• программа расчета режимов СЗС при пусках АД;

• программа расчета режимов СЭС при самозапуская АД;

• программа расчета установившихся режимов СЭС;

• программа формирования п ведения нормативно справочной информации; " ,

• программа создания и редзктировашет грзф1ггеского изображения схем • СЭС.

Разработанный грзфтггесклй шптрфейс позволяет формировать на экране схемы СЭС произвольной стругали, .еьшод!1Т& непосредственно на схеме результаты расчета (шггржкгшш в узггах, токи в ветвях, коэффишкоты мощности и ток» нагрузки о любом узле), что с -учетом цветовых решений позволяет папучгтгь ил экране схему по пгпу шита диспетчера.. Кроме того на базе ПМК рассчитываются технике -экономические показатели вариантов СЭС, что было невозможно -> традиционной технологии. Программное обеспечение разработано диссертантом для ПЭВМ, СМ ЭВМ совместно с инженером -'

программистом Прохоровичем AJI. и кандидатами технических наук Гоголюком П.Ф., Скрыпником А.И.. Сторчуном АЛ.

На примере СЭС проектируемого хлоичато - бумажного комбината в г. lipauiou ("-сиублика Румыния) и эксплуатируемого Полтавского завода газоразрядных ламн (Украина), проведен анализ и сделаны предложения по дальнейшему использованию и развитию средств автоматизации [проектировании СЭС.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проведенные исследования показали, что существующие методы и средства формировании, оценки и выбора проектных решений но системе электроснабжения промышленных и гражданских объектов не соответствуют требованиям автоматизированных систем. Рост сложности как этих объектов, применяемых в них технологий и оборудования, так и создаваемых СЭС. требуют соилжш усовершенствованной технологии авюмагизпрованного проектирования, соответствующей сложности проектируемых о< :.сктов. 1 '

2. Предложенная в работе структурно - функциональная схема автоматизированного проектирования СЭС обеспечивает возможность вз;н. иодействпи программных средств САПР, АСНИ. АСУ ТП и не зависит ог ее назначения, структуры н сложности.

3. Разработанная схема алгоритма процесса автоматизированного проектировании подраздела ЭС новых н реконструируемых обьекюн основана на процедурах оптимизации и цифрового моделировании па базе методов условной оптимизации и нелинейной электротехники, что обеспечивает оптимизацию проектных решении СЭС по выбранным экономическим и техническим критериям.

4. Использование предложенных методик и алгоршмои в нще программно - методических комплексов, показали, 'ни она удовлетворяют требованиям минимальной полгогонлешпх ni пользователей, имеют высокое бысгролсйовие. возможность оперативной выдачи результатов расчета в графическом и табличной формах.

5. Разработанная технология автоматизированного проектирования СЭС позволяет применять ПМК для объектов нового строитель«»«, реконструируемых и эксплуатируемых промышленных и гражданских

,, объектов произвольно)о назначения.

0. IVip.iöoiaiiiuui методика, алгоритмы и программы (IIMK АРГО и ИМ К ЭЛЕКС) внедрены в 18 проектных институтах легкой промышленности, ряда других отраслей, а также на 2 промышленных предприятиях.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Гоголюк Г1.Ф,,Гринберг И,Я. Опре 'сление опшмального местоположения трансформаторных подстанций промышленных предприятий с учетом ограничений// Инструктивные указания i о проектированию электротехнических промышленных установок,-1990,- № 5-6,- С. 3-5.

2. Гоголюк П.Ф., Гринберг И.Я. Анализ режимов пусков и самозапусков асинхронных электродвигателей// Инструктивные указании по проектированию электротехнических промышленных устаиовок,-1990,-№ 5-6,-С. 12-14.

3. Гоголюк П.Ф., Гринберг И.Я. О некоторых вопросах определения мест расположения трансформаторных подстанций промышленных предприятий'// Компьютеризация строительства в новых условиях хозяйствования: (Тез. докл. науч.- практ. конф. и шк.- -сем.). -Самарканд: Б.и., 1990. - С.45-47.

4. Гоголюк П.Ф., Гринберг И.Я., Лопусев П.З. Опыт автоматизации проектирования систем электроснабжения промышленных предприятий// Практика автоматизации проектирования объектов строительства: Краткоср. сем. (Ленинград, 17 - 19 апр. 1990 г.| - Л.: Изд.О-ва "Знание" РСФСРЛенинингр. организация. ЛДНТП, 1990. -C.98-I03.

5. Гоголюк П.Ф., Гринберг И.Я. Автоматизация проектирования систем электроснабжения на ранних стадиях // Электроснабжение промышленных предприятий: Тез. докл. XII сессии Всесоюз. научн. сем. "Кибернетика электрических систем" , Гомель, 19 - 22 нолб. 1991 г. - Гомель: Б.и., 1991. - С.65-66.

6. 6. Гоголюк П.Ф., Гринберг И.Я., Скрыпнлк А. И., Сторчун АЛ. Автоматизированная система проектирования систем электроснабжения // 15-tli Seminar of Fundamentals of Electrotechnics and Circuit Theory, Tom II, Gliwice - Wisla, 20-23.05.1992. -. Warszawa: zakl.Pol.w.Wilinski, 1992. - p. 341-347.

7. Гринберг И.Я. Создание и перспектива развития подсистемы •.автоматизированного проектирования электротехническоцй части

проекта строительства предприятий легкой промышленности //Материалы 2 конф.мол. ученых и специалистов "Пррблемы повышения качества материалов, приборов и оборудования". - Львов, 1986. - Дсп. в ВИНИТИ, N8 7120-В87.

8. Гринберг И.Я., Лопусев П.З. Автоматизация проектирования • внутриплошадо"чого электроснабжения Ц Теория и практика автоматизации проектирования: Сб. науч. тр./ЦНИИпроект,-М.,1989.- Вып.24,- С.83-85

9. Гринберг И.Я., Лопусев П.З. САПР электротехнической части проекта промпредприятий на ранних стадиях проектирования// Тез.докл. шк. - сем. по САПР в стр-ве (Фрунзе, 5-8 сент. 1989 г.) - Фрунзе: Б.и., 1989. - С.52.

10. Гринберг И.Я., Гоголюк' П.Ф. Автоматизация проектирования систем электроснабжения объектов // Проектирование и инженерные изыскания. - 1991. -НЗ. • С.17-18.

Формат 60x04/16 Гуиагя офс. Г'пл.печ.лЛ,16 Усл.кр.отт. 1,16 Уч.изд. 1,08. Тираж 100 экз. Зак. 2244. 1:«спл«тно.'

Облае.тнля к нижняя типогрп^ия, 2ССОСО, Львов, ул. Стефлникв, II.