Проектирование – это процесс подготовки документации, необходимой для сооружения несуществующего объекта или реконструкции действующего. Задача проектирования энергосистем состоит в разработке и технико-экономическом обосновании решений, определяющих развитие энергосистем, обеспечивающих при наименьших затратах снабжение потребителей электрической и тепловой энергией при выполнении технических ограничений по надежности энергоснабжения и качеству энергии. Энергосистемы формируются из уже работающих станций, сетевых предприятий, мощных нагрузочных узлов и мелких потребителей. Народнохозяйственная значимость, перспективный план развития и территориальное расположение определяют экономические условия для проектирования объектов энергосистемы. Основная задача проектирования состоит в выборе оптимальной структуры, т. е. в определении оптимального варианта развития генерирующих мощностей энергосистемы в совокупности с системообразующими линиями электропередачи. Проектом должно предусматриваться также и сооружение новых электростанций и линий электропередач, при которых достигаются наиболее высокие технико-экономические показатели создаваемых объектов энергосистемы.
Проектирование достаточно сложный и трудоемкий процесс, поэтому он разбивается на этапы в соответствии с технологической иерархией.
При проектировании используются два типа процесса: нисходящее (от системы к объекту) и восходящее (от объекта к системе).
В энергетике используется, как правило, нисходящее проектирование. Основой для проектирования является техническое задание, в котором формулируются основные требования к объекту, определяются внешние условия, т.е. место расположения, связи с другими объектами и т.п.
Рассмотрим основные возможные этапы нисходящего проектирования при планировании развития сети с применением экономико-математических моделей. Блок-схема процесса показана на рисунке 3.1.
1) Процесс начинается с изучения и осмысливания технического задание на проектирование сети, в котором определены типы блоков и возможные мощности электростанций, сроки ввода, основные линии системообразующей сети, определившиеся на этапе планирования развития энергосистемы. В ходе анализа определяется достаточность и качество исходной информации.
2) Намечается разумно-избыточная расчетная схема.
3) Формируется оптимизационная модель, рассчитывается и выбирается оптимальный вариант развития.
4) Проводится расчет режимов (нормальных, послеаварийных).
5) Проводится анализ режимов. Если режимы удовлетворяет поставленным требованиям, то переход на следующий пункт, иначе – переход на пункт 8.
6) Подготовка документации по обоснованию оптимального варианта.
7) Формирование технических заданий на проектирование или реконструкцию отдельных линий и подстанций.
8) Блок принятия решений должен в итеративном процессе выбрать наилучшие пути выполнения поставленных требований по надежности работы сети в нормальных и послеаварийных режимах и других:
А – изменение режимных параметров с переходом на пункт 4.
Б – изменение системных связей (при глубоком отклонении режима от допустимого) с переходом на пункт 2.
В – корректировка технического задания с переходом на пункт 1.
Таким образом, процесс проектирования на отдельных этапах носит итерационный характер, где ведущая роль при выборе решений отводится проектировщикам. На других этапах в основном используются возможности вычислительной техники, математические модели и методов принятия оптимальных решений, информационные технологии.
При выполнении проектов отдельных объектов, например, подстанций широко применяется типовое проектирование, когда ранее выполненные удачные проекты корректируются и приспосабливаются к новым условиям.
Рис. 3.1
При создании совершенно новых прогрессивных объектов или нового электротехнического оборудования предварительно проводятся крупномасштабные исследования и весь процесс проектирования разделяется на следующие виды работ:
1) Научно-исследовательские работы (НИР). Здесь в разработке участвуют отраслевые и академические научно-исследовательские институты (НИИ). Для исследований при разработке новых установок создаются специальные полигоны, оснащаемые самым современным оборудованием и установками.
2) Опытно-конструкторские разработки (ОКР). В результате появляется эскизный проект новых аппаратов и установок.
3) Рабочее проектирование, завершающееся подготовкой необходимой документации для создания новых систем и устройств.
Разработкой проектов для электроэнергетики занимаются различные отраслевые проектные институты:
· ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ;
· ТЕПЛОЭЛЕКТРОПРОЕКТ;
· АТОМПРОЕКТ;
· ГИДРОПРОЕКТ.
При разработке проектов используются различные руководящие документы, в которых сосредоточен опыт проектирования, направленный на создание надежных и удобных в эксплуатации электроустановок в короткие сроки и при минимальных затратах. Эти документы включают:
1) Правила
· ПУЭ (Правила устройства электроустановок);
· ПТЭ (Правила технической эксплуатации);
· ПОТ (Правила охраны труда).
2) Нормы технологического проектирования (НТП).
3) Руководящие указания.
4) ГОСТ.
5) Стандарты ЕСКД.
В этих документах можно найти ответы на все вопросы, которые необходимо учитывать в процессе выполнения проектов.
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) являются одним из основных действующих документов, регламентирующих устройство и безопасное использование электроустановок в России и некоторых странах СНГ. В России надзор за исполнением ПУЭ и других документов в области электроэнергетики осуществляет Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор РФ). Требования ПУЭ обязательны для всех организаций, независимо от их форм собственности и организационно-правовых форм, а также для физических лиц, занятых предпринимательской деятельностью. ПУЭ распространяется на все электроустановки вплоть до низковольтных установок электрического освещения зданий, помещений и сооружений наружного освещения, на установки оздоровительного ультрафиолетового облучения длительного действия, установки световой рекламы, световые знаки и иллюминационные установки и др. В ПУЭ регламентированы основные решения по выбору и конструкции установок передачи и распределения электроэнергии, включая линии электропередач, распределительные устройства и подстанции, устройства защиты и автоматики, электросиловые установки, электрическое освещение и т.п.
Правила технической эксплуатации (ПТЭ) регламентируют порядок проведения работ по обслуживанию промышленных установок любого отраслевого назначения. При разработке проектов объектов энергосистем необходимо учитывать положения ПТЭ электроустановок потребителей, тепловых электростанций, электрических сетей, подстанций и других типов объектов, издаваемых в виде отдельных документов для каждого типа установок.
Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. Правила распространяются на персонал, обслуживающий действующие электроустановки, производящий в них оперативные переключения, выполняющий и организующий ремонтные, монтажные, наладочные работы или испытания. При проектировании электроустановок необходимо предусматривать технические средства для обеспечения безопасной эксплуатации и выполнения основных положений правил.
Нормы технологического проектирования (НТП). Незаменимый при проектировании руководящий документ, определяющий основные требования к разрабатываемому проекту. Выпускаются отдельно для разных типов проектируемых объектов. Рассмотрим подробнее несколько НТП.
Нормы технологического проектирования тепловых электростанций обязательны при проектировании всех вновь сооружаемых паротурбинных тепловых электростанций с турбоагрегатами мощностью 50 тыс. кВт и выше при начальных параметрах пара у турбин до 24 МПа (240 кгс/см2) и 510-560 °C. Нормы распространяются также на расширяемые реконструируемые паротурбинные электростанции и газотурбинные установки с соответствующими коррективами, обуславливаемыми существующими технологическими схемами, компоновками оборудования, зданиями и сооружениями.
НТП определяют полный перечень проектируемых объектов ТЭС, куда входят:
а) здания и сооружения производственного назначения (главный корпус с дымовыми трубами, сооружения электрической части, технического водоснабжения, топливоподачи и газомазутное хозяйство);
б) подсобные производственные здания и сооружения (вспомогательный корпус, склады, пусковая котельная, административно-бытовой корпус, ремонтные мастерские, маслохозяйство);
в) вспомогательные здания и сооружения (жел. дор. станция, гараж, сооружения по сбору и очистке сточных вод, дороги, благоустройство территории, сооружение гражданской обороны, временные сооружения).
НТП определяют требования к основным техническим решениям, которые должны приниматься с учетом: обеспечения надежности работы оборудования; максимальной экономии первоначальных капиталовложений и эксплуатационных затрат; снижения металлоемкости; повышения производительности труда в строительстве, эксплуатации и ремонте; охраны природы, а также создания нормальных санитарно-бытовых условий для эксплуатационного и ремонтного персонала.
В проектах электростанций разрабатываются разделы организации эксплуатации и ремонта. Указанные разделы разрабатываются в соответствии с «Правилами технической эксплуатации тепловых электростанций и сетей».
В соответствии с ПОТ служебные и вспомогательные помещения с постоянным пребыванием в них должны проектироваться в местах, отделенных от действующего оборудования стенами. Внутри помещений запрещается прокладка технологических трубопроводов, за исключением трубопроводов отопления, водопровода и вентиляции. При расположении служебных и вспомогательных помещений вблизи мест потенциальной опасности из них должны быть предусмотрены два выхода с противоположных сторон.
Нормы технологического проектирования подстанций (ПС) переменного тока 35-750 кВ устанавливают основные требования по проектированию подстанций и переключательных пунктов (ПП) с высшим напряжением 35-750 кВ. Они распространяются на вновь сооружаемые, расширяемые, а также подлежащие техническому перевооружению и реконструкции ПС и ПП.
При проектировании расширения с учетом существующих схем РУ, компоновок оборудования, конструкций зданий и вспомогательных сооружений допускаются обоснованные отступления от настоящих норм, согласованные на стадии формирования задания на проектирование с электросетевыми компаниями. Указанное не распространяется на требования, связанные с техникой безопасности, пожаробезопасностью и экологией, отступление от которых согласовывается в установленном порядке.
В соответствии с НТП при проектировании подстанций кроме высокой экономической эффективности должно быть обеспечено:
– Надежное и качественное электроснабжение потребителей.
– Внедрение передовых проектных решений, обеспечивающих соответствие всех показателей подстанций современному мировому техническому уровню.
– Высокий уровень технологических процессов и качества строительных и монтажных работ.
– Соблюдение норм экологической безопасности и охраны окружающей среды.
– Ремонтопригодность применяемого оборудования и конструкций.
– Передовые методы эксплуатации, безопасные и удобные условия труда эксплуатационного персонала.
Проектная документация на новое строительство, техническое перевооружение и реконструкцию подстанций разрабатывается с учетом утвержденных обоснований инвестиций, на основании утвержденного в установленном порядке задания на проектирование. В случае, когда в качестве альтернативы техперевооружению действующей подстанции рассматривается вариант новой подстанции, разработке проектной документации должно предшествовать выполнение технико-экономического обоснования (ТЭО).
Проектирование ПС должно выполнятся на основании утвержденных схем: развития энергосистемы; развития электрических сетей района, города; внешнего электроснабжения объекта; развития средств управления общесистемного назначения, включающие релейную защиту и автоматику (РЗА), противоаварийную автоматику, а также схемы развития АСДУ ОЭС, АИИС КУЭ.
Из схем развития энергосистемы и электрических сетей принимаются следующие исходные данные: район размещения ПС; нагрузки на расчетный период и их рост на перспективу; число присоединяемых линий напряжением 110 кВ и выше и их нагрузки (число линий 6, 10, 35 кВ и их нагрузки – по данным заказчика); рекомендации по схемам электрических соединений ПС; режимы заземления нейтралей трансформаторов; места установки, число и мощность шунтирующих реакторов, конденсаторных батарей, управляемых средств реактивной мощности и других средств ограничения перенапряжения в сетях 110 кВ и выше; места установки, число и мощность дугогасящих реакторов для компенсации емкостных токов в сетях 35 кВ и ниже (по данным заказчика); требования к средствам управления общесистемного назначения; расчетные значения токов однофазного и трехфазного КЗ с учетом развития сетей и генерирующих источников на срок до 10 лет, считая от предполагаемого срока ввода ПС в эксплуатацию, а также мероприятия по ограничению токов КЗ.
Из схем управления общесистемного назначения принимаются следующие данные: объемы проектирования устройств релейной защиты и вторичных цепей самой ПС и прилегающей сети; объемы проектирования средств ПА, АРЧМ, АРН прилегающей сети.
При проектировании новой (реконструируемой) ПС следует рассматривать вопросы схемы прилегающей электрической сети и ее режима.
Руководящие указания используются проектировщиками при разработке отдельных элементов проектируемого объекта, при подготовке и проведении специализированных расчетов. Тематика руководящих указаний весьма разнообразна. Рассмотрим некоторые из них.
Руководящие указания по расчету коротких замыканий, выбору и проверке аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания предназначены для использования инженерами-энергетиками при выполнении ими расчетов токов короткого замыкания (КЗ) и проверке электрооборудования (проводников и электрических аппаратов) по режиму КЗ.
Руководящие указания включают в себя методы расчета токов симметричных и несимметричных КЗ в электроустановках напряжением свыше 1 кВ и до 1 кВ, методы проверки проводников и электрических аппаратов на электродинамическую и термическую стойкость и методы проверки электрических аппаратов на коммутационную способность.
В Руководящих указаниях разработаны методы расчета токов КЗ с учетом специфических параметров современных электрических машин и их систем возбуждения, даны рекомендации по учету электрической дуги, нагрева и перемещения гибких проводников при КЗ, влияния комплексной нагрузки на токи КЗ. Приводятся новые кривые изменения во времени токов КЗ генераторов различных серий с различными системами возбуждения. Включен материал о терминах и определениях в области коротких замыканий в электроустановках, о буквенных обозначениях величин, а также материал о применении ЭВМ при расчетах токов КЗ. Все основные разделы Руководящих указаний иллюстрируются примерами решения характерных задач.
Руководящие указания по релейной защите разрабатываются и выпускаются по отдельным типам оборудования. Например, в выпуске 13б рассматривается релейная зашита понижающих трансформаторов к автотрансформаторов 110-500 кВ. Здесь приведены принципы и методика расчета параметров срабатывания релейной защиты на постоянном оперативном токе двух- и трехобмоточных трансформаторов мощностью 10 МВА и более с высшим напряжением 220-500 кВ понижающих подстанций, внедряемые в практику проектирования и эксплуатации Энергосетьпроектом. Руководящие указания предназначены также для инженерно-технических работников, занятых в области эксплуатации релейной защиты, а также аспирантов и студентов электроэнергетических специальностей.
Наиболее многочисленными руководящими документами являются государственные стандарты ГОСТ ы. Число их превышает 40000, и ориентироваться в списке их помогает «Классификатор государственных стандартов». Классификатор является строго иерархическим, с буквенно-цифровой системой кодов. Например, все вопросы, возникающие при выборе оборудования в процессе проектирования энергетических систем можно найти в ГОСТах, объединенных в группу Е Энергетическое и электротехническое оборудование, включающую разделы:
· Е0 Общие правила и нормы по электротехнике и теплотехнике
· Е1 Электростанции, подстанции и распределительные устройства
· Е2 Паросиловое оборудование
· Е3 Электротехнические материалы и изоляторы
· Е4 Электрические кабели, провода и шнуры
· Е5 Аккумуляторы, элементы и конденсаторы
· Е6 Электрические машины, трансформаторы и преобразователи
· Е7 Электрические аппараты и арматура
· Е8 Светотехника и рентгенотехника.
Особый комплекс государственных стандартов объединяется в единую систему конструкторской документации (ЕСКД), которая устанавливает взаимосвязанные правила разработки и оформления проектной документации. Указания по графическому оформлению электротехнических чертежей и схем содержатся более чем в 40 ГОСТ. Среди них:
ГОСТ 2.101-68 Виды изделий
ГОСТ 2.105-68 Общие требования к текстовым документам
ГОСТ 2.302-68 Масштабы
ГОСТ 2.701-76 Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению
ГОСТ 2.702-75 Правила выполнения электрических схем
ГОСТ 2.722-74 Условные графические обозначения. Электромашины
ГОСТ 2.723 -68 Реакторы, трансформаторы, автотрансформаторы
ГОСТ 2.755-74 Коммутационные устройства
ГОСТ 2.730-73 Полупроводниковые приборы
Требования системы ЕСКД должны выполняться при оформлении как текстовой документации так и графической части проектов.
При нанесении, например, элементов электроэнергетической системы на ситуационных схемах используются условные графические обозначения, изображенные на рисунке 3.2.
Процесс проектирования с учетом подготовки всей документации достаточно трудоемкий. В современных условиях для принятия решений при проектировании начинают использоваться экономико-математические методы, информационные технологии, современные технические средства и ЭВМ с программным обеспечением, объединяемые в системы автоматизированного проектирования (САПР).
Рис. 3.2
Назначение САПР
В соответствии с ГОСТ 23501.101-87 САПР является организационно-технической системой, входящей в структуру проектной организации и осуществляющей проектирование при помощи комплекса средств автоматизации проектирования. Основная функция САПР состоит в выполнении автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей. При создании САПР должны обеспечиваться принципы системности, совместимости, типизации и развития. Системность обеспечивает целостность разрабатываемого проекта в условиях разделения работ по отдельным подразделениям в соответствии с существующей иерархией проектной организации. Принцип совместимости определяет согласованное функционирование частей САПР, подчиненное единой цели проектирования. Типизация ориентирует на широкое использование при создании САПР типовых элементов в техническом и программном обеспечении, САПР постоянно обновляются в связи с развитием вычислительной техники, информационных технологий, совершенствованием методического и программного обеспечения и являются развивающимися системами.
На современном этапе САПРпозволяет существенно повысить эффективность проектирования, Конечно, решение задач проектирования энергосистемы, электрической сети или электростанции без участия проектировщика невозможно. Система автоматизации проектирования выполняет лишь функции советчика проектировщика и не предназначена для его полной замены, т. е. для полного выполнения проекта. С помощью САПР можно получить решение некоторых частных задач, а также автоматизировать этапы многих задач, решаемых при проектировании энергосистем, электрических сетей и ЭС.
Эффективность применения САПР проявляется в следующем.
o Сокращаются трудозатраты.
o Повышение качества принимаемых решений.
o Повышение качества проектной документации.
o Сокращение сроков проектирования.
o Избавление от рутинной работы.
o Расширение возможностей проектирования.
САПР достаточносложная организационно-техническая система, которая включает:
o организационную подсистему;
o технические средства;
o средства обеспечения.
1) Организационная подсистема содержит:
· Управленческий персонал, осуществляющий административное управление, техническое руководство и контроль за процессом проектирования.
· Целевой персонал, непосредственно осуществляющий проектирование.
· Обеспечивающий персонал, поддерживает в рабочем состоянии многообразные технические средства, здание и помещения.
2) Технические средства:
· Терминальное оборудование рабочих мест проектировщика.
· Центральный вычислительный комплекс.
· Средства оргтехники.
· Вспомогательное оборудование.
3) Средства обеспечения:
· Организационное.
· Методическое.
· Лингвистическое.
· Информационное.
· Программное.
· Математическое.
Организационное обеспечение содержит должностные инструкции, руководящие документы, определяющие порядок прохождения отдельных проектов между отделами и т.п.
Методическое обеспечение включает документацию инструктивно-методического характера, определяющую технологию автоматизированного проектирования, правила эксплуатации комплекса технических средств, различные нормативные документы, стандарты и т.п.
Лингвистическое обеспечение включает языки проектирования, информационно-поисковые языки и вспомогательные языки обслуживания подсистем. Они содержат средства, позволяющие в компактной форме описывать объекты и процессы, формировать диалоговые процедуры и поисковые запросы. Языки проектирования должны базироваться на терминологии предметной области.
Рассмотрим подробнее некоторые подсистемы и средства обеспечения.
3.3. Техническое обеспечение
Система технического обеспечения (СТО) включает весь комплекс технических средств, обеспечивающих функционирование всех подсистем САПР, и должна удовлетворять целому ряду требований. С позиций системного подхода СТО должна обеспечивать:
· эффективное выполнение всех функций автоматизированного проектирования для получения достаточно качественных решений и проектной документации в приемлемые сроки;
· допускать перестройку комплекса и позволять замену устаревших средств и расширение состава;
· приемлемые состав и стоимость, соответствующие задачам проектирования предметной области своевременной окупаемости САПР;
· возможность одновременной работы в рамках системы коллективного пользования для достаточно большого количества разработчиков и проектировщиков.
С точки зрения технических возможностей комплекс средств ТО должен удовлетворять современным характеристикам по быстродействию, пропускной способности, разрядности, емкости запоминающих устройств, параметрам и видам носителей данных.
По функциональным возможностям все устройства СТО можно разделить на следующие группы:
· устройства подготовки и ввода данных;
· устройства передачи данных;
· устройства программной обработки данных;
· устройства отображения и документирования данных.
Из всего возможного набора рассмотрим лишь те, которые связаны с выполнением специфических функций проектирования: устройства ввода и вывода графической информации.
Сегодня самым распространенным устройством ввода изображений является сканер. Он позволяет вводить в компьютер в графическом виде текст, рисунки, слайды, фотографии и др. Сканеры бывают настольные, которые обрабатывают весь лист целиком, и ручные, которые надо проводить над нужным рисунком или текстом. В зависимости от типа могут выдавать черно-белые или цветные изображения. Сканеры отличаются друг от друга разрешающей способностью, количеством воспринимаемых цветов или оттенков серого цвета. Технология считывания данных в устройствах оцифровывания изображений реализуется на основе использования светочувствительных датчиков.
Характеристики сканеров:
· оптическое разрешение сканера измеряется в пикселах на дюйм;
· область сканирования определяет размер самого большого оригинала, который может быть сканирован устройством;
· разрядность битового представления в качестве показателя степени 2 определяет максимальное число цветов или градаций серого, которые может воспринимать сканер.
· скорость сканирования определяется количеством страниц черно-белого оригинала, сканируемых в минуту с максимальным оптическим разрешением;
· интерфейс определяется вариантом аппаратного подключения устройства к компьютеру (8- или 16-разрядная интерфейсная плата)
Для ввода контурных изображений служит устройство дигитайзер. Он используется, как правило, в системах автоматического конструирования (САПР) для ввода чертежей в компьютер.
Для профессиональных графических работ дигитайзер (со световым пером) является стандартным устройством, так как он с помощью соответствующих программ позволяет преобразовывать ручное передвижение пера в формат векторной графики.
Дигитайзер в отличие от мыши способен точно определять и обрабатывать абсолютные координаты. Для этого используется специальный планшет, который помимо того, что является рабочей поверхностью, имеет еще и другие многочисленные функции, позволяющие непосредственно управлять соответствующими программами. Собственно в качестве средства ввода информации служат или световое перо или круговой курсор, с помощью которого выполняется позиционирование и можно очень точно определять координаты на планшете. Графический планшет может иметь различные размеры, для профессиональной деятельности - форматы А2 или АЗ.
Наиболее распространенным устройства отображения и документирования данных в графической форме является плоттер (графопостроитель).
Плоттер является устройством вывода, которое обычно используется совместно с программами САПР. Результат работы практически любой такой программы является комплект конструкторской или технологической документации, в которой значительную часть составляют графические материалы. Таким образом, продуктом плоттера являются чертежи, схемы, графики, диаграммы и т. п. Для этого плоттер оборудован специальными вспомогательными средствами. Поле для черчения у плоттеров соответствует форматам А4 - А0.
Все современные плоттеры можно отнести к двум большим классам;
· планшетные для форматов АЗ—А2 (реже А1—А0) с фиксацией листа электрическим, реже магнитным или механическим способом;
· барабанные (рулонные) плоттеры для печати на бумаге формата А1 или А0, с роликовой подачей листа, механическим или вакуумным прижимом.
Барабанные плоттеры используют рулоны бумаги длиной до нескольких десятков метров и позволяют создавать длинные чертежи и рисунки (рис. 3.3).
Рис 3.3
В основе работы плоттера лежит принцип преобразования команд программы, записанной в память устройства, в соответствующее перемещение пишущего узла, имеющего возможность выбора пера разной толщины с чернилами разного цвета, или рапидографа, или светового луча и т.п. Пишущий узел приводится в движение двигателем постоянного тока через механизм преобразования вращательного движения в поступательное. Разрешающая способность этих устройств 0,01…0,1 мм. определяется минимальной величиной перемещения. Движение пера в каждый момент времени возможны попеременно только по одной оси, либо одновременно в обеих осях. В первом случае линия представляется в виде «пилы», во втором случае в виде плавной линии.
Команды управления пером определяются небольшим набором: поднять перо, переместить перо в точку x, y, опустить перо, провести прямую в точку с координатами x, y и т.п.
Технические средства и программы объединяются в программно-технические комплексы (ПТК). В проектной организации создается центральный вычислительный комплекс (ЦВК) и автоматизированные рабочие места (АРМ).
ЦВК представляет собой ПТК, предназначенный для объединения действий совокупности АРМ в единый процесс проектирования, хранения и предоставления общесистемной информации, а также для дополнения вычислительных мощностей отдельных АРМ.
АРМ представляет собой ПТК, предназначенные для выполнения следующих функций:
- оперативного ввода, вывода, отображения, редактирования и преобразования текстовой и графической информации;
- настройки, редактирования, контроля и исполнения пользовательских программ в диалоговом режиме;
- формирование архива проектных решений и пополнения библиотеки стандартных элементов и процедур;
- осуществление взаимодействия с другими АРМ и с ЦВК в процессе разработки локальных задач при выполнении проектов.
3.4. Программное обеспечение
Специальное программное обеспечение предназначено для организации решения отдельных задач, таких как расчет токов КЗ, выбор аппаратуры, расчет и анализ режима сети, проверка устойчивости и т.д. Здесь могут использоваться программы, которые успешно применяются в практике эксплуатации энергосистем и сетевых предприятий. Могут создаваться и комплексные программы для решения отдельных самостоятельных задач проектирования, например, выбора и проверки аппаратуры и токоведущих частей. Интерес представляют программы, в которых могут быть реализованы рассмотренные алгоритмы оптимизации выбора структуры генерирующих мощностей развивающейся системы, или выбора плана развития электрических сетей.
Проектирование – процесс всегда итеративный, требующий улучшения принимаемых решений.
Особое место в программном обеспечении занимают программы работы с графикой. Одной из самых популярных систем автоматизированного проектирования является AutoCAD. Система была разработана фирмой AutoDesk и появилась на рынке в 1982 г. На настоящий момент создано уже более 15 версий, получивших необычайно широкое распространение. AutoCAD успешно применяется в машиностроении, архитектуре, электронике, в разработке одежды, т.е. там, где требуется рациональное построение чертежей, планов, схем и других графических образов. Причина широкой популярности системы объясняется многими положительными качествами ее. Среди них: открытость системы, широкий набор команд, оптимальное сочетание простых и сложных функций, интуитивное понимание смысла команд, хорошая документируемость системы.
Существуют и другие многофункциональные программные продукты работы с графикой. К ним относятся, например, КОМПАС, Microsoft Visio и др. В настоящее время на уровне профессионального использования в проектных организациях применяются программные модули, выполненные на основе AutoCAD и входящие в систему автоматизированного проектирования (САПР) энергетических объектов. Эти модули позволяют решать задачи проектирования различной сложности, но доступны только для подготовленных пользователей.
Отличительной особенностью подобных САПР является законченность проекта с выводом необходимой технической документации, включая чертежи (двухмерные или трехмерные), возможность создания и подключения набора программных модулей, возможность использования баз данных (БД) изделий и оборудования, развитые интерфейс и выходные модули.
Например, при проектировании подстанций одной из наиболее трудоемких задач является формирование цепей вторичной коммутации (ЦВК). Для выполнения такой работы создана САПР ЦВК, которая представляет собой электротехническую САПР, обеспечивающую автоматизированное формирование по принципиальным электрическим схемам монтажных схем. САПР ЦВК предназначена для автоматизированной подготовки документации на вторичные цепи электроустановок (электростанций, подстанций и других электротехнических устройств).
САПР ЦВК обеспечивает подготовку следующих документов: полные принципиальные электрические схемы вторичных цепей с перечнями оборудования; схемы кабельных соединений; кабельные журналы; принципиальные электрические схемы низковольтных комплектных устройств – панелей, шкафов, ящиков; общие виды; ряды зажимов; монтажные схемы; схемы подключения рядов зажимов. Все документы выполняются в соответствии с ЕСКД и отраслевыми нормативами. САПР ЦВК представляет собой проблемно-ориентированную надстройку над графическими системами AUTOCAD, ZWCAD.
Основой САПР ЦВК являются: текстовые и графические базы данных, содержащие информацию о технических характеристиках аппаратуры, условные графические обозначения элементов схем, и позволяющие легко формировать из готовых фрагментов различные документы; средства управления проектом, обеспечивающие систематизированное хранение информации, простой доступ к большому количеству документов, реализацию проектных процедур.
Принципиальные электрические схемы являются основным источником информации при создании проекта. Остальные документы формируются программой на основе схем, что позволяет существенно повысить производительность труда и качество работы.
САПР ЦВК имеет удобные средства рисования схем. Схема набирается из стандартных элементов (контакты, катушки, переключатели, электронные блоки и другие) или укрупненных блоков. Для каждого элемента задаются позиционные обозначения и номера зажимов, принадлежность к устройствам. Перечень аппаратуры формируется с использованием базы данных.
На основе соединения аппаратов автоматически формируются кабельные связи между устройствами. При проектировании низковольтных комплектных устройств после подготовки принципиальной схемы производится компоновка аппаратов для формирования общего вида устройства. По схеме и общему виду программа формирует ряды зажимов, которые при необходимости могут быть откорректированы. Монтажная схема выдается автоматически. Сформированные кабельные связи и ряды зажимов являются исходными данными для создания схем подключения.
Сегодня в практике проектирования систем электроснабжения используются программные комплексы для автоматизированного проектирования молниезащиты и заземления зданий и сооружений; для выполнения электротехнических расчетов при проектировании и эксплуатации распределительных сетей низкого и среднего напряжения; для автоматизации проектирования механической части воздушных линий электропередач (ВЛ), волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), подвешиваемых на опорах ВЛ, а также гибких ошиновок открытых распределительных устройств (ОРУ) электрических станций и подстанций и решения других проектных задач.
Интересен программный комплекс Открытые распределительные устройства, являющийся первым продуктом сери