Современные программные средства проектирования кабельного хозяйства электрических станций.

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование энергосистемы, представляющей собой систему кибернетического типа, должно учитывать основные характеристики таких систем: большое разнообразие характеристик и состояний, различные функционально разнородные, но работающие в едином режиме элементы, сложность и разнообразие структур и режимов работы, многовариантность разработки и т.д. В то же время проектировщик должен выполнить ряд расчетов установившегося режима (SD), чтобы убедиться в приемлемости принятых решений как в условиях нагрузки элементов электрической сети, так и в возможности регулировки распределения потока и уровня напряжения. Кроме того, расчет тока короткого замыкания (ТКЗ) осуществляется на основе моделирования стационарного режима для выбора и тестирования устройства по условиям теплового и динамического сопротивления, для проектирования релейной защиты и автоматики. Поэтому организации, занимающиеся проектированием развития энергосистем, широко используют различные программы для расчета SD. Основными требованиями к таким программам являются высокая точность и валидность вычислений, надежность получения результатов при высокой вычислительной производительности. В настоящее время к этим требованиям добавлена еще 1 функция для визуализации результатов вычислений и их автоматического анализа. Расчет SD основан на решении системы нелинейных уравнений больших размерностей, что само по себе очень сложно. Решение такой системы уравнений осуществляется численной итерацией, но возникает проблема сходимости и четкости решения. Почти все проблемы конвергенции так или иначе связаны с правильностью распределения исходных данных. При большом объеме данных, которые необходимо ввести для вычислений, вероятны ошибки, которые могут привести к расходящимся итерационным процессам. 1. Еще одной причиной является несоответствие между заданной нагрузкой и пропускной способностью элементов электрической сети, что неочевидно в крупных энергосистемах. Чтобы решить проблему ошибок при вводе данных, в качестве исходных данных можно использовать первичные документы (паспортные данные оборудования, длину, марку провода, тип опоры линии электропередачи и т.д.). Для автоматизации определения конструктивных параметров элементов электрических сетей и схем их замены. Первичные данные устройства заносятся в электронный справочник и могут быть использованы со всеми модулями программного комплекса. Все эти проблемы решаются с помощью программного комплекса EnergyCS, который позволяет выполнять расчеты как установившегося режима, так и тока короткого замыкания с использованием единой информационной модели энергосистемы. Кроме того, в процессе эксплуатации расчет потерь электрической энергии может быть проведен по той же модели. Модули EnergyCS UR, EnergyCS ТКЗ и EnergyCS Потери соответственно предназначены для решения этих проблем. Они являются независимыми программами и могут работать независимо, но используют одну и ту же вычислительную модель сети. Дополнительная информация, необходимая для каждого модуля, хранится в модели, но не влияет на работу этих данных в других модулях. Работа всех модулей основана на базовых расчетах единого интерфейса и установившегося режима. При эксплуатации электрической сети крупных промышленных предприятий возникает целый комплекс задач в связи с анализом электрических режимов в обычных и аварийных ситуациях. Как правило, такие сети отличаются следующими особенностями:
- Большие размеры сети, большая степень разветвления и длина кабельной линии;
- Возможно наличие нескольких источников питания от разных подстанций энергосистемы, собственных генерирующих мощностей;
- Одиночный электрический приемник большой мощности;
- Повышенные требования к надежности источников питания, включая обязательное наличие гарантированных источников питания;
- Множество перекрестных ссылок для обеспечения избыточности;
- Множество вариантов послеаварийного или ремонтного электроснабжения.
Кроме того, могут существовать функции, связанные с производственными деталями. Например, сеть горнодобывающих компаний находится в состоянии постоянных изменений конфигурации. Такая сеть может расти со скоростью добычи полезных ископаемых, поэтому по мере развития сети необходимо следить за конфигурацией, следить за установившимся режимом и током короткого замыкания. В таких сетях важно смоделировать режим перед внедрением. Моделирование установившегося режима предоставляет информацию о степени нагрузки на кабельные линии и другое оборудование, уровне напряжения потребителя и возможности или необходимости компенсации реактивной мощности. Расчет тока короткого замыкания проводится для проверки чувствительности релейной защиты, а также устойчивости электрооборудования к электродинамическому и тепловому воздействию тока короткого замыкания. Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети с изолированной, компенсированной, резистивно заземленной нейтралью очень важен. Кроме того, расчет технических потерь электроэнергии, основанный на данных энергоснабжения в сети, представляет интерес для оценки энергоэффективности. Решением всех этих задач является модуль EnergyCS mode для расчета стационарного режима, модули net 3 любой конфигурации и любого класса напряжения (кроме низкого напряжения) все работают на одной и той же информационной модели сети, на основе которой формируется математическая модель для выполнения каждого типа расчетов. Внедрение системы, имитирующей электрический режим такой сети, связано с приобретением специального программного комплекса. Однако, как показывает практика, стоимость программы моделирования (например, программного пакета EnergyCS) меньше, чем стоимость общей сложности решаемой задачи. Затраты, связанные с постановкой вычислительных задач, правильным сбором исходных данных, созданием моделей, анализом вычислений, выполненных в программе, подготовкой отчетных документов, заключений и рекомендаций по необходимой реконфигурации и оптимизации моделируемой электрической сети, занимают довольно большую часть. Перечисленные задачи могут быть решены двумя способами:
1. Модель формируется специалистами компании. В этом случае 1 или более специалистов надолго отстраняются от основной работы или длительное время работают сверхурочно. В то же время корпоративная модель в большинстве случаев имеет стабильную конфигурацию, поэтому вам необходимо обучиться использованию программы для создания сложных моделей.;
2. Подготовка модели и выполнение необходимых расчетов заказываются у специализированных сторонних организаций, поэтому специалисты с большим опытом выполнения подобных работ гарантируют, что задача будет решена качественно и в кратчайшие сроки.
Какой из них желателен, является спорным. Если модель была создана их собственными экспертами, они могут лучше понять ее и легко модифицировать при необходимости, и даже сделать модель почти реальной, это не всегда так. Как правило, молодые сотрудники занимаются тем, чтобы пробиться в модели. Не имея опыта работы в программе, они осваивают ее со скоростью вхождения в модель. Это означает, что высококачественная продукция будет получена раньше, чем со 2-й попытки. Трудно решиться на перерисовку модели, и вполне возможно, что работает неправильная модель, и об этом следует помнить в течение длительного времени. Тот факт, что модель была создана их собственными специалистами, также является сомнительным преимуществом. Наибольшая текучесть кадров наблюдается среди молодежи. Если такой специалист уходит, модель остается незавершенной и ей не хватает внимания обученного человека, на которого возлагаются надежды в связи с ее улучшением. Другое дело, когда модель заказывается у специалиста. Клиентам не нужно отвлекать сотрудников от их основных задач. Модель разрабатывается быстрее. Опытные специалисты делают это в соответствии с согласованным техническим заданием для решения задач, требуемых заказчиком. В этом случае заказчик получает не только готовую отладочную модель электрической сети компании, но и подробное описание принятых исходных данных, саму модель, а также справочные расчеты со всеми необходимыми отчетами и рекомендациями в соответствии с поставленной задачей. Специалисты заказчика проходят обучение на своих собственных сетевых моделях, которые уже были подготовлены, и имеют подробные технические отчеты, содержащие результаты выполненных расчетов, чтобы при необходимости их можно было повторить в будущем. Оценка стоимости выполнения такой работы обычно определяется затратным методом, исходя из средней стоимости единицы рабочего времени квалифицированного специалиста. Таким образом, в любом случае стоимость определяется индивидуально в зависимости от размера и сложности структуры системы электроснабжения, а также конфигурации решаемых задач.