ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

В настоящее время наблюдается значительный рост потребления электрической энергии как в промышленной, так и в социальной сферах, что требует дальнейшего увеличения объемов выработки электроэнергии, развития электроэнергетических систем, строительства новых генерирующих источников, распределительных, транспортных и межсистемных линий электропередачи.

К электросетевым объектам и в первую очередь к линиям электропередачи (ВЛ) выдвигаются новые требования повышения эффективности их работы, снижения капитальных вложений в строительство, уменьшения эксплуатационных затрат, снижения экологического влияния на окружающую среду. Поэтому актуальность использования систем автоматизированного проектирования (далее САПР) является важнейшей задачей для организаций, которые занимаются проектированием воздушных линий электропередач (далее ВЛ). Так как автоматизация является оптимальным решением для использования компьютера, то данная задача намного упрощается. За расчеты отвечает прикладная программа, которая предназначена для данного вида расчетов, а за уникальность проектируемого объекта или выбор одного из вариантов реализации проекта отвечает сам проектировщик. Использование САПР является актуальным и экономически выгодным решением, которое приводит к снижению затрат на проектирование ВЛ.

Актуальность темы

Научная актуальность обусловлена в создании универсального алгоритма (САПР), который позволит проектировать ВЛ любой сложности с использованием различных марок проводов и опор.

Практическая актуальность связана с внедрением разрабатываемой САПР в проектные организации, которые занимаются такими вопросами, как проектирование или реконструкция ВЛ.

Цель работы

Разработка и исследование учебно-исследовательской (УИ) САПР воздушных ЛЭП на базе ВЛ нового поколения.

Идея работы

Исходными данными для выполнения работы являются наработки магистрантов ДонНТУ А.В. Алагуловой, М.А. Хворостяненко, М.И Курова [1],[2],[3], которые занимались усовершенствованием алгоритмов и подсистем САПР ВЛ; а также работы специалистов В.М. Постолатия, Е.В. Быковой, Ю.Г. Шакаряна разработавших методические подходы к выбору вариантов линий электропередачи нового поколения [4].

Таким образом вышеперечисленные разработки могут быть использованы с целью создания расчетных алгоритмов для проектирования ВЛ нового поколения.

Основные задачи разработок и исследований

С использованием заданных марок проводов и опор необходимо создать расчетные алгоритмы для компьютерного проектирования ВЛ нового поколения.

Методика исследований

Оценка экономической эффективности предложенной УИ САПР ВЛ нового поколения по сравнению с традиционными ВЛ.

Научная новизна

Заключается в разработке алгоритма для проектирования распределительных сетей 35-220 кВ, на базе современных марок проводов и типов опор.

Обзор исследований по теме в ДонНТУ

Сегодня уже существует набор прикладных программ УИ САПР ВЛ в нашем университете. На кафедре электрических систем ДонНТУ разработаны два варианта УИ САПР ВЛ, которые успешно используются в ученом процессе в течении последних 30 лет : один – при использовании DOS, другой - под операционную систему WINDOWS XP. В 2010 году магистрантами Хворостяненко М.А. и Алагуловой А.В. были разработаны [1],[2] отдельные программные комплексные модули УИ САПР ВЛ с учетом действующих на Украине ПУЭ:2006 [7].

Обзор исследований по теме в Украине

Сегодня уже существует несколько удачных программных продуктов, которые реализованы в программном обеспечении САПР ВЛ, также их стараются внедрить для использования в проектных организациях.

Обзор исследований по теме в мире

Удачной реализацией САПР ВЛ является программный комплекс разработки EnergyCS Line [5] (Россия). Он предназначен для автоматизации процесса проектирования механической части ВЛ, волокно-оптических кабелей, волокно-оптических линий связи, гибких ошиновок открытых распределительных устройств, гибких токопроводов для российского ПУЭ и СНиП. Данный комплекс содержит ранее полученные расчеты при проектировании объектов, а также базы данных справочной информации о проводах, тросах, опорах ВЛ, изоляторах, климатических районах России.

В программном комплексе встроена реализация экспорта чертежей в графическую систему AutoCAD или MS Word. Но использовать программный комплекс для успешного проектирования ВЛ недостаточно, поскольку он выполняет лишь решение проектных процедур линейной части проекта ВЛ. Для расчета строительно-монтажной части проекта ВЛ необходимо использовать и другие программные комплексы [3].

Самым удачным и наиболее мощным программным комплексом сегодня является САПР ВЛ EnergyCS Line. Основной его функцией является автоматизация проектирования воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Простота и функциональность этой САПР строилась исходя из требования удобства использования проектировщиками линейных групп. Работа с программами основана на интуитивно понятном интерфейсе, к каждому модулю прилагается «Руководством пользователя»,все модули САПР ВЛ работают на базе AutoCAD, что делает их более универсальными и простыми в использовании [6].

Работа САПР ВЛ во многом соответствует последовательности привычных действий проектировщиков. Первоначально выполняются необходимые расчеты механической прочности проводов и тросов, результаты которых являются исходными данными для всех остальных расчетных модулей. Основная идея, которая была заложена при разработке модулей, это возможность полного контроля процесса проектирования проектировщиком, то есть, проектировщик в любой момент может вмешаться в ход работы программы, указав нужное направление развития проектируемого объекта.

Среди основных достоинств, которые были приведены выше, необходимо отметить, что обновление и усовершенствование данного программного комплекса САПР ВЛ EnergyCS Line происходит в виде новых модулей.

Основное содержание работы

Система автоматизированного проектирования ГВЛ

Алгоритм для проектирования ГВЛ :

Структурная схема УИ САПР ГВЛ

Рисунок 1 — Структурная схема УИ САПР ГВЛ

Классификация ВЛ нового поколения

К категории ВЛ нового поколения на современном этапе отнесены одноцепные и многоцепные ВЛ повышенной по сравнению с ВЛ традиционного типа пропускной способностью, оснащенные современными регулирующими устройствами типа FACTS, отвечающими всем наперед заданным техническим и экономическим характеристикам и режимным параметрам. Такие ЛЭП получили название управляемых гибких линий электропередач переменного тока (ГВЛ). К ГВЛ относятся:

  1. компактные трехфазные одноцепные ВЛ (ОКВЛ);
  2. компактные многоцепные трехфазные ВЛ (МКВЛ);
  3. управляемые двухцепные и многоцепные самокомпенсирующиеся ВЛ (УСВЛ);
  4. комбинированные управляемые ВЛ, включающие компактные ВЛ (ОКВЛ и/или МКВЛ) и УСВЛ.

ВЛ нового поколения предусматривают, прежде всего, создание компактных конфигураций расположения фаз с минимально допустимыми расстояниями между ними, выбор оптимальной конструкции расщепления фаз и линейной изоляции, применения новых типов опор, позволяющих создать компактные конструкции линии с минимально допустимыми расстояниями между фазами и обеспечить совместно с междуфазными изоляционными элементами, устанавливаемыми в пролётах, конструктивную устойчивость линии в целом при воздействии неблагоприятных климатических факторов.

Технические характеристики наиболее представительных вариантов ВЛ-220 кВ нового поколения

На основе анализа отечественных и зарубежных работ в области новых разработок ВЛ 35-220 кВ отобраны наиболее представительные варианты ВЛ 220 кВ нового поколения. Конструкции опор данных вариантов показаны на рис. 2-4. На рис. 2-4 показаны соответственно: одноцепная компактная трехфазная ВЛ (ОКВЛ); двухцепная компактная ВЛ(ДКВЛ) и двухцепная управляемая самокомпенсирующаяся ВЛ (УСВЛ). Опора, показанная на рис. 3, применима как для двухцепной компактной ВЛ, так и для двухцепной УСВЛ.

Одноцепная компактная ВЛ 220 кВ

Рисунок 2 – Одноцепная компактная ВЛ 220 кВ

Двухцепная компактная ВЛ 220 кВ

Рисунок 3 – Двухцепная компактная ВЛ 220 кВ

Двухцепная УСВЛ 220 кВ на опорах типа «Чайка»

Рисунок 4 – Двухцепная УСВЛ 220 кВ на опорах типа «Чайка»

Средства регулирования для ВЛ нового поколения

Неотъемлемыми элементами электропередач нового поколения являются устройства регулирования, относящиеся к категории FACTS. Классификация устройств FACTS представлена на рис. 5.

Выбор типов устройств FACTS для ВЛ 220 кВ определяется той ролью, которая возлагается на ВЛ данного класса напряжения. ВЛ 220 кВ нового поколения могут выполнять различные функции в энергосистемах:

  1. служить в качестве межсистемных связей для осуществления обменных перетоков мощности между автономно работающими энергосистемами;
  2. быть внутрисистемными линиями и осуществлять передачу заданной мощности между узлами сложно замкнутой системы;
  3. применяться для выдачи мощности электростанций в энергосистему;
  4. использоваться в качестве радиальных ВЛ для электроснабжения отдаленных крупных потребителей;
  5. выполнять роль глубоких вводов в крупных городах и густо населенных жилых районах.

В каждом из рассмотренных случаев применения ВЛ нового поколения необходимо учитывать конкретные требования к электропередачам того или иного класса напряжения и существующие общие технические ограничения (ограничения по допустимым отклонениям напряжения, ограничения по короне, акустическим шумам и радиопомехам, по уровню напряженности поля под ВЛ вблизи поверхности земли и др.).

Выбор тех или иных устройств FACTS, их мощности и характеристик в каждом из перечисленных основных пяти случаев применения ВЛ нового поколения определяется с учетом конкретных требований:

Например, в первом случае - применение ВЛ нового поколения в качестве межсистемных связей устройства FACTS должно обеспечить:

  1. увеличение пропускной способности линии до заданного уровня, если естественная пропускная способность недостаточна, что может быть достигнуто с помощью следующих типов устройств FACTS:
    УУПК – управляемые устройства продольной компенсации;
    БСК – батареи статических конденсаторов;
    СК – синхронные компенсаторы;
    СТК – статические компенсаторы;
    СТАТКОМ – статические компенсаторы реактивной мощности;
    ФРТ – фазорегулирующие устройства;
  2. регулирование заданного уровня напряжения в примыкающих к линии узлах, достигаемое с помощью:
    СТК, СТАТКОМ, СК - при необходимости повышения напряжения в узлах; при необходимости ограничения напряжения требуется установка шунтирующих реакторов (ШР), управляемых шунтирующих реакторов (УШР), СК, СТАТКОМ, реакторных групп (ВРГ).

Во втором случае применение ВЛ 220 кВ в качестве межсистемных связей отличается от первого тем, что, помимо устройств, указанных для первого варианта, необходима установка:
ФРТ – фазорегулирующих устройств;
ОРПМ – объединенных регуляторов потока мощности;
ВПТ – вставок постоянного тока;
УПК-ФРТ – комбинированных устройств УПК и ФРТ;
АСК – асинхронизированных компенсаторов.

В остальных случаях применения ВЛ нового поколения необходима соответствующая комбинация устройств FACTS, перечисленных выше.

Классификация устройств FACTS

Рисунок 5 – Классификация устройств FACTS

Выводы

Результатом магистерской работы является создание УИ САПР ГВЛ, которая позволит использовать новые виды проводов и конструкций опор для проектирования ВЛ.

Список источников

  1. М.А. Хворостяненко — «Разработка и исследование программного обеспечения подсистемы относительно линейной части УД САПР воздушных ЛЭП напряжением 35-750 кВ».
  2. А.В. Алагулова — «Усовершенствование информационного и математического обеспечения УИ САПР воздушных ЛЭП напряжением 35-750кВ».
  3. М.И. Куров — «Розробка учбово-дослідної системи автоматизованого проектування повітряних леп з самонесучими ізольованими проводами» студенческая конференция «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА» ДонНТУ, 2011 год.
  4. В.М. Постолатий, Е.В. Быкова, Ю.Г. Шакарян — «Методические подходы к выбору вариантов линий электропередачи нового поколения на примере ВЛ-220 кВ» Журнал: PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE 2(13)2010
  5. Ильичев Н.Б. — Программный комплекс «EnergyCS Line» V 3.5 . Руководство пользователя./ Н.Б. Ильичев//Иваново, 2007 — 79 с.
  6. Деев А.В. — «Компактные ВЛЗ 35 кВ» материалы третьей Российской с международным участием научно практической конференции.
  7. Правила улаштування електроустановок. Глава 2.4, глава 2.5 із зміною №1. – К.: ГРІФРЕ, 2006. – 126с