Реферат по теме выпускной работы
Содержание
- Введение
- 1. Постановка задачи
- 2. Материал и методы
- 3. Результаты и их обсуждение
- Выводы
- Список источников
Введение
Проектирование систем электроснабжения потребителей является специфической задачей инженерного творчества. От проектировщика требуется не конструирование нового электротехнического изделия, а умение из готовых электротехнических устройств (трансформаторов, пусковой и защитной аппаратуры, кабелей, проводов и т.д.) создать целостную систему, удовлетворяющую заданным требованиям [4],[5],[7–10]. Сложность проектирования систем электроснабжения характеризуется, прежде всего, неполнотой информации на всех этапах разработки и многокритериальностью исходных требований. Проектируемая система должна отвечать как требованиям нормативных документов, так и требованиям экономического и эксплуатационного характера, предъявляемых к ней различными заинтересованными лицами [3], которые имеют характерные интересы и различные точки зрения на систему, которые выражаются в разных их представлениях о проектируемой системе. Поэтому высокий уровень неопределенности, сопровождающий создание системы электроснабжения на всем протяжении процесса проектирования (от анализа технического задания до разработки проектной документации) не позволяет в полной мере применить точные математические методы для решения задач автоматизированного проектирования системы электроснабжения. Таким образом, основным подходом к проектированию систем электроснабжения сельскохозяйственных потребителей являются субъективные знания и опыт проектировщика, которые всегда характеризуются неполнотой и фрагментарностью, что сказывается на качестве проектируемой системы.
1. Постановка задачи
В настоящее время не существует программного комплекса, обеспечивающего сопровождение систем электроснабжения потребителей на всем протяжении их жизненного цикла.Целесообразна разработка PLM-системы, позволяющей осуществить интеграцию САПР систем электроснабжения и оценить экономическую составляющую принимаемых проектных решений.
2. Материал и методы
Цель работы: Одним из направлений изменения существующих подходов к проектированию систем электроснабжения является использование методов системной инженерии [3],[6], поскольку системная инженерия представляет собой междисциплинарный подход и способы воплощения успешной системы любой природы.
Наиболее важным этапом процесса проектирования системы электроснабжения является этап разработки требований к системе, то есть описание ее как «черного ящика», учитывающее требование всех заинтересованных лиц. Обычно это либо спецификация, то есть точное формулирование параметра, либо условие, которое должно или может быть удовлетворено, или функция, которую нужно будет выполнить, или характеристика, которую нужно достигнуть. Так, например, требование минимальной стоимости системы электроснабжения накладывает свои требования на архитектуру системы (минимум аппаратуры, более низкое ее качество, уменьшение длины кабелей и проводов и т. д.).
Успешность разработки системы электроснабжения повышается использованием систем автоматизированного проектирования (САПР). Для управления жизненным циклом технических систем используется прикладное программное обеспечение PLM (product lifecycle management), которые являются интегратором, связывающим между собой различные локальные системы компьютерного проектирования CAD (computeraided design) [2].Информация об объекте, содержащаяся в PLM-системе, является цифровым макетом этого объекта. Достоинством PLM-системы является то, что она обеспечивает управление всей информацией об объекте и связанных с ним процессах на протяжении всего его жизненного цикла, начиная от проектирования и изготовления до ликвидации. К сожалению, подобного программного продукта для нужд проектирования электроснабжения пока не разработано.
Для разработки систем электроснабжения, в том числе сельскохозяйственных потребителей, используются САПР различных фирм, имеющие свои формы представления данных и функциональные свойства и выполняющие сравнительно небольшой ряд задач проектирования систем электроснабжения. Среди наиболее распространенных и перспективных можно назвать следующие:
- SIMARIS design фирмы Siemens;
-nanoCAD Электро фирмы Нанасофт;
-программные продукты группы компаний CSoft.
3. Результаты и их обсуждение
SIMARIS design – программный пакет для разработки систем энергораспределения промышленных, жилых и нежилых зданий [2],это инновационные программные средства, которые представляют собой эталонные решения для проектирования распределительных и внутренних электрических сетей. Данный программный пакет включает инструменты проектирования, конфигурации и поддержки, вспомогательные и интерфейсные средства. Пакет SIMARIS design обеспечивает построение расчетной однолинейной схемы системы электроснабжения и автоматический выбор пускозащитной аппаратуры, обеспечивающей полную селективность защиты и соблюдение нормативных требований к электроснабжению [1]. Основным недостатком данного программного продукта является то, что выбирается аппаратура только производства фирмы Siemens.
Программный продукт nanoCAD Электро может быть использован для проектирования силового электрооборудования, внутреннего и наружного искусственного освещения производственных и гражданских зданий. Функциональные возможности nanoCAD Электро позволяют инженеру-разработчику выполнять только решение концептуальных вопросов, освободив его от рутинной работы: маркировки оборудования, громоздких расчетов, определения потребности в оборудовании, материалах, покупных изделиях и сведения результатов в спецификации, ведения кабельного журнала, формирования принципиальных схем электрической сети. При этом риск возникновения ошибок в проектной документации, вызванных «человеческим фактором», является минимальным. Использование программного продукта nanoCAD Электро обеспечивает повышение качества проектов и производительности труда разработчиков.
Собственное графическое ядро делает nanoCAD Электро самостоятельной САПР, не зависящей от графических программ. Имеющаяся в nanoCAD Электро поддержка формата DWG (от drawing (чертеж) – бинарный формат файла, используемый для хранения двухмерных и трехмерных проектных данных и метаданных) обеспечивает беспрепятственный обмен информацией с другими разработчиками (субподрядчиками) и заказчиками. Программный продукт nanoCAD Электро решает такие основополагающие задачи проектирования систем электроснабжения, как расчет освещенности и расстановка осветительных приборов в помещениях; размещение силового электрооборудования; трассировка и прокладка кабельных линий; определение уставок защитных аппаратов и сечений кабелей; оформление проектной документации.
Достоинства nanoCAD Электро:
- собственное графическое ядро;
- понятный интерфейс;
- встроенный Менеджер проекта
;
- большой спектр различных настроек, позволяющий организовать проектные работы в полном соответствии со стандартами организации и особенностями разрабатываемых проектов;
- возможность автоматической маркировки оборудования и кабелей по настраиваемой маске, а также ручного заполнения технического задания и его импорта из обменного файла XML (eXtensible markup language – расширяемый язык разметки);
- разработка вариантов электрической сети на нескольких планах и сохранение связей между ними;
- моделирование силовой и контрольной электрической сети;
- наличие таких приложений, как Мастер проверок
(контролирует качество построения электрической сети, выбор оборудования и кабелей) и Менеджер баз данных
(осуществляет управление данными в базах данных системы).
Кратко проанализируем процесс разработки системы электроснабжения в программе nanoCAD Электро. Посредством специальных инструментов разработчик создает модель проекта, составляет план расположения оборудования и прокладки кабельных линий. Программа nanoCAD Электро реализует в автоматическом режиме все необходимые расчеты, разработчик выбирает сечения кабелей и уставки защитных аппаратов, а программа производит проверки. После этого вся проектная документация (кроме плана) формируется автоматически.
Работу в nanoCAD Электро начинают с открытия окна Менеджер проекта
, в котором находятся средства управления документами разрабатываемого проекта (создание, удаление, подключение, предварительный просмотр, редактирование и т. д.), а также базами данных оборудования. Менеджер проекта обеспечивает хранение проектных документов и быстрый доступ к ним. В nanoCAD Электро используется разделение баз данных на базу данных проекта и базы данных приложения, которых может быть много, их можно формировать по производителям и видам оборудования. Необходимое оборудование свободно перемещается из баз данных приложения в базу данных проекта, указанную процедуру осуществляет Менеджер баз данных
.
Модель электрической сети создается оформлением плана расположения оборудования и прокладки кабельных линий на предварительно созданной архитектурной подоснове. Посредством специальных инструментов разработчик расставляет на плане оборудование, «подсоединяет» электроприемники к распределительным устройствам, прокладывает кабельные линии. После этого производится окончательное оформление плана. Команды Атрибуты
, Выноска
и Спец. выноска
позволяют проставить выноски к оборудованию, кабельным линиям, помещениям.
 |
(3.1) |
Существенным недостатком nanoCAD Электро является то, что выбор типов и уставок пускозащитной аппаратуры осуществляется самим проектировщиком по результатам расчета электротехнической модели, что может привести к нарушению селективности защиты элементов системы электроснабжения [1].
Группа компаний CSoft разрабатывает и поставляет программное обеспечение САПР, позволяющее реализовать всю технологическую цепочку проектирования электрической части для производственных объектов, в том числе для таких специфических, как системы электроснабжения собственных нужд тепловых и атомных электростанций [2]. Основными программными модулями являются следующие продукты.
Программа AutomatiCS обеспечивает автоматизацию проектирования систем контроля и управления, учета электроэнергии. AutomatiCS – многопользовательская САПР, поддерживающая все этапы проектных работ от получения технического задания на разработку автоматизированной системы контроля (управления) до проектного решения и оформления документации. Использование AutomatiCS в практике проектных работ обеспечивает повышение качества проектов, сокращение сроков выполнения проектных работ и снижение количества ошибок в проектной документации. В AutomatiCS реализовано многократное использование данных уже разработанных проектов. Поддерживается одновременная работа нескольких разработчиков с одним проектом, чему способствует многопользовательский доступ к проектным данным, а также к базе данных технических средств и типовых проектных решений.
 |
(3.2) |
Программный пакет ElectriCS 3D используется для автоматизированной трассировки кабелей различного назначения в зданиях и на открытых площадках. Оригинальные технологии ElectriCS 3D позволяют обеспечить качество проектной документации за счет снижения количества ошибок, неизбежных при неавтоматизированном проектировании; сокращение расхода кабеля и защитных труб; повышение производительности труда проектировщиков; сокращение сроков проектирования и расходов на строительство и эксплуатацию инженерных коммуникаций.
- однолинейных принципиальных схем внутренних и распределительных электрических сетей в традиционном вертикальном (графическом) представлении, а также в горизонтальном (табличном);
- общих видов электрощитов; перечней составных частей к ним;
- заказных спецификаций оборудования, материалов, изделий;
- матриц нагрузок, потерь напряжения, токов короткого замыкания;
- кабельных журналов.
 |
(3.3) |
Пакет ElectriCS Light выполняет светотехнические расчеты и применяется при разработке систем электрического освещения предприятий. Средства ElectriCS Light позволяют производить расчеты внутреннего освещения помещений и наружного освещения производственных площадок. К существенным преимуществам пакета ElectriCS Light, отличающим его от аналогичных САПР, можно отнести:
- расчет освещенности с использованием кривых силы света светильников (с отслеживанием затенений и отражений);
- возможность получения сводного результата при расчетах множества помещений, просмотра в трехмерном изображении результатов расчета световых полей, что дает возможность разработчику оценить распределение освещенности по площади освещаемой территории; получения готовой проектной документации в форматах AutoCAD и Microsoft Word.
Программный комплекс EnergyCS Электрика – система электротехнических расчетов при проектировании внутренних и распределительных электрических сетей, в нем сочетаются удобный интерфейс и комплексный подход для расчета режимов разомкнутых внутренних и распределительных сетей. EnergyCS Электрика используется для проектирования внутренних электрических сетей различных предприятий, распределительных сетей, систем электроснабжения собственных нужд электрических станций и подстанций, для разработки технических условий на подключение новых потребителей к источникам электроэнергии, а также для оперативного контроля и анализа возможных режимов электрических сетей.
Основным недостатком всех перечисленных САПР систем электроснабжения является то, что они не позволяют определить один из основных показателей проектируемой системы электроснабжения, а именно, ее стоимостные показатели.
Выводы
1. Для разработки систем электроснабжения, в том числе сельскохозяйственных потребителей, используются САПР различных фирм, имеющие свои формы представления данных и функциональные свойства и выполняющие сравнительно небольшой ряд задач проектирования систем электроснабжения.
2. В настоящее время не существует программного комплекса, обеспечивающего сопровождение систем электроснабжения сельскохозяйственных потребителей на всем протяжении их жизненного цикла.
3.Целесообразна разработка PLM-системы, позволяющей осуществить интеграцию САПР систем электроснабжения и оценить экономическую составляющую принимаемых проектных решений.