УДК 621.312

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАКЕТА AUTOCAD ДЛЯ РАСЧЕТА РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭНЕРГОСИСТЕМ И ОТДЕЛЬНЫХ ИХ УЧАСТКОВ

 

Павлюков В.А., Заболотный И.П., Хассан

 

Зачастую при эксплуатации объектов энергетики возникает необходимость в обработке на ПЭВМ больших объемов символьной и графической информации. Последняя представляется в виде схем электрических соединений отдельных участков энергетической системы, ее генерирующих узлов и узлов нагрузок. В большинстве своем эта информация взаимосвязана и требуется ее совместное использование в задачах расчета режимов работы указанных компонентов энергосистемы.

Обработка сложных графических объектов может быть выполнена на ПЭВМ с помощью многофункциональных графических редакторов. Их разработка с помощью алгоритмических языков высокого уровня требует значительных трудозатрат. Альтернативой этому является адаптация существующих графических редакторов к условиям решаемых задач. В данной статье изложены результаты такого рода адаптации одного из наиболее распространенных в настоящее время графических пакетов AutoCad, разработки фирмы AutoDesk.

При создании прикладных компьютерных технологий этот пакет имеет ряд преимуществ по сравнению с другими графическими редакторами. Наиболее важным среди этих преимуществ является наличие в AutoCad нескольких внутренних алгоритмических языков программирования. Традиционным для большинства версий AutoCad является язык AutoLisp, относящийся к разряду функциональных языков. В Windows версиях AutoCad появилось еще два языка VisualLisp и VisualBasic, являющиеся представителями объектно-ориентированной технологии в программировании. С помощью указанных алгоритмических языков в среде AutoCad могут быть созданы программные продукты для решения различного рода прикладных задач. В нашем случае это расчет режимов работы электрических схем, создание интерфейса пользователя приложения, работа с элементами баз внутренних графических и внешних символьных баз данных (БД).

В AutoCad создан внутренний интерфейс с БД реляционного типа, работающими под управлением различных их систем управления таких, как dBase 3, Access, FoxPro и др. С помощью этого интерфейса могут создаваться интегрированные (графические и символьные) БД. Последнее приводит к наглядности представления на ПЭВМ разнородной информации, а также упрощению схем баз символьных данных сложных технических объектов. В рассматриваемый интерфейс включены элементы языка структурированных запросов SQL, что позволяет формировать разнообразные выборки из связанных с чертежом разделов БД.

AutoCad может работать во взаимосвязи с внешними по отношению к нему программными продуктами, находясь по отношению к последним либо в роли ведомого, либо ведущего компонента. Это позволяет создавать гибридные программные продукты с уже разработанными и эксплуатируемыми программами расчета.

Для обеспечения целостности внутренних графических БД в AutoCad имеется инструментарий формирования ключей (ID) в виде уникальных для каждого графического объекта меток.

Кроме записей разделов БД с любым графическим элементом чертежа могут быть связаны разнородные дополнительные данные, характеризующие индивидуальные особенности того или иного элемента схемы. Объем таких дополнительных данных может достигать 32 кб информации.

Типичная для отдельных видов оборудования информация может быть присоединена к его графическому образу на чертеже наряду с записями БД в виде атрибутов блоков. В AutoCad имеются команды редактирования данных атрибутов, их статуса, экспорта данных атрибутов и др.

Последние версии AutoCad позволяют работать как с одним, так и с группой чертежей, объединяемых в проекты, что позволяет выполнять обработку больших объемов графической и связанной с нею символьной информации.

Между расположенной на различных рисунках графической информацией может быть установлены взаимосвязи с помощью имеющегося в AutoCad инструмента ссылок, реализующих отношение “один ко многим”. Взаимосвязь графических элементов различных чертежей по схеме ”один к одному” может быть реализована с помощью функций, сформированных на внутренних алгоритмических языках программирования.

Интерфейс пользователя в AutoCad создается с помощью адаптируемого к условиям решаемой задачи главного падающего меню и диалоговых окон для ввода и вывода данных и сообщений. Диалоговые окна могут быть созданы либо с помощью специального языка диалоговых окон (dcl), либо средствами встроенных алгоритмических языков пакета.

Перечисленные выше особенности и возможности пакета AutoCad позволили создать на его основе ряд прикладных программ расчета режимов работы участков энергосистем применительно к предприятиям электрических сетей районного и городского типов, тепловых электрических станций, а также энергосистемы в целом.

Особенностью описываемых программ является наличие единой информационной среды, используемой как в информационно-справочном режиме, так и для формирования математических модели для расчета конкретных режимов работы схем. Среди указанных режимов установившиеся в задачах определения токораспределения в сетях, переходные электромагнитные (симметричные и несимметричные короткие замыкания) и электромеханические (пуски, реверсы и групповые самозапуски электродвигателей). Реализована возможность расчета перечисленных выше режимов для различного состояния коммутационных аппаратов, соответствующих различным режимам работы схем: нормальным, аварийным, ремонтным и специальным, например, при работе электростанций на сбалансированную нагрузку. Функция имитации переключения коммутационных аппаратов также реализована с помощью внутренних алгоритмических языков.

Ниже в качестве примера рассматривается программа расчета режимов работы электрической части тепловой электростанции. Для удобства индикации на экране монитора ее схемы электрических соединений последняя фрагментируется с разнесением фрагментов в отдельные слои одного или нескольких рисунков. Требуемые для работы в данный момент фрагменты схемы позиционируются на экране монитора путем переключения слоев, активизации окон многооконного интерфейса Windows, масштабирования или перемещения рисунков.

На экране монитора формируется полная схема оперативного управления, включая все коммутационные аппараты (выключатели, разъединители, заземляющие ножи, выкотные тележки ячеек комплектных распределительных устройств и др.). Для их учета в расчетах режимов работы электрических схем разработан алгоритм формирования узлов расчетной схемы, использующий принцип встречной адресации. Он позволяет по сравнению с известными алгоритмами [1] сократить количество узлов расчетной схемы.

В случае радиальных схем для их расчета применяется метод преобразования схем. Если же схема имеет сложную конфигурацию, для ее расчета применяется метод узловых потенциалов. Используется прием ускорения расчета систем линейных алгебраических уравнений со слабой заполненностью матрицы коэффициентов.

На рис. 1 показан фрагмент схемы главных электрических соединений одной из тепловых электростанций,