ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

У цей час спостерігається значний зростання споживання електричної енергії як у промисловій, так і в соціальній сферах, що вимагає подальшого збільшення обсягів вироблення електроенергії, розвитку електроенергетичних систем, будівництва нових джерел, що генерують, розподільних, транспортних і міжсистемних ліній електропередачі.

До електросітьових об'єктів і в першу чергу до ліній електропередачі (ВЛ) висуваються нові вимоги підвищення ефективності їхньої роботи, зниження капітальних вкладень у будівництво, зменшення експлуатаційних витрат, зниження екологічного впливу на навколишнє середовище. Тому актуальність використання систем автоматизованого проектування (далі САПР) є найважливішим завданням для організацій, які займаються проектуванням повітряних ліній електропередач. Тому що автоматизація є оптимальним рішенням для використання комп'ютера, те дане завдання набагато спрощується. За розрахунки відповідає прикладна програма, що призначена для даного виду розрахунків, а за унікальність проектованого об'єкта або вибір одного з варіантів реалізації проекту відповідає сам проектувальник. Використання САПР є актуальним і економічно вигідним рішенням, що приводить до зниження витрат на проектування ВЛ.

Актуальність теми

Наукова актуальність обумовлена в створенні універсального алгоритму (САПР), що дозволить проектувати ВЛ будь-якої складності з використанням різних марок проводів і опор.

Практична актуальність пов'язана із впровадженням розроблювальної САПР у проектні організації, які займаються такими питаннями, як проектування або реконструкція ВЛ.

Ціль роботи

Розробка й дослідження учбово-дослідницької (УД) САПР повітряних ЛЕП на базі ВЛ нового покоління.

Ідея роботи

Вихідними даними для виконання роботи є наробітки магістрантів Доннту А.В. Алагулової, М.А. Хворостяненко, М.І Курова [1],[2],[3], які займалися вдосконаленням алгоритмів і підсистем САПР ВЛ; а також роботи фахівців В.М. Постолатія, Е.В. Быкової, Ю.Г. Шакаряна, що розробили методичні підходи до вибору варіантів ліній електропередачі нового покоління [4].

У такий спосіб перераховані вище розробки можуть бути використані з метою створення розрахункових алгоритмів для проектування ВЛ нового покоління.

Основні завдання розробок і досліджень

З використанням заданих марок проводів і опор необхідно створити розрахункові алгоритми для комп'ютерного проектування ВЛ нового покоління.

Методика досліджень

Оцінка економічної ефективності запропонованої УИ САПР ВЛ нового покоління в порівнянні із традиційними ВЛ.

Наукова новизна

Полягає в розробці алгоритму для проектування розподільних мереж 35-220 кВ, на базі сучасних марок проводів і типів опор.

Огляд досліджень по темі в Доннту

Сьогодні вже існує набір прикладних програм УИ САПР ВЛ у нашому університеті. На кафедрі електричних систем Доннту розроблені два варіанти УИ САПР ВЛ, які успішно використовуються в ученому процесі в перебігу останніх 30 років : один - при використанні DOS, іншої - під операційну систему WINDOWS XP. В 2010 році магістрантами Хворостяненко М.А. і Алагуловой А.В. були розроблені [1],[2], окремі програмні комплексні модулі УИ САПР ВЛ із обліком діючих на Україні ПУЭ:2006 [7].

Огляд досліджень по темі в Україні

Сьогодні вже існує кілька вдалих програмних продуктів, які реалізовані в програмному забезпеченні САПР ВЛ, також їх намагаються впровадити для використання в проектних організаціях.

Огляд досліджень по темі у світі

Вдалою реалізацією САПР ВЛ є програмний комплекс розробки EnergyCS Line [5] (Росія). Він призначений для автоматизації процесу проектування механічної частини ВЛ, волокно-оптичних кабелів, волокно-оптичних ліній зв'язку, гнучких ошиновок відкритих розподільних пристроїв, гнучких токопроводів для російського ПУЭ. Даний комплекс містить раніше отримані розрахунки при проектуванні об'єктів, а також бази даних довідкової інформації про проводи, троси, опори ВЛ, ізоляторах, кліматичних районах Росії.

У програмному комплексі убудована реалізація експорту креслень у графічну систему AutoCAD або MS Word. Але використовувати програмний комплекс для успішного проектування ВЛ недостатньо, оскільки він виконує лише рішення проектних процедур лінійної частини проекту ВЛ. Для розрахунку будівельно-монтажної частини проекту ВЛ необхідно використовувати й інші програмні комплекси [3].

Самим удалим і найбільш потужним програмним комплексом сьогодні є САПР ВЛ EnergyCS Line. Основною його функцією є автоматизація проектування повітряних ліній електропередачі напругою 35 кВ і вище. Простота й функціональність цієї САПР будувалася виходячи з вимоги зручності використання проектувальниками лінійних груп. Робота із програмами заснована на інтуїтивно зрозумілому інтерфейсі, до кожного модуля додається «Посібником користувача», всі модулі САПР ВЛ працюють на базі AutoCAD, що робить їх більше універсальними й простими у використанні [6].

Робота САПР ВЛ багато в чому відповідає послідовності звичних дій проектувальників. Спочатку виконуються необхідні розрахунки механічної міцності проводів і тросів, результати яких є вихідними даними для всіх інших розрахункових модулів. Основна ідея, що була закладена при розробці модулів, це можливість повного контролю процесу проектування проектувальником, тобто, проектувальник у будь-який момент може втрутитися в хід роботи програми, указавши потрібний напрямок розвитку проектованого об'єкта.

Серед основних достоїнств, які були наведені вище, необхідно відзначити, що відновлення й удосконалення даного програмного комплексу САПР ВЛ EnergyCS Line відбувається у вигляді нових модулів.

Основний зміст роботи

Система автоматизованого проектування ГВЛ

Алгоритм для проектування ГВЛ :

Структурна схема УД САПР ГВЛ

Рисунок 1 — Структурна схема УД САПР ГВЛ

Класифікація ВЛ нового покоління

До категорії ВЛ нового покоління на сучасному етапі віднесені одноланцюгові й багатоланцюгові ВЛ підвищеної в порівнянні із ВЛ традиційного типу пропускною здатністю, оснащені сучасними регулюючими пристроями типу FACTS, що відповідають усім наперед заданим технічним і економічним характеристикам і режимним параметрам. Такі ЛЕП одержали назву керованих гнучких ліній електропередач змінного струму (ГВЛ). До ГВЛ відносяться:

  1. компактні трифазні одноланцюгові ВЛ (ОКВЛ);
  2. компактні багатоланцюгові трифазні ВЛ (МКВЛ);
  3. керовані дволанцюгові й багатоланцюгові, що самокомпенсуються ВЛ (УСВЛ);
  4. комбіновані керовані ВЛ, що включають компактні ВЛ (ОКВЛ і/або МКВЛ) і УСВЛ.

ВЛ нового покоління передбачають, насамперед, створення компактних конфігурацій розташування фаз із мінімально припустимими відстанями між ними, вибір оптимальної конструкції розщеплення фаз і лінійної ізоляції, застосування нових типів опор, що дозволяють створити компактні конструкції лінії з мінімально припустимими відстанями між фазами й забезпечити разом з міжфазными ізоляційними елементами, установлюваними в прольотах, конструктивну стійкість лінії в цілому при впливі несприятливих кліматичних факторів.

Технічні характеристики найбільш представницьких варіантів ВЛ-220 кВ нового покоління

На основі аналізу вітчизняних і закордонних робіт в області нових розробок ВЛ 35-220 кВ відібрані найбільш представницькі варіанти ВЛ 220 кВ нового покоління. Конструкції опор даних варіантів показані на рис. 2-4.На рис. 2-4 показані відповідно: одноланцюгова компактна трифазна ВЛ (ОКВЛ); дволанцюгова компактна ВЛ(ДКВЛ) і дволанцюгова керована, що самокомпенсується ВЛ (УСВЛ). Опора, показана на рис. 3, застосовна як для дволанцюгової компактної ВЛ, так і для дволанцюгової УСВЛ.

Одноланцюгова компактна ВЛ 220 кВ

Рисунок 2 – Одноланцюгова компактна ВЛ 220 кВ

Дволанцюгова компактна ВЛ 220 кВ

Рисунок 3 – Дволанцюгова компактна ВЛ 220 кВ

Дволанцюгова УСВЛ 220 кВ на опорах типу <q>Чайка</q>

Рисунок 4 – Дволанцюгова УСВЛ 220 кВ на опорах типу Чайкa

Засоби регулювання для ВЛ нового покоління

Невід'ємними елементами електропередач нового покоління є пристрої регулювання, що відносяться до категорії FACTS. Класифікація пристроїв FACTS представлена на рис. 5.

Вибір типів пристроїв FACTS для ВЛ 220 кВ визначається тією роллю, що покладає на ВЛ даного класу напруги. ВЛ 220 кВ нового покоління можуть виконувати різні функції в енергосистемах:

  1. служити як міжсистемні зв'язки для здійснення обмінних перетікань потужності між автономно працюючими енергосистемами;
  2. бути внутрісистемними лініями й здійснювати передачу заданої потужності між вузлами складно замкнутої системи;
  3. застосовуватися для видачі потужності електростанцій в енергосистему;
  4. використовуватися в якості радіальних ВЛ для електропостачання віддалених великих споживачів;
  5. виконувати роль глибоких уведень у великих містах і густо населених житлових районах.

У кожному з розглянутих випадків застосування ВЛ нового покоління необхідно враховувати конкретні вимоги до електропередач того або іншого класу напруги й існуючі загальні технічні обмеження (обмеження по припустимих відхиленнях напруги, обмеження по короні, акустичним шумам і радіоперешкодам, за рівнем напруженості поля під ВЛ поблизу поверхні землі й ін.).

Вибір тих або інших пристроїв FACTS, їхньої потужності й характеристик у кожному з перерахованих основних п'яти випадків застосування ВЛ нового покоління визначається з урахуванням конкретних вимог:

Наприклад, у першому випадку - застосування ВЛ нового покоління як міжсистемні зв'язки пристрою FACTS повинне забезпечити:

  1. збільшення пропускної здатності лінії до заданого рівня, якщо природна пропускна здатність недостатня, що може бути досягнуте за допомогою наступних типів пристроїв FACTS:
    УУПК – керовані пристрої поздовжньої компенсації;
    БСК – батареї статичних конденсаторів;
    СК – синхронні компенсатори;
    СТК – статичні компенсатори;
    СТАТКОМ – статичні компенсатори реактивної потужності;
    ФРТ – фазорегулюючі пристрої;
  2. регулювання заданого рівня напруги у вузлах, що примикають до лінії, що досягається за допомогою:
    СТК, СТАТКОМ, СК - при необхідності підвищення напруги у вузлах; при необхідності обмеження напруги потрібна установка шунтувальних реакторів (ШР), керованих шунтувальних реакторів (УШР), СК, СТАТКОМ, реакторних груп (ВРГ).

У другому випадку застосування ВЛ 220 кВ як міжсистемні зв'язки відрізняється від першого тем, що, крім пристроїв, зазначених для першого варіанта, необхідна установка:
ФРТ – фазорегулюючих пристроїв;
ОРПМ – об'єднаних регуляторів потоку потужності;
ВПТ – вставок постійного струму;
УПК-ФРТ – комбінованих пристроїв УПК і ФРТ;
АСК – асинхронизированних компенсаторів.

В інших випадках застосування ВЛ нового покоління необхідна відповідна комбінація пристроїв FACTS, перерахованих вище.

Класифікація пристроїв FACTS

Рисунок 5 – Класифікація пристроїв FACTS

Висновки

Результатом магістерської роботи є створення УИ САПР ГВЛ, що дозволить використовувати нові види проводів і конструкцій опор для проектування ВЛ.

Перелік посилань

  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