ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Розробка проектів по створенню і перевлаштування повітряних високовольтних ліній (ПЛ) електропередачі пов'язана з багатьма труднощами. Навіть не дивлячись на велику кількість існуючого програмного забезпечення, вирішального частково або повністю, проблеми і труднощі, що виникають при проектуванні, ці продукти мають ряд недоліків, а головне, проблему сумісності методики розрахунків та бази даних з діючою на Україні редакції Правил пристроїв електроустановок (ПУЕ).

Також необхідно відзначити той факт, що за даними НЕК України, ступінь зношеності магістральних електричних мереж на сьогоднішній день складає більше 40%. Цей факт дозволяє припустити, що найближчим часом почнеться активна реконструкція зношених об'єктів електричних систем, а також їх заміна на більш нові. Отже, для спрощення цього процесу, а також для його прискорення, необхідно програмне забезпечення, здатне повною мірою задовольнити вимогам проектувальників.

Із застосуванням сучасних технологій, з'явилася можливість автоматизації процесів проектування. Розроблені програми, спрямовані на автоматизацію цих процесів, називаються системами автоматизованого проектування (САПР). САПР спрямовані на удосконалення методики проектування, а саме:

1. Актуальність теми

Так як проектування ПЛ трудомістке завдання, то дуже часто задіюються відразу кілька підрозділів проектної організації. Ось чому автоматизація проектування ПЛ повинна охоплювати весь технологічний ланцюжок. Ефективна автоматизація проектування ПЛ є дуже актуальним завданням сучасності. Автоматизація передбачає раціональний розподіл функцій між людиною і комп'ютером: проектувальник вирішує завдання творчого характеру, а ПК – формалізовані завдання, які реалізовані у вигляді алгоритму.

Система автоматизованого проектування реалізується у вигляді комплексу прикладних програм, забезпечують проектування, креслення, тривимірне моделювання конструкцій, плоских або об'ємних деталей.

Якщо говорити про енергетику, то підприємства, провідні розробки без використання САПР або лише з малим ступенем їх використання, виявляються неконкурентоспроможними як з причини великих матеріальних і часових витрат на проектування, так і з причини низької якості проектів. Тому сьогодні все більше організацій для вирішення проектних завдань намагається використовувати САПР, обумовлено не тільки прагненням не відставати від технічного прогресу, а й бажанням спростити роботу проектувальника, підвищити продуктивність і якість виконання проектів. Впровадження САПР у проектних інститутах та організаціях дозволяє прискорити процес виконання проектів та суттєво зменшити вплив людського фактора [1].

На даний момент на кафедрі електричних систем Донецького національного технічного університету існує програмне забезпечення для комп'ютерного проектування повітряних високовольтних ліній електропередачі (рисунок 1), однак для задоволення повною мірою вимог проектних організацій воно потребує доопрацювання та удосконалення. У процесі роботи з програмним пакетом були виявлені неточності представлення результатів розрахунку, помилки в роботі програми, а також деякі помилки, пов'язані з математичними розрахунками, які в рамках магістерської кваліфікаційної роботи планується усунути.

Програма механічного розрахунку повітряних ліній

Рисунок 1 – Програма механічного розрахунку повітряних ліній
(анімація: 21 кадр, 5 циклов повторення, 108 килобайт)

Враховуючи все вищесказане, магістерська робота присвячена актуальній темі. Розроблене програмне забезпечення може бути застосоване як для навчальних цілей, так і в департаментах з проектування, для прискорення видачі готових проектів, пов'язаних з будовою або реконструкцією існуючої повітряною лінією електропередач

2. Мета і задачі

Метою магістерської кваліфікаційної роботи є розробка програмного забезпечення для автоматичного проектування повітряних ліній електропередач за допомогою інструменту САПР – AutoCAD.

Поставлені такі питання:

  1. Огляд та критичний аналіз існуючого програмного забезпечення навчально-дослідної лінійної підсистеми САПР повітряних ліній напругою 35-750 кВ.
  2. Оптимізація існуючих алгоритмів навчально-дослідної САПР повітряних ліній, з урахуванням вимог чинного ПУЕ.
  3. Розробка програмного модуля навчально-дослідної системи автоматичного проектування повітряних ліній для розстановки опор з використанням CAD-технологій.
  4. Розробка програмного модуля навчально-дослідної системи автоматичного проектування повітряних ліній для розрахунку переходів з використанням CAD-технологій.

3. Огляд існуючого програмного забезпечення

Навчально-дослідна САПР повітряних ліній, що використовується в даний момент на кафедрі електричних систем Донецького національного технічного університету, реалізована на алгоритмах, розроблених магістром в 2010 році Аллагулова Альоною Владіморовной [2].

Для оптимізації коду УД САПР ПЛ була створена інформаційна база даних, що містить відомості необхідні для розрахунку механічної міцності проводів. Використана реляційна таблична модель даних. Локальна база даних зберігається в одному файлі, де укладено кілька таблиць. Була використана СУБД – Microsoft Access.

Саме ж програмне забезпечення було розроблено Хворостяненко Михайлом Олександровичем [1] за допомогою об'єктно-орієнтованої мови програмування – Delphi 7. У цілому лінійна підсистема працює стабільно, однак при роботі з нею, були виявлені неточності і помилки розрахунків, які належить усунути в рамках магістерської кваліфікаційної роботи.

На даний момент, з комплексу прикладних програмою системи автоматичного проектування, налагоджена й оптимізована тільки програма механічного розрахунку повітряних ліній електропередач високої і надвисокої напруги. У ній частково реалізований алгоритм побудови стріл провисання в САПР AutoCAD. Програми розрахунку монтажних стріл провисання при різних температурах, розрахунку перетинів повітряних ліній електропередач з об'єктами, розстановки опор по подовжньому профілю траси, розрахунку відстаней для установки гасителів вібрації тощо потребують коригування математичного апарату та доопрацюванні програмної частини.

4. Огляд досліджень по темі

На сьогоднішній день у світі існує безліч готових програмних продуктів для автоматизації проектування повітряних ліній, а також для автоматичного комплектації робочих креслень за проектом і формування пояснювальної записки. До таких програм можна віднести кілька САПР, розроблених на території Росії: Model Studio CS ЛЕП, EnergyCS Line, а також LineNet10_bt, LineMechCad, LineCrossCad і т.д. Серед іноземних розробників варто відзначити комплекс прикладних програм, розроблених у США компанією Power Line Systems.

4.1 Model Studio CS ЛЭП

Model Studio CS ЛЕП являє собою програмний комплекс, призначений для розрахунку і випуску комплекту документів при проектуванні повітряних ліній електропередач усіх класів напруг на стадіях будівництва, реконструкції та ремонту.

Програмний комплекс розроблений на основі положень чинної нормативно-технічної документації та повністю відповідає вимогам ПУЕ-7. При розробці використовувалися сучасні технології, що дозволило зробити комплекс інтерактивним, простим і зручним у використанні. Завдяки інтерактивності інтерфейсу Model Studio CS виконання розрахунків і оформлення документації здійснюються в режимі реального часу.

Model Studio CS ЛЕП працює в середовищі AutoCAD 2007-2012 і програмних засобів, до складу яких AutoCAD увімкнений (AutoCAD Architecture, AutoCAD Civil 3D та ін.) [3].

4.2 EnergyCS line

EnergyCS line дозволяє виконати автоматизовану розстановку проміжних опор по профілю траси з урахуванням перетинів і зон заборони, отримати криві провисання проводу, габарити і розподіл механічних напружень в будь-якому прольоті, отримати таблиці монтажних тяжінь і монтажних стріл провисання проводу, грозозахисного троса і оптичного кабелю.

Також можна оцінити необхідність установки гасителів вібрації і розрахувати їх точки кріплень на проводі і на грозозахисному тросі, перевірити відстані «провід – трос» по вертикалі і отримати рекомендації щодо розстановки опор для вирішення проблеми недостатнього відстані, визначити навантаження на підвіс дроти з метою оцінки стійкості підвісних гірлянд ізоляторів [4].

4.3 ООО «ПроЭнергоСофт»

Даний комплекс програм призначений для розрахунку втрат напруги, струмів короткого замикання та інших параметрів електричних мереж в нормальному і післяаварійних режимах. Програми виробляють механічний розрахунок проводів, тросів і самонесучих кабелів ліній електропередачі, дозволяє проводити розрахунок нормативних навантажень, погонних і наведених навантажень, критичних прольотів. Видна повна картина (тяжіння, стріли провисання, напруги) поведінки дроти, самонесучого кабелю при різних поєднаннях кліматичних умов і довжин прольотів. Є можливості виконання розрахунку перетинів повітряних ліній зв'язку та електропередачі з інженерними спорудами і природними перешкодами, монтажних тяжінь і стріл провисання проводів, тросів. Програма виконує розрахунок монтажних тяжінь, стріл провисання проводів, тросів.

Підсумкові результати формуються в MS Excel. Таблиці можуть бути розміщені в будь-який бажаний формат А3 або А4 Word, Excel, AutoCAD, – заготівлю проектної, експлуатуючої організації [5].

4.4 Power Line Systems

Програмне забезпечення дозволяє автоматизувати обчислення розрахункових навантажень і перевірку міцності відповідно до міжнародних стандартів. Стандартна версія програми має можливість проектування лінії в будь-якій місцевості, розрахунок стріл провисання проводів, навантажень, необхідних для проектування лінії електропередачі. Забезпечує автоматичний вибір місця будови лінії при мінімальних витратах на її спорудження [6].

5. Робота з системами автоматизованого проектування

Однією з найбільш поширених САПР, використовуваних інженерами з різних галузей промисловості, є AutoCAD. Перевага використання CAD проявляється в більш високій продуктивності праці у інженерів. На відміну від креслень, які виконуються в звичайних графічних редакторах або вручну, інженери можуть робити проекти в САПР набагато швидше, а більш висока продуктивність означає, що кількість працівників можна зменшити. Це призводить до зниження витрат на персонал, а кінцевий продукт, вироблений за допомогою CAD технологій, має більш високу якість і конкурентоспроможність.

Сучасна система AutoCAD в якості стандартних засобів програмування підтримує LISP, ObjectARX і Microsoft Visual Basic for Applications (VBA). У той же час безліч інженерів, які не є професійними програмістами, оволоділи розробкою додатків в середовищі Borland Delphi. Багато хто з них одночасно працюють і з AutoCAD.

Фірма Autodesk офіційно не підтримує Delphi в якості стандарту для розробки додатків, але впровадження в систему AutoCAD технології ActiveX робить його доступним для програм, створених в середовищах, що використовують СОМ-технології. Втім, є і нестандартні прийоми, що дозволяють працювати з системою AutoCAD з будь-яких програм. Слід зауважити, що використання будь-яких інструментів вимагає від розробника знання мови LISP, однак це досить потужний інструмент, що дозволяє виконувати всі необхідні функції. Не слід намагатися використовувати Delphi для повної розробки великих програм, що інтенсивно працюють з графічною базою AutoCAD. Такі програми, безумовно, потрібно розробляти з використанням ObjeclARX або LISP.

Як приклад використання AutoCAD при автоматизованому проектуванні представлена ??процедура, розроблена М.А. Хвороятяненко:

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
BeginPoint, EndPoint: OleVariant;
Line: IAcadLine;
Begin
// задаємо змінний тип масиву з трьох дійсних чисел
BeginPoint:= VarArrayCreate([0, 2], varDouble);
EndPoint:= VarArrayCreate([0, 2], varDouble);
Try
// кінцева точка задається обчисленням координат через прирощення,
// зазначені в у вихідному Excel файлі
EndPoint[0]:= BeginPoint[0]+PrX; // координата X
EndPoint[1]:= BeginPoint[1]+ PrY; // координата Y
EndPoint[2]:= BeginPoint[2]+ PrZ; // координата Z
// функцій AddLine повертає інтерфейс IAcadLine збудованого об'єкта,
// який ми присвоюємо відповідної змінної
Line:= AcadDoc.ModelSpace.AddLine(BeginPoint, EndPoint);
// тепер з цією лінією можна робити все, що дозволяє AutoCad, наприклад
// змінити колір
Line.color:= acRed;
// змінити товщину лінії
Line.Lineweight:= acLnWt040
except
end;
end;


Результатом взаємодії програми розрахунку механічної міцності ПЛ є графік отриманий в середовищі AutoCad (рисунок 2).

Приклад застосування AutoCad для виведення результатів механічних розрахунків проводів

Рисунок 2 – Приклад застосування AutoCad для виведення результатів механічних розрахунків проводів

Далі є можливість подальшого форматування отриманих результатів, виведення на друк, збереження на носії інформації.

Висновки

Результатом магістерської кваліфікаційної роботи є створення навчально-дослідної системи автоматизованого проектування повітряних ліній високої і надвисокої напруги, яка дозволить повною мірою проводити розрахунки, необхідні при проектуванні та реконструкції повітряних ліній, з побудовою наочних креслень в AutoCAD.

При написанні даного реферату магістерська робота не завершена. Остаточний варіант роботи можна отримати у автора або наукового керівника після грудня 2013.

Список источников

  1. Хворостяненко М.А. — "Розробка і дослідження програмного забезпечення підсистеми щодо лінійної частини УД САПР повітряних ЛЕП напругою 35-750 кВ".
  2. Алагулова А.В. — "Удосконалення інформаційного та математичного забечення УД САПР повітряних ЛЕП напругою 35-750 кВ".
  3. Model Studio CS ЛЭП v.2 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.csoft.ru/.....
  4. EnergyCS Line 3 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.csoft.ru/....
  5. Проектирование ЛЭП [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://xn--c1adxddabidmmx3i.xn--p1ai/....
  6. Power Line Systems [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.powline.com/products.html.
  7. Правила улаштування електроустановок. Глава 2.4, глава 2.5 із зміною №1. – К.: ГРІФРЕ, 2006. – 143.