Система автоматизированного выбора гибких сборных шин распределительных устройств
Разработка системы автоматизированного выбора сечения гибких сборных шин. Оценка наибольшего перетока мощности по результатам анализа нормальных, аварийных режимов в распределительном устройстве. Реализация программы на алгоритмическом языке Turbo Basic.
Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 14.04.2018 |
Размер файла | 146,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Система автоматизированного выбора гибких сборных шин распределительных устройств
Сборные шины в распределительных устройствах (РУ) с напряжением 35 кВ и выше обычно выполняются сталеалюминевыми проводами. При большой нагрузке или для предотвращения коронирования в каждой фазе могут быть использованы два и более провода. Сечение сборных шин выбирается, как известно, по длительно допустимому току [1]:
алгоритмический программа автоматизированный
(1)
Величина максимального рабочего тока определяется по максимально возможному перетоку мощности по сборным шинам:
, (2)
где Uном - номинальное напряжение РУ, кВ.
Определение величины максимального перетока мощности в современных схемах распределительных устройств является достаточно сложной и трудоемкой задачей без применения вычислительной техники. Именно поэтому была разработана система автоматизированного выбора гибких сборных шин, выполняемых проводами. Система реализована на алгоритмическом языке Visual Basic и рассчитана на диалоговый режим работы. Для определения наибольшего перетока мощности необходимо рассмотреть нормальный и аварийные режимы в РУ. На Рис. 1 показана схема замещения системы сборных шин, выполняемой по одной из линейных схем.
Рис. 1. Расчетная схема замещения сборных шин (линейная схема)
На схеме все точки присоединения блочных трансформаторов, автотрансформаторов (АТ) или трансформаторов связи и линий электропередач (ЛЭП) пронумерованы цифрами в кружочках, и называются узлами. Сначала нумеруются узлы подключения автотрансформаторов или трансформаторов связи, затем блочных трансформаторов, а потом линий электропередач. Последний узел называется базисным и должен обязательно принадлежать ЛЭП. Нумерация ветвей (цифры в квадратах) производится произвольно. Узлы и ветви нумеруются подряд без пропусков, начиная с единицы. На схеме замещения обязательно указываются величины перетоков мощности по линиям, трансформаторам и автотрансформаторам. Причем, если переток направлен к сборным шинам, то он берется со знаком «+», а если от них, то со знаком «-».
Для расчета перетоков по ветвям схемы используется метод узловых напряжений. Перетоки мощности по ветвям при этом моделируются токами в ветвях, а источники мощности в узлах (трансформаторы, автотрансформаторы, линии электропередач) - источниками токов. Проводимости ветвей принимаются равными единице.
Из проводимостей ветвей формируется матрица узловых проводимостей, элементы которой являются коэффициентами при узловых напряжениях. Правой частью, в сформированной таким образом системе уравнений, являются источники тока, задаваемые в узлах. Причем, необходимо помнить, что источник тока - отходящая линия в базисном узле, не задается. В результате решения системы уравнений определяются напряжения в узлах схемы. Зная напряжения в узлах и величины проводимостей ветвей, легко определить токи в ветвях схемы:
, (3)
где IB - ток в ветви; GB - проводимость ветви; E - значение напряжения в узлах схемы; k - номера узлов, обозначающие начала ветвей; j - номера узлов, обозначающие концы ветвей.
Так как токи в ветвях моделируют перетоки мощности по ветвям, то рассчитав по выражению (3) перетоки в ветвях схемы, легко выбрать наибольший переток мощности. Для этого рассматривают нормальный режим и ряд аварийных.
В аварийных режимах сначала попеременно отключают все автотрансформаторы (трансформаторы) связи, затем блочные трансформаторы, а затем линии электропередач. Причем, при отключении одной линии, оставшиеся в работе линии должны пропустить и мощность, передававшуюся по отключенной линии. При отключении одного из автотрансформаторов (трансформаторов) связи, если их два, второй берет на себя всю мощность, которая протекала по отключенному автотрансформатору (трансформатору) связи.
Если схема распределительного устройства имеет кольцевую структуру, например, схемы с тремя выключателями на два присоединения, с четырьмя выключателями на три присоединения, различные многоугольники и т.д., то вместе с выбором сечения сборных шин производится и выбор сечения ошиновки, соединяющей сборные шины с выключателями. В этом случае узлы и ветви в расчетной схеме замещения нумеруются следующим образом (Рис. 2).
Рис. 2. Расчетная схема замещения сборных шин (кольцевая схема)
Сначала нумеруются узлы подключения автотрансформаторов (трансформаторов) связи, затем блочных трансформаторов, затем ЛЭП. Причем, номер узла подключения последней линии электропередач, которому должен быть присвоен номер базисного узла, сначала пропускается, и номера узлов присваиваются точкам подключения к сборным шинам ошиновки ячеек выключателей. Когда все эти точки будут пронумерованы, тогда нумеруется базисный узел, к которому подключается последняя ЛЭП. Ветви также нумеруются специальным образом. Сначала нумеруются ветви, содержащие выключатели, а затем ветви, заключенные между узлами, в которых подключаются к сборным шинам ошиновка выключателей.
Описание структуры программы
На Рис. 3 приведена структурная блок-схема системы.
Рис. 3. Структурная блок-схема системы автоматизированного выбора гибких сборных шин
В программном плане система автоматизированного выбора сборных шин состоит из управляющей программы, архива данных и ряда подпрограмм. Рассмотрим подробнее некоторые из них.
Блок архива данных содержит сведенья о технических характеристиках проводов [2], допустимых расстояниях между соседними фазами и между проводами в расщепленной фазе [3]:
· марка провода;
· сечение алюминиевой части провода, мм2;
· сечение стальной части провода, мм2;
· допустимый ток нагрузки вне помещения, А;
· допустимый ток нагрузки внутри помещения, А;
· диаметр провода, мм;
· масса единицы длины провода, кг/км;
· наименьшее допустимое расстояние между соседними фазами, см;
· расстояние между проводами в расщепленной фазе, см.
Архив данных представляет собой одномерный массив. Первые шесть переменных архива расположены в порядке возрастания величины сечения провода - каждому значению индекса соответствует определенное сечение алюминиевой и стальной части провода, а так же соответствующие этому сечению величины допустимой токовой нагрузки вне и внутри помещений, диаметр провода и масса единицы его длины. Индексы следующих переменных соответствуют кодам напряжений, на которые выполняются сборные шины.
В подпрограмме ввода исходных данных в диалоговом режиме с клавиатуры дисплея вводятся следующие данные:
· число независимых узлов;
· число ветвей;
· число АТ (трансформаторов) связи, подключенных к РУ;
· число блочных трансформаторов, подключенных к РУ;
· число отходящих ЛЭП;
· cos ц генераторов;
· код типа установки (1 - вне помещения, 2 - внутри помещения);
· величина теплового импульса на сборных шинах РУ, кА2•с (задается только для ЗРУ);
· начальное значение периодической составляющей тока трехфазного к.з. на сборных шинах, кА;
· величина напряжения РУ, кВ;
· код напряжения (1 - 35 кВ, 2 - 110 кВ, 3 - 220 кВ, 4 - 330 кВ, 5 - 550 кВ, 6 - 750кВ, 7 - 1150 кВ).
Далее задается топология схемы замещения:
· номера ветвей;
· номера узлов, обозначающие начала ветвей;
· номера узлов, обозначающие концы ветвей.
Затем задаются:
· код схемы РУ (1 - для линейных схем, 2 - для кольцевых схем);
· число выключателей (задается только для кольцевых схем);
· номер узла источника мощности;
· величина перетока мощности, подходящего к узлу или отходящего от узла.
Описание алгоритма работы программы
В подпрограмме формирования матрицы узловых проводимостей из проводимостей ветвей логическим путем производится формирование матрицы узловых проводимостей. Затем эта матрица обращается и в дальнейших расчетах используется уже обратная матрица узловых проводимостей.
Узловые напряжения определяются путем перемножения обратной матрицы на столбец свободных членов, сформированный в отдельной подпрограмме. Каждому рассматриваемому режиму соответствует свой столбец свободных членов.
После выбора сечения провода он проверяется на электродинамическую и термическую стойкость, а также на корону. Проверка на термическую стойкость, согласно ПУЭ, производится только для закрытых РУ. Если провод не проходит по термической стойкости или по короне, то автоматически производится увеличение сечения провода (если это возможно) или же производится дальнейшее расщепление фазы.
Проверка шин на термическую стойкость сводится к определению минимального сечения qmin, при котором они будут нагреты до максимально допустимой температуры:
, (4)
где Вk - тепловой импульс, А2•с; С = 91 - величина характеризующая для алюминиевых шин допустимое тепловое состояние проводника в конце короткого замыкания А•с/мм2.
Гибкие провода ОРУ напряжением 35кВ и выше проверяются на корону. Условие проверки имеет вид:
, (5)
где Е - напряженность электрического поля около поверхности; E0 - начальная критическая напряженность электрического поля, кВ/см.
, (6)
m - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода; r0 - радиус провода.
Напряженность электрического поля около поверхности нерасщепленного провода определяется по выражению:
, (7)
где U - линейное напряжение, кВ; Dср - среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см.
В случае необходимости предусмотрено расщепление фазы провода на 2, 3,…, 8 частей. Напряженность электрического поля (максимальное значение) вокруг расщепленных проводов:
, (8)
где k - коэффициент, учитывающий число проводов n в фазе; rэк - эквивалентный радиус расщепленных проводов.
После выбора провода, на печать выводятся исходные данные, рассчитываемого режима:
· наибольший переток мощности, МВт;
· наибольший ток, А;
· величина cos ц генераторов;
· величина тока трехфазного к.з., кА;
· класс напряжения РУ, кВ;
· число, подключенных к РУ блочных трансформаторов;
· число, подключенных к РУ автотрансформаторов или трансформаторов связи;
· число отходящих ЛЭП, подключенных к РУ.
Затем на печать выводятся справочные данные выбранного провода:
· марка выбранного провода;
· сечение алюминиевой части провода, мм2;
· сечение стальной части провода, мм2;
· длительно допустимый ток, А;
· наружный диаметр провода, мм;
· масса провода, кг/км;
· число проводов в расщепленной фазе.
Простота подготовки и ввода данных, небольшое время расчета (около 10 минут вместе с вводом данных и выводом результатов выбора) позволяет пользователю рассчитать не один вариант присоединения линий и трансформаторов, а путем перебора вариантов с различным порядком присоединения линий и трансформаторов произвести оптимизацию конструкции сборных шин.
Библиографический список
1. Электрические станции и подстанции: учеб.-метод. пособ. / Б.И. Костылев, А.С. Добросотских. - Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2014. - 167 с.
2. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. - СПб: БХВ-Петербург, 2013. - 608 с.
3. Правила устройства электроустановок. - М: ЮРАЙТ, 2007. - 400 c.
4. Visual Basic for Applications в MS Excel 2010: основы работы: методические указания к выполнению лабораторных работ по информатике для обучающихся по всем программам бакалавриата и специалитета дневной формы обучения / сост. Н.Д. Берман, Н.И. Шадрина. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2015. - 55 с.
5. http://www.mini-soft.ru/document/elektronnyy-uchebnik-po-vba-excel-index
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка программных средств автоматизированного анализа динамических свойств позиционной следящей системы с учетом люфта редуктора. Проектирование алгоритма и программы расчета и построения фазовых портретов или переходных процессов данной системы.
курсовая работа [432,5 K], добавлен 28.11.2012Выбор и анализ языка программирования для проектирования системы автоматизированного поиска по таблицам. Ввод в теории поиска и принятия решений. Роль формальных методов при решении практических проблем выбора. Средства ввода и корректировки таблиц.
отчет по практике [53,0 K], добавлен 12.05.2015Разработка программы на языке Turbo Pascal, обеспечивающей работу пользователя в диалоговом режиме с возможностью выбора функций с помощью одноуровневого меню вертикального типа. Блок-схема и листинг программы, описание руководства пользователя.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.03.2014Оценка погрешности и точности в математике. Составление программы и алгоритма для численного дифференцирования с заданной допустимой погрешностью на алгоритмическом языке Turbo Pascal 7.0. Составление алгоритма и программы аппроксимации функции.
курсовая работа [810,6 K], добавлен 24.03.2012Составление программы на алгоритмическом языке Turbo Pascal. Разработка блок-схемы алгоритма её решения. Составление исходной Pascal-программы и реализация вычислений по составленной программе. Применение методов Рунге-Кутта и Рунге-Кутта-Мерсона.
курсовая работа [385,0 K], добавлен 17.09.2009Назначение газораспределительных станций. Общие технические требования к системам автоматизированного управления газораспределительными станциями. Выбор промышленного контроллера. Разработка схемы соединений системы автоматизированного управления.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 10.04.2017Назначение и состав, система автоматизированного управления мобильной газораспределительной станцией. Структурная схема соединений системы автоматизированного управления. Алгоритм управляющей программы. Отладка разработанного программного обеспечения.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 20.03.2017Роль и место профессиональных компьютерных программ в современном обществе. Программы автоматизированного рабочего места (АРМ), системы автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) и управления (АСУ).
реферат [105,7 K], добавлен 30.04.2014Накопители на гибких магнитных дисках позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере, делать архивные копии программных продуктов, содержащихся на жестком диске.
реферат [24,4 K], добавлен 18.07.2008Обследование объекта, обоснование необходимости систем компьютерного тестирования. Анализ существующих разработок и обоснование выбора технологии проектирования. Создание системы компьютерного тестирования на основе случайного выбора в среде Visual Basic.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 18.08.2013Анализ эффективности методов сортировки данных в языке Turbo Pascal. Разработка эскизного и технического проекта программы. Сортировка без и с использованием дополнительной памяти, за исключением небольшого стека (массива). Сортировка связанных списков.
курсовая работа [359,0 K], добавлен 23.05.2012Идея создания системы удаленного управления и контроля устройств. Разработка электрической принципиальной и структурной схемы. Обоснование выбора микроконтроллера и чипа ENC28J60. Обоснование выбора и отладки среды моделирования, программы и компилятора.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 26.08.2014Программирование и структура программы на языке Turbo Pascal и MS Visual C++6.0. Вычисление площади круга. Реализация программы в системе Turbo Pascal и MS VISUAL C++6.0 для Windows. Структура окна ТРW. Сохранение текста программы в файле на диске.
лабораторная работа [3,7 M], добавлен 22.03.2012Разработка системы автоматизированного анализа сложных объектов образовательной системы. Построение диаграмм последовательности, кооперации, классов, состояний, компонентов, а также развертывания. Представление сгенерированных кодов клиента и сервера.
курсовая работа [501,1 K], добавлен 23.06.2014Технологии автоматизированного проектирования, автоматизированного производства, автоматизированной разработки и конструирования. Концептуальный проект предполагаемого продукта в форме эскиза или топологического чертежа как результат подпроцесса синтеза.
реферат [387,2 K], добавлен 01.08.2009Характеристика используемой операционной системы, языка программирования. Структура программы на языке Turbo Pascal 7.1. Операторы языка Turbo Pascal. Проведение сортировки записей. Алгоритмы программы и подпрограмм. Причины возникновения ошибок.
курсовая работа [454,1 K], добавлен 13.06.2014Разработка программы на языке Turbo Pascal 7.0 для преобразования кинетической схемы протекания химических реакций при изотермических условиях в систему дифференциальных уравнений. Ее решение в численном виде методом Рунге-Кутта четвертого порядка.
курсовая работа [929,7 K], добавлен 06.01.2013Предпосылки внедрения систем автоматизированного проектирования. Условная классификация САПР. Анализ программ, которые позволяют решать инженерные задачи. Система управления жизненным циклом продукта - Product Lifecycle Management, ее преимущества.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 26.09.2010Проект автоматизированного рабочего места для работы с клиентами и использования клиентских баз данных. Регистрация данных о состоянии объекта управления. Обеспечение взаимодействия человека с системой. Доступ к результатам регистрации информации.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 02.10.2010Разработка информационно-программного комплекса для использования на IBM-совместимых ПК в качестве автоматизированного рабочего места обработки информации. Реализация базы данных в СУБД IBexpert. Характеристики разработанной информационной системы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.08.2012