книги из ГПНТБ / Методические рекомендации по подготовке исходной информации при автоматизированном проектировании сельских электрических сетей утверждены секцией эксплуатации электрооборудования и энергоснабжения Ученого совета ВИЭСХ 4 июня 1974 г

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

имени В. И. ЛЕНИНА

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПОДГОТОВКЕ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ

СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Москва 1974

УДК 631.371.621.311.4—52

Методические рекомендации по подготовке исходной ин­ формации при автоматизированном проектировании сельских электрических сетей. М„ ВИЭСХ, 1974.

Дано краткое описание функциональной и организацион­ ной структуры автоматизированной системы проектирования (АСП) сельских электрических сетей. Для повышения эф­ фективности использования АСП в проектных организациях подробно рассмотрены с количественной оценкой различные способы сокращения затрат ручного труда на подготовку исходной информации о сетях. Рекомендации применимы также при автоматизации решения задач с большим объ­ емом исходной информации в других отраслях сельскохозяй­ ственного производства. Табл. 2, библ. 10.

Рекомендации разработаны канд. техн. наук В. П. Ко­ нечным.

Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации

сельского хозяйства (ВИЭСХ), 1974

Автоматизированное проектирование сельских электрических сетей

Задача автоматизации проектирования сельских электри­ ческих сетей может быть успешно решена при помощи спе­ циальной системы проектирования (АСП). Ее следует рас­ сматривать как одну из подсистем автоматизированной системы управления (АСУ) электроснабжением сельского хо­

зяйства [1]- На современном этане развития электронно-вычислитель­

ной техники и математических методов АСП сельских сетей может удовлетворять достаточно высоким требованиям. В частности, АСП в состоянии обеспечить универсальность по условиям применения, оптимальные проектные решения, высокую эффективность использования в проектной прак­ тике.

Проектные организации проводят перспективное и те­ кущее, или конкретное проектирование. Результаты пер­ спективного проектирования электроснабжения сельских по­ требителей крупных географических районов или зон необ­ ходимы для планирующих организаций; цель конкретного проектирования — составление технических проектов электри­ фикации конкретных объектов, на основе которых осуществля­ ется финансирование и производство электромонтажных работ.

Технический проект электрификации определенной терри­ тории составляют, как правило, для сетей одной ступени трансформации напряжения. Проект состоит из рабочих чер­ тежей и пояснительной записки, где приведены основные ха­

нансовые расчеты. Структура работ по составлению техниче­ ских проектов применительно к ЦВМ включает в себя;

оптимизационные технико-экономические расчеты; вспомогательные расчеты; оформление и тиражирование проекта.

3

При соответствующей разработке алгоритма АСП сель­ ских электрических сетей может быть достаточно универсаль­ ной. В частности, алгоритм АСП может предусматривать перспективное и конкретное проектирование сетей без огра­ ничения их объема, или размеров. Причем перспективное про­ ектирование следует ограничить только оптимизационными расчетами с выводом на печать минимально необходимой вы­ ходной информации. Для конкретного проектирования вновь сооружаемых и реконструкции существующих сетей алго­ ритм должен предусматривать различные экономико-геогра­ фические, климатические и другие условия функциони­ рования сетей, а также использование разных типов техниче­ ских устройств и модификаций опор ВЛ и подстанций, из­ вестных в практике сельской электрификации.

Эти возможности могут быть реализованы при включении в алгоритм АСП соответствующей нормативно-справочной информации, содержащейся в прейскурантах, ценниках, ти­ повых проектах, каталогах на оборудование, ГОСТах и тех­ нических нормах.

Исследованиями доказано, что оптимизацию технико-эко­ номических показателей электрических сетей обеспечивают методы математического программирования. В частности, работы. ВИЭСХ по автоматизации проектирования сельских электрических сетей с применением методов линейного и ди­ намического программирования показали возможность по­ лучения оптимальных проектных решений по критерию ми­ нимума приведенных затрат при нормируемых отклонениях напряжения у потребителей [2, 3]. В более ранних работах [4, 5] показаны также значительные возможности оптимиза­ ции сетей в разнообразных условиях их функционирования, но на основе более простого математического аппарата.

К вспомогательным проектным работам относятся расче­ ты, проводимые после получения оптимального (по основ­ ным технико-экономическим показателям) решения. Сюда входят расчеты токов короткого замыкания, выбор парамет­ ров защитной и коммутационной аппаратуры, расчеты по­ требностей в материалах (спецификации) и капитальных вложениях (сметы) и другие показатели, определяемые нор­ мами технологического проектирования [6].

Для реализации вспомогательных расчетов в АСП доста­ точно простой формализации принятой в проектных органи­ зациях методики.

Оформление и тиражирование технических проектов в лю­ бом количестве экземпляров (за исключением некоторой части пояснительной записки и рабочих чертежей) возможно на ЦВМ, оснащенных алфавитно-цифровыми печатающими устройствами (АЦПУ).

4

Таким образом, современные средства математического и технического обеспечения создают реальные предпосылки для разработки АСП сельских сетей, обладающей широкими возможностями по автоматизации производства почти всех видов работ, связанных с составлением технических проектов и регламентируемых действующими нормами и правилами проектирования.

Однако при автоматизации производства проектных работ ручной труд сохраняется на подготовительных операциях. АСП сельских сетей, как и любая АСУ, принадлежит к так называемым человеко-машинным системам, которые функци­ онируют только с участием человека. При этом на человека возлагаются функции творческого и нетворческого характера. Наиболее важные и ответственные творческие функции вы­ полняют специалисты высокой квалификации. Они определя­ ют, например, стратегию применения АСГ1 или выбирают ре­ шения в ситуациях вне «компетенции» АСП. Нетворческие или формально-исполнительские функции заключаются в под­ готовке исходной информации о сетях в виде, пригодном для обработки ее на ЦВМ.

Настоящие рекомендации имеют цель повысить эффек­ тивность практического использования АСП в проектных ор­ ганизациях. Этот показатель должен быть отнесен к числу ос­ новных характеристик АСП. С этой точки зрения разработка рациональной системы подготовки исходной информации яв­ ляется первостепенной задачей. Актуальность ее вызвана тем, что до сих пор специальных исследований в этой области не проводили; проектирование сельских сетей связано с необ­ ходимостью обработки больших объемов исходной информа­ ции, представляющей собой описание большого числа сравни­ тельно мелких потребителей электроэнергии, разбросанных на обширных территориях; практика использования сущест­ вующих программ расчета сельских сетей показывает, что затраты ручного труда па подготовку и машинного времени на обработку исходной информации неоправданно велики, главным образом из-за нерационального использования ЦВМ.

Согласно разработанной в ВИЭСХе методике оценки эф­ фективности автоматизации проектирования систем сельско­

где Зр, За — приведенные затраты на реализацию про­ ектных решений соответственно при «ручном» и автоматизи­ рованном проектировании; Ср -- стоимость проектирования вручную; Сп, См — соответственно стоимость 1 ч подготови­ тельных работ и машинного времени; Тп, Тм — соответствен­ но время на подготовку исходных данных к виду, пригодно-

му для расчетов на ЦВМ, и машинное время на выполнение расчетов.

В выражении (1) стоимостные показатели проектирова­ ния включают в себя нормативный коэффициент эффектив­ ности капитальных вложений, а в стоимость 1 ч машинного времени входит заработная плата оператора, непосредственно ведущего расчеты за пультом управления ЦВМ.

Первое слагаемое (в круглых скобках) выражения (1) обычно положительно, так как применение методов матема­ тического программирования при автоматизированном проек­

ность решения зависит от квалификации, опыта и интуиции проектировщика, поэтому вероятность получения оптималь­ ного решения мала.

Эффективность автоматизации проектирования увеличи­ вается, если и второе слагаемое (в квадратных скобках) вы­ ражения (1) положительно. Это увеличение не может быть сколько-нибудь существенным, так как затраты на проектные работы составляют обычно несколько процентов затрат на реализацию самого решения (в абсолютном выражении эко­ номический эффект от автоматизации производства самих проектных работ по сетям в масштабе страны может составить значительную величину). Однако в психологическом и со­ циальном аспектах анализ второго слагаемого выраже­ ния (1) представляет особый интерес. Возможны два случая, когда:

Если разность приведенных затрат по выражению (2) меньше нуля, значит соответствующий аппарат автоматизи­ рованного проектирования сетей для проектных организаций неприемлем с производственной точки зрения, так как тре­ бует больших затрат по сравнению с проектированием вруч­ ную. Из выражения (2) можно записать

Если разность меньше нуля, то непреодолимым препятстви­ ем для широкого внедрения в проектную практику аппарата автоматизированного проектирования станет так называемый психологический барьер .проектировщиков.

Автоматизированное проектирование выгодно для про­ ектных организаций в том случае, если разность затрат по выражению (2) больше нуля или сравниваемые величины равнозначны. В последнем случае, когда разность затрат

6

по выражению (3) близка к нулю, внедрение в практику автоматизированного проектирования сопряжено с опреде­ ленными трудностями, поскольку переход на автоматизацию в первое время неизбежно вызовет снижение производитель­ ности труда и заработной платы производственного персо­ нала.

Таким образом, из анализа выражения (3) следует, что чем меньше затраты на подготовительные работы при авто­

разнообразными факторами. Так, затраты машинного време­ ни зависят от типа ЦВМ, свойств математического аппарата алгоритма АСГ1, объема и структуры размещения норматив­ но-справочной информации в устройствах памяти ЦВМ, раз­

ни здесь не рассматриваются, так как они могут быть опреде-' лены лишь в конкретных условиях алгоритмизации и про­ граммирования АСП.

Подготовительные работы при автоматизированном про­ ектировании включают в себя два этапа: сбор исходной ин­ формации о сетях; кодирование и запись ее на машинные носители информации.

Сбор информации о сетях необходим независимо от спо­ соба проектирования (вручную или при помощи ЦВМ). При­ чем автоматизация большинства этих работ практически пока не представляется возможной, например изыскания и согласо­ вания прохождения трасс ВЛ на местности и т. и.

Областью применения настоящих рекомендаций являют­ ся работы второго этапа, необходимость в которых возника­ ет только при автоматизированном проектировании электри­ ческих сетей. Затраты на них в основном определяются объ­ емом исходных данных о сетях. Приняв с некоторыми допу­ щениями стоимость 1 ч подготовительных работ по выраже­ ниям (1), (2), (3) за постоянную величину, можно от анали­ за приведенных затрат перейти к анализу затрат рабочего

7

числу десятичных разрядов ячейки памяти ЦВМ, необходи­ мых для записи этого кода; t — затраты рабочего времени на запись одного разряда (цифры) кода на машинные носители информации.

Отметим, что при проектировании на ЦВМ все многооб­ разные параметры и условия функционирования сетей мо­ гут быть представлены цифровыми кодами (за некоторыми исключениями, например, названия объектов и населенных пунктов).

В дальнейшем при анализе затрат по выражению (4) предполагаем, что конфигурация и схема соединений проек­ тируемых сетей подготовлены инженеро-м-проектировщиком в виде планов с нанесением на них всех исходных данных (нагрузок потребителей, нумерации узлов, условий функци­ онирования сетей и т. д.).

цифровой информации затрачивает время, равное tб, а при переносе ее с помощью специального аппарата (УПД или «телетайпа») с бланков на перфоленты — /л . Запись исходной информации с перфолент во внешнюю память ЦВМ, т. е. на магнитные носители информации (магнитные ленты, ба­ рабаны и т. п.) проводится по специальной программе при помощи ЦВМ с незначительными затратами ручного труда оператора, которые можно не учитывать в расчетах по выра­ жению (4).

Напомним, что специальный или стандартный бланк явля­ ется моделью некоторой части ячеек памяти ЦВМ, поскольку каждая строка бланка соответствует одной ячейке машин­ ной памяти. Поэтому в дальнейшем, если нет специальных оговорок в тексте, под ячейками памяти будем иметь в виду также и строки специальных бланков.

Одна из основных задач настоящих рекомендаций — це­ ленаправленное использование широких вычислительных и других возможностей современных ЦВМ для создания ра­ циональной системы подготовки исходной информации, по­ нимаемой как комплекс специальных мер и приемов, кото­ рый обеспечивал бы наибольшую экономию затрат рабочего времени. Кроме того, такая система должна обеспечивать простоту и удобство кодирования и записи, а также надеж­ ность контроля информации, записываемой на машинных но­ сителях. Простота, удобство и надежность контроля записи снижают психологический барьер и, следовательно, позволя­ ют использовать на подготовке информации менее квалифи­ цированных работников.

8

Основными способами снижения затрат на подготовку ис­ ходной информации являются:

малозначное кодирование [8];

компактное размещение кодов исходных данных на ма­ шинных носителях информации;

уменьшение объема записываемой информации (целена­ правленным изменением методики некоторых расчетов);

разработка сервис-программ.

Для анализа перечисленных способов необходимо знать организацию и структуру размещения исходной информации о сети в устройствах памяти ЦВМ. При проектировании рас­ четы сетей проводят в последовательности возрастания вели­ чины напряжения по ступеням трансформации, поскольку результаты расчетов сети одной ступени необходимы в каче­ стве исходных данных для расчета сети другой ступени с большей величиной напряжения. Причем каждая линия лю­ бой ступени является в значительной мере самостоятельным объектом проектирования (под линией понимается часть се­ ти, имеющая в нормальном режиме работы одну точку при­ соединения к источнику питания данного напряжения). В свя­ зи с этим всю совокупность исходных данных по проекти­ руемой системе электроснабжения записывают в память ЦВМ в виде подмассивов иерархически разных ступеней. Подмас­ сивами низшей ступени являются совокупности исходных дан­ ных по отдельным линиям 0,38 кВ, следующей ступени — от­ дельных линий 10 кВ и т. д.

Подмассив исходных данных одной линии любой ступени состоит из заголовка и совокупности элементарных масси­ вов, каждый из которых представляет собой группу ячеек памяти, достаточную для записи исходных данных по одному узлу сети. Заголовок подмассива содержит общие для всех узлов линии конструктивные, количественные и другие пока­ затели, необходимые для проектирования и организации ра­ боты АСП: автоматического управления последователь­ ностью расчетов по линиям и ступеням трансформации на­ пряжения; передачи расчетной информации в соответству­ ющие узлы линий высших ступеней напряжения; вывода ре­

число линий, отходящих от подстанции; определенный пока­ затель уровня напряжения на подстанции; код конструк­ тивного исполнения опор.

9