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

Узлы ВЛ с потребителями энергии, а также с разветвле­ ниями линии на два и более направлений различаются по составу исходных показателей. В связи с этим элементарные массивы в подмассивах ВЛ 0,38 и 10 кВ состоят из разного числа ячеек. Для проведения оптимизационных технико-эко­ номических расчетов узел с разветвлением ВЛ независимо от напряжения сети должен содержать четыре показателя: соб­ ственный номер, номер начального узла, к которому при­ соединен данный узел, длину участка ВЛ между ними, а так­ же код марки и сечения проводов на этом участке. Элемен­ тарный массив по узлу с потребителями ВЛ 0,38 кВ кроме перечисленных выше включает в себя еще два показателя: число жилых домов и количество электродвигателей, при­ соединенных к ВЛ в данном узле. При необходимости число потребителей заменяют величинами активной и реактивной мощности их нагрузки. В отличие от узла с потребителями ВЛ 0,38 кВ состав элементарного массива по аналогичному узлу ВЛ 10 кВ, представляющему потребительскую подстан­ цию 10/0,4 кВ, на два показателя больше: это коды номи­ нальной мощности трансформатора и конструктивного ис­ полнения подстанции. Последние два кода, как и аналогич­ ные по исполнению ВЛ, фиксируют по узлам только при проектировании реконструкции эксплуатируемых сетей.

Рассмотрим теперь подробнее каждый из четырех спосо­ бов сокращения затрат ручного труда на подготовку исход­ ной информации.

Малозначное кодирование

Цифровые коды различных исходных параметров отлича­ ются по длине. Для упрощения анализа лучше пользоваться средней длиной кода, т. е. средним числом десятичных раз­ рядов ячейки памяти, приходящихся на один параметр, из общего числа параметров, записываемых по каждому узлу сети. Согласно выражению (4) при одном и том же объеме исходной информации затраты рабочего времени сокращают­ ся с уменьшением средней длины кода. Таким образом, дли­ на кода каждого параметра должна быть по возможности наименьшей, но тем не менее достаточной для записи его максимального значения, которое может наблюдаться в не­ которых узлах ВЛ данной ступени.

Известно, что длина участков ВЛ 0,38 кВ, соединяющих смежные узлы, колеблется от нескольких десятков метров до одного километра. Причем на планах сетей короткие уча­ стки ВЛ фиксируются с точностью до нескольких метров. Для кодирования интервал изменения длины участков ВЛ 0,38 кВ можно принять от 25 до 995 м. Если для кодируемых значений длины участков сохранить размерность в метрах, то

10

только алюминиевые провода, то учитывать материал прово­ дов в кодах этих линий нет необходимости. В кодах ВЛ 10 кВ две правые цифры означают сечения проводов, а левые — их материал соответственно: 1— сталь, 2 — сталь и алюминий

и3 — алюминий.

Всетях 0,38’ кВ используют (без учета провода наружно­ го освещения) только семь комбинаций по числу и сечениям проводов, а в сетях 10 кВ — 11 модификаций исполнения по материалу и сечениям проводов [9]. Согласно ГОСТ 12022-66 шкала номинальных мощностей трансформаторов 10/0,4 кВ включает в себя 8 значений. Таким образом, малозначные

коды могут быть представлены числами натурального ряда: для ВЛ 0,38 кВ — от 1 до 7; ВЛ 10 кВ—от 1 до 11, трансфор­ маторов — от 1 до 8. По сравнению с натуральными кодами

мации для АСП должна содержать таблицу соответствия ма­ лозначных кодов кодируемым элементам сетей.

В рассмотренных примерах (табл. 1) малозначный код яв­ ляется по сути указателем адреса «строки» в таблицах нор­ мативно-справочной информации по ВЛ и подстанциям со­ ответствующих напряжений. Конкретнее, строка таблицы — это группа ячеек -памяти ЦВМ, в которых в -определенной последовательности записаны все технические параметры и стоимостные показатели ВЛ данного вида конструктивного исполнения или ТП данной мощности.

Таким образом, малозначное кодирование некоторых па­ раметров по сравнению с произвольным или натуральным экономит от 25 до 67% затрат рабочего времени. Естественно, общая экономия затрат времени на подготовку информации по сети в целом несколько меньше, так как ко многим па­ раметрам принцип малозначного кодирования не применим (номера узлов ВЛ, число потребителей в узлах и т. п.).

Компактная запись кодов исходных данных на машинных носителях

На первый взгляд запись по одному параметру в каждой ячейке памяти представляется естественной. Однако такая форма приемлема при автоматизации решения задач с малым объемом исходной информации, а также при. разработке программ одноразового или нерегулярного пользования, где затраты на подготовку исходной информации не имеют су­ щественного значения. В программах, предназначенных для массовых расчетов и обработки больших объемов информа­

12

ции, естественная форма записи исходных параметров тре­ бует больших затрат рабочего времени.

Эффективным средством их снижения является компакт­ ная запись кодов исходных параметров на машинных носи­ телях. При этом в каждой ячейке памяти записывают по нескольку кодов, т. е. «упаковывают» их таким образом, что­ бы полностью занять все десятичные разряды каждой ячейки.

Общий расход ячеек памяти для кодов параметров по не­ которой электрической линии определяется:

Выражение (4) не отражает зависимости затрат времени от формы записи. Однако при записи информации на блан­ ках нужно фиксировать адреса ячеек, а на перфолентах, кро­ ме адреса и содержимого ячейки еще три 'признака: конец ад­ реса ячейки, знак и конец числа в ячейке. На запись каждого из этих признаков на перфоленту оператор телетайпа затра­ чивает такое же время, как и на запись одного десятичного знака любого кода. С учетом этих особенностей, определим затраты рабочего времени на запись информации:

на бланках

где А — длина адреса ячейки; И —интервал между фиксируемыми на носителях адре­

сами ячеек (для адресно-группового ввода инфор­ мации в ЦВМ);

цифра 3 — число дополнительных операций (знаков) при пер­ форации, приходящихся на одну ячейку.

Подставив поочередно в выражения (7) и (8) расход яче­ ек по выражениям (5) и (6), можно получить в общем виде

13

относительную разницу затрат раоочего времени при записи информации в естественной и компактной формах:

на бланках

Из табл. 2 следует, что эффективность компактной формы записи информации возрастает с уменьшением средней дли­ ны кода, т. е. малозначное кодирование параметров кроме прямого имеет также и косвенный эффект при упаковке ин­ формации в ячейках.

Предварительный анализ показал, что при конкретном проектировании ВЛ 0,38 кВ в узлах с потребителями необ­ ходимо указывать до 18 (вместо 6, перечисленных при опи­ сании подмассивов) исходных параметров: число угловых и концевых опор, наличие и число светильников наружного ос­ вещения с признаками централизованного или децентрализо­ ванного включения, число повторных и грозозащитных за­ землений и т. д., коды которых могут быть упакованы в трех ячейках памяти ЦВМ «Минск-22». В этом случае средняя длина кода равна 1,5 десятичным разрядам и, согласно

14

Компактная форма записи удобнее и в плане организации подмассивов исходной информации по ВЛ. Ранее отмечалось, что узлы с потребителями энергии и разветвлениями ВЛ раз­ нятся, по крайней мере, на два показателя. При естественной форме записи используют два способа организации элемен­ тарных массивов. В первом случае число ячеек в массивах

что усложняет запись информации. Кроме того, в программу АСП должен быть включен логический оператор по опреде­ лению вида рассчитываемых узлов.

Компактная форма записи свободна от этих недостатков и дает некоторый выигрыш в затратах ручного труда. Здесь элементарные массивы одинаковы по числу ячеек независимо от вида узла ВЛ, причем правые разряды ячеек отводят для записи параметров, характерных для всех узлов, а левые — только для узлов с потребителями энергии. Если параметр, код которого занимает левые разряды ячейки, отсутствует, то в них ничего не записывают, так как запись нулей с левой стороны числа не имеет смысла.

Важным достоинством компактной формы записи кодов является уменьшение расхода бумаги на бланки и перфо­ ленты. Этот расход можно считать пропорциональным числу ячеек по выражениям (5) и (6), из которых следует, что для одной и той же ВЛ или сети относительное уменьшение рас­ хода бумаги при компактной форме записи прямо пропор­ ционально длине ячейки памяти ЦВМ данного типа и обрат­

кратным. Кроме того, меньшие объем бланков и длина пер­ фолент облегчают расчеты на ЦВМ и упрощают организа­ цию хранения первичных носителей исходной информации по электрическим сетям.

Уменьшение объема исходной информации

При алгоритмизации отдельных этапов проектирования необходим критический анализ общепринятой методики рас­ четов, выполняемых вручную. Вычислительные возможности

15

ЦВМ позволяют более точно формализовать некоторые из них, что обеспечивает высокую точность результатов и спо­ собствует совершенствованию организации и структуры алго­ ритма АСП. При этом характерная обычно при строгой мате­ матической формализации «громоздкость» расчетных формул для ЦВМ значения практически не имеет. Рассмотрим с этих позиций расчет потери напряжения и мощности в сельских сетях 0,38 кВ.

В большинстве сельских населенных пунктов улицы, но которым прокладываются ВЛ 0,38 кВ, довольно равномерно застроены жилыми домами с двух или одной стороны. На каждой опоре проходящей по улице воздушной линии делают от 1 до 3—4 вводов в дома, которые имеют примерно одина­

населенных пунктов можно рассматривать как имеющие рав­ номерно распределенные по длине нагрузки.

В проектной практике такие линии разбивают обычно на несколько расчетных участков, в каждом из которых объеди­ няют по несколько пролетов (длиной примерно по 40 м). Причем суммарная мощность нагрузки потребителей, распо­ ложенных вдоль расчетного участка, считается приложенной к середине или концу его (по направлению потока энергии). Такой прием при вычислении потерь напряжения и мощности вызывает ошибки, тем значительнее, чем больше пролетов объединено в одном расчетном участке.

Здесь следует указать, что при формировании элементар­ ных массивов ячеек для записи кодов исходных данных по­ нятия «узел сети» и «расчетный участок» равнозначны.

Для ЦВМ можно формализовать расчет потерь напряже­

t-ro пролета, кВт; I — длина одного пролета, км; г — актив­

При известных нагрузках в каждом пролете выражение (11) дает точное значение потерь напряжения во всей линии.

16

Согласно [10] по закону биноминального распределения электроприемников, включаемых в момент максимума на­ грузки, расчетная мощность равна

где п — число жилых домов; т — среднее число осветительно­ бытовых приборов, приходящееся на один дом; Ра — средняя установленная мощность одного прибора, кВт; р — вероят­ ность включения одного прибора в момент вечернего макси­ мума нагрузки (//= 1 — р ); к — коэффициент обеспеченности расчетной нагрузки.

Вероятностно-статистическая обработка графиков элек­ трических нагрузок, полученных в 1962 г. институтом «Сельэнергопроект» для большого числа различных сельскохозяй­ ственных потребителей, показала, что установленную мощ­ ность, приходящуюся на один осветительно-бытовой прибор, можно принимать одинаковой для всех видов электроприем­ ников в жилых домах. В этом случае вероятность включения такого прибора во время вечернего максимума нагрузки со­ ставляла 0,25-0,26. Коэффициент значимости к можно при­ нимать равным 1,5-2.

Обозначив в выражении (12) а = Р0тр , Ь = кР0\' mpq для нагрузок 1-го и /-го пролетов линии получим

Pi = ап0-)- Щ/"п^ ;

ные результаты. Это позволило установить погрешности при­

240 м с приложением расчетных мощностей нагрузок участ­

!""■ 1.7

чением мощности проходных нагрузок (для кратности изло­ жения здесь не приводится выражение для вычисления по­ терь напряжения в линиях с проходными нагрузками).

Очевидно, что выражение (14) не накладывает никаких ограничений на длину расчетного участка. При равномерном размещении потребителей вдоль линий границами расчет­ ных участков служат разветвления, а также точки присоеди­ нения к ВЛ вводов в производственные помещения с силовой нагрузкой.

Исследования показали, что выражение (14) применимо и для расчетов реальных сетей, где размещение потребите­ лей вдоль линий отличается от равномерного. Для оценки неравномерности отрезок линии между соседними точками разветвлений (или вводов в производственные помещения) нужно разбить на две равные части, число потребителей од­ ной половины отрезка разделить на число потребителей, при­ соединенных к другой

Диапазон погрешностей, возникающих при использовании выражения (14) для вычисления потерь напряжения в ре­ альных сетях, определен расчетами на ЦВМ по программе, алгоритм которой кроме неравномерности застройки учиты­ вает все факторы, определяющие потери напряжения в сель­ ских сетях 0,38 кВ. Результаты расчетов оформлены в виде номограммы, которая предназначена инженерам-проектиров-

чины погрешности потерь напряжения, принятой в качестве допустимой нормы. Из номограммы следует, что погрешности не выйдут из диапазона, например ±7,5% при любом значе­ нии f, если мощность проходных нагрузок более чем в 2,5 ра­ за превосходит мощность собственной распределенной на­ грузки линии. При кратностях проходных нагрузок не более 0,5 и 1,5, значения f не должны быть ниже величин соответ­ ственно 0,5 и 0,25.

Анализ технических проектов Сельэнергопроекта по 25 сельским линиям 0,38 кВ в колхозах Волгоградской и Туль­ ской областей показал, что на одну линию приходится в сред­

18

Уменьшение числа расчетных участков, в свою очередь, позволит, согласно выражению (4), снизить в 1,5—2 раза за­ траты ручного труда на подготовку исходной информации, поскольку состав исходных показателей, записываемых по каждому участку, остается неизменным, увеличивается лишь число потребителей.

Предлагаемая методика расчета потерь напряжения об­ ладает, как и малозначное кодирование при компактной форме записи кодов, косвенным эффектом экономии затрат ручного труда при подготовке исходной информации. В свя­ зи с тем, что среднее число участков или узлов в линиях 0,38 кВ не превышает 10, то для нумерации узлов достаточно одноразрядных чисел натурального ряда от 0 до 9. Малое число узлов и, следовательно, хорошая обозримость расчет­ ных схем линий значительно уменьшает вероятность слу­ чайных ошибок при нумерации узлов. Применив упорядо­ ченную нумерацию, т. е. возрастание номеров по мере удале­ ния узлов от источника питания, можно отказаться от запи­ си их собственных номеров в элементарных массивах. При этом элементарные массивы в подмассивах информации ВЛ следует располагать на машинных носителях в порядке убы­ вания собственных номеров узлов, начиная с последнего.

Таким образом, вместо записи двух двухразрядных номе­ ров можно фиксировать только одно одноразрядное число — номер начального узла, что сэкономит затраты ручного труда.

Определение потерь мощности в сетях 0,38 кВ формали­ зуется выражением, аналогичным выражению (14). Посколь­ ку предлагаемая методика рассматривает нагрузку линии в функции ее длины, то возможно определение оптимальной, или экономической длины участков линий в двух-, трех- и четырехпроводном исполнении, что должно быть соответст­ вующим образом формализовано в алгоритме автоматизиро­ ванного проектирования сельских сетей 0,38 кВ.

Разработка сервис-программ

Сервис-программы предназначены в основном для обслу­ живания процессов кодирования, записи исходной информа­ ции и ее контроля на машинных носителях. Алгоритмы этих программ обычно не связаны непосредственно с основным алгоритмом проектирования сетей. Количественная оценка экономии затрат ручного труда от применения сервис-про- грамм затруднена, но они резко повышают эффективность практического использования АСГ1.

К сервис-программам относится программа расшифровки компактной формы записи кодов исходных параметров. Она может быть совмещена с программой записи исходной инфор­ мации любой сети во внешнюю память ЦВМ—специальный

19