Компьютеризированная система выбора ограничителей перенапряжения нелинейных (опн) на подстанциях

Компьютеризированная система выбора ограничителей перенапряжения нелинейных (опн) на подстанциях

В статье описываются этапы создания компьютеризированной системы выбора ограничителей перенапряжения нелинейных (ОПН) на подстанциях, а также ее функционал и перспективы развития.

Авторы публикации

Рубрика

Электротехника

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 42 (44), Декабрь ‘21

Поделиться

В рамках проекта разрабатывалась автоматизированная система выбора ограничителей перенапряжений (ОПН). Программное обеспечение выбирает оптимальный вариант с учетом заданных пользователем электротехнических параметров и характеристик, учитывая экономические показатели подходящих вариантов. Программа должна упростить процесс выбора ОПН, сокращая затраченное время на данный этап проектирования.

Первым делом были определены параметры, которые будут использоваться при выборе ОПН. Пример этих параметров:

 

  • номинальное напряжение (U, кВ);
  • наибольшее длительно допустимое напряжение (Uнро, кВ);
  • предельный ТКЗ (Iвб, кА);
  • энергоемкость (W, кДж);
  • номинальный разрядный ток (Iн, кА);
  • защитный коммутационный уровень (Uост.к, кВ);
  • защитный грозовой уровень (Uост.г, кВ);
  • стоимость (Руб);
  • фирма и страна-изготовитель;

 

После определения параметров, по которым будет осуществляться выборка ограничителей перенапряжения, был разработан ориентировочный дизайн будущей программы.  Используя программное обеспечение «HiAsm», был создан первоначальный прототип автоматизированной системы выбора ограничителей (рисунок 1). Была добавлена демонстрационная таблица с ОПН, которая также включала в себя стоимость электротехнических аппаратов, выраженную в условных единицах.

Рис. 1. Первоначальный прототип автоматизированной системы выбора ОПН

После выбора желаемых характеристик в выпадающих списках или их ввода вручную и последующего нажатия на кнопку «Поиск» программа выдавала один наиболее подходящий вариант. При этом открывалось окно с более подробными характеристиками выбранного ограничителя перенапряжения (рисунок 2).

Рис. 2. Окно с более подробными характеристиками выбранного ограничителя перенапряжения

Протестировав программу, были выявлены моменты, которые можно было бы улучшить, стало понятно, какие функции оказались лишними, а какие можно было бы добавить. Пример:

  •  В прототипе программы не хватало окна, которое бы показывало все ограничители перенапряжения, подходящие под выбранные параметры.
  • Поля для ручного ввода оказались лишними, так как параметры для выбора электрооборудования можно вписывать в поля выпадающих списков.
  • Была убрана функция «Печать». На этапе продумывания возможностей программы предполагалось, что данная функция позволит распечатать таблицу с выбранными ОПН или окно с подробными характеристиками одного ограничителя перенапряжения. Не исключено, что данная функция вернется в будущих обновлениях.
  • В тестовой версии программы не было функции редактирования базы данных.

Проанализировав результаты, началось создание новой версии программы, используя язык программирования Delphi.

Интерфейс программы не претерпел серьезных изменений. В строку меню были добавлены пункты «Работа с базой», «Помощник подбора» (рисунок 3).

Рис. 3. Интерфейс конечной версии программы

В пункте «Файл» была добавлена функция «Сбросить фильтры», которая возвращает измененные параметры выбора в исходное состояние (рисунок 4).

Рис. 4. Функция «Сбросить фильтры»

Одним из главных отличий новой версии программы стала переработанная система поиска. Она использует динамическую базу данных, которая сохраняется отдельным файлом. Её можно редактировать, дополнять, передавать, загружать и сохранять, не выходя из программы (рисунок 5).

 

Рис. 5. Возможные операции с базой данных

Появилась возможность задавать стоимость ограничителя перенапряжения в виде диапазона, границы которого регулируются двумя трекбарами.

Были изучены методические указания по применению ограничителей перенапряжения в электрических сетях 6-35 кВ и 110-750 кВ. Определены параметры, по которым «Помощник подбора» будет производить сортировку ОПН:

  • Наибольшее длительно допустимое напряжение сети (Uнро, кВ). Задается с помощью предложенных вариантов в выпадающем списке. Значение можно ввести вручную или выбрать стандартное из выпадающего списка.
  • Если рядом с ОПН присутствует источник высоких температур, то наибольшее длительно допустимое напряжение будет увеличиваться на 2% для каждых 5 градусов повышения температуры окружающей среды. Значение температуры окружающей среды вводится вручную в градусах Цельсия.
  • Несколько параметров для выбора номинального разрядного тока ОПН. Если выставлен хотя бы один чекбокс, то номинальный разрядный ток ОПН принимается равным 10 кА.
  • Требуемая энергоемкость ограничителя. Значение можно ввести вручную или выбрать стандартное из выпадающего списка.

В будущих обновлениях программы планируется расширение функционала помощника. Будут добавлены новые критерии для выбора  ОПН. В данной версии помощника эти пункты упоминаются, но сортировка по ним не производится. Приведу пример:

  • Изменение Uнро в зависимости от длительности однофазного замыкания на землю.
  • Сортировка по расчетному току коммутационного перенапряжения.
  • Поиск ОПН по наибольшему квазиустановившемуся перенапряжению.

После вызова «Помощника подбора» очищаются ранее заданные фильтры, которые расположены на главном экране программы. Пользователь программы задает желаемые параметры выбора ОПН, нажимает на кнопку «Подобрать», программа фильтрует базу данных под необходимые параметры (рисунок 6).

Рис. 6. Окно «Помощника подбора» ОПН

В ручном режиме без использования «Помощника подбора» будут выдаваться ОПН, которые точно соответствуют заданным пользователем параметрам.  Если использовать «Помощника подбора», то в этом случае будут показываться ОПН, которые хотя бы минимально подходят под все желаемые параметры.   

В программу планируется добавить следующие функциональности:

  • Показ окна с подробными характеристиками интересующего ОПН. Данная функция была в первоначальной версии программы, но позднее была убрана.
  • Добавление новых параметров для сортировки, расширение возможностей «Помощника подбора».
  • Продумывается вариант добавления каких-то эксклюзивных функций, которые будут включены в платную версию программы или доступны по подписке.

Список литературы

  1. Анчарова, Т.В. Электроснабжение и электрооборудование.: Учебник / Т.В. Анчарова, М.А. Рашевская, Е.Д. Стебунова. - М.: Форум, 2015. - 48 c.
  2. Ополева, Г.Н. Электроснабжение промыш.предприятий и городов: Учебное пособие / Г.Н. Ополева. - М.: Форум, 2018. - 350 c.

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Осталось 3 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary