10. Система автоматизированного

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

10.1. САПР КАК СРЕДСТВО УСКОРЕНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

При проектировании электрической части промышленного пред­приятия требуется обрабатывать большой объем разнообразной ин­формации. Трудоемкость проекта резко возрастает при выявлении оптимальных параметров и режимов работы СЭС на основе многова­риантных электрических и технико-экономических расчетов.

Эффективность принятого решения во многом определяется квали­фикацией и опытом проектировщиков. Однако даже опытные специа­листы не застрахованы от ошибок и принятия неоптимальных вариан­тов. Таким образом, традиционные способы решения проектных за­дач приводят к неоправданно большим затратам труда и времени проектировщиков на подготовку проектной документации. При этом не всегда принятые в проекте решения будут оптимальными и без­ошибочными.

Качество инженерных разработок может быть существенно повы­шено при применении систем автоматизированного проектирования (САПР). САПР представляет собой организационно-техническую си­стему, которая состоит из комплекса средств автоматизации на базе ЭВМ, взаимосвязанного с подразделениями проектной организации.

При применении САПР технические решения принимаются в ре­жиме диалога проектировщика с ЭВМ на основе математического моделирования объектов проектирования. Это решает множество проблем: повышает точность и исключает ошибки в расчетах, обес­печивает выбор оптимального варианта, ускоряет подготовку проект­ной документации [2].

¥57

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Построение САПР электрической части промышленного пред­приятия представляет собой достаточно сложную проблему, так как СЭС является иерархической и состоит из большого числа взаимосвязанных элементов. При внедрении САПР нужно прежде всего решить, для каких задач проектирования наиболее эффектив­но ее применять. Эти задачи должны иметь математические ме­тоды решения, на основе которых разрабатываются алгоритмы и программы для ЭВМ.

При создании САПР используются следующие общесистемные принципы:

• новизна задач и их комплексность;

• модульность структуры и непрерывность развития САПР;

• типизация и стандартизация;

• информационное единство и полная управляемость потоками ин­формации;

• человеко-машинная ориентация САПР;

• управляемость процессов проектирования и доступность САПР;

• наличие универсальной оптимизационной подсистемы;

• математическая определенность проектных задач;

• инвариантность (компоненты САПР должны быть по возможности универсальными и неизменяющимися по отношению к объектам проектирования и используемой вычислительной техники);

• комплексный подход к созданию САПР;

• совместимость (техническая, информационно-поисковая и про­граммная) [38].

10.2. ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ САПР

Основными целями создания САПР являются повышение каче­ства и технико-экономического уровня проектируемых объектов, уве­личение производительности труда проектировщиков, а также сокра­щение сроков подготовки проектной документации.

Указанные цели достигаются путем решения следующих задач [2]: 1) совершенствование проектирования на основе применения матема­тических методов, алгоритмов, программ и современных средств вычислительной техники;

258

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

2. создание и ведение баз данных на машинных носителях информа­ции;

3. автоматизация процессов поиска, обработки и выдачи информации;

4. применение многовариантного проектирования и оптимизации на основе математических моделей, отражающих специфические осо­бенности проектируемых объектов;

5. улучшение качества оформления проектной документации;

6. повышение доли творческого труда проектировщиков за счет авто­матизации повторяющихся однотипных (рутинных) работ;

7. унификация и стандартизация методов проектирования сложных объектов;

8. взаимодействие с автоматизированными системами различных уровней и функциональных назначений;

9. подготовка и переподготовка специалистов, использующих САПР. Автоматизация процесса проектирования может применяться на

всех или отдельных стадиях создания проектной документации для промышленных объектов в целом или их составных частей. Наиболь­шая эффективность от внедрения САПР достигается при автоматиза­ции всего процесса проектирования, начиная от постановки задачи и заканчивая выпуском рабочей проектной документации. Использова­ние САПР позволяет сократить сроки разработки проектов в 3—4 раза [38]. Несомненным преимуществом САПР по сравнению с тра­диционными методами проектирования является повышение качества принимаемых решений.

10.3. ПОДСИСТЕМЫ САПР

Системы автоматизированного проектирования относятся к числу сложных систем, характеризующихся большим разнообразием со­ставных элементов и решаемых задач. Для удобства пользования средства автоматизированного проектирования объединяются в под­системы САПР. Подсистема — это выделенная по определенным признакам часть САПР, обеспечивающая получение законченных решений и соответствующих проектных документов [2].

Основным структурным элементом САПР любого уровня сложно­сти является функциональная проектирующая подсистема. По отно-

259

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

шению к объекту проектирования можно выделить два вида подсис­тем: объектно-ориентированные (объектные) и объектно-независимые (инвариантные). Функциональные объектные подсистемы выполняют определенные проектные процессы на основе конкретных исходных данных с учетом специфики промышленного предприятия.

Инвариантные проектирующие подсистемы позволяют получать технические решения, не зависящие от отрасли промышленности (схе­мы управления, компоновки РУ, раскладка кабелей в туннеле и т.п.).

Проектирующие подсистемы включают компоненты САПР, под которыми понимаются средства обеспечения, выполняющие опреде­ленные функции.

В САПР электрической части промышленного предприятия в каче­стве основных функциональных подсистем могут быть выделены подсистемы проектирования электроснабжения, силового электрообо­рудования, электрического освещения, электроремонта, линий элект­ропередачи, подсганций и т.п.

Каждая функциональная подсистема базируется на едином комп­лексе средств автоматизации проектирования, включающем вычисли­тельные системы, автоматизированные банки данных и т.п.

Функциональная часть САПР обслуживается комплексом подсис­тем общего назначения. К ним относятся подсистемы графического отображения объекта и его элементов; кодирования, контроля и пре­образования информации; выпуска сметной документации; оформле­ния и тиражирования проектной документации; управления базами данных; информационного поиска и т.п.

Свойства и возможности САПР существенно зависят от обеспечи­вающих подсистем.

Функциональные подсистемы САПР электрической части промыш-ленного предприятия должны быть взаимосвязаны и опираться на общую информационную базу.

10.4. ИНФОРМАЦИОННАЯ БАЗА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОДСИСТЕМ

Информационная база представляет собой совокупность специаль­но организованных данных, необходимых для проектирования объек­тов. Содержание базы данных зависит от назначения САПР и сово-

260

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

купности решаемых задач. Как правило, база данных включает опи­сание стандартных процедур, проектных решений, элементов, комп­лектующих изделий, материалов; каталоги нормативно-справочной информации; каталоги оборудования; стандарты, строительные нормы и правила и др. [38].

Информационная база является основой автоматизированного бан­ка данных, функционирование которого обеспечивается комплексом управляющих программ. Наличие банка данных позволяет создать информационное единство подсистем, снизить степень дублирования информации, применять общие методы ведения и использования ин­формационной базы.

Банк данных включает систему словарей, справочников и класси­фикаторов, обеспечивающих кодирование и организацию информации, а также возможность выдачи исходной информации по запросу в документированном виде с наименованием объектов.

Технологическая информация, необходимая для САПР электри­ческой части промышленного предприятия, содержит сведения о составе и основных параметрах электроприемников, электрообору­дования и электросетевых объектов, о технико-экономических пока­зателях электропотребления, о графиках электрических нагрузок, об активных и реактивных нагрузках потребителей электроэнергии, о надежности электроснабжения электроприемников, о схемах элект­рических сетей и т.п.

Принципиальные схемы электрических сетей СЭС содержат зна­чительное количество взаимосвязанных элементов, характеризуемых набором числовых параметров. В связи с этим, кроме банков данных, при решении электроэнергетических задач могут использоваться спе­циальные информационные модели электрических сетей, представля­ющие собой совокупность параметрических описаний элементов схем замещения и связей между ними (конфигурационной модели). При этом часть информации, не связанной с конфигурацией электрической сети, может быть представлена в форме отдельных таблиц.

Количество информационных моделей, принципы построения и со­став их параметров определяются объемом и характером информаци­онно-вычислительных работ САПР.

261

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

10.5. ВИДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР

Средства автоматизации проектирования можно сгруппировать по видам обеспечения САПР.

Техническое обеспечение представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств (ЭВМ различных классов, устройств оперативной связи с ЭВМ, ввода и вывода информации, машинной графики и т.п.), предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования.

Математическое обеспечение включает математические мо­дели проектируемых объектов, методы и алгоритмы для решения задач и обработки информации с применением вычислительной техни­ки. Элементы математического обеспечения САПР весьма разнооб­разны. К ним относятся методы численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений, поиска экстремума, оптимизации, а также решения разнообразных задач электроэнергетики. Практичес­кое использование математического обеспечения осуществляется на основе разработки программ для ЭВМ.

Программное обеспечение — это совокупность программ для обработки данных на машинных носителях информации и сопровож­дающих их эксплуатационных документов. Программное обеспечение САПР делится на общесистемное и прикладное (специальное).

Общесистемное программное обеспечение предназначено для организации функционирования технических средств и представлено в САПР операционными системами ЭВМ и вычислительных комп­лексов.

Прикладное программное обеспечение предназначено для решения разнообразных задач проектирования. Его состав зависит от проекти­руемого объекта, специфики и объема задач, решаемых конкретной САПР. Прикладные программы разрабатываются на основе матема­тического обеспечения. Разработка программ является одним из наи­более трудоемких и ответственных процессов при создании САПР.

Информационное обеспечение представляет собой совокуп­ность единой системы классификации и кодирования технико-экономи­ческой информации, унифицированных систем документации и масси­вов информации, используемых в САПР. Информационное обеспече-

262

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ние объединяет разнообразные данные, представленные в виде тех или иных документов на различных носителях информации.

Лингвистическое обеспечение включает специальные языко­вые средства (языки проектирования), предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений. Основную часть лингвистического обеспечения составляют языки общения человека с ЭВМ.

Методическое обеспечение охватывает документы, отражаю­щие состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизирован­ного проектирования.

Организационное обеспечение включает документы (положе­ния, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и т.п.), регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и их взаимодействие с комп­лексом средств автоматизированного проектирования.

Следует отметить, что средства вычислительной техники оказы­вают решающее влияние на построение САПР. Однако они не могут рассматриваться обособленно от других видов обеспечения.