Однолинейная схема подстанции: Однолинейная схема электроснабжения дома и квартиры

Содержание

назначение, виды, принципы проектирования, требования к оформлению

Что такое однолинейная схема электроснабжения и зачем нужна

Однолинейная схема электроснабжения является техническим документом, на котором отображаются все элементы электрической сети объекта с указанием их характеристик и параметров, а также установленная и расчётная мощности объекта в целом. Термин «однолинейная» означает, что все электрические соединения, существующие на объекте, вне зависимости от их фазности, на схеме отображаются одной линией. Правила оформления однолинейных схем регламентированы ГОСТ 2.702-2011 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Правила выполнения электрических схем». Основное предназначение подобной исполнительной документации – информативность и предоставление визуального восприятия о конфигурации электрической сети объекта, необходимого для принятия решений при эксплуатации энергетического хозяйства.

Пример оформления однолинейной схемы электроснабжения промышленного предприятия

Однолинейная схема электроснабжения: что это такое и зачем нужна

Принципиальная электрическая схема

Полное представление о том, как функционирует электротехническое изделие или объект, дает принципиальная электрическая схема. Она включает в себя весь перечень элементов, из которых состоит объект. Данная схема является основой для разработки всех последующих документов и чертежей, необходимых для строительства объекта либо оборудования. На принципиальной схеме отражены чертежи, которые показывают полные электромагнитные и электрические связи элементов, а также характеристики всех компонентов объекта. Составление принципиальной схемы производится двумя способами: совмещенным и разнесенным.

При разнесенном способе используют схемы, которые содержат множество контакторов, реле и различных контактов. Для создания таких схем элементам присваивают значения последовательно. А вот отдельные цепи располагают параллельно. Все части, которых входят в состав элементов и устройств или отдельные элементы на схеме прорисовывают раздельно друг от друга, чтобы схема выглядела более наглядно.

При совмещенном способе на схеме электроснабжения отображают все части элементов или устройств вблизи друг от друга.

На свободных полях схем, которые выполнены разнесенным способом, допустимо размещать графические обозначения устройств, выполненные совмещенным способом.

Если объект содержит такие элементы, которые используются частично, то эти элементы должны быть изображены на схеме полностью, при этом следует указать, какие части используются целиком, а какие нет. Те, что используются полностью, должны быть отображены на схеме длиннее, а части неиспользованных элементов изображаются короче.

Что подразумевают под однолинейной схемой

Однолинейная схема отличается от принципиальной схемы тем, что на однолинейной все электрические соединения объекта выполнены в упрощенном виде и обозначены одной линией независимо от числа фаз. Этот способ упрощения используется не только для отображения силовых линий, но и для обозначения различного вида кабеля, число проводов в котором может быть более трех.

Виды однолинейных электрических схем

В зависимости от того, на каком этапе выполнения работ по созданию электрической сети объекта составляется однолинейная схема, зависит её вид и прямое предназначение. На этапе разработки проектной документации составляется расчётная однолинейная схема, служащая основным документом для расчёта параметров системы электроснабжения. Именно этот документ необходим для последующих согласований с органами, выдающими технические условия для подключения объекта строительства к действующим электрическим сетям, каковыми являются электросетевые организации в месте размещения объекта-потребителя электрической энергии.

К сведению! Порядок получения технических условий на подключение к электрическим сетям регламентирован рядом документов. Среди них: Постановление Правительства РФ № 861 от 27.12.2004 «Об утверждении Правил недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих , «Правил недискриминационного доступа к услугам администратора торговой системы оптового рынка и оказания этих . Все нормативные документы должны быть учтены при разработке документации обязательно.

Расчётная схема квартирного щита загородного дома

На этапе эксплуатации объекта составляются однолинейные исполнительные схемы, на которых отображаются все изменения, вносимые в конфигурацию электрической сети в процессе её использования. Это может быть связано с модернизацией используемого оборудования или его заменой, добавлением новых мощностей или изменением конфигурации магистральных и групповых линий. На крупных объектах, где система электроснабжения подразделяется на несколько уровней, однолинейные схемы составляются по каждой группе потребителей: «объект в целом – цех – участок» и т.д. Изначально делается рисунок, отображающий подстанции (ТП) и конфигурацию сетей их объединяющих, затем схема ТП или ГРЩ (главный распределительный щит) и затем − каждого силового или осветительного щитка, имеющегося на объекте.

К сведению! На объектах различной формы собственности за ведение технической документации и её соответствие предъявляемым требованиям отвечает лицо, ответственное за энергохозяйство (ПТЭЭП гл.1.2 «Обязанности, ответственность потребителей за выполнение правил»).

Исполнительная схема 2-трансформаторной подстанции

На основе однолинейных разрабатываются прочие электрические схемы системы электроснабжения: структурные и функциональные, принципиальные и монтажные.

Принципы проектирования однолинейной схемы электроснабжения

При разработке и оформлении исполнительной документации необходимо выполнять требования к подобным документам, отражённым в нормативной литературе, а также ПТЭЭП и ПУЭ («Правила устройства электроустановок»).

Что должна включать однолинейная схема электроснабжения

На однолинейных схемах электроснабжения должна быть отражена следующая информация, а именно:

  • граница зоны ответственности организации, поставляющей электрическую энергию, и её потребителя;

К сведению! Граница зоны ответственности отображается в Договоре на электроснабжение конкретного объекта.

Отображение зоны балансовой принадлежности на схеме электроснабжения объекта

  • вводно-распределительные устройства (ВРУ) или ГРЩ, а также трансформаторные подстанции, стоящие на балансе потребителя с отображением устройств АВР (автоматическое включение резерва), если таковые имеются;

Важно! При наличии в системе электроснабжения автономного источника питания он должен быть отражён на однолинейной схеме в обязательном порядке.

  • приборы учёта электрической энергии с указанием коэффициента трансформации трансформаторов тока при использовании счётчиков, работающих на вторичном токе в 5 Ампер;
  • информация обо всех имеющихся на объекте распределительных шкафах как силового оборудования, так и системы освещения;
  • длины магистральных электрических линий с указанием марки кабелей, проводов и способов их прокладки;
  • технические параметры и состояние в рабочем положении всех устройств автоматического отключения, к которым относятся автоматические выключатели, УЗО и предохранители;
  • данные обо всех электрических нагрузках, подключаемых к отображаемому на схеме оборудованию, с указанием их мощности, тока и cos ϕ.

Вариант выполнения расчётной однолинейной схемы электроснабжения административного здания

Этапы проектирования

Наличие однолинейной схемы электроснабжения является обязательным условием для получения разрешения на подключение объекта строительства к сетям электроснабжающей организации, поэтому прежде, чем приступать к её разработке, необходимо запросить технические условия.

В связи с этим все работы по проектированию схемы электроснабжения можно разбить на несколько этапов:

  1. Запрос и получение технических условий;
  2. Разработка однолинейной схемы электроснабжения на основании полученных документов;
  3. Согласование разработанной документации в организации, выдавшей технические условия.

Вариант оформления технических условий на электроснабжение

Правила оформления, требования ГОСТов

При оформлении однолинейной схемы электроснабжения необходимо соблюдать требования ГОСТов, регламентирующих этот процесс, а именно:

  • ГОСТ 2.709-89 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах»;
  • ГОСТ 2.755-87 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения»;
  • ГОСТ 2. 721-74 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения (с Изменениями №№ 1, 2, 3, 4)»;
  • ГОСТ 2.710-81 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах (с Изменением № 1)».

Вариант оформления однолинейной схемы электроснабжения в соответствии с данными ГОСТами приведён наследующем рисунке.

Расчётная однолинейная схема электроснабжения жилого дома

Условные обозначения, используемые при составлении однолинейных схем

Все элементы системы электроснабжения отображаются на схеме в виде графических изображений, которые регламентированы нормативной литературой, указанной в предыдущем разделе статьи. Электрические коробки и шкафы различного назначения изображаются следующим образом.

Электроустановочные изделия (розетки и выключатели), в зависимости от конструкции и типа исполнения, отображаются вот так

Приборы электрического освещения изображаются следующим образом

Силовые трансформаторы и трансформаторы тока изображаются так

Электроизмерительные приборы имеют следующий вид на схемах электроснабжения, в соответствии с ГОСТ

Пересечение электрических линий и места соединения электропроводки, а также заземление выглядят следующим образом

Коммутационные устройства (автоматические выключатели и пускатели, короткозамыкатели и отделители, а также прочие аппараты) изображаются так

Для того чтобы узнать, как правильно оформить исполнительную документацию, необходимо изучить все требования ГОСТов или воспользоваться специальной компьютерной программой, которая учтёт все эти требования в автоматическом режиме при её использовании

Основные моменты для проектирования однолинейной схемы электроснабжения

Что должна включать однолинейная схема электроснабжения

Для ввода объекта в эксплуатацию необходима последовательность следующих действий:

  • сделать запрос на технические условия в электросетевую организацию;
  • разработать однолинейную схему;
  • утвердить готовую схему в организации, которая выдала технические условия.

Этапы утверждения исполнительной схемы точно такие же, как и для расчетной.

Чтобы без труда пройти все этапы подготовки однолинейной схемы, она должна содержать информацию следующего характера:

  • основную и резервную точку подключения к электросети;
  • тип вводно-распределительного устройства;
  • приборы учета электроэнергии;
  • способы укладки проводов и кабелей, с указанием марки и длины;
  • устройства автоматического отключения и их технические параметры;
  • нагрузку на электросети с указанием мощности и силы тока;
  • цепи освещения.

Правила оформления, требования ГОСТ

При оформлении однолинейных схем обязательно соблюдение требований ГОСТов ЕСКД (Единой системы конструкторской документации), в которых строго прописан алгоритм создания электрических схем:

  • ГОСТ 2.702-2011 – положения для разработки электрических схем;
  • ГОСТ 2.709-89 – провода, контактные соединения и участки цепей;
  • ГОСТ 2. 755-87 – коммутационные устройства и соединения контактов;
  • ГОСТ 2.721-74 – обозначения общего применения;
  • ГОСТ 2.710-81 – буквенно-цифровые знаки.

Утолщенной линией на схемах выделяются все электрические элементы и силовые цепи.

Все электрические цепи необходимо маркировать. Присваивать маркировку нужно от источника к потребителю последовательно. Обозначают цепи арабскими цифрами и заглавными латинскими буквами. Цифры указывают последовательность цепи, а буквы — фазы переменного тока.

Участки цепи с разделенными контактами (обмотками реле, резисторами и т.д.), нужно маркировать с учетом полярности. Положительную полярность участков цепей обозначают нечетными цифрами, полярность с отрицательными значениями — четными.

На участках цепи, которые проходят через различные контактные соединения, должны быть одинаковые обозначения. Маркировку на схеме описывают слева или над изображением цепи.

На схеме нужно указывать полные характеристики входных и выходных электрических цепей. Под характеристиками подразумевают напряжение, сопротивление, частоту, индуктивность, ток и т.д.

Программы для оформления исполнительной документации

В настоящее время чтобы оформить разработанную однолинейную схему в соответствии с требованиями ГОСТ, достаточно просто только наличия персонального компьютера и специального программного обеспечения, позволяющего выполнить эту работу. Существует несколько видов компьютерных программ, предназначенных для этих целей:

  1. «Компас-Электрик» – бесплатная программа, достаточно проста в использовании, пользуется популярностью среди инженерно-технических работников, трудящихся в службах главного энергетика предприятий различного профиля.

    Составление электрической схемы с использованием «Компас-Электрик»

  2. «Microsoft Visio» – бесплатная программа, которой, как правило, пользуются люди при составлении схемы электроснабжения частного дома или квартиры в разовом случае.
  3. «1-2-3 схема» − бесплатная программа, популярная среди студентов и начинающих специалистов в этой области техники.
  4. «Eagle» − программа реализуется в бесплатном и платном пакетах, различающихся по своим техническим возможностям.
  5. «DipTrace» − программа используется для составления электрических схем и рисования печатных плат, используемых при изготовлении электронных устройств.
  6. «AutoCAD Electrician» − одна из наиболее известных и распространённых программ, используемых как профессиональными проектировщиками, так и простыми пользователями, имеющими достаточный опыт работы на компьютерной технике.

Работа по составлению однолинейной схемы распределительного щита в программе «AutoCAD Electrician»

Энергодиспетчер

Иногда можно услышать такую оперативную команду:

— На подстанции «NNN» восстанавливайте нормальную схему.

Это обычно не команда, а разрешение вышестоящего оперативного руководителя на переключения на подстанции . Эти переключения приведут схему к нормальному режиму. Так что такое этот нормальный режим?

1. Это схема первичных цепей подстанции утвержденная техническим руководителем предприятия, на которой обозначены точки нормальных разрывов в первичных цепях. Да, точки нормальных разрывов это понятие не только электросетевое,но и подстанционное, так как на подстанции тоже есть такие точки.

Например: как правило, точки нормальных разрывов указываются на секционных и шиносоединительных аппаратах, из соображений надежности. Но бывают и исключения, когда точка нормального разрыва указывается на линейном разъединителе линии. Цель такого режима: сохранения напряжения на этой линии, при полном погашении подстанции в результате замыканий и работы АВРов. На приведенной на рисунке схеме мы видим типовое решение двойной, несекционированной системы шин с отключенным шиносоединительным выключателем. точки нормального разрыва будут на шинных разъединителях линий и трансформаторов (как правило на схеме не указывают, что используется масло гидравлические rocol:)).

2. Что еще указывают на нормальной схеме подстанции?

а) Указания по релейной защите. Обычно оговорены фразой: «Все устройства РЗ и ПА трансформаторов и отходящих линий должны быть введены в соответствии с таблицей уставок»

б) Указания по автоматическому вводу резерва (АВР), Должны быть оговорены на каких аппаратах введен и какие краты (ступени) АВР разрешены при нормальной схеме.

в) Положение ЗОН. Очень важный параметр это включенное/отключенное положение ножей заземления нейтрали трансформаторов (110/10) кВ. Их положение определяет величину токов короткого замыкания в сети 110 кВ и рассчитывается службой РЗиПА ЦДС (РДУ).

г) Указания по ремонтным режимам. Иногда к схеме нормального режима подстанции прилагаются программы (типовые программы переключений) В этих программах кратко указывается: особые указания по выводу оборудования, какие аппараты с какими нужно выводить совместно, какой задавать режим включения ЗОН при ремонтных схемах, действия с ключами противоаварийной автоматики.

Подробные пошаговые программы вывода оборудования отдельно хранятся у диспетчера в управлении которого находится данное оборудование.

Однолинейная схема — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Cтраница 2

Пример выполнения структурной схемы дифференциальной токовой защиты.
 [16]

Условные поясняющие однолинейные схемы показывают присоединения различных устройств релейной защиты и электроавтоматики к измерительным трансформаторам с указанием действия устройств на отключение того или иного коммутирующего аппарата ( например, выключателя) или на сигнал. Однолинейная схема должна давать представление о количестве основной аппаратуры релейной защиты и автоматики ( о количестве основных реле или комплектных устройств) и показывать принятую схему соединения и количество используемых трансформаторов тока.
 [17]

Влияние 12-пульсного тиристорного преобразователя на напряжение безрезонансной питающей сети.| Однолинейная схема сети, питающей тмристорный привод ( а, схема замещения сети ( б и тиристорного привода ( в.
 [18]

Простейшая однолинейная схема сети, питающей тиристорный привод, приведена на рис. 1 — 146, а.
 [19]

Упрощенная структурная однолинейная схема защиты, достаточная только для выявления ее основных рассмотренных особенностей, приведена на рис. 13.10, с.
 [20]

Упрощенная структурная однолинейная схема защиты, достаточная только для выявления ее основных рассмотренных особенностей, приведена на рис. 13.10, а.
 [21]

Примерная однолинейная схема первичной коммутации подстанции с высоковольтными электродвигателями показана на фиг.
 [22]

Структура движения заданий и выполнение проектных работ электротехническим отделом.
 [23]

Выполнение однолинейных схем РУ, КТП, щитов, принципиальных схем электроприводов.
 [24]

На однолинейной схеме рис. 5 показано расположение этих вставок и точек заземления для подстанции 63 — й Восточной улицы. Из этой схемы ясно видно, какие элементы можно изолировать так, чтобы остальная часть подстанции могла продолжать надежную работу.
 [25]

Схема расположения элементов подстанции.
 [26]

В однолинейной схеме три фазные провода ( или шины) показаны одной линией.
 [27]

Принцип поперечной дифференциальной защиты параллельных линий.
 [28]

На упрощенной однолинейной схеме на рис. 9 — 15 не отражены некоторые особенности защиты многофазных трансформаторов. Так, в случае трехфазных силовых трансформаторов необходимо иметь в виду, что измерительные трансформаторы тока на сторонах высшего и низшего напряжений защищаемого трансформатора должны соединяться так, чтобы между входными токами дифференциального трансформатора не возникло фазового сдвига. Так, если одна из обмоток защищаемого трансформатора включена в звезду, а другая — в треугольник, то вторичные обмотки относящихся к ним трансформаторов тока должны включаться соответственно в треугольник на стороне звезды и в звезду на стороне треугольника защищаемого трансформатора.
 [29]

В однолинейных схемах три фазы установки и ее оборудование условно изображаются для одной фазы, что значительно упрощает пользование схемой при большом количестве аппаратов. На однолинейной схеме указывается основное оборудование электроустановки — генераторы, силовые трансформаторы, двигатели и другие токоприемники, а также отключающая аппаратура, приборы измерения, защиты и автоматики. Эта схема находится в помещениях для обслуживающего персонала.
 [30]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5

Однолинейная схема подстанции Автоматическое создание и визуализация

Введение

С высоким проникновением возобновляемых источников энергии, распределенной генерации и устройств нелинейной силовой электроники надежность работы системы сталкивается с большими проблемами [учебник, 8274661, 7356784, mao2019integrated] . Для помощи системным операторам в мониторинге и контроле за работой электрических сетей обязательно необходима автоматическая генерация и визуализация однолинейной схемы подстанции (ОЛНД) [4498697, 5647311, 8586535] .

В существующей системе управления энергопотреблением (EMS) несколько схем OLND подстанций разрабатываются автоматически. Большинство из них создаются вручную на основе специального инструмента для рисования и специального подхода к созданию OLND [8408545]

. Но это может привести к несоответствию между базой данных и визуализированными OLND подстанции, поскольку изменения, сделанные либо во внутренней базе данных, либо во внешних OLND подстанции, могут не синхронизироваться автоматически. Еще более вероятно, что это произойдет в развивающихся странах, поскольку электрические сети в развивающихся странах переживают бурное развитие и строятся и расширяются многочисленные подстанции

[yachendiss] . В настоящее время существуют три основные причины, препятствующие автоматизации чертежа ОЛНД подстанций: (1) разнообразие конфигураций подстанций; (2) различные соединения между компонентами подстанции; (3) сложное размещение компонентов. Что касается первого фактора, реальные OLND подстанции отличаются от классических схем подстанций и диверсифицированы с компромиссом между экономичностью, эффективностью, инженерной практикой и т. д. Между тем, классические OLND подстанции извлекаются из реальных случаев, сохраняя общие конфигурации и урезая различные. части. С другой стороны, уровень напряжения и количество уровней напряжения могут сильно различаться на каждой подстанции. Например, конфигурация подстанции с трехобмоточным трансформатором (трансформаторами) полностью отличается от конфигурации подстанции без трансформатора или с двухобмоточным трансформатором. Второй барьер – вариативность или гибкость соединений компонентов. Возьмем разъединитель в качестве примера, разъединитель может иметь два выключателя, подключенных с обеих сторон, или иметь один выключатель и одну шину/нагрузку/генерирующий блок/трансформатор/компенсатор/линию переменного тока, или иметь Т-образное соединение для соединения. другой разъединитель и автоматический выключатель с другой стороны и т. д. Что касается третьего фактора, то положения компонентов не являются фиксированными и могут быть назначены произвольно на чертеже ОЛНД подстанции, поскольку нет стандартного правила размещения и компоновки компонентов. . Тем не менее, для автоматического представления приемлемой схемы OLND подстанции каждый компонент должен координироваться с другими, чтобы избежать перекрытия компонентов, свести к минимуму пересечение линий и обеспечить равномерное распределение [699362] .

Хотя алгоритмы автоматической генерации были разработаны для OLND как в распределительных, так и в передающих сетях [8408545, 699362, 4523781, Zhao2017GraphbasedPC] , предыдущие исследования показали ограниченный успех в автоматической генерации OLND подстанций. Графическая модель в структуре общей информационной модели (CIM), выраженная на унифицированном языке моделирования (UML), была введена в 2010 году для определения семантики графической информации и связывания графического объекта с соответствующим объектом данных предметной области в CIM. Аналогичным образом, в 2011 году был предложен формат графического обмена на основе CIM (CIM/G), чтобы расширить стандартную модель CIM, включив в нее информацию о схеме компоновки 9.0005 [5772511] . Графическая модель, использующая компоновку и относительные координаты, была предложена для расширения исходной графической модели UML CIM с учетом вариантов использования, включая относительные координаты, механизм компоновки и автоматическое создание [6523222] .

В этой статье демонстрируется подход к автоматической генерации и визуализации подстанции OLND. Этот инструмент рисования подстанции OLND берет в качестве входных данных модель подстанции CIM/E, затем автоматически вычисляет координаты всех компонентов и хорошо генерирует подстанцию ​​OLND на основе атрибутов ее компонентов и взаимосвязей. Он предоставляет системным операторам четкое представление о топологии подстанции и имеет возможность отображать статическую информацию и динамическое состояние системы.

В Таблице I перечислены восемь типов компонентов, обычно устанавливаемых на подстанциях. Поскольку для этих компонентов нет унифицированных символов, те, которые мы использовали, могут не совпадать с другими моделями». Однако это не проблема, так как символы можно легко добавлять, изменять или заменять в представленном инструменте. Кроме того, вклад статьи в основном заключается в демонстрации автоматического создания схемы OLND подстанции с интеллектуальным назначением координат компонентов.

Статья организована следующим образом. В Разделе II полностью разработан предлагаемый подход к генерации и визуализации OLND подстанции. Оценка подхода и обсуждение его плюсов и минусов представлены в Разделе III. Наконец, статья завершается в Разделе IV.

ТАБЛИЦА I: Компоненты топологии подстанции

II Методология

II-a Обзор

На рис. 1 представлен обзор предлагаемого средства генерации и визуализации OLND подстанции. Входными данными является модель CIM/E, представляющая компоненты электрической подстанции и их отношения связности [чжансинь] . CIM/E — это стандартный формат обмена моделями эффективной электрической сети, разработанный Государственной сетевой корпорацией Китая (SGCC). Модель CIM/E упрощает модель CIM/XML, игнорируя терминал без ущерба для информации.
технологическая топология сети. В этой статье модели подстанции CIM/E хранятся в базе данных графа, и к ним можно обращаться по имени подстанции. На основе входной информации автоматически генерируется подстанция OLND, а ее визуализация является выходом.

Этот инструмент состоит из двух этапов: (1) рисования и (2) рендеринга.
На этапе рисования механизм рисования разрабатывается для запроса данных CIM/E из базы данных графиков и вывода файла в стиле Json, в котором указаны символы, положения, ориентация и состояние электрических компонентов, а также конфигурации линий, соединяющих эти компоненты. На этапе рендеринга модуль рендеринга берет файл Json, специально предназначенный для него, и интерпретирует информацию. Фактическая визуализация OLND затем реализуется на веб-странице средством визуализации.

Рис. 1: Обзор средства автоматической генерации и визуализации подстанции OLND

Далее представлена ​​подробная реализация каждого этапа.

II-B Чертеж

Наиболее сложной задачей на этапе рисования является определение подходящей схемы компоновки подстанции OLND и расчет положения каждого компонента в подстанции OLND. Механизм рисования отвечает за эту задачу, и ее можно естественным образом разбить на несколько слоев. В каждом слое определяются позиции определенного набора компонентов. Например, в первом слое определяются позиции шин, а затем относительно расположены позиции ответвлений, подключенных к шинам. Ветвь может иметь одну или несколько подветвей, и каждая подветвь похожа на путь в графе. Положения подветвей рассчитываются на следующем уровне, и может быть назначена координата каждого компонента, связанного с подветвями. Пример подстанции ОЛНД визуализируется на рис. 2. Этот чертеж подстанции ОЛНД является достаточно представительным и хорошо отражает конструктивные мысли механизма рисования.

Рис. 2: Пример нарисованной подстанции OLND

Входные данные CIM/E из базы данных графа включают узлы, ребра и их атрибуты. Ребра, имеющие направления, хранятся в HashMap, где ключ — это идентификатор исходного узла, а значение — массив идентификаторов узлов его соседей. Кроме того, поддерживается еще одна карта для хранения атрибутов каждого узла. Эти атрибуты включают уровень напряжения, имя, статус и т. д. каждого компонента. Результатом механизма рисования является файл в стиле Json, в котором указывается необходимая информация для рисования компонентов. Например, Json-представление разъединителя выглядит следующим образом.

 {
  "п": {
    "должность": {
      "у": -281,0,
      «х»: -458,0
    },
    "tag": "Разъединитель#282",
    "image": "символы/disconnector.json"
  },
  "с": "Узел",
  "а": {
    "состояние": правда,
    "напряжение": "500кВ",
    "lineColor": "rgb(255,0,0)",
  }
}

Подстанция OLND состоит из набора представлений компонентов, и фактический рисунок будет выполнен механизмом рисования.

Ii-B1 Расположение различных уровней напряжения

Первый шаг — узнать количество уровней напряжения и сгруппировать их вместе. Уровни напряжения легко извлекаются из атрибутов шинных узлов в графовой базе данных. Для тех уровней напряжения, которые связаны только с трансформаторами, а не с шинами, поскольку они не влияют на расположение шин, они временно игнорируются на этом этапе.

Шины с разными уровнями напряжения соединяются вместе и занимают свои области, называемые областью напряжения, в OLND. Размер области каждой области напряжения определяется схемой шины, размером шины и компонентами, которые подключаются к шине. Мы используем шаблон (maxX,minX,maxY,minY) для записи размера области напряжения, имеющей форму прямоугольника, и располагаем области напряжения в соответствии с их размерами.
Относительное расположение различных областей напряжения зависит от величины уровня напряжения. Подробная схема показана на рис. 3. Как показано на рисунке, холст разделяется на верхний уровень и нижний уровень, когда существует более одной области напряжения. Эти области обычно подключаются через двухобмоточные или трехобмоточные трансформаторы. Обратите внимание, что схема области напряжения, определенная на этом этапе, не всегда применима. В некоторых случаях компоновка ОЛНД должна быть изменена в соответствии с расположением двухобмоточных трансформаторов, что подробно описано в Разделе II-B3.

Рис. 3: Схема различных уровней напряжения

Ii-B2 Компоновка автобусов

Внутри подстанции каждый уровень напряжения может иметь несколько шин, соответствующих общей схеме шин. Другими словами, схема шин определяется для всех компонентов на одном уровне напряжения подстанции. Затем выделяется каждая позиция шины. Например, на рис. 8 показаны OLND для всех схем с двумя шинами, которые мы наблюдали в нашей базе данных, и каждый OLND представляет физическую схему подстанции [123456] 9.0006 . Кроме того, необходимо отметить, что в графовой базе данных одна шина с секционатором определяется как две шины, что также изображено на рис.  (г)г). Кроме того, схема шины «Двойная шина с двойным выключателем» и схема «Выключатель и половинная шина» похожи друг на друга по способу рисования, и единственное отличие состоит в количестве автоматических выключателей и разъединителей (как показано на рис. (c)c) . Таким образом, они группируются и рисуются с использованием одной и той же программы.

(a) Двойной шинный одиночный выключатель (b) Основная шина и обходная шина (c) Выключатель и двойной выключатель половинной/двойной шины (d) Одинарная шина с секционером

Рис. 8: Шинные схемы из двух шин [123456]

Всего в системе более 10 шинных схем и каждая имеет от одной до четырех шин в области напряжения. Из-за нехватки места в этой статье описывается только то, как определяются и позиционируются четыре схемы на рис. 8. Аналогичный подход используется и в других схемах.

По сути, схема шины идентифицируется соединениями между шинами. Каждый компонент, который напрямую подключен к шине, называется головкой ответвления, а совокупность всех компонентов, прямо или косвенно подключенных к головке ответвления, минуя шину или трансформатор, называется ответвлением. Обратите внимание, что компоненты ответвления могут совместно использоваться двумя шинами, если к этим двум шинам подключается подветвь.

Первым шагом является поиск всех ветвей, подключенных к каждой шине, что можно легко сделать с помощью обхода в глубину представления HashMap OLND. Некоторые ветки имеют явные признаки автобусной схемы. Например, на рис. (а)а мы знаем, что это схема с двумя шинами, поскольку две шины соединены множеством подветвей {Разъединитель, Разъединитель}. С другой стороны, если каждая шина имеет много ветвей, не связанных с другой шиной (за исключением подветви {Разъединитель, Выключатель, Разъединитель} в качестве соединителя шины), две шины определяются как «Единая шина». с шаблоном Sectionalizer», как показано на рис. (d)d. Аналогично, обходную шину можно идентифицировать, проверив наличие нескольких подветвей {Разъединитель, Выключатель, Разъединитель, Разъединитель}, и шина с двумя последовательными разъединителями является обходной шиной. Наконец, схемы «Выключатель и половина» и «Двойной выключатель с двойной шиной» обрабатываются аналогично. Они идентифицируются подветвью, соединяющей две шины с двумя или более сегментами {Disconnector, Breaker, Disconnector}.

После того, как схема автобуса будет выяснена, будет рассчитана длина автобуса. Так как шина представлена ​​линией на подстанции ОЛНД, длина линии определяется количеством ответвлений, подсоединенных к шине, и шириной каждой ветви. Мы вычисляем фактическую ширину каждой ветви и добавляем заданное расстояние между ветвями. Их сумма определяет общую длину автобуса. Обратите внимание, что у шины могут быть ответвления, идущие вверх или вниз на подстанции OLND. Вычисление должно быть отдельным, и больший из них используется для установки длины шины. Вычисление длины выполняется с помощью той же логики рисования ветвей, но без включения данных ветвей в выходной файл Json.

II-B3 Трансформаторы

Трансформатор особенный, так как это компонент, который соединяет другие компоненты с разными уровнями напряжения. Для реализации трансформаторы также имеют решающее значение и могут влиять на позиции других. Это связано с тем, что преобразователь может определять положение двух ветвей. Например, на рис. 10 два трехобмоточных трансформатора определяют положение двух синих ветвей прямо под ними.

Филиалы II-B4

Как описано в Разделе II-B2, ответвления определяются как все компоненты, прямо или косвенно подключенные к шине. После того, как положение и длина автобуса определены, мы можем нарисовать связанные с ним ветки. Первым шагом является определение направлений этих ветвей. По умолчанию все ответвления размещаются над подключенными к ним шинами и направлены вверх, но существуют некоторые исключения. Если один из выводов ответвления подключен к генератору, то он должен располагаться ниже подключенной к нему шины и указывать вниз. Если в ответвлении есть какой-либо трансформатор, направление должно определяться уровнем его напряжения относительно других ответвлений, подключенных к тому же трансформатору. Например, если рисуемая ветвь находится на более низком уровне напряжения, чем другая ветвь, подключенная к тому же двухобмоточному трансформатору, или на самом низком уровне напряжения по сравнению с другими ветвями, подключенными к тому же трехобмоточному трансформатору, ее направление должно оставаться без изменений. В противном случае мы меняем его направление, чтобы поместить ответвление ниже подключенной к нему шины, чтобы трансформатор всегда можно было разместить посередине, чтобы избежать возможных пересечений линий и наложений компонентов.

После определения направлений всех ответвлений их положение относительно друг друга на шине будет зафиксировано. Хотя ветвь может быть подключена к нескольким шинам, только одна шина отвечает за отрисовку этой ветви. Ветки, расположенные над шинами, сортируют по количеству узлов в ветвях и проверяют, не подключены ли они к другой вертикально или горизонтально спаренной шине. Ответвления, расположенные под шинами, сортируются по месту их подключения к трансформаторам. После того, как все ветки отсортированы, их положение окончательно определяется. Зазор по умолчанию между каждыми двумя ветвями определяется количеством ветвей в одном направлении. Однако возможно, что некоторые ветви имеют больше подветвей, чем другие, и поэтому требуется больше места, чтобы избежать перекрытия компонентов на холсте. Таким образом, необходимо заранее оценить ширину каждой ветви и при необходимости выделить дополнительное пространство. Находятся все подветви, и их ширина вычисляется путем обхода в глубину представления HashMap подстанции OLND.

Рис. 9: Процесс рисования веткиРис. 10: Пример сгенерированной подстанции OLND

После того, как положение всех ответвлений зафиксировано, рисуются их ответвления. Для каждой ветви каждая содержащаяся в ней подветвь будет рекурсивно отрисовываться. Взяв в качестве примера ветвь на рис. 9, начиная с разъединителя, можно обнаружить, что она имеет несколько подветвей. Этим подотраслям мы присваиваем разные направления. Только одна подветвь находится в том же направлении, что и ветвь, а остальные должны располагаться справа от нее. После того, как направления подветвей определены, непосредственно рисуется та, которая следует за ее направлением. Для каждой подветви, размещенной справа, мы применяем тот же метод, чтобы найти связанные с ней подветви и назначить им направления. При рисовании первой подветви в правильном направлении обнаруживается более одной подветви. Одни в одном направлении с веткой ставятся, а другие справа. Эта процедура будет выполняться рекурсивно, пока не будут отрисованы все подветви.

II-C рендеринг

На этапе рендеринга рендеринг использует файл Json, сгенерированный механизмом рисования, в котором указаны символ, положение, статус, тег и другая информация о каждом компоненте и линии передачи переменного тока. Затем он интерпретирует и визуализирует всю информацию, используя библиотеку пользовательского интерфейса Hightopo JavaScript.

Обсуждение

Производительность предлагаемого средства автоматической генерации и визуализации подстанции OLND оценивается на 799 подстанциях в реальной провинциальной энергосистеме. Мы успешно генерируем OLND для всех подстанций, и более 95% из них представлены достойно. На рис. 10 приведен пример подстанции ОЛНД, сгенерированной разработанным инструментом. Он включает три уровня напряжения: 500 кВ, 220 кВ и 35 кВ. В этом примере используются две схемы шины: выключатель и двойной выключатель с половинной и двойной шиной, как показано на рис. (c)c, для части 500 кВ, и схема шины с одним выключателем с двойной шиной для уровня 220 кВ, как показано на рис. . (а)а. Все три уровня напряжения подключены через трехпортовые трансформаторы, как показано на рис. 10. Но все еще существуют некоторые нерешенные закономерности, такие как перекрывающиеся линии и компоненты, на 34 подстанциях из общего числа. Потому что на положение каждого компонента могут влиять другие компоненты, и очень сложно охватить все крайние случаи без ручного обновления позиций определенных компонентов. Для тех OLND с неожиданными шаблонами потребуются дополнительные усилия, чтобы специально улучшить их конфигурации. Кроме того, поскольку координаты всех компонентов рассчитываются на основе атрибутов и связей входной модели CIM/E, этот инструмент вряд ли сможет сгенерировать достойную OLND подстанции, если топология содержит какие-либо данные, нарушающие базовые предположения. Например, в настоящее время предполагается, что входные данные содержат от одного до четырех уровней напряжения, связанных с шинами, поэтому инструмент не может найти подходящую схему, если она содержит пять уровней напряжения. Но в дальнейшей работе это можно было бы выяснить и сделать более разумным.

IV Заключение

В данной статье представлен инструмент для автоматического построения и визуализации однолинейной схемы подстанции. Благодаря вводу модели CIM/E, которая хранится в графической базе данных и отображает связность компонентов на подстанции, предлагаемый подход позволяет интеллектуально вычислять положения всех компонентов и качественно визуализировать однолинейные схемы подстанции. Более 95% однолинейных схем подстанций в реальной провинциальной сети достойно представлены в тестировании.

Ссылки

    Одна система на весь срок службы подстанции

    Ганновер, |

    На парижском конгрессе Cigre, Международного совета по большим электрическим системам, разработчик программного обеспечения Aucotec представит свою комплексную инженерную концепцию для отрасли распределения электроэнергии с 28 августа по 2 сентября 2022 года. можно охватить весь технологический процесс для подстанций, от первоначальной идеи проекта и дизайна и детального планирования до поддержки технического обслуживания во время эксплуатации.

    Одна линия: один раз для всех

    Таким образом, ЭБ начинается с однолинейной схемы, важного исходного документа, определяющего первичные технологические устройства. До сих пор специалисты в этой области разрабатывали графику в отдельном инструменте, а затем передавали список устройств, иногда DWG, вторичной технологии. Затем их специалисты должны снова построить диаграмму SL в EB, где благодаря центрированию данных создается интеллектуальная модель всего предприятия. «Дублирование усилий можно легко избежать, если основная технология также использует EB. Этого особенно требуют крупные клиенты, и платформа впервые делает это возможным», — объясняет менеджер по продукции Aucotec Микаэла Имбуш. Это позволяет второстепенным инженерам приступить к подробному планированию намного быстрее и, что наиболее важно, беспрепятственно, как только будет определено первое устройство, а не после завершения первичного планирования. Близость к этой дисциплине очень четко продемонстрировал эксперт по 2D-инженерии Aucotec в Cigre: прямо рядом друг с другом и без обычной перегородки компания представляет Entegra GmbH, для 3D-системы Primtech которой уже идет EB-соединение. Он также будет представлен в Париже со всеми его возможностями и синергиями.

    Актуальность на протяжении всего срока службы

    Еще одна проблема заключается в способности EB выступать в качестве единого источника достоверной информации для всех участников проекта, объединяя данные в полный двойник предприятия и поддерживая их там постоянно в актуальном состоянии. Это позволяет как планировщикам, так и операторам справляться с огромным увеличением объемов проектов в энергетическом секторе. Вплоть до технологии защиты и контроля, все дисциплины имеют доступ к модели данных, каждое конкретное добавление или изменение всем сразу видно и доступно для редактирования. «Он постоянно обновляется без ожидания, согласования или переноса вручную, а также связанных с этим усилий и ошибок», — говорит Имбуш. Как центр всех знаний о заводе, EB также ценен для технического обслуживания. Благодаря простой передаче данных об изменениях в EB — например, через мобильное устройство и веб-сервис в любое время из любого места — это значение может поддерживаться на протяжении всего срока службы установки.

    Внедрение уникальных стандартов

    Кроме того, платформа позволяет пользователям не только устанавливать собственные стандарты компании с помощью функциональных блоков, на основе которых система может быть сконфигурирована практически одним нажатием кнопки. EB также является единственной системой, способной реализовать все требуемые международные стандарты вплоть до мельчайших деталей. От IEC 81346 и 81355 по структуре предприятия и документации до 61850 по описанию устройств и связи на подстанциях к будущему RDS PS. «В частности, IEC 61850 в настоящее время является горячей темой для дистрибьюторов энергии. Внедрение этого стандарта компанией EB уже произвело впечатление на множество заинтересованных сторон. Мы ожидаем, что это также будет активно обсуждаться в Cigre», — говорит менеджер по продукту.

    О компании AUCOTEC AG: Компания Aucotec AG имеет более чем 35-летний опыт разработки инженерного программного обеспечения для всего жизненного цикла машин, заводов и мобильных систем. Решения варьируются от блок-схем с помощью СКУ и электротехники для крупных предприятий до модульной конструкции жгута проводов в автомобильной промышленности. Программное обеспечение Aucotec используется во всем мире. Помимо штаб-квартиры в Ганновере, Aucotec управляет еще шестью предприятиями в Германии, а также дочерними предприятиями в Китае, Южной Корее, Франции, Италии, Австрии, Польше, Швеции, Норвегии и США.