CC BY
5УДК 004.9
Молочков Д.А.
студент кафедры ИСПИ Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых
(г. Владимир, Россия)
Градусов Д.А.
канд. экон. наук, профессор кафедры ИСПИ Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых
(г. Владимир, Россия)
РАЗРАБОТКА АНАЛИТИЧЕСКОЙ ИС ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЁТА НЕСИММЕТРИЧНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ В AUTOCAD НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ МАТРИЧНЫХ МЕТОДОВ
Аннотация: данная статья описывает разработку аналитической информационной системы, предназначенной для автоматизированного расчета несимметричных электрических сетей. В статье подробно описываются современные матричные методы, используемые для расчета электрических сетей, а также принципы и методы, применяемые для интеграции системы с AutoCAD.
Ключевые слова: аналитическая информационная система, несимметричные электрические сети, матричные методы, AutoCAD.
Развитие современных технологий приводит к постоянному увеличению количества данных, которые необходимо обрабатывать и анализировать. Вместе с этим растет и потребность в создании эффективных инструментов для автоматизации этого процесса. В рамках электротехнических расчетов, особенно в случае несимметричных сетей, требуется применение матричных методов для получения точных результатов.
В данной статье рассматривается разработка аналитической информационной системы на базе программного продукта AutoCAD, которая позволит автоматизировать расчеты несимметричных электрических сетей на основе современных матричных методов. Разработанная система позволит существенно ускорить и упростить процесс работы в области электротехнического проектирования и эксплуатации электрических систем, повысить точность расчета электрических сетей, а также уменьшить вероятность ошибок в результате автоматизации процесса. Это будет особенно полезно при работе с крупными проектами, где необходимо проводить многочисленные расчеты в кратчайшие сроки.
Матричный метод узловых потенциалов.
Универсальные матричные методы теоретической электротехники позволяют рассчитывать трёхфазные сети с несимметрией как источника, так и нагрузки, т.е. несимметрия может быть распределённой.
Для расчёта режимов по методу узловых потенциалов применяют матричное уравнение: [y( y) ][ф(у) ] = [ /(у) ],
где [y( у)] = [ a][y(b)][ a]: - матрица узловых проводимостей; [A] -
определённая матрица узловых соединений, однозначно соответствующая схеме или графу цепи; [y(в)] - диагональная матрица проводимостей ветвей;
[/(у)] = [a]-([j(b)]-[y(b)][e(b)]) - столбец узловых источников тока; [ф(у)] - столбец
узловых потенциалов; [ /(в)] - столбец источников тока ветвей; [ e (в)] - столбец
источников ЭДС ветвей. [1, с. 96]
Актуальность разрабатываемой системы
Разработка аналитической информационной системы для расчета несимметричных электрических сетей имеет несколько причин. Во-первых, такая система обеспечивает автоматизацию процесса расчета, что позволяет существенно ускорить и упростить работу проектировщика. Во-вторых, интеграция системы с AutoCAD позволяет рассчитывать электрическую сеть
прямо на чертеже, что повышает точность и удобство проектирования. В-третьих, современные матричные методы, используемые в системе, позволяют эффективно решать сложные задачи расчета электрических сетей. Кроме того, использование такой системы может повысить производительность и качество работы проектировщика, что имеет важное значение в современных условиях конкуренции на рынке услуг.
Рассматриваемая аналитическая информационная система сосредоточена на расчете воздушных линий электропередач напряжением 0,4 кВ, так как такие линии широко применяются в различных отраслях, включая промышленность, гражданское строительство и сельское хозяйство. Воздушные линии электропередач, являются сложными для расчета, поскольку они имеют различные параметры на разных участках, что может приводить к искажению сигналов и потере энергии.
Расчет воздушных линий электропередач является актуальной задачей в наши дни, так как в современном мире энергетические системы играют важную роль в обеспечении жизнедеятельности городов и стран в целом. Точный расчет параметров воздушных линий электропередач позволяет обеспечить надежную и эффективную работу электроснабжения, а также снизить потери энергии и негативное влияние на окружающую среду. Поэтому разработка аналитической информационной системы для расчета несимметричных воздушных линий электропередач имеет большое практическое значение и актуальна в наши дни.
Архитектура системы
Архитектура системы состоит из серверной части, клиентской части и плагина для клиентской части. Серверная часть состоит из REST сервиса Spring Boot и базы данных. Клиентская часть представлена AutoCAD приложением. Плагин для AutoCAD представлен DLL, написанной на Net. Framework v4.7, которая подключается через интерфейс AutoCAD и работает с ним по AutoCAD API. [2] Взаимодействие данных программных систем и архитектура системы представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Архитектура аналитической ИС.
Функциональные возможности системы
1. Автоматический сбор информации об электрической сети с чертежа AutoCAD.
2. Расчёт параметров электрической сети.
3. Вывод результатов расчёта на чертёж.
4. Сохранение и просмотр истории расчётов.
5. Проверка полученных параметров работы сети на соответствие требованиям ГОСТ и ПУЭ. [3]
Данная информационная система производит расчёт следующих параметров для любой точки электросети: потеря напряжения, рабочие токи, токи короткого замыкания при аварийном режиме работы сети.
Описание работы
Проектировщик создаёт электрическую сеть на чертеже AutoCAD, используя для этого smart-блоки, которые представляют различные элементы сети, такие как подстанция, опоры электропередач, магистральный провод и потребители электроэнергии. Каждый блок имеет свои электрические параметры: сопротивление, индуктивность, емкость и т.д.
С помощью готового набора smart-блоков в AutoCAD пользователь может создавать линии электропередач, подобно тому, как он собирает конструктор.
В AutoCAD плагин производит анализ готового чертежа, определяет smart-блоки, их свойства, координаты на чертеже и их связи друг с другом. На основе этих данных плагин автоматически строит трехфазную схему замещения, которая используется для расчета матричным методом узловых потенциалов.
Сервер отвечает за получение и обработку схемы замещения, которая является основой для расчета сети. Эта схема передается серверу через плагин, который интегрирован в AutoCAD. Особенностью сервера является его универсальность, так он может работать не только с AutoCAD, но и с другими клиентами, которые могут отправлять запросы на расчет через REST API. Таким образом, сервер предоставляет гибкую и масштабируемую архитектуру, которая может использоваться в различных проектах и с разными клиентами.
После проведения матричного расчета результаты передаются обратно плагину в AutoCAD, который выводит их на чертеж проектировщику. Таким образом, проектировщик экономит время и получает точные данные о состоянии сети и ее параметрах. Результаты расчетов могут быть использованы для определения нагрузок на элементы сети, оптимизации их конфигурации и выбора необходимого оборудования.
Интеграция плагина в AutoCAD
Написание плагина для AutoCAD - это процесс создания программного модуля, который может взаимодействовать с графическим редактором
AutoCAD. Этот модуль может добавлять новые функции или изменять существующие, что позволяет улучшать работу внутри AutoCAD.
Плагин может быть написан на различных языках программирования, которые могут которые могут работать в среде .NET Framework или взаимодействовать с ObjectARX API. Это такие языки как C++, C#, VB.NET, Python, Java и т.д. Важно выбрать язык программирования, который наиболее подходит для реализации задачи, которую предполагается решить, а также учитывать возможности и ограничения выбранной среды разработки. Интегрировать плагин в AutoCAD можно через командную строку.
Заключение
В настоящее время энергетические системы играют важную роль в обеспечении жизнедеятельности городов и стран в целом, поэтому точный расчет параметров воздушных линий электропередач является актуальной задачей. Разработка аналитической информационной системы для расчета несимметричных электрических сетей, имеет большое практическое значение и является актуальной в наши дни.
Рассматриваемая система обеспечивает автоматизацию процесса расчета, что позволяет значительно ускорить и упростить работу проектировщика. Интеграция системы с AutoCAD позволяет рассчитывать электрическую сеть прямо на чертеже, что повышает точность и удобство проектирования. Использование матричных методов, используемых в системе, позволяет эффективно решать сложные задачи расчета электрических сетей. Такой подход может улучшить производительность и качество работы проектировщика, что становится особенно важным в настоящих условиях конкуренции на рынке услуг
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Теоретические основы электротехники. Том 1. Основы теории цепей. Под редакцией П.А. Ионкина, 1976 г.
2. Справка по AutoCAD API. [Электронный ресурс] - URL: https://help.autodesk.com/view/OARX/2022/RUS (дата обращения: 23.03.2023).
3. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [Электронный ресурс] URL: https://pue-7.ru/pue_7.pdf (дата обращения: 22.03.2023).
Molochkov D.A.
Vladimir State University (Vladimir, Russia)
Gradusov D.A.
Vladimir State University (Vladimir, Russia)
DEVELOPMENT OF AN ANALYTICAL IS FOR THE AUTOMATED CALCULATION OF ASYMMETRIC ELECTRICAL NETWORKS IN AUTOCAD BASED ON MODERN MATRIX METHODS
Abstract: this article describes the development of an analytical information system designed for the automated calculation of asymmetric electrical networks. The article provides a detailed description of modern matrix methods used for calculating electrical networks, as well as the principles and methods applied for integrating the system with AutoCAD.
Key words: analytical information system, asymmetric electrical networks, matrix methods, AutoCAD.
