RastrWin3

Программный Комплекс расчета, анализа и оптимизации установившихся, аварийных

и переходных режимов энергосистем «RastrWin3»

Программный Комплекс расчета, анализа и оптимизации установившихся, аварийных и переходных режимов энергосистем «RastrWin3» (далее – «Программный комплекс») предназначен для работы в операционных системах Windows XP, Windows Vista, Windows 7 и Windows 10.
Программный комплекс состоит из базовой части и опциональных модулей расширения. Модули расширения предназначены для выполнения отдельных, обычно расчетных, функций.
Базовая часть Программы
Предназначена для выполнения наиболее типичных расчетов, а именно: установившихся режимов, эквивалентирования электрической сети и режима, оптимизации режима по реактивной мощности и напряжению, утяжеления режима. Также содержит пользовательский интерфейс – табличный редактор, однолинейную графическую схему, селектор, а также встроенную базу данных, макроязык на основе Visual Basic и программный интерфейс, организованный в виде СОМ-сервера.
Расчетные функции:

1. Расчет установившихся режимов электрических сетей любого напряжения (от 0.4 до 1150 кВ), произвольного размера и сложности.
2. Полный расчет всех электрических параметров режима (токи, напряжения, потоки и потери активной и реактивной мощности во всех узлах и ветвях электрической сети).
3. Расчет установившихся режимов с учетом отклонения частоты (без балансирующего узла).
4. Контроль исходной информации на логическую и физическую непротиворечивость.
5. Эквивалентирование (упрощение) электрических сетей.
6. Оптимизация электрических сетей по уровням напряжения, потерям мощности и распределению реактивной мощности.
7. Расчет положений регуляторов трансформатора под нагрузкой и положений вольтодобавочных трансформаторов.
8. Расчет предельных по передаваемой мощности режимов энергосистемы, определение опасных сечений.
9. Структурный анализ потерь мощности – по их характеру, типам оборудования, районам и уровням напряжения.
10. Проведение многовариантных расчетов по списку возможных аварийных ситуаций.
11. Моделирование отключения ЛЭП, в том числе одностороннего, и определение напряжения на открытом конце.
12. Моделирование генераторов и возможность задания PQ-диаграммы генератора.
13. Моделирование линейных и шинных реакторов с возможностью их отключения и переноса линейного реактора в узел при отключении ЛЭП.
14. Моделирование активных сетевых элементов семейства FACTS, базирующихся на использовании современных устройств силовой электроники.
15. Моделирование линий электропередачи и вставок постоянного тока, построенных на базе преобразователей тока, преобразователей напряжения.
16. Анализ допустимой токовой загрузки ЛЭП и трансформаторов, в том числе с учетом зависимости допустимого тока от температуры.
17. Расчет сетевых коэффициентов, позволяющих оценить влияние изменения входных параметров на результаты расчета, и наоборот, проанализировать чувствительность результатов расчета к изменению входных параметров.
18. Расчет агрегатной информации по различным территориальным и ведомственным подразделениям (потребление, генерация, внешние перетоки).
19. Сравнение различных режимов по заданному списку параметров.

Пользовательский интерфейс:
1.    Табличный процессор. Для подготовки, коррекции и отображения расчетной схемы используется табличный процессор, в котором вся информация структурирована по типу (Узлы, Ветви, Генераторы и т.д.). Основными особенностями табличного процессора являются:
·      индивидуальная и групповая (по формулам) подготовка данных;
·      свободная настройка вида отображения (положение столбцов, сортировка, точность отображения чисел);
·      контекстные (в зависимости от положения курсора) переходы между таблицами;
·      контекстные макросы;
·      возможность создания пользовательских таблиц и соответствующая настройка меню;
·      сдвоенные таблицы (например, узел и подходящие к нему ветви);
·      задание «выборки» информации в таблице по произвольному, сложному критерию;
·      фильтрация информации по заданным критериям;
·      групповая коррекция информации по заданной формуле;
·      динамическая подсветка данных в зависимости от значения параметра (например, при выходе за допустимое значение);
·      динамический обмен данными с MS Excel;
·      экспорт и импорт табличной информации в виде CSV-файлов.
2.    Менеджер оконной системы. Позволяет организовать плавающие, вложенные, стыкуемые окна, а также запоминать различные варианты расположения и типы окон. Также включает полностью настраиваемое пользователем меню, тулбары, клавиатурные команды, а также набор общих стилей.
3.    Однолинейная графическая схема. Поддерживает представление электрической сети в виде однолинейной графической схемы, обеспечивает наиболее удобное восприятие информации о расчетах режима. В RastrWin3 входят средства подготовки и отображения однолинейной графической схемы:
·      автоматизированная подготовка графической схемы на основе заданной расчетной, автоматический контроль соответствия расчетной и графической схем;
·      подготовка окон (мест расположения) отображения численной информации;
·      отображение текущей расчетной информации, быстрая замена типа отображаемой информации;
·      проведение коммутаций (отключение/включение) и коррекций режимных параметров непосредственно на графической схеме;
·      цветовое выделение номинальных напряжений и районов схемы, выделение номинальных напряжений толщиной изображения ветви и узла;
·      динамическая заливка  различными оттенками цвета участков схемы в зависимости от значения выбранного параметра (например, отклонения напряжения от номинального);
·      контекстные макросы;
·      отображение обобщенной информации (районы, территории, сечения);
·      отображение энергетической схемы в виде «псевдоэлектрической» сети.
4.    Селектор. Элемент для иерархического (древовидного) представления схемы. Реализован в виде дерева логических связей между объектами расчетной схемы, позволяет осуществлять быстрый поиск и переход между элементами (узлами, ветвями, сечениями).
5.    Паспорт устройства. Позволяет собрать в настраиваемой пользователем форме все наиболее важные характеристики объекта и его связи с другими объектами.
6.    Автоматический менеджер обновлений. Позволяет организовать автоматическую установку обновлений программы по мере их выхода.
7.    Встроенный макроязык на основе Visual Basic. Позволяет автоматизировать часто встречающиеся группы операций. Макросы позволяют автоматизировать все возможности RastrWin3.
8.    Встроенная База данных:
·      хранение данных (как исходного, так и расчетного характера) производится в единой базе данных;
·      пользователь комплекса может создавать свои поля в базе данных и задавать связи между полями с помощью формул;
·      при загрузке и сохранении файлов используются шаблоны, определяющие тип файла (режим, графика, сечения и т.д.). В шаблоне хранится описание данных (точность, допустимые значения, формулы и т.д.). Пользователь может изменять шаблоны.
Программный интерфейс.
Для взаимодействия с другими Windows-программами комплекс RastrWin3 организован в виде набора COM-компонентов.
Все расчетные функции и работа с базой данных организованы в виде не имеющего пользовательского интерфейса компонента OLE-automation server, доступ к которому можно получить из любого OLE-клиента (Excel, Access и т.п.) или любой среды визуального программирования (Delphi, Bi); таблицы и графика организованы в виде компонент ActiveX.
Дополнительные (опциональные) модули Программы
1. Модуль расширения «Коммутационные схемы» (КС). Предназначен для создания и поддержки в актуальном состоянии коммутационных моделей электроэнергетических систем, представленных в виде коммутационных аппаратов и шин. Осуществляет автоматическое формирование расчетных моделей электроэнергетических систем, предназначенных для проведения расчета и анализа электрических режимов (функция «топологический процессор»), из коммутационных моделей. Организация данных осуществлена в формате CIM (Common Information Модель) IEC 61970. Хранение осуществляется в формате CIM/XML.
Модуль расширения «Токи короткого замыкания» (ТКЗ). Позволяет производить расчеты электрических величин в сети неограниченного объема при одно-, двух- и трехфазных коротких замыканиях с учетом взаимоиндукции ветвей и отличий в величинах сопротивлений прямой и обратной последовательностей.
Количество точек одновременного возникновения несимметрии не ограничено.
Данные расчета выводятся как в симметричных, так и в фазных координатах.
Схемы сети можно импортировать из программного комплекса ТКЗ-3000.
Имеется возможность:
·      генерировать схемы последовательностей по данным прямой последовательности и параметрам пересчета;
·      рассчитывать несимметричные шунты для моделирования КЗ и обрывов линий для расчета электромеханического переходного процесса.

Модуль расширения «Расчет электромеханических переходных процессов (RuStab)». Предназначен для расчета переходных процессов с учетом сетей произвольного объема и сложности. В основе лежит абстрактная динамическая модель устройства, которая содержит необходимый базис для выполнения расчета. Конкретное устройство программируется путем наследования функционала одного из базисных устройств. В программе реализованы семь моделей синхронных генераторов, три модели первичных двигателей, модель парового котла для расчета длительных переходных процессов, основные отечественные и зарубежные устройства регулирования возбуждения. Предусмотрены по две модели асинхронных и синхронных двигателей, позволяющие, в том числе, рассчитывать процессы запуска и самозапуска. Реализованы основные устройства силовой электроники и постоянного тока. Разработана система моделирования автоматики и задания сценариев расчета.
Для интегрирования системы алгебро-дифференциальных уравнений предусмотрено несколько методов с постоянным и переменным шагом интегрирования.
Модуль расширения «Конструктор динамических моделей устройств». Дополнительный модуль «Конструктор динамических моделей устройств» (далее – «Конструктор»), включаемый в ПК «Rustab», позволяет пользователю создавать собственные (пользовательские) расчетные модели таких устройств как АРВ, турбина и т.п. «Конструктор» использует текстовое описание устройства, в котором воспроизведена его структурная схема, описанная передаточными функциями. Имеется 10 стандартных блоков передаточных функций (инерционное звено, реально-дифференцирующее звено и т.д.), 30 встроенных математических функций и функции моделирования нелинейностей, которые могут быть связаны произвольно, в том числе с обратными связями. Пользовательская расчетная модель в виде текстового файла обрабатывается специальным компилятором, использование которого существенно ускоряет расчет, а также позволяет выявить и устранить большинство ошибок описания модели. Компилятор обеспечивает защиту авторских прав пользователя, создающего модель. (RuStab)
Модуль расширения «Расчет максимально допустимых перетоков» (МДП). Предназначен для утяжеления режима по заданному набору векторов изменения режима (ВИР), выбора опасного сечения (ОС), соответствующего каждому ВИР, и ослабления режима для получения допустимого перетока, равного МДП. ВИР должен быть сбалансирован по мощности, и для каждой составляющей вектора задается безразмерный коэффициент участия либо в нагрузке, либо в генерации. В процессе утяжеления контролируются допустимые границы изменения параметров, при необходимости ВИР автоматически изменяется таким образом, чтобы сохранить допустимость параметров.
Формирование ОС основывается на сходстве уравнений расчета режима и уравнений определения статической устойчивости для режима, близкого к своему пределу по существованию. Для этого на основе минимальных собственных чисел и соответствующих им собственных векторов матрицы Якоби формируются маркеры напряжений узлов и углов линий сети. На основе маркеров углов методом топологического разрезания формируется ОС. Как правило, ОС формируются на основе нескольких минимальных собственных значений.
Модуль расширения «Расчет матрицы сетевых коэффициентов» (МСК). Предназначен для расчета матрицы сетевых коэффициентов, используемой при планировании режима на энергетической схеме с помощью программ СПР, ПРЭС или аналогичных. Исходные данные для расчета могут быть подготовлены непосредственно в программе RastrWin3 или импортированы из формата ЦДУ и формата B-2-1000. Результаты расчета могут быть записаны непосредственно в базу данных RastrWin3 или экспортированы в бинарный файл формата программы B-2-1000 (bmokre). Число генераторных и нагрузочных групп, а также внешних перетоков неограниченно.
Модуль расширения «Модальный анализ (Статика)». Предназначен для анализа статической устойчивости путем вычисления всего спектра собственных значений (либо заданного числа минимальных собственных значений). Производится вычисление затухания и частоты для каждой моды (собственного числа или пары комплексно сопряженных собственных чисел), рассчитываются коэффициенты влияния и чувствительности. Результаты расчетов по каждой моде могут быть проанализированы на однолинейной графической схеме и в табличной форме.
Модуль расширения «Оптимизация (OPF)». Предназначен для оптимизации электроэнергетического режима по активной и реактивной мощности и комплексной оптимизации режима или серии режимов во времени с учетом ограничений на параметры режима и оборудования, ограничений на резервы активной мощности, интегральных ограничений серии режимов. Предусмотрен широкий выбор целевых функций, позволяющий смоделировать минимизацию затрат, максимизацию и минимизацию отклонений режимных параметров от заданного значения. Оптимизация режима осуществляется за счет определения численных значений параметров управления режимом.