Проектирования энергосистем

Уникальным свойством геометрического программирования является то, что оптимальное значение критерия вычисляется до получения координат оптимальной точки. Это позволяет построить весьма экономичные вычислительные алгоритмы при сравнении различных параметров ТС и облегчить структурный синтез. После проектирования элементов ТС осуществляется возврат к оптимизации системы в целом, но уже преследующий совершенно иные цели, чем при использовании метода линейного программирования. Наиболее важным становится оптимальное распределение функций между отдельными элементами ТС. Математическая модель системы на этом этапе уже известна в наиболее законченном виде. Однако ввиду ее сложности оптимизация на этом этапе встречает трудности вычислительного характера из-за большой размерности задачи. Наиболее важным методом оптимизации на этом этапе является метод динамического программирования.

Модель проектирования АЛ сборки и монтажа РЭА можно представить в виде информационных блоков связанных между собой в иерархической последовательности и определяющих задачи организационно-технологического проектирования элементов проекта АЛ.

Система автоматизированного проектирования предусматривает соединение в одну систему всех стоящих при проектировании задач. При этом выходная информация одного этапа машинного проектирования является исходной для последующего с исключением ручных процедур преобразования информации. Можно САПРЭМ разбить на следующие отдельные относительно автономные подсистемы: расчетное и конструкторское проектирование, ведение чертежной документации в серийном производстве. Можно проследить следующие основные этапы системы проектирования. На основе математической модели электрической машины (а ею является методика расчета) осуществляются оптимизационные расчеты активной части машины. Далее проводятся поверочные расчеты, которые охватывают все технические характеристики электрической машины и предусматривают унификацию и доводку важнейших элементов и узлов машины. Поверочные расчеты проводятся в диалоговом режиме работы расчетчика с ЭВМ. Проектировщик задает исходные данные с помощью дисплея и на его экране получает информацию о результатах расчета. Параметры и характеристики, полученные в результате поверочных расчетов, используются для разработки конструкции. При этом используется пакет прикладных программ машинной графики. Автоматизация проектирования конструкции предусматривает воспроизведение отдельных элементов конструкции, которые на основе многолетнего опыта имеют отработанные формы и не претерпевают существенных изменений. Проектирование конструкции с применением ЭВМ содержит в основном те же этапы, которые имеются при «ручном» конструировании, а именно: разработку общего вида, сборочных единиц и деталей, окончательное оформление чертежей, спецификации и другой конструкторской документации. Для разработки общего вида электрической машины необходимо предварительно выбрать основные принципиальные конструктивные решения, а для проектирования элементов конструкции, создать математические модели этих элементов. С этой целью должны быть определены функциональные зависимости размеров элементов от главных размеров, высоты осей вращения электрической машины. Разработка конструкции включает в себя прочностные, виброакустические и другие расчеты. Изменение конструкции в процессе проектирования требует итерационного повторения поверочных расчетов.

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТЕЙ И СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

Электрические контактные аппараты управления, защиты, автоматики и связи в большинстве своем имеют электромагнитный привод. Аппараты с другими видами привода (пневматическим, гидравлическим, механическим) имеют ограниченное применение. В силу этого, рассматривая применение ЦВМ для расчета и оптимального проектирования элементов аппарата, будем иметь в виду в основном его электромагнитный привод. Кроме того, электромагниты широко используются также самостоятельно в качестве тормозных, подъемных, удерживающих устройств и устройств для системы магнитного подвеса.

Рассмотрен большой класс устройств, используемых в микроэлектронике СВЧ: полосковые и ми-крополосковые линии передачи и устройства на их основе, элементы и узлы микросхем СВЧ. Описаны принципы работы и методы проектирования элементов передающих модулей СВЧ — генераторов на диодах Ганна и лавинно-пролетных диодах, а также усилителей на полевых транзисторах СВЧ. Рассмотрены технические особенности и конструкции элементов приемных устройств СВЧ: малошумящих усилителей и диодных преобразователей частоты, а также методы расчета характеристик фазированных антенных решеток. Уделено внимание вопросам машинного проектирования полосковых линий и устройств на их основе.

В книге рассмотрены вопросы проектирования и расчета магнитных элементов, узлов и комплексов с учетом тенденций, наметившихся в магнитной технике за последние годы. Значительное внимание уделено вопросам схемотехники и расчета узлов на магнитных переключателях и магнитно-транзисторных формирователях импульсов тока, принципам многофункционального использования магнитных сердечников накопителя МОЗУ, вопросам применения этих принципов при проектировании цифровых комплексов автоматики. При этом в значительной мере использованы материалы и опыт, полученные в ходе научно-исследовательских работ, выполненных коллективом сотрудников кафедры автоматики и вычислительной техники Ленинградского ордена Ленина политехнического института имени М. И. Калинина, а также опыт преподавания магнитной техники студентам специальности «Автоматика и телемеханика». Главы 1—3 посвящены вопросам расчета и проектирования элементов, главы 4—7 — вопросам проектирования функциональных узлов и комплексов.

Важнейшими параметрами элемента памяти являются площадь, занимаемая им на кристалле, и потребляемая мощность. Для достижения максимальной информационной емкости площадь элемента, а значит, и размеры транзисторов (длина, ширина канала и др.) должны быть минимальными. Они зависят от разрешающей способности фотолитографии, задающей минимальный топологический размер А. При сравнении элементов памяти разных типов удобно оценивать их площадь S не в абсолютных, а в относительных единицах — числом литографических квадратов со стороной А. Относительная площадь S/A2 характеризует «качество» схемотехники и топологического проектирования элементов памяти. Для рассматриваемого элемента (см. 9.2) S/A2 » 150.

Система автоматизированного проектирования предусматривает соединение в одну систему всех стоящих при проектировании задач. При этом выходная информация одного этапа машинного проектирования является исходной для последующего с исключением ручных процедур преобразования - информации. Можно САПРЭМ разбить на следующие отдельные относительно автономные подсистемы: расчетное и конструкторское проектирование, ведение чертежной документации в серийном производстве. Можно проследить следующие основные этапы системы ,проекти-рования. На основе математической модели электрической машины (а ею является методика расчета) осуществляются оптимиза-•ционные расчеты активной части машины. Далее проводятся поверочные расчеты, которые охватывают все технические характеристики электрической машины и предусматривают унификацию и доводку важнейших элементов и узлов машины. Поверочные расчеты проводятся в диалоговом режиме работы расчетчика с ЭВМ. Проектировщик задает исходные данные с помощью дисплея и на его экране получает информацию о результатах расчета. Параметры и характеристики, полученные в результате поверочных расчетов, используются для разработки конструкции. При этом используется пакет прикладных программ машинной графики. Автоматизация проектирования конструкции предусматривает воспроизведение отдельных элементов конструкции, котог рые на основе многолетнего опыта имеют отработанные формы и не претерпевают существенных изменений. Проектирование конструкции с применением ЭВЛ? содержит в основном те же этапы, которые имеются при «ручном> конструировании, а именно: разработку общего вида, сборочных единиц и деталей, окончательное оформление чертежей, спецификации и другой конструкторской документации. Для разработки общего вида электрической ма"-шины необходимо предварительно выбрать основные принципиальные конструктивные решения, а для проектирования элементов конструкции, создать математические модели этих элементов. С .этой целью должны быть определены функциональные зависимости размеров элементов от главных размеров, высоты осей вращения электрической машины. Разработка конструкции включает в себя прочностные, виброакустические и другие расчеты. Изменение конструкции в процессе проектирования требует итерационного повторения поверочных расчетов.

Принцип комплексности заключается в том, что САПР должна обеспечивать связанность проектирования элементов и ЭМММ в целом на всех стадиях проектирования. Это требование учитывается при разработке всех проектируемых подсистем. С этой целью предусматривается создание автоматических средств согласования и контроля параметров элементов и их сопрягаемости. Типовыми элементами ЭМММ являются статор и ротор, вал, корпус, подшипники, щиты, обмотки и т. д. Каждый из этих элементов может быть выполнен из различных

ж) Нормы технологического проектирования энергосистем;

§6.1 Задачи и методы проектирования энергосистем 237

6.1. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Задача проектирования энергосистем состоит в разработке и технико-экономическом обосновании решений, определяющих развитие энергосистем, обеспечивающих при наименьших затратах снабжение потребителей электрической и тепловой энергией при выполнении технических ограничений по надежности электроснабжения и качеству электроэнергии.

§ 3.1 Задачи и методы проектирования энергосистем 239

Применение систем автоматизации проектирования энергосистем (САПР ЭС) имеет важное значение при проектировании энергосистем и электрических сетей. Основные искомые параметры при проектировании электрической сети ¦— номинальное напряжение, сечение проводов линий, количество линий, пропускная способность их, количество и мощности трансформаторов — изменяются дискретно. Количество искомых величин оказывается весьма большим, и формулировка задачи проектирования в виде математической задачи очень сложна. Решение задачи проектирования электрической сети (и тем более проектирования энергосистемы) без участия проектировщика невозможно. Система автоматизации проектирования ЭС выполняет функции советчика проектировщика и не предназначена для его полной замены, т. е. для полного выполнения проекта. С помощью САПР ЭС можно получить решение некоторых частных задач, а также автоматизировать этапы многих задач, решаемых при проектировании энергосистем и электрических сетей. Некоторые элементы САПР ЭС будут изучаться в данной главе, а также в гл. 9, 12, 13.

6 1 Задачи и методы проектирования энергосистем и электрических сетей........... 237

1) классификацию этапов проектирования энергосистем и формулировку задач каждого этапа;

11) уточнение влияния динамики технико-экономических характеристик на характер развития энергетических объектов и на значение интервалов, подлежащих рассмотрению в основных задачах проектирования энергосистем.

В настоящее, время для оптимизации в процессе проектирования энергосистем применяются математические модели. Это применение осуществляется на двух этапах — при оптимизации структуры генерируемых мощностей и при разработке схем развития электрических сетей. Под общей моделью структуры энергетической системы понимают математическую систему, которая удовлетворяет требованиям энергобаланса при наборе различных электростанций с вариацией по техническим характеристикам, размещению в пространстве и времени. Задача оптимизации этой модели будет заключаться в выборе таких установок, их параметров и размещения, чтобы за определенный период был обеспечен минимум затрат.

Проектирование энергосистемы, как правило, не начинается «с нуля». Энергосистемы формируются из уже работающих станций, энер-гоузлов, более мелких систем. Географическое расположение, народнохозяйственная значимость и перспективный план их развития определяют экономические предпосыки для проектирования энергосистем. Основная задача проектирования энергосистемы состоит в выборе ее оптимальной структуры, т. е. в отыскании оптимального варианта развития генерирующих мощностей энергосистемы в совокупности с системообразующими линиями электропередачи. Проектом должно предусматриваться сооружение также новых электростанций я электропередач, при которых достигаются наиболее экономичные показатели создаваемой энергосистемы.