Введение к работе
Актуальность темы. Перестройка структурной и инвестиционной политики, курс на ускорение научно-технического прогресса, определенный в решениях ХХЛІ съезда КПСС и последующих Пленумах ЦК КПСС, остро ставят вопрос о внедрении прогрессивных методов и средств автоматизации при выполнении проектных работ.
На решение этой проблемы направлено Постановление ЦК КПСС и Совмина СССР "О'дальнейшем совершенствовании проектно-сметно-го дела и повышение роли экспертизы и авторского надзора в строительстве", в соответствии с которым разрабатывается комплексная программа автоматизации проектных работ на базе ЭВМ и уровень автоматизации проектных работ в ХП пятилетке будет доведен до 15-30$ от общего объема работ.
Все это целиком относится к области проектирования систем промышленного электроснабжения, характеризующейся пироккм кругом взаимосвязанных задач большой сложности. Масштабность решаемых проблем на современном этапе требует широкого применения САПР.
Первым и важнейшим этапом проектирования является определение расчетных электрических нагрузок предприятий. Все последующие проектные решения при разработке систем электроснабжения в значительной степени определяются их величиной. Поэтому повышение эффективности построения и обеспечение рационального функционирования электрического хозяйства предприятий предполагает решеїше актуальной проблемы - достоверного, научно обоснованного определения ожидаемых электрических нагрузок и потребления электроэнергии по отдельным производствам (цехам), предприятиям, а также отрасли в целом.
Существующие методы определения основных параметров, характеризующих электропотребление при перспективном проектировании и принятии плановых решений, базировались на экстенсивном пути развития отраслей народного хозяйства и приводили к нерациональному использованию создаваемых систем электроснабжения. Такая практика привела, в частности, к недопусгтю низкому использованию основных элементов систем электроснабжения промышленных предприятий: загрузка силовых трансформаторов для большинства промышленных объектов не превншает 25-40. для распределительних кабельных сетей - I5-3QJ?.
Для коренного улучшения использования электрического хозяйства промысленных предприятий необходимы новые методы определения расчетных электрических нагрузок. Эти методы должны обеспечивать достоверное прогнозирование применяемых обобщающих показателей промышленных объектов, управление ими с целью объективного учета динамики развития для целей проектирования и планирования.
Диссертационная работа направлена на повышение эффективности проектних решений по электрическому хозяйству промышленных предприятий за счет достоверного определения электрических нагрузок на основе информационных баз данных, включая режим САПР.
Работа выполнялась в соответствии с Координационным планом научно-исследовательских работ по научным основам ускоренного перехода народного хозяйства СССР на энергосберегающий путь развития, совершенствованию энергетики и дальнейшему углублению электрификации, утвержденным постановлением ГКНТ СССР го науке и технике и Президиума АН СССР от 17.03.83,задание 03 "Исследовать основные направления развития альтернативных вариантов электрификации СССР до 2005 года и в более дальней перспективе",по разделу "Разработка рекомендаций по рациональным направлениям и уровнял электрификации основных технологических процессов в черной металлургии" (программа Минчермета 1ё 08-06).
Целью работы является разработка и формализация комплексного метода определения электрических нагрузок при проектировании нового строительства, реконструкции, технического перевооружения систем электроснабжения промышленных предприятий на основе информационных баз данных.
В соответствии с поставленной целью в работе решены следующие основные задачи:
-
Исследование электрического хозяйства металлургических предприятий на качественном и количественном уровнях; выявление закономерностей построения и функционирования электрического хозяйства промышленных предприятий отрасли.
-
Анализ реально существующих схем электроснабжения промышленных предприятий черной металлургии, построенных за последние 10 лет, в части эффективности потребления электроэнергии и использования электрооборудования.
-
Анализ основных методов, применяющихся при расчете электрических нагрузок промышленных предприятий и выявление объективных причин завышения расчетных электрических мощностей при проектировании на разных стадиях.
-
Выявление групп обобщающих электрических показателей генеральной совокупности предприятий черной металлургии и определение устойчивости их развития и прогнозируемости.
-
Разработка комплексного метода определения электрических нагрузок на разных стадиях проектирования и уровнях систем электроснабжения промышленных предприятий.
-
Обоснование и формулировка требований к информационному обеспечению при автоматизированном проектировании систем электроснабжения.
-
Классификация предприятий черной металлургии по ряду электрических, технологических и технико-экономических показателей на основе теории распознавания образов с целью выделения объектов-аналогов и наховдения их обобщающих показателей.
Методика проведения исследований определялась каждой їм поставленных задач и опиралась на общие положения теории систем, аппарат математической статистики, корреляционный и кластерный анализы, анализ временных рядов и на экстраполяционный метод прогнозирования. Теоретические исследования сопровождались разработкой математических моделей, алгоритмов и программ, используемых для расчетов на ЭЕМ.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается большим объемом статистических данных по обобщенным электрическим (основным и дополнительным).технологическим показателям, полученным для генеральной совокупности металлургических предприятий СССР за последние 10 лет, применением научных методов обработки полученной информации.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
На основе анализа существующих схем электроснабжения промышленных предприятий доказано, что количество установленных электроприемников и других элементов системы электроснабжения можно отнести к практически счетному множеству.
-
Предложена методика определения расчетных электрических нагрузок по иерархическим уровням систем электроснабжения от источников питания к отдельным электроприемникам.
-
На основе теории распознавания образов осуществлена формализация профессионально-логического анализа при определении электрических нагрузок дифференцированно по стадиям проектирования и уровням системы электроснабжения.
-
Разработєн і алгоритм и программа, реализующие комплексный метод определения электрических нагрузок по уровням системы электроснабжения, а также программа классификации генеральной совокупности предприятий и их обобщающих показателей отраслевого информационного банка данных "Черметэлектро".
Практическая ценность работы. Разработана методика, позволяю-^ щая о достаточной степенью точности определять электрические нагрузки при проектировании нового строительства промышленных объектов, технического перевооружения и на перспективу. Методика применима при выполнении Схемы развития и размещения промышленных предприятий, при разработке ТЭО и пусковых комплексов. Разработан проект "Указаний по определению электрических нагрузок комплексным методом систем электроснабжения промышленных предприятий на проектных стадиях".
Реализация работы. Программы комплексного метода определения электрических нагрузок по иерархическим уровням системы электроснабжения и комбинационной-статистической группировки объектов черной металлургии включены в отраслевой перечень программных средств системы автоматизированного проектирования САПР-Чермет (подсистема 220. САПР-Электро). Программы распространяются в проектные институты черной металлургии через базовый'институт,ответственный за подсистему САПР-Электро. Методика определения электрических нагрузок комплексным методом внедрена в проектную практику института "Гипромез". Результаты работы были использованы при проведении научно-исследовательских работ кафедрой электроснабжения промышленных предприятий Алма-Атинского энергетического института на Кольчугинском заводе по обработке цветных металлов; на Кольчугинском заводе "Электрокабель", на Кустанайском заводе химического волокна, на Целиноградском керамическом комбинате, на Челябинском электродном заводе. Кроме того, результаты работы были использованы при уточнении установленной мощности нагрузки на ТЭЦ-3 Павлодарэнерго.
Содержащиеся в работе выводы неоднократно включались в рекомендации всесоюзных научно-технических конференций,семинаров, совещаний.
Апробация работа. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научней конференции "Путл экономии и повышения эффективности использовашя электроэнергии в системах электроснабжения промыиленности и транспорта"(г.Казань, октябрь 1984 г.); на IX сессии Всесоюзного семинара "Кибернетика электрических систем" (г.Новочеркасск, сентябрь 1987 г.); па научно-технических семинарах Московского Дома научно-технической пропаганда им.Ф.Э.Дзерлашского (г.Москва, май 1984 г., июль 1987 г.);на научно-практической конференции республиканского дома экономической и научно-технической пропаганды общество "Знание" Украинской ССР (г.Киев, май 1986 г.); на научно-технической конференции Свердловского дома техншш ОТО (Свердловск,сентябрь 1986г.); на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Алма-Атинского энергетического института (г.Алма-Ата, октябрь 1986 г.); на областной научно-технической конференции Павлодарского совета НТО (г.Павлодар, май 1987 г.); на научно-технической конференции "Оптимизация электропотребления"(г.Миасс,сентябрь 1987 г.); на постоянно действующем научном семинаре кафе г;': ЭПЛ (июнь, октябрь 1987 г.) и школе молодых ученых и специалистов Московского энергетического института (сентябрь 1986 г.).
Публикации, По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, выпущены два госбюджетных отчета, которые переданы ряду планирующих и проектных организаций (Госплан СССР, ЭНШ им.Кржижановского, Черметэнерго, Черметпроект, ЦШИпроект)для принятия плановых и проектных решений по развитию электрохозяйств.
Объем и структура работы. Диссертация содержит 145 страниц машинописного текста. 41 таблицу, 25 иллюстраций, список использованной литературы из 148 наименований, приложения.
