Для осуществления комплексного проектирования систем электроснабжения напряжением 0.4-6-10-20-35 кВ городов и промышленных предприятий необходимо выполнение различных типов расчетов для различных конфигураций (равно как и для выбора тех или иных схемных решений) электрической сети. Данные, полученные в ходе расчета, важны не только для определения технико-экономического оптимума по выбору оборудования (т.е. выбор оптимального оборудования с точки зрения капиталовложения в него, отвечающего необходимым техническим требованиям), но и определения экономически выгодных эксплуатационных режимов работы, как то:(таких как)

- параметры режима при различных коммутационных конфигурациях схемы, а также запуске-останове электрооборудования;

- ремонтный и послеаварийный режимы;

- определение пиков электропотребления;

- перерасчет нагрузок в зависимости от параметров режима и т.д.

Для схем сетей, имеющих в своем составе более 50-100 узлов и/или замкнутые участки, «ручное» выполнение расчетов (даже осуществление «простого» расчета установившегося режима для данных сетей ведет к серьезным трудностям как с точки зрения осуществления самого алгоритма расчета, так и с точки зрения высокой вероятности ошибочности полученных результатов) либо невозможно, либо требует серьезных упрощений модели, что в свою очередь ведет к неточности результатов.

На сегодняшний день, от систем электроснабжения требуются не только надежная работа, но и, что немаловажно, энергоэффективная работа, а рыночные отношения диктуют требования по минимизации капиталовложений в оборудование с учетом выполнения критериев надежности и энергоэффективности.

Решение данной многокритериальной задачи возможно только при наличии единой адекватной модели электрической системы, которая позволяет не только проводить широкий перечень всевозможных расчетов в автоматизированном режиме, но и осуществлять оптимизацию конфигураций схемы и режимов ее работы по ряду технических и/или экономических критериев.

На сегодняшний день в мире существует не так много программных комплексов, позволяющих эффективно решать данную задачу. Одним из них является ETAP, прошедший более чем двадцатипятилетний путь в своем развитии и признанный стандартом в области расчета электроэнергетических систем (ЭЭС) для ряда промышленных секторов стран Азии, Европы и Америки. Использование ETAP в атомном секторе также подтверждает его надежность.

К сожалению, в нашей стране, в большинстве проектных организаций, расчет и проектирование систем электроснабжения по-прежнему ведется либо «руками», либо с использованием программ, которые позволяют решать только узкий класс задач, к тому же написанных десятки лет назад, что не способствует надежности и эффективности процесса проектирования.

Ниже, в качестве примера, приводятся ориентировочные затраты в человекочасах на выполнение расчетов установившегося режима, токов короткого замыкания и проверку кабелей (по различным параметрам) с формированием кабельного журнала, при использовании ETAP и в -считая вручную.

 1. Данные по времени создания модели и расчета установившегося режима для одной конфигураций схемы (имеющей замкнутые участки)

Таблица 1. Данные по времени создания параметризованной модели в ETAP с последующим расчетом

Величина схемы, узлов

Затраты времени, чел•часов

100

2-4

500

7-15

1000

13-25

Таблица 2. Данные по времени создания параметризованной модели для ручного счета или использующей макроинструкции, узкоспециализированные программы и т.д. – одна конфигурация

Величина схемы, узлов

Затраты времени, чел•часов

100

2-15

500

10-80

1000

20-200

 Следует отметить, что модель, единожды созданная в ETAP, позволяет в автоматизированном режиме просчитать всевозможные варианты конфигурации сети (осуществлять любые коммутационные сценарии) с формированием отчетов практически без дополнительных затрат времени, в то время как при ручном счете изменение конфигурации ведет к необходимости изменения модели, что ведет к дополнительным затратам по человекочасам на величину от 10% до 50% от значений, указанных в колонке 2 таблицы 2.

Суммируя полученные результаты, можно утверждать, что математическое ожидание среднего выигрыша затрачиваемого времени при расчете установившегося режима для двух конфигураций схемы в человекочасах, при моделировании в ETAP по сравнению с ручным счетом и ускоспециализированным ПО составляет приблизительно пятикратную величину производительности труда.

Как правило, для корректного выбора оборудования с соответствующей проверкой требуется расчет не менее 3 конфигураций схемы (послеаварийные, ремонтные и т.д), что еще более увеличивает выигрыш в трудозатратах

Аналогичный анализ для расчета токов короткого замыкания и расчета кабелей (как наиболее востребованных расчетов в проектной практике) ведет к следующим результатам:

2. Данные по созданию модели и расчету токов короткого замыкания одной конфигурации схемы (в зависимости от числа узлов) при использовании узкоспециализированных программ и макроинструкций.

 Данные приведены в таблице 3

 Таблица 3. Данные по времени создания параметризованной модели для ручного счета или использующей макроинструкции, узкоспециализированные программы и т.д. – одна конфигурация

Величина схемы, узлов

Затраты времени, чел•часов

100

1-25

500

5-140

1000

5-360

 3. Данные по созданию модели и расчету кабелей (с формированием кабельного журнала) одной конфигурации схемы (в зависимости от числа узлов) при использовании узкоспециализированных программ и макроинструкций.

 Данные приведены в таблице 4 

Таблица 4. Данные по времени создания параметризованной модели для ручного счета или использующей макроинструкции, узкоспециализированные программы и т.д. – одна конфигурация

Величина схемы, узлов

Затраты времени, чел•часов

100

1-5

500

5-70

1000

10-140

Из приведенного анализа видно, что суммарный выигрыш по трудозатратам при использовании ETAP как основного инструмента для проектирования и расчета может составлять от семи до двенадцати крат.

Следует отметить, что,помимо указанных выше видов расчета, которые с некоторыми упрощениями могут быть выполнены «вручную» (хотя получение корректных значений токов короткого замыкания в сети, имеющей более 500 узлов, выглядит весьма сомнительным фактом).

В дополнение к указанным видам расчетов существуют такие, осуществление которых с помощью «подручных средств» не представляется возможным. Речь идет о расчете динамических режимов, гармоник в сети, надежности и др.

Области применения

Инжиниринг

 

Дата центры

 

Нефтяная и газовая

 

Возобновляемые источники 

энергии 

Тепловые электростанции 

 

Атомные электростанции

 

Линии электропередач

 

Транспорт 

Предприятия правительственного или
военно-промышленного комплекса

 

Металлургия и горнодобывающая
промышленность 

 

Производство 

 

Образование 

Модули ЕТАР, (3 из 39) Краткое описание

Щитовые системы - ANSI и IEC

Разработанный для инженеров-электриков и проектировщиков, модуль  Щитовые системы объединяет графический интерфейс и возможности анализа ETAP для простого проектирования распределительных сетей низкого напряжения. Объединённый с эксклюзивными функциями и расширенными возможностями, модуль Щитовые системы представляет собой электротехнический инструмент от лидера в области разработки программного обеспечения для электроэнергетических систем.

Защитные устройства - Согласование и Селективность

Модуль ETAP РЗиА является новым средством статической и динамической координации защитных устройств, селективности  рабатывания устройств релейной защиты и тестирования оборудования. Это достигается за счёт комбинации однолинейных схем, 

Прокладка кабелей

Точное определение сил, действующих на кабель при прокладке, является необходимым для качественного проектирования кабельных систем. Это позволяет избежать затратпри использовании методик с избыточным запасом, экономя ресурсы для капитального строительства. Модуль Прокладка кабелей выполняет расчёты для прокладкимножества кабелей различных сечений в одном кабельном канале с учётом реальной 3-D геометрии трассы прокладки. Точка за точкой, модуль осуществляет расчёты всех узлов изгиба трассы. Продольное тяжение при прокладке и поперечное в местеизгиба кабеля проверяется для условий