Графический редактор принципиальных схем
Программа графического редактора схем электроэнергетических систем ISMA EPS (Electric Power Systems) [33] предназначена для ввода графических программных моделей ЭЭС. Рабочее окно графического редактора представлено на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Графический редактор электрических схем
(1 - панель элементов; 2 - холст; 3 - меню)
В редакторе имеются 3 главные области работы: панель элементов, холст и меню с панелью инструментов. В редакторе реализованы следующие элементы, отображенные в панели элементов: линия, ЛЭП (линия электропередач), шина, трансформатор, трехобмоточный трансформатор, синхронный генератор, автотрансформатор, обобщенная нагрузка, реактор, система электроснабжения, синхронный двигатель, асинхронный двигатель, размыкатель и выключатель. Краткое описание всех перечисленных элементов приведено в приложении А. Холст - рабочая область редактора. Пользователь
имеет возможность добавлять и перемещать элементы, соединять их между собой с помощью линий и удалять ненужные составляющие схемы при необходимости. В меню реализованы стандартные операции, такие как: сохранение модели, открытие существующей схемы и операции связанные с редактирование схемы и элементов [13]. Панель инструментов включает в себя наиболее часто используемые функции приложения.
Редактор предназначен для компьютерной композиции пользовательских моделей (схем) в графическом виде по принципу «drag and drop». Построение принципиальной схемы осуществляется перетаскиванием на холст всех необходимых элементов моделируемой электрической системы и соединением их между собой с помощью линий или ЛЭП. В качестве примера построим в редакторе (рисунок 3.3) схему для моделирования короткого замыкания в ЭЭС, приведенной на рисунке 2.5.
Рисунок 3.3 - Принципиальная схема электрической сети
Схемы замещения элементов [49], доступные для использования, приведены в приложении А с указанием начальных условий и параметров. Существуют такие элементы, для которых доступны несколько схем замещений, такие как синхронный генератор, ЛЭП и т.д.
Пример выбора схемы замещения для синхронного генератора показан на рисунке 3.4. Табличный редактор в открытой схеме замещения позволяет изменять значения параметров и начальных условий схем замещения рисунке 3.5.
Рисунок 3.4 - Выбор схемы замещения генератора в редакторе
Как правило, схемы ЭЭС содержат множество (десятки и сотни) элементов. В результате соответствующие математические модели являются системами уравнений большой размерности с многочисленными фазовыми переменными. При этом предметного пользователя могут интересовать переходные процессы только на некоторых участках ЭЭС. Кроме того, интерпретация большого количества экспериментальных данных требует соответствующих вычислительных ресурсов и времени. Следовательно,
необходимо ограничить набор переменных модели, для которых необходимо выполнять расчеты динамики и графическую интерпретацию.
Рисунок 3.5 - Схема замещения генератора
На этапе проектирования графической модели ЭЭС и при настройке схем замещения пользователь может задавать список переменных, для которых необходимо получить динамику переходных процессов. Именование переменных осуществляется системой автоматически, например имя Генератор 1.Iq соответствует току статорной обмотки по оси q генератора 1 в схеме. Кроме того, пользователь может самостоятельно именовать фазовые переменные. После построения и настройки схемы ЭЭС выполняется интерпретация исходной модели в ГС и ее инструментальный анализ.
3.4