PRIMJENA RAUNARA U ENERGETICIUVOD

Usljed velikih cijena pojedinih komponenti elektroenergetskog sistema, kao i sistema u cjelini, danas se projektovanje ne moe sprovoditi priblinim ili analitikim metodama, ve se za proraune kosriste odgovarajui sloeni numeriki postupci. Broj podataka vezanih za elektroenergetski sistem je velikog obima i znaaja, pa je neophodno korienje odgovarajuih baza podataka. Broj razliitih dokumenata i njihova kompleksnost nalau primjenu odgovarajuih programa za izradu i crtanje tehnikih dokumenata.Firme koje se bave proizvodnjom ureaja za potrebe elektroeneregetike, suoene sa otrom trinom konkurencijom, intenzivno koriste raunare prilikom svih faza izgradnje ovih uredjaja (projektovanje, konstruisanje, tehnologija, simulacije itd). S obzirom da se obino radi o ulaganju velikih finansijskih sredstava, vezanih za velike jedinine cijene uredjaja ili velike serije relativno jeftinih uredjaja, potrebno je, primjenom raunara, sprovesti optimizovanje uredjaja s obzirom na razliite kriterijume (masu, cijenu, gubitke, uslove plaanja).Zbog velikih gabarita, masa, cijena, potronje energije, skupih instalacija, dugog vremena prelaznih procesa, strogih propisa vezanih za zatitu i sigurnost rada i slino, esto je nemogue u realnim uslovima sprovesti analizu pojava u elektroenergetskim ureajima, pa je potrebno pribjei odgovarajuem modelovanju primjenom raunara. PODRUJA PRIMJENE

Informacione tehnologije su iroko rasprostranjene u svim segmentima elektroenergetike. Oblasti primjene se mogu sistematizovati po djelatnostima i po stanjima. Razliite aktivnosti se s obzirom na djelatnosti mogu podijeliti na: projektovanje (dimenzionisanje, prorauni, optimizacija, izrada tehnike dokumentacije), analizu (modelovanja, simulacije), planiranje, upravljanje i regulaciju, nadgledanje (nadzor) i odravanje, akviziciju podataka kod mjerenja i ispitivanja, grafiko predstavljanje (vizualizacija, GUI), obrazovanje kadrova i trening za profesionalce. Podruja primjene infromacionih tehnologija prema stanjima sistema koja se analiziraju su: stacionarna i dinamika (prelazna) radna stanja, nominalna (uobiajena) i granina radna stanja.Polazna osnova za primjenu raunara u elektroenergetici su matematiki modeli elektroenergetskih sistema i njihovih komponenti. Po svojoj prirodi ovi modeli su izuzetno kompleksni (parcijalne nelinearne diferencijalne jednaine) i obimni (sistemi jednaina vrlo velikog reda). Kad god je mogue originalni matematiki modeli se aproksimiraju jednostavnijim koji se najee sastoje od linearnih diferencijalnih jednaina. Na ovaj nain se formuliu takozvani konvencionalni problemi.Konvencionalni problemi u elektroenergetici su oni kod kojih su ulazni podaci poznati, matematiki model je razvijen, a postupak rjeavanja je numeriki. Primjeri konvencionalnih problema su: osnovne energetske funkcije (proraun tokova snaga, proraun kratkih spojeva), optimizacija razliitih kriterijumskih funkcija, prorauni pokazatelja pouzdanosti, projektovanje ureaja (proraun elektromagnetnih polja primjenom metoda konanih elemenata) i slino. Nekonvencionalni problemi su oni kod kojih svi ulazni podaci nisu poznati, matematiki modeli nisu razvijeni i postupak rjeavanja je dijagnostiki, tehnikama vjetake inteligencije. Primjeri nekonvencionalnih problema su: dijagnosticiranje stanja sistema ili elemenata sistema, planiranje razvoja sistema, upravljanje i voenje sistema u realnom vremenu, predvianje promjena u sistemu i slino. OSNOVNI ELEMENTI

Primjena raunara u elektroenergetici podrazumjeva zadovoljenje odreenih preduslova. Tu spadaju sljedei elementi: osoblje (kadrovi), obuka, oprema (hardver) i programi (softver).Bez obzira na cijenu i stepen sloenosti kupljene opreme i programa, primjenu raunara nije mogue kvalitetno ostvariti bez osoblja koje mora imati odgovarajue obrazovanje i praksu. Hardver koji se koristi obuhvata PC kompatibilne raunare sa odgovarajuim periferijskim ureajima (tampa, ploter, skener, modem, CD ROM). S obzirom na dananji stepen razvoja informatikih tehnologija ove komponente se odlikuju zadovoljavajuim performansama i prihvatljivom cijenom. Programski paketi koji se koriste dijele se na programe opte namjene i specijalizovane korisnike programe. Korisniki programi opte namjene su: tekst procesori, programi za izradu tehnikih crtea, internet programi, programski jezici, baze podataka. Specijalizovani korisniki progami za oblast elektroenergetike se mogu nabaviti na slobodnom tritu ili razvijati od strane samih krajnjih korisnika. U ovom radu su detaljnije opisani komercijalni programi za projektovanje u elektroenergetici.Glavne mogunosti ovih programskih paketa su: KONFIGURACIJA podran je rad na raznim platformama, na pojedinanim ili umreenim raunarima (Windows, NT, 98, 2000, Unix, Linux...), dok neki zahtjevaju i instalaciju drugih softverskih paketa (recimo MATLAB). NAIN RADA omoguen je on- i off- line nain rada, po potrebi interaktivan ili u virtualnoj stvarnosti uz paralelno procesiranje i primjenu objektno orijentisane tehnologije. PREZENTACIJA prisutan je visoki nivo raunarske grafike odnosno grafikog korisnikog interfejsa (GUI Graphical User Interface), slika 1, za vizualizaciju prelaznih procesa, prikazivanje rezultata simulacija, elektrinih ema, skalarnih i vektorskih polja PODACI obezbjeena je visoka integracija i sigurnost podataka, uz pojednostavljen unos i pristup raznim bazama podataka koristei najnoviji industrijski standard ODBC (Open Data Base Connectivity). Programi su podrani bogatim bibliotekama primjera i simbola, bazama podataka proizvoaa opreme i slino. ORGANIZACIJA rad je organizovan na bazi projekata. Mogu je rad na vie projekata istovremeno. DOKUMENTACIJA programi su veoma dobro dokumentovani. Omoguena je izrada razliite projektne i druge dokumentacije: crtei, planovi, eme, prorauni, specifikacije materijala, liste revizija, liste za narudbu i slino. INENJERSKE KARAKTERISTIKE primjena sloenih alata i mehanizama za rjeavanje velikog broja razliitih inenjerskih zadataka (geometrijsko modelovanje, numerike metode za rjeavanje konvencionalnih problema i tehnike vjetake inteligencije za rjeavanje nekonvencionalnih problema, podravanje PLC i drugih sistema) EKONOMSKE KARAKTERISTIKE skrauje se vrijeme rada i smanjuju se trokovi.

Slika 1: Grafiki interfejs programskog paketa PowerWorld Simulator

PREGLED POSTOJEIH SOFTVERSKIH PAKETA

Na meunarodnom tritu prisutan je veliki broj softverskih paketa za projektovanje u elektroenergetici. Ovdje e biti nabrojani samo karakteristini predstavnici i njihova podruja primene:1. Za analizu elektroenergetskih sistema (tokovi snaga, kratki spojevi, koordinacija zatite, stabilnost, prelazni procesi, pouzdanost, kompenzacija reaktivne snage, dimenzionisanje, trasiranje i polaganje kablova, planiranje, analiza uzemljenja i uzemljivaa, analiza otpora tla ).DIgSILENT Power Factory,ETAP Power Station,EDSA Power System Analysis Software,PTW Power Tools for Windows, CYME Software for electrical network anal.,NEPLAN Network Planning and Information System,SynerGEE, Simulation and analysis of power distribution systems,Power World Simulator,EUROSTAG,CAPE Software for Protection Engineering,ERACS Power Systems Analysis Software,EPLAN 21 Elektro-CAE.Za projektovanje i analizu elektrinih ureaja (elektrine maine i elektromotorni pogoni - prorauni elektromagnetnih polja, optimizacija dizajna maine, mehaniki i termodinamiki prorauni, simulacija rada elektromotornih pogona i pretvaraa energetske elektronike; prekidai, sklopke, kontaktori, odvodnici prenapona i kablovi prorauni elektromagnetnih polja, raspodjela struja, simulacije proboja i pranjenja)FEMLAB Electromagnetics,MAGSOFT Electromagnetic Software Solutions.,OPERA Software for Electromagnetic Design,QuickField FEA Software,RMxprt i EMpulse,ANSYS Multiphysics,Matematiki programski jezici kao to su: Matlab, Mathematica, MathCADPRIMJENA PROGRAMA AUTOCAD I EXCEL PRI PROJEKTOVANJU ELEKTRINIH INSTALACIJA

Svaki projekat organizuje se kao trajno ukoriena knjiga u vie primjeraka koja se sastoji iz tri dijela. Poslije naslovne strane i sadraja slijede dijelovi projekta oznaeni kao:1.Opti tekstualni dio2.Tekstualno- tehniki dio, i 3.Grafiko-tehniki dio. Naslovna strana projekta sadri podatke o objektu koji se gradi, kao to su: naziv objekta i mjesto gradnje, naziv samog projekta, datumi izrade projekta i objekta, investiciona vrijednost objekta, podaci o investitoru, podaci o projektantskoj organizaciji, ime odgovornog i /ili glavnog projektanta i sl.Opti tekstualni dio projekta sadri vei broj priloga opteg karaktera kao to su: Kopija registracije organizacije kod nadlenog suda za vrenje djelatnosti projektovanja i izrade tehnike dokumentacije, Razna rjeenja o odreivanju odgovornog, glavnog i drugih projektanata, Potvrde o strunosti lica koja su odreena za izradu tehnike dokumentacije, Razne izjave odgovornih lica vezane za izradu predmetnog projekta, itd. Tekstualno-tehniki dio projekta sadri vie dijelova (poglavlja) iji je uobiajeni redoslijed slijedei: Projektni zadatak, Tehniki opis, Tehniki uslovi, Proraun sistema, Prilog o primjenjenim mjerama zatite na radu, Prilog o primjenjenim mjerama zatite od poara, Specifikacija materijala i opreme, Predmjer i predraun radova (PPR), Rekapitulacija.Grafiko-tehniku dokumentacija ini skup crtea planova elektrine instalacije kao i skup drugih crtea i ema, koji u utvrenom redoslijedu treba da prate tehniki opis i da sadre elemente izvrenih prorauna i odluka projektanta o pojedinim djelovima elektrine instalacije . Programski paketi AutoCad i Excel

AutoCAD se svrstava u grupu programskih paketa namjenjenih crtanju, projektovanju i slinim vidovima primjene raunara u inenjerskoj praksi, ali i u mnogim drugim oblastima ljudskog djelovanja. Prva verzija ovog programa, pojavila se 1982. godine i do danas je Autodesk, kompanija koja proizvodi softver za CAD (Computer Aided Design-projektovanje pomou raunara) trite, izdala 17 punih verzija AutoCAD-a i mnotvo programa u kojima je AutoCAD osnova. Najvei napredak AutoCAD-a je izlazak iz ravni, odnosno mogunost projektovanja i modeliranja u prostoru, kao i prelazak na Microsoft Windows operativni sistem. Najvei dio grafiko-tehnike dokumentacije projekata elektrinih instalacija radi se u AutoCAD-u. Postupak izrade specifikacije elektroenergetske opreme zahtjeva formiranje bloka sa atributima. Blokovi su grupe elemenata povezane u jedinstvenu cjelinu. Njihova je uloga da crtanje tipskih elemenata ili elemenata koji se esto ponavljaju ubrza i svede na jednostavan unos iz predhodno pripremljene baze, odnosno biblioteke simbola.Atributi omoguavaju da se informacije sauvaju u obliku teksta i da se kasnije koriste u programima za obradu baza podataka (Database managers), za tabelarno izraunavanje i za obradu teksta. Na taj nain u crteu se uvaju podaci praktino o svakom objektu. Atributi se dodaju blokovima i sadre podatke koji blok dodatno opisuju. Atributi se mogu koristiti umjesto tekstualnih objekata kada se isti tekst sa manjim izmjenama unosi na vie mjesta u crteu. Ovim se pojednostavljuje postupak upisivanja podataka.Program Microsoft Excel predstavlja integrisani softver koji objedinjuje: izradu radnih tabela, rad sa bazama podataka u tabelarnom obliku, izradu dijagrama zasnovanih na podacima iz radnih tabela, rjeavanje problema iz oblasti poslovnih, naunih i inenjerskih aplikacija. Atribute koji su dodjeljeni bloku mogue je izvesti u neki drugi program i njima dalje raspolagati nezavisno od izvornog crtea. Ovdje je dat primjer izvoza atributa u program Microsoft Excel, gdje se vri tabelarni proraun.Primjer prorauna na konkretnom stambenom objektu

Definisanje blokova sa atributima je ilustrovano na primjeru razvoda elektrinih instalacija jednog stambenog objekta.Na primjeru simbola za utinicu je ilustrovan postupak formiranja bloka sa atributima. Definisanje atributa utinice se vri komandom ATTDEF (Attribute Definition), slika 2.

Slika 2. Okvir za dijalog definisanja atributa utinice (attribute definition)

Sa slike 2. se moe zakljuiti da su u odjeljku Attribute unijete slijedee vrijednosti:-Tag: UTICNICA-Prompt: UTICNICA?-Value: UTICNICAPonavljanjem komande ATTDEF i unoenjem podataka za oznaku, broj strujnog kruga, snagu, fazu, kao i korienjem komande Make Block sa palete Draw, formira se blok sa atributima, kao na slici 3.

Slika 3. Blok sa atributima utinice

Unos blokova sa atributima se vri komandom Insert Block. Za atribute definisane na slici 3 unose se odgovarajui podaci (slika 4). Za prelaz sa opteg bloka na blok sa konkretnim parametrima utinice potrebno je u okviru za dijalog Block Definition potvrditi simbol utinice i pet atributa. Nakon zatvaranja ovog okvira, blok stie definisane atribute prikazane na slici 5. Ponavljanjem prikazanog postupka mogu se definisati atributi svih ostalih utinica koje imamo u datom stambenom objektu.Na isti nain se mogu definisati i ostali elementi tog stambenog objekta, kao to su: sijalice, prekidai, razvodne table, bojleri itd.Slika 4. Okvir za dijalog Edit AttributesSlika 5. Blok utinice sa definisanim atributimaNa slici 6. je prikazan izgled jednopolne eme sprata jednog stambenog objekta nakon unosa svih njegovih elemenata sa definisanim atributima.

Slika 6. Izgled jednopolne eme sprata stambenog objekta sa svim elementima i definisanim atributima.

Izdvajanjem podataka iz tako definisanih atributa formiraju se odgovarajue baze podataka. U svim naprednijim verzijama AutoCAD-a mogue je raditi sa arobnjakom Attribute Extraction, pomou koga se izdvajaju i izvoze informacije koje sadre atribute.Kao to je napomenuto, atribute koji su dodjeljeni bloku mogue je izvesti u neki drugi program i njima dalje raspolagati nezavisno od izvornog crtea. Ovdje je dat primjer izvoza atributa u program za tabelarne proraune, Microsoft Excel. Izvoz atributa vri se korienjem opcije Tools-Attribute Ekstraction... ,poslije ega se startuje Wizard. U prvom koraku potrebno je izabrati crte sa koga se uzimaju atributi. Ali ako je opcija pokrenuta upravo sa tog crtea, bie izabrana opcija Current Drawing. U sljedeem koraku Select Attributes vri se izbor atributa koji e se izvesti. Nakon to se atributi izaberu, u sljedeem koraku je mogue podeavati opcije vezane za nain predstavljanja izvezenih atributa i izbor tipa i imena datoteke koja e biti kreirana. Odabiranjem dugmeta Finish, proces podeavanja opcija vezanih za izvoz atributa se zavrava, nakon ega e AutoCAD kreirati Microsoft Excel datoteku, na mjestu na disku koje je navedeno u posljednjem koraku. Samu datoteku je mogue vidjeti pozivom iz programa Excel (slika 7).Dalji proraun je mogue raditi u Excel-u. U navedenom primjeru je pokazana automatizacija izrade predmjera i predrauna radova i materijala. Pri eksportovanju podataka iz AutoCAD-a automatski su dobijeni podaci o kolicini potrebnih elemenata, to je prikazano u prvoj koloni slike 8. Primjenom mogunosti Excel-a automatizovani su procesi prorauna zbirne instalisane snage, struje, broja potrebnih osiguraa po tipovima, potrebne duine kablova po tipovima. Kod prorauna potrebne duine kablova koristiteni su iskustveni koeficijenti koji povezuju broj elemenata za koji je potreban dati tip kabla i duinu tog kabla. Atribute broj ila, presjek kabla i tip osiguraa smo unijeli u Excel-u. Primjer prorauna prikazan je na slici 8.

Slika 7. Lista izvezenih atributa

Slika 8. Primjer prorauna uraenih u Excelu

PERSPEKTIVE OBLASTI

S obzirom na znaaj elektroenergetskog sistema i elektroenergetske industrije, oekuje se permanentan razvoj primjene raunara u ovoj oblasti. Brzina razvoja zavisi, prije svega, od veliine finansijskih ulaganja kao i od razvoja odgovarajueg hardvera i sistemskog softvera. Osnovni pravac razvoja je dalje priblienje softverskih alata potrebama krajnjeg korisnika, kroz rjeavanje i analizu sve sloenijih problema i situacija uz daljnje poveanje brzine rada. Cilj je da kreativni dio posla obavlja ovjek, a da se obimni, rutinski i automatski poslovi prepuste raunaru. Time se smanjuje mogunost greke, a produktivnost poveava.Pojavom sve brih raunara, moe se oekivati da e cjelokupan proces od projektovanja, preko analize i nadzora akvizicije podataka o trenutnom stanju u sistemu, do upravljanja svim dijelovima i komponentama elektroenergetskog sistema, biti u potpunosti voen na raunaru.