База данных ПВК АНАРЭС-2000
и Блок расчёта УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА
к. т.н., доцент
*****@***nsk. su
ПВК АНАРЭС-2000 является мощным многофункциональным средством расчета и анализа установившихся режимов ЭЭС. Для проведения расчетов требуется большое количество информации.
Для удобного и наглядного ввода и редактирования исходных данных по расчетной модели разработана специализированная база данных (БД) ПВК АНАРЭС-2000. По своей внутренней структуре база данных ПВК АНАРЭС-2000 является универсальной системой, состоящей из следующих частей:
-система управления базой данных;
-непосредственно наборы (таблицы) данных;
-редактор таблиц данных.
СУБД ПВК АНАРЭС-2000
СУБД представляет собой описательную часть табличных данных, в которой содержится информация о структуре таблиц и полей данных ПВК, а также функции по ее изменению и дополнению.
Описательная часть БД Шаблоны таблиц БД
 |
Исходные данные расчётной схемы
Рис. 1 Структура БД ПВК АНАРЭС-2000
В специальном словаре в иерархическом виде описаны все понятия, с которыми оперирует ПВК. Также описаны все таблицы и поля исходных данных, настройки (константы). В результате получается гибкая структура, позволяющая настраивать систему для решения определенных задач и учета особых условий заказчика.
Пользователи на основе СУБД могут создавать собственные вычислительные системы для задач сетевого типа, формировать собственный словарь, подключать свои приложения, используя средства доступа к файлам стандартных открытых баз данных.
Наличие описательной части СУБД позволяет упростить не только настройку и адаптацию ПВК АНАРЭС-2000, но и позволяет достаточно просто подключать другие приложения и программы.
Базу данных ПВК АНАРЭС-2000 можно использовать как основу для разработки новых специализированных комплексов программ для задач сетевого типа, причем разработкой этих комплексов может заниматься непосредственно заказчик.
Использование стандартных форматов файлов и таблиц базы данных гарантирует совместимость базы данных ПВК АНАРЭС-2000 со стандартными системами разработки приложений. Наличие описательной части СУБД обеспечивает автоматическое документирование структуры данных.
Информация в базе данных разделяется на несколько категорий:
- описательные таблицы СУБД;
- таблицы данных по узлам;
- таблицы данных по ветвям;
- таблицы данных по телеизмерениям;
- таблицы данных по телесигналам;
- таблицы настроек (констант) прикладных задач (см. рисунок 1).
СУБД позволяет организовывать работу с конкретной категорией данных как в общей (сводной) таблице, так и делать различные выборки. Для сокращения занимаемой памяти на жестком диске каждая категория данных физически представлена двухуровневым набором таблиц: основная и подчиненные.
Все таблицы могут виртуально «сливаться» в одну сводную таблицу. Например, данные по генераторам узлов можно смотреть в сводной таблице, кроме того, можно вызвать подтаблицу по генераторам, по нагрузкам и т. д. В эти подтаблицы войдут соответственно только записи, относящиеся к узлам генераторным, нагрузочным и т. д., причем будут отображаться только поля соответствующей подтаблицы. Число и структура подтаблиц могут быть изменены.
Основным понятием БД является «расчетная схема». Вся информация в базе данных разделена по расчетным схемам. Каждая схема – это отдельная папка (каталог) на диске, в котором размещаются файлы таблиц постоянных и временных данных. Это обеспечивает независимость данных и позволяет обеспечить распределенную подготовку информации, даже при отсутствии локальной сети.
Имеются средства резервирования и восстановления данных, случайно потерянных в результате сбоев компьютера или ошибок пользователя. Имеются средства индивидуального доступа пользователей к «своим» схемам.
Особенностью ПВК АНАРЭС является возможность компактного хранения изменений в расчетной схеме относительно исходного варианта (базовая схема). Информация по каждой расчетной схеме разделяется на базовую схему и протоколы. Под протоколом понимается информация об изменениях базовой схемы. Таким образом, можно иметь множество вариантов режимов для одной расчетной схемы, избегая дублирования информации.
При вводе исходных данных информация базовой схемы и выбранного протокола совмещается с приоритетом последнего. В протоколах удобно хранить варианты коммутаций базовой схемы, генерации в зависимости от состава оборудования и т. п.
Важной особенностью СУБД является сочетание принципов хранения первичных данных в таблицах в стандартных форматах баз данных и хранения временных файлов в унифицированном бинарном формате прямого доступа с простой открытой структурой.
Использование бинарного формата позволяет выполнять быстрый ввод данных при массовых расчетах и подключать приложения, написанные на языках, плохо поддерживающих стандартные форматы (например, Fortran), на которых пока написаны многие аналогичные программные средства в России (см. рисунок 2.)
Исходные данные о схеме СУБД
 |
Приложения
 |
Рис. 2 Принципы взаимодействия СУБД и внешних приложений
.
СУБД ПВК АНАРЭС-2000, дополняя стандартные СУБД (BDE, Oracle, MS SQL Server и др.), образует мощную систему, которая позволяет в полной мере отразить специфику расчетных задач и удовлетворяет принципам открытости и быстродействия. Реализованный вариант СУБД позволяет ее использовать любым приложениям, в том числе написанным и под MS DOS.
Редактор базы данных
Пользователь работает с таблицами данных с помощью специализированного редактора базы данных ПВК АНАРЭС 2000, который представляет собой мощную систему подготовки и редактирования данных, максимально приближенную по интерфейсу к современным, популярным редакторам электронных таблиц и баз данных.
Редактор является многооконной системой. В каждом окне можно вызвать для просмотра и редактирования отдельную таблицу, содержащую определенные данные. Это позволяет обеспечить наиболее гибкую и удобную среду подготовки исходных данных. При этом проявляются все преимущества многооконности, которые предоставляет Windows-технология.
Каждое отдельное окно с таблицей данных представляет собой мощный табличный редактор, по основным функциям и принципу работы подобный MS Excel. Основные возможности табличного редактора:
- просмотр и редактирование данных в табличном виде;
- заморозка (фиксирование) столбцов, содержащих общую информацию (номера узлов и ветвей, наименования);
- перемещение столбцов в таблице;
- сохранение настроенной структуры таблиц для последующего использования;
- поиск и сортировка данных по номерам или по логическим условиям любой сложности;
- копирование записей внутри одной схемы и между разными схемами;
- копирование данных по столбцам, причем при копировании данных между разными схемами данные копируются в соответствии с нумерацией узлов (ветвей);
- настройка отображаемых полей в таблице, что позволяет сформировать компактные таблицы, скрывая ненужные поля данных (рис. 7);
- быстрый поиск ошибок (в случае некорректного ввода исходных данных, выявленного расчетными блоками, можно нажатием одной кнопки перейти на ячейку таблицы, содержащую неверные данные, для ее корректировки).
БД ПВК АНАРЭС-2000 является надежным средством хранения технологической информации. Для защиты от ошибочных действий пользователя, а также сбоев компьютерной техники и локальной сети разработана специальная система резервирования информации. Существует функция как автоматического, так и ручного резервирования. Функция ручного резервирования (по команде пользователя) используется при полном завершении подготовки данных или завершении некоторого этапа. Тем самым пользователь защищает себя от ошибочных действий, которые могут привести к порче данных, и от сбоев компьютера.
Редактор БД может работать под управлением других приложений, которые должны посылать ему команды и контролировать его состояние в каждый момент времени. Это позволяет вызывать редактор или его отдельные таблицы из других приложений, по согласованию с разработчиками.
Расчетные задачи
ПВК АНАРЭС-2000
В ПВК АНАРЭС-2000 версии 1.01 решаются следующие технологические задачи:
- Расчет установившегося режима;
- Оптимизация режима для снижения потерь активной мощности;
- Ввод в допустимую область по напряжениям;
- Расчет предельных перетоков методом утяжеления.
Расчет установившегося режима
Задача расчета установившегося режима использует оригинальную модификацию полного метода Ньютона с точным выбором оптимального шага, что позволяет, в частности, выполнять расчеты особо тяжелых режимов. УР позволяет проводить оперативные расчеты установившихся режимов сложно-замкнутых электрических схем любой размерности.
Расчет может производиться:
- с возможностью задания узлов электрической сети переменного тока в виде коммутационных схем;
- с возможностью полного или частичного (с одной стороны) отключения линий (ветвей);
- с возможностью разделения ЭЭС на любое количество частей;
- с учетом статических характеристик нагрузки по напряжениям;
- с учетом изменения частоты при задании частотных характеристик генераторов и нагрузок и небалансах активной мощности;
- проводить расчеты с несколькими балансирующими по активной мощности узлами;
- с продольно-поперечным регулированием трансформаторов;
- с групповыми изменениями нагрузки по районам или в зависимости от их мощности;
- при задании нагрузок, как мощностями, так и токами;
- при задании произвольных единиц измерения напряжений и мощностей (В, кВ, Вт, кВт, МВт);
- при задании трансформаторов коэффициентами трансформации, номерами отпаек, таблицами замеров коэффициентов трансформации.
Интерфейс программы построен с использованием вкладок, на которых отображаются таблицы исходных данных, результаты расчетов, сообщения об ошибках и предупреждения, интегральные характеристики схемы, нарушения ограничений и др. (см. рис. 8, 9). Нарушения ограничений в таблицах обозначаются цветом. Все вкладки могут выводиться в MS Word.
Данные и результаты в развернутом и интегральном виде могут группироваться по районам, подсхемам, сечениям, по заданным логическим условиям, состояниям (включено, отключено), классам напряжения (структурный анализ режима).
Ошибки в исходных данных, допущенные пользователем, передаются в среду СУБД АНАРЭС-2000, где имеются средства быстрого нахождения ошибочных исходных данных (см. редактор БД).
Важным технологическим достоинством УР является возможность быстрой (оперативной) корректировки, непосредственно из программы УР, основных исходных данных в процессе многовариантных расчетов без использования редактора БД АНАРЭС-2000 и повторного формирования временных файлов данных. Это позволяет значительно снизить время отладки режима инженером службы режимов.
Отличительной особенностью является возможность просмотра всех шагов оперативных корректировок и возвращения к любому предыдущему шагу расчета режима в рамках текущего сеанса отладки. При необходимости нужные оперативные корректировки могут быть зафиксированы в базовой схеме, протоколе или в новой схеме.
Возможны несколько вариантов расчета режима после корректировки:
- с полным вводом данных (плоский старт);
- от текущего режима (дорасчет);
- продолжение расчета после остановки на промежуточном этапе.
Дорасчет режима выполняется от последнего рассчитанного режима напряжений, что позволяет в ряде случаев найти решение в тяжелых режимах.
Остановка расчета УР на произвольной итерации позволяет контролировать сходимость процесса итераций на промежуточных этапах, что иногда позволяет принять правильное решение о стратегии отладки тяжелого УР. Также это имеет большое значение для учебных и исследовательских целей. После остановки расчета формируются все результирующие таблицы и вкладки. При необходимости из среды УР могут быть вызваны редактор БД, графический редактор схем, система отображения, блок утяжеления.
Задача может работать под управлением других приложений, которые должны посылать ей команды и контролировать ее состояние в каждый момент времени. Это позволяет использовать УР, по согласованию с разработчиками, как ядро любой вычислительной системы подобного типа.
