НОМОГРАММЫ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО ПЕРСОНАЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Общие положения. Энергетика является настолько емкой составляющей фундаментальных и прикладных направлений в развитии и эксплуатации производства, что она охватывает и номографию. Кроме того, номограммы. как знаки, символы являются элементом семиотики. Т.е. имеются обе стороны одной медали. Мансуров О.В., Солнцев Ю.К, Сорокин Ю.И. и др. [1, с 251, 1965] дают следующее определение номограммы (Н)1.

«Номограмма- специальный чертеж, предназначенный для решения определенного типа задач вычислительного характера». Номограммы разделяются на три основных типа: Н из выравненных точек, Н сетчатые и Н транспоратные».

Можно дополнить приведенное определение тем, что в данном случае чертеж выполнен на основании сложных аналитических расчетов или построен по результатам экспериментов и решение задачи производится графическим способом Поясним , что первые два типа относятся к способам построения номограмм. Третий тип номограмм- транспоратные - это по сути еще одна номограмма подвижная - в терминологии- Пентковского М.В.[3, с.260, 1949], дополнительная к неподвижной основной или несколькими другими неподвижными.

Невским Б.А. [4, 1951] подготовлен «Справочник по номографии», в котором приведены образцы составления номограмм.   Особенностью данного справочника является:

1.   Общими характеристиками приведенных номограмм являются самые разнообразные шкалы: линейные, степенные, логарифмические и другие всего более 10 шт.

2. Сочетание рисунка, поясняющего физическую сущность процесса, параметры процесса, расчетные формулы и конкретная номограмма-график изменения параметров Приведем несколько примеров

Для оперативной работы энергетиков на мониторе с подвижной частью  номограмм оставим понятие «движок» для подвижной номограммой.

Поярков К.М. [5. 1966] представляет номограмму расчетов технических потерь ЭЭ в силовых трансформаторах типа ТМ и ТМН [5 . с. 150].

Учтем опыт оперативного персонала аналогичного профиля- летчиков и диспетчеров-энергетиков. Котик М.А. и Емельянов А.М. в работе [6. С 54,1993] выполнили анализ ошибок – летчиков в части их работы с измерительными приборами. Между существующими много лет стрелочными приборами и, относительно новыми цифровыми приборами существует принципиальное различие. Пользователь (летчик, шофер или диспетчер- энергетик) контролирует не только значение одного числа,- его значение, скорость изменения но и допустимую «вилку» (термин определен в [8. c.55] –В.Ф) угол между фактического положения стрелки прибора- и ее возможным положением при указании предельно допустимое значение контролируемого параметра. Это значительно повышает качество управления. В цифровых приборах и экранах «вилка» отсутствует.

При работе с номограммами при измерениях также может существовать «вилка» измеряемого параметра, особенно при работе оперативного персонала.

Энергетика. Перспективы номограмм.

1 Первым в России в этой области работал Н.М. Герсеванов (1906- 1908), затем, создавший советскую номографическую школу, Н.А. Глаголев. [2].

Необходимо отметить, что значительное количество номограмм до сих пор применены в различных действующих документах Минэнерго РФ. Хотя в последнее время энергетики вышли на высокий уровень применения вычислительной техники. Однако учтем, что в оперативной работе возможно наличие проблемных ситуаций управления электрическими сетями в режиме реального времени.

На работу энергетиков в самых различных направлениях влияет, например, климат:-1) - в части учета изменений температуры воздуха и скорости ветра – изменение допустимой нагрузки на провода ЛЭП; -2) - выработка тепловой и электрической энергии может изменяться для различных потребителей в несколько раз; - 3)- сопротивление проводов ЛЭП сильно изменяется по величине фактических нагрузок, что требует их контроля с допустимыми нагрузками по документу -РД 34. 20.547 [7], дальнейшей оценке потерь напряжения в сети и загрузки генерирующих мощностей

В качестве обобщенной характеристикой климата может применяться понятие «жесткости»-«суровости», в котором производится учет одновременного действия температура воздуха скорости ветра. например, в системах теплоснабжения, по выражению приведенного Степановым А.В., Игнатьевым В.С.[ 8. с. 1302¸ 2012 ].

Жб=(1 – 0,04 Тн) (1+ 0,272V), где                                              (1)

Жб- жесткость климата в баллах; Тн – температура воздуха а градусах Цельсия, °С и V- скорость ветра, м/сек.

В качестве исходных данных для расчета жесткости принимаем выписку из документа Минэнерго России [7. Прил.3. Табл.5], например, для провода А-25.

Прил 3.Табл.5 (выписка)

Представим указанные сведения - параметры климата в диапазоне температур воздуха и скорости ветра принятыми документе Минэнерго [7] в виде матрицы с 5 столбцами- по скорости ветра и 4 строками по температуре воздуха. На пересечении соответствующих строк и столбцов по приведенной выше формуле определены значения жесткости в баллах - Табл.1.

   Таблица 1

Жесткость климата, баллы

Жесткость климата, по Табл.1 составляет – 1,91 < Ж <5,17 баллов. Единица жесткости -1 балл- соответствует температуре воздуха- 0 гр.Цельсия и скорости ветра- 0 м/сек. Расчетные значения жесткости климата- (ЖКб) и допускаемой электрической нагрузки I доп, а, представлены в Табл.2

Таблица 2

«Отрицательная жесткость» климата– это его «мягкость». «Жесткость» («суровость») рассчитывается по выражению (1) в теплоэнергетиками. Значения допустимых токов нагрузки на  ЛЭП определены в том же диапазоне исходных данных электроэнергетиками своими методами Коэффициент корреляции между этими двумя рядами составляет 0,82. Таким образом, рассчитанные показатели жесткости могут быть применены для дальнейших расчетов. На Рисунке 1 по оси Х представлены порядковые значения жесткости, а по оси У- значения жесткости

Уравнение полученной зависимости можно представить в виде

Жб= А-bn, где                                                              (2)

где А=5,717       и b= 0,433

Номограмму жесткости климата(НЖК). графически можно представить на Рисунке 2 в в обозначениях- скорости ветра по оси X, температуры воздуха оси Y и жесткость по оси Z

В оперативной работе энергетики сталкиваются с различными направлениями текущей работы. Номограммы расчетных величин на экране компьютера в реальном времени параметры режимов (нормальных, ремонтных и аварийных),: 1 - оценка жесткости воздуха 2 - режимы выработки, перетоков электроэнергии и ее потребления соблюдение заданных значений уровня напряжения в контрольных точках схемы; 3- состояние ЛЭП в части допустимой пропускной способности проводов ЛЭП [7 ].

На Рисунке 4 Представлен вариант расположения номограмм на мониторе для оперативного управления в энергосистеме. В том числе: ЖК-1-номограмма исходных данных дл определения жесткости климата; ЖК-2 – показатели жесткости для номограмм ведения режима источников энергии; ЖК-3 номограмма учета жесткости климата на линиях электропередач; ЖК-4-номограмма исходных данных для определении влияния климата по потребителей ЭЭ.

Номограмма жесткости климата может быть применена в качестве транспорантной - подвижной по экрану монитора с ее движением по любому из трех энергетических номограмм для реализации конкретной проблемы.

Для этого представлена штриховая линия для перемещения вдоль нее номограммы МК-1,на штриховой линии расположен движок- в виде круга и курсор, приводимые в движение электронной мышкой

Выводы.

1.   Номограммы в течении длительного времени заменяли трудоемкие расчеты и постоянно проявляются в технической литературе. В настоящее время номограммы могут играть значительную роль при оперативном контроле динамики процессов в энергетике с использованиям персональных компьютеров. В качестве линейки выступают «движок» и штриховая линия на экране соответствующего монитора с управлением «мышкой».

2.    В качестве частного случая- реального примера, определены значения шкалы жесткости климата c парным коэффициентом корреляции равным жесткости и допускаемых нагрузок R=0.82 и приведен расчета его значений и виде номограммы с исходными данными, для достоверности принятыми из методики Минэнерго РФ.

3.   Подготовлено предложение по составу варианта - макета номограммы жесткости климата с управлением «мышкой» оперативным персоналом, что значительно расширяет область применения номограмм.

Список литературы

1.     Мансуров О.В., Солнцев Ю.К., Сорокин Ю.И., Федин Н.Г. Толковый словарь математических терминов. – М.: Изд. «Просвещение», 1965. –639 с. С.251-252

2.     Номограмма./https://ru.wikipedia.org/wiki/%].

3.     Пентковский В.С. Номография.–М-Л: Гос. Изд. тех-теор. лит-ры. 1949.- с

4.     Невский Б.А. Справочная книга по номографии. – М.:-Л.:Гос. Изд. Техник.-теоретич лит-ры. 1951. – 376 с.

5.     Поярков. К.М. Регулирование напряжения в электрических сетях сельских районов./ Под ред. Н.А. Мельникова. –М:,Л: Энергия,1966. – с 255 (с.150)

6.     Котик  М.А.,  Емельянов  А.М.  Природа  ошибок  человека-оператора.  (на  примерах  управления транспортными средствами.) –М.: Изд. «Транспорт», 1993. –252 с.

7.     Методика расчета предельных токовых нагрузок по условиям нагрева проводов для действующих линий электропередач. РД 34. 20.547 (МТ 34-70-037-87) СПО Союзтехэнерго. – Москва, – 1987.

8.     А.В. Степанов, В.С. Игнатьев. Жесткость климата и надежность систем теплоснабжения. Институт физико- технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН, Якутск(Известия Самарского научного центра РАН, том 14, №4(5), 2012 с. 1302