WinELSO 7 – развитие проектирования систем электроснабжения, связи и сигнализации

Усатюк Олег Владимирович,
Русская Промышленная Компания,
разработчик WinELSO

Проектирование систем электроснабжения объектов в строительстве представляет собой комплекс процессов, направленных на выбор оборудования, проектирование и прокладку кабельных трасс. Результаты процессов оформляются в виде проектных документов.
В данной статье речь пойдёт об основных особенностях 7-ой версии программы WinELSO. Полное описание функциональных возможностей приведено в техническом описании, которое входит в состав демонстрационной версии, размещённой на сайте «Русской Промышленной Компании».

Рабочие чертежи электроснабжения

Рабочие чертежи электроснабжения выполняются в виде схем в форматах расстановки оборудования и прокладки ЛЭП на подосновах и/или функциональных электрических схем. Можно рассматривать чертежи как модели электроснабжения объектов с определённой степенью их приближения к будущим фактическим схемам.

Увеличение степени приближения модели к фактическим схемам достигается в WinELSO следующим:

• установкой «неэлектрических» элементов (электромонтажные, электроустановочные изделия и им подобные);
• установкой связных вспомогательных элементов (соединительные провода между автоматами и шинами, коробками и светильниками и пр.);
• установкой устройств разветвления ЛЭП (клеммы, разветвительные коробки, распределительные устройства и им подобные);
• строгим графическим соединением устройств разветвления друг с другом и ЭП отдельными ЛЭП (фрагментами групповых ЛЭП);
• установкой вертикальных участков ЛЭП (опуски, подъёмы, переходы на другие планировки) для 2-мерных чертежей;
• установкой элементов с полюсами, которые физически присутствуют в элементе. Например, если ЛЭП состоит из отдельных фазного и защитного кабелей, то они должны быть отображены 2-мя элементами. Исключение может быть для одножильных кабелей равного сечения.

Увеличение степени соответствия моделей и фактических схем обеспечивает большую точность проектных документов и расчётной модели (см. ниже), уменьшение в них ошибок, возможность выполнения расчётов на планах.

Однако с увеличением числа разветвлений трудоёмкость построения точных схемы и расчетной модели растёт. Растёт и количество элементов чертежа, что увеличивает время его обработки. Несмотря на это, применение точных моделей оправдано, если этого требует точность получаемых результатов. В случае большого числа разветвлений, значительных временных затрат и незначительного влияния на точность результатов (например, для розеточных, осветительных и подобных групповых цепей), WinELSO предоставляет возможность сетевую и расчётную модели выполнять менее точно в формате групповых сетей. Модель схемы на планах выполняется без строгого графического соединения устройств разветвления с остальными элементами. Расчетная модель формируется на схемах РУ, для чего вводятся так называемые расчётные групповые элементы (в данном случае ЛЭП и ЭП), когда один расчётный элемент заменяет группу ЛЭП или ЭП. (Расчётные групповые элементы не попадают в проектные элементы, а лишь служат для расчета и копирования результатов расчёта во все фрагменты групповой линии). Кабельный журнал выдаётся только по групповым линиям. Также возможны комбинированные варианты.

Расчётные модели

Расчётная модель в WinELSO не строится отдельно, а «встраивается» в рабочий чертёж (на плане и схеме) путём установления связей между элементами (не обязательно связанными графически) по фазным, нейтральным и земляным полюсам. Имеются разнообразные функции назначения и редактирования связей. Точность последующих расчётов зависит от точности построения рабочего чертежа. Так включение в схему соединительных проводов от шин до автомата уменьшит максимальный ток КЗ за ним и ослабит требование к автомату по отключающей способности. Одновременно это значительно облегчит установку связей за счёт автоматического режима, позволит правильно выбрать эти соединительные провода и автоматически включить их в спецификацию данного щита. Этот пример, кстати, наглядно показывает взаимосвязь разных подсистем программы. Связанные между собой элементы образуют цепи и сети.

Области применения программы

Ниже мы рассмотрим, в каких областях используется программа WinELSO.

Параметры сети

Программа позволяет выполнять построения и расчёты 3-фазных и 1-фазных сетей переменного и сетей постоянного тока, как с подключением к нейтральной точке источника, так и без оного. Напряжения источника и сети могут быть любыми в соответствии с таблицей «Номинальные напряжения» базы WinELSO.mdb.

Проектируемые объекты

Опыт показал достаточную эффективность применения WinELSO практически для любых объектов (рис. 1):

• сельские посёлки, городские кварталы с несколькими питающими подстанциями;
• цеха промышленных предприятий;
• жилые здания (многоквартирные, одноквартирные дома, общежития и пр.);
• общественные здания (управления, финансирования, предприятия общественного питания, бытовые и пр.);
• многотрансформаторные подстанции, ГРЩ (ВРУ) любой сложности.

Рис.1. Фрагмент плана расстановки оборудования и прокладки наружных сетей коттеджного посёлка

Состав программы

Программа состоит из следующих подсистем:

• формирования схем электроснабжения;
• формирования расчётной модели и выполнения электротехнических расчётов;
• выполнения светотехнических расчётов;
• разработки проектных документов;
• сервисной.

1. Подсистема формирования схем электроснабжения выполняет:

• расстановку помещений на планах и задание их характеристик;
• расстановку силового (щиты, отдельные нагрузки, розетки и проч.), несилового оборудования и трехмерную прокладку силовых и несиловых (контрольных и пр. слаботочных) кабелей и проводов на подоснове в ручном, автоматическом и автоматизированном режимах;
• задание вертикальных участков ЛЭП в виде отдельных элементов или в виде свойств ЛЭП;
• автоматический подсчёт длин кабелей и проводов, с учётом индивидуальных относительной и абсолютной погрешностей на длину и вертикальных участков;
• группировку кабелей и проводов, автоматический подсчёт количества электроприёмников, суммарной мощности, средневзвешенного коэффициента мощности группы;
• построение схем ТП, ВРУ и ГРЩ, распределительных, групповых и других щитов;
• установку ярлыков элементов для информационной связи между фрагментами чертежа, контроль ярлыков, назначение им независимых от элементов свойств отображения;
• автоматизированную передачу данных между расчётными схемами РУ и схемами на планах.

Рис.2. Фрагмент плана групповой осветительной сети

2. Подсистема формирования модели и выполнения электротехнических расчётов выполняет:

• построение расчётной модели;
• контроль соединений;
• электротехнические расчёты:
• расчёт нагрузок по методикам коэффициентов использования и коэффициентов спроса;
• расчёт мощностей, токов, напряжений и отклонений напряжения на элементах от номинального в нормальных, аварийных и пусковых режимах схемы.
• расчёт ударных и установившихся с учётом дуги и без трех-, двух- и однофазных на рабочий (N) и защитный (PE) проводники токов КЗ на элементах: по методикам ГОСТ 28249-93 и "петле фаза-нуль";
• подбор оборудования и ЛЭП по результатам расчётов:
• выбор ЛЭП, шин клемм, РУ и пр. по расчетным токам и в соответствии с выбранным нормативным документом;
• выбор коммутационных элементов по совокупности расчётных параметров и схемных параметров;
• коррекция сечений ЛЭП по допустимому отклонению напряжения в нормальных, аварийных и пусковых режимах работы схемы;
• сохранение расчётных данных для последующего отображения в документах:
• управление режимами (нормальный, аварийный, пусковой) схемы.

3. Подсистема светотехнических расчётов выполняет:

• выбор режимов освещения;
• выполнение расчётов:
• необходимого количества светильников;
• средней освещённости по выбранному помещению;
• освещённости в точке (точках) точечным методом для помещений и площадок с учётом фактического направления оптической оси и затенения от интерьеров помещений и сооружений.

4. Подсистема автоматизированной разработки проектных документов выполняет:

• формирование в автоматическом режиме текстовых проектных документов в формате Excel: таблицы нагрузок в формате, основанном на РТМ 36.18.32.4-92 спецификации оборудования по ГОСТ 21.110-95 по чертежу, фрагменту чертежа и группе чертежей, кабельные журналы в форматах групповых линий и по каждому фрагменту по чертежу и фрагменту чертежа, ведомости потребностей кабелей и проводов, светотехническая ведомость;
• настройку справочных записей элементов и их ярлыков по составу, размещению относительно элемента и порядку следования;
• автоматическое обновление справочных записей элементов и ярлыков после выполнения расчётов;
• построение графиков селективности автоматических выключателей, предохранителей и реле.

5. Сервисная подсистема выполняет:

• оцифровку времятоковых кривых автоматических выключателей, предохранителей и реле и занесения результатов в базу;
• оцифровку кривых силы света светильников и занесения результатов в базу.

Элементы схемы

По функциональному назначению элементы делятся на виды, виды на классы, классы на типы.

По графическому представлению – на протяжённые и сосредоточенные. Как правило, вид графического представления связан и с единицами учёта (длина или количество) в отчётных документах.

По возможности образовывать электрические цепи и сети на «электрические» (коммутаторы, ЛЭП, РУ и им подобные) и «неэлектрические» (электроустановочные, электромонтажные изделия и им подобные).

Предопределённые элементы

Под предопределёнными элементами мы будем понимать такие, каждый из которых имеет свой собственный интерфейс установки, редактирования и расчёта, а также свою структуру баз. В программе обрабатываются следующие виды предопределённых элементов.

• источники питания;
• преобразователи;
• коммутационные элементы (автоматические выключатели, дифференциальные автоматические выключатели, предохранители, контакторы и пр.);
• ЛЭП (кабели, провода, шинопроводы);
• распределительные устройства (щиты, панели, ящики, коробки и пр.);
• распределители-шины;
• приёмники электрической энергии (силовые, электроосветительные, квартиры, дома одноквартирные, компенсаторы реактивной мощности и пр.).

Пользовательские элементы

Для всех видов пользовательских элементов разработан единый интерфейс установки, редактирования и расчёта, а также единая структура баз. Введение в WinELSO пользовательских элементов и универсального механизма их обработки позволяет практически «на ходу» создавать любые их виды и классы, которые тут же могут обрабатываться программой.

Группы элементов

В WinELSO разработан механизм создания и обработки групп элементов. Например, группа, состоящая из 3-силовых розеток, одной телефонной, одной компьютерной, 5-ти подрозетников, рамки на 5 розеток и пр. элементов, может существовать из отдельных ELSO-элементов, AutoCAD-блока ELSO-элементов и «встроенных» в основной элемент предопределенных и пользовательских элементов без назначения им условного графического отображения (УГО). Предопределённые и пользовательские элементы групп попадают в спецификацию оборудования в свои разделы в отсортированном виде.

Рис.3. Фрагмент схемы РУ ТП

Условные графические отображения элементов

Каждый вид, класс и тип может иметь своё универсальное или индивидуальное УГО. Индивидуальные графические отображения отражают физические свойства элемента, например принцип функционирования, количество фаз, полюсов и т.д.

В качестве УГО используются следующие графические примитивы AutoCAD:

• стандартные примитивы (блоки, отрезки, полилинии, мультилинии и т.д.);
• разработанные примитивы-объекты с расширенными возможностями управления – в дальнейшем называемые объектами.

К любому примитиву после его установки в чертёж автоматически приписывается неграфический элемент-контейнер AutoCAD, в котором сосредоточены все свойства схемного элемента.

Существует два основных режима установки и редактирования примитива-УГО элемента:

• автоматизированный режим, когда УГО элемента выбирается в зависимости от физических свойств элемента. При этом может быть предложено несколько вариантов;
• режим назначения, когда примитив-УГО просто назначается из состава любых же установленных примитивов AutoCAD (в том числе объектов).

В качестве основных примитивов-УГО WinELSO в автоматизированном режиме установки УГО используются блоки.

При установке в автоматизированном режиме разработана 2-уровневая система доступа к файлу УГО. Ссылки на общие УГО хранятся в таблицах классов каждого вида элементов. Например, для коммутаторов – это таблица «Классы» базы «Коммутаторы.mdb». Как правило, но не обязательно, в таблицах классов устанавливаются несколько вариантов общих УГО. Ссылки на индивидуальные УГО хранятся в таблицах с физическими свойствами элементов. В последнем случае вид УГО более точно может отражать физические свойства элемента. Как правило, при этом нет необходимости устанавливать несколько вариантов изображений.

Базы данных технических характеристик элементов

Базы данных реализованы в виде отдельных mdb-файлов. Для каждого предопределенного и пользовательского вида элементов существует отдельный mdb-файл. В составе каждого mdb-файла в обязательном порядке присутствуют следующие таблицы:

• «Классы» – сводная таблица классов данного вида, со ссылками на таблицы по виду элемента, общими УГО и некоторыми другими данными;
• «Маркировка Формат» - варианты графического размещения справочных данных относительно элемента;
• «Маркировка Состав» - варианты состава справочных данных по виду;
• таблицы с техническими характеристиками элементов.

Все базы и таблицы в них являются открытыми и доступными для добавления и изменения.

База УГО элементов реализована в виде набора dwg-файлов. В каждом dwg-файле размещается один элемент.

Платформа

WinELSO представляет собой динамически подгружаемую к AutoCAD версий 2004-2009 библиотеку (группу библиотек) *.arx, находящихся в каталоге System. Библиотеки подгружаются автоматически на этапе запуска программы. В 7-ой версии этими библиотеками являются WinElso7_R16.arx для AutoCAD версий 2004, 2005, 2006, а для AutoCAD версий 2007, 2008 и 2009 - WinElso6_R17.arx. Для управления программным интерфейсом созданы пользовательские меню, которые также подгружаются автоматически на этапе запуска программы.

Заключение

В заключении хотелось бы отметить то, что мы рассмотрели лишь основные возможности и изменения новой 7-ой версии программы WinELSO. Более подробную информацию вы всегда можете получить в Русской Промышленной Компании.

По материалам САПР и Графика (№ 9, Сентябрь 2008)

Материалы по теме:

Специализированный сайт, посвященный программному комплексу WinELSO – www.winelso.ru
Лидер среди приложений для черчения, детализации и концептуального проектирования – AutoCAD 2009