Моделирование и алгоритмизация проектирования воздушных ЛЭП с учетом электромагнитной безопасности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.12, кандидат наук Федоров, Дмитрий Михайлович

• Федоров, Дмитрий Михайлович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Федоров, Дмитрий Михайлович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ПРИНЦИПОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ И АЛГОРИТМИЗАЦИИ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЛЭП

1.1. Обзор характеристик и возможностей современных программных систем проектирования ВЛЭП и моделирования распределения ЭМП

1.2. Воздушные ЛЭП - как объект автоматизированного проектирования

1.3. Анализ характера распределения электромагнитного поля ВЛЭП

1.4. Классификация принципов, методов и средств защиты от ЭМП промышленной частоты

1.5. Цель и задача исследования

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭМП ВЛЭП

2.1. Математическая модель пространственного распределения ЭМП ВЛЭП, основанная на использовании метода зеркальных отображений

2.2. Математическая модель пространственного распределения ЭМП ВЛЭП, базирующаяся на конечно-разностном методе решения уравнения Лапласа

2.3. Моделирование распределения ЭМП ВЛЭП различной конфигурации

2.4. Анализ влияния зеленых насаждений на пространственное распределение ЭМП, создаваемого ВЛЭП

2.5. Основные выводы раздела

3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЛЭП С УЧЁТОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

3.1. Анализ ограничений при проектировании воздушной ЛЭП

3.2. Обоснование выбора Целевой функции оптимизационной задачи, основанной на функции приемлемого риска

3.3. Разработка комплексного двухэтапного алгоритма оптимизации ВЛЭП с учётом электромагнитной безопасности

3.4. Основные выводы раздела

4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ СРЕДСТВ ПРОЦЕДУР ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЛЭП С УЧЁТОМ ФАКТОРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1 Структура информационного обеспечения процедур моделирования прокладки ВЛЭП

4.2 Структура программных средств подсистемы проектирования ВЛЭП

4.3 Графические средства визуализации результатов проектирования ВЛЭП

4.4 Анализ области применимости и адекватности разработанных алгоритмов проектирования ВЛЭП

4.5 Экспериментальные исследования эффективности 122 экранирования на промышленной частоте

4.6 Основные выводы раздела

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование и алгоритмизация проектирования воздушных ЛЭП с учетом электромагнитной безопасности»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время процесс проектирования воздушных линий электропередач (ВЛЭП) с учётом электромагнитной безопасности представляет собой комплекс многоплановых задач высокой сложности, требующих значительных материальных и временных затрат. Жесткая рыночная конкуренция, технологии прокладки воздушных линий электропередач развивающиеся высокими темпами, появление новых материалов, повышение надёжности в сочетании с уровнем безопасности воздушных линий электропередач, в том числе и по электромагнитному фактору, обуславливает всё более широкое использование систем автоматизированного проектирования (САПР) при разработке воздушных линий электропередач. САПР позволяющие решать такого рода задачи, на сегодняшний день очень дороги и специфичны. Всё это делает многие из этих систем не доступными для большинства предприятий различной формы собственности.

Уменьшения воздействия поля можно добиться тремя способами: организационными, инженерно-техническими, лечебно-профилактическими. На стадии проектирования объекта это достигается выбором оптимального комплекса способов и средств защиты от электромагнитного поля воздушных линий электропередач, реализуемого программным комплексом САПР.

Учитывая вышесказанное, целесообразна разработка средств автоматизации, обеспечивающих оптимальное проектирования воздушных линий электропередач с учётом электромагнитной безопасности.

Актуальность темы диссертации определяется необходимость

разработки соответствующих алгоритмов и математических моделей,

информационного и программного обеспечения для оптимизации

проектирования воздушных линий электропередач с учётом

электромагнитной безопасности. Разработанные методы позволят

4

осуществить оптимизацию биологически опасной зоны (БОЗ) воздушных линий электропередач с учётом технических и технологических критериев и ограничений.

Данная диссертационная работа выполнена в рамках научного направления ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «САПР и системы автоматизации производства», а также в соответствии с ГБ НИР 2010.01 «Моделирование процессов принятия решений при автоматизированном проектировании электронных и электротехнических устройств».

Объектом_исследования является автоматизированное

проектирование воздушных линий электропередач.

Предметом исследования являются модели и алгоритмы автоматизированного проектирования воздушных линий электропередач.

Цель исследования состоит в создании алгоритмов, моделей, информационного и программного обеспечения оптимального проектирования воздушных линий электропередач с учётом электромагнитной безопасности.

Для ее достижения необходимо решить следующие задачи:

выполнить анализ процедур оптимального проектирования воздушных линий электропередач, принципов методов моделирования;

- провести анализ характеристик и возможностей современных программных систем проектирования воздушных линий электропередач;

предложить математические модели прогнозирования пространственного распределения электромагнитного поля (ЭМП) воздушных линий электропередач различной конфигурации;

- сформировать математические модели влияния зелёных насаждений с различными электрофизическими свойствами на пространственное распределение ЭМП воздушных линий электропередач;

- реализовать разработку алгоритмов оптимизации БОЗ воздушных линий электропередач;

- разработать структуру информационной подсистемы проектирования;

- осуществить разработку структуры комплекса программных средств, реализующих модели и алгоритмы оптимального проектирования воздушных линий электропередач с учётом электромагнитной безопасности (ЭМБ).

Методика исследования. Для решения поставленных задач используется основные положения электротехники и электроники, теоретические основы построения САПР, теории ЭМП, объектно-ориентированное программирование, оптимизация, методы математического моделирования, численные методы.

Научная новизна. В результате проведённого исследования получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

- математические модели пространственного распределения ЭМП воздушных линий электропередач различной конфигурации, основанные на конечно-разностном представлении неоднородного дифференциального уравнения Лапласа и использовании метода зеркального отражения, отличающиеся учетом влияния подстилающей поверхности;

- математическая модель пространственного распределения ЭМП воздушных линий электропередач, отличающаяся учётом электрофизических параметров полосы лесных насаждений и в основу которой положены результаты решения граничной электродинамической задачи;

двухэтапный алгоритм проектирования воздушных линий

электропередач в условиях городской застройки, отличающийся учётом

влияния древесных насаждений, основанный на использовании

генетического алгоритма для грубой трассировки воздушных линий

электропередач на этапе глобальной оптимизации, и последующем

уточнении трассы при использовании процедуры локальной оптимизации,

основанной на использовании одного из следующих методов: золотого

сечения и метода «ветвей и границ»;

структура специализированного программного обеспечения,

отличающаяся интеграцией процедур анализа и синтеза воздушных линий

6

электропередач с учетом естественных и искусственных экранов, основанных на объектно-ориентированном подходе и использовании базы данных материальных параметров, полученных путем численного моделирования в пакете Microwave Studio CST, а также - путем проведения натурных экспериментальных исследований.

На защиту выносятся следующие основные научные положения: - математические модели пространственного распределения ЭМП воздушных линий электропередач;

двухэтапный алгоритм проектирования воздушных линий электропередач в условиях городской застройки;

структура специализированного программного обеспечения, интегрирующая процедуры анализа и синтеза воздушных линий электропередач.

Практическая значимость работы и результаты внедрения. На

основе предложенных методов, модулей и алгоритмов разработана программная подсистема реализации алгоритма проектирования воздушных линий электропередач с учётом электромагнитной безопасности. Её применение даёт возможность уменьшить временные затраты на проектирование воздушных линий электропередач и повысить эффективность защиты обслуживающего персонала и населения от вредного и опасного воздействия ЭМП.

Компоненты математического и программного обеспечения прошли регистрацию в ФГАНУ «Центр информационных технологий и систем органов исполнительной власти».

Результаты исследований внедрены в проектно изыскательном институте ООО «РосЭнергоПроект» и в учебном процессе ВГТУ на кафедре «Электромеханические системы и электроснабжение» по дисциплине «Электрические сети и системы» для подготовке специалистов и бакалавров направления 110800 «Агроинженерия».

Соответствие паспорту специальности. Согласно паспорту специальности 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования, задачи, рассмотренные в диссертации, соответствуют областям исследований:

1. Методология автоматизированного проектирования в технике, включая постановку, формализацию и типизацию проектных процедур, вопросы выбора методов и средств для проектирования в САПР;

3. Разработка научных основ построения средств САПР, разработка и исследование моделей, алгоритмов и методов для синтеза и анализа проектных решений, включая конструкторские решения в САПР.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих семинарах, совещаниях и конференциях: Всероссийской конференции «Новые технологии в научных исследования, проектировании, управлении, производстве» (Воронеж, 2010-2011, 2013); Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 2010-2011,2013-2014); Международной конференции «Системные проблемы надёжности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в инновационных проектах» (Москва, 2011);Труды Международного лектория, посвящённого 30-летию кафедры «Системы автоматизированного проектирования и информационные системы» Воронежского государственного технического университета и памяти ведущих учёных в области САПР (Воронеж, 2014), а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ВГТУ (Воронеж, 2010-2013).

Публикации результатов работы. По материалам диссертационных

исследований было опубликовано 16 печатных работ, в том числе 3 - в

рецензируемых журналах из списка ВАК РФ. В работах, приведенных в

конце автореферата и опубликованных в соавторстве, лично соискателю

принадлежат: [1] - свидетельство о государственной регистрации программы

для электронных вычислительных машин[6, 14] - анализ мероприятий,

методов и средств защиты от ЭМП воздушных линий электропередач,

8

определение цели и постановка задач исследования; [2] - модели пространственного распределения ЭМП воздушных линий электропередач с учётом естественных экранов; [11] - алгоритм моделирования трехфазной ВЛЭП произвольной геометрии; [3, 4, 15] - оптимизационная модель и комплекс алгоритмов реализующих процессы моделирования воздушных линий электропередач с учётом естественных экранов; [12, 13] - ЭМБ воздействия на окружающую природную среду и человека; [5, 7] - структура программных средств комплексного двухэтапного метода оптимизации проектирования воздушных линий электропередач; [8, 9, 10, 16] - структура организации автоматизации проектирования воздушных линий электропередач с учётом ЭМБ. В печатных работах всего 47 е., лично автором выполнено 26 с.

Объём и структура работы. Диссертационная работа включает в себя введение, четыре раздела с выводами, заключение и список использованной литературы из 110 наименований, содержит 155 страницы, 6 таблиц, 54 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы,

сформулированы цели и задачи исследования, отражена научная новизна и

практическая значимость полученных результатов, приведено краткое

содержание диссертации по разделам.

В первом разделе для решения задач диссертационного исследования

ВЛЭП рассматривается как объект автоматизированного проектирования с

учётом ЭМБ. Определены варианты нормирования электромагнитных полей

с учётом особенностей ВЛЭП различной конфигурации. Выбраны и

обоснованы критерии для моделирования и оценки эффективности

полученных результатов.

Проанализированы возможности наиболее известных программных

систем: Hewlett-Packard, Ansoft и Applied Wave Research (AWR),

позволяющих производить моделирование распределения ЭМП воздушных

9

линий электропередач различной конфигурации с учетом естественных экранов. Из отечественных разработчиков следует отметить фирму «CSofi Development», разработавшую систему Model Studio CS ЛЭП 2.0. Но возможности данной системы не позволяют выполнить оптимизацию воздушных линий электропередач по критерию ЭМБ. Пакеты прикладных программ можно разделить на два класса: прикладные программы для средних и малых предприятий, способные обрабатывать исходные данные малого объёма на вычислительной техники среднего класса стоимостью достигающей десятков тысяч долларов и профессиональные программы, разработанные для работы на мощных электронно-вычислительных машинах стоимость до несколько миллионов долларов. Отмечено, что модели, использованные для описания распределения ЭМП воздушных линий электропередач носят общетеоретический характер и не ориентированы на решение прикладных задач анализа пространственного распределения поля в воздушной ЛЭП различной конфигурации с учётом естественных экранов.

Рассмотрев классификацию защитных способов и средств были выбраны оптимальные методы автоматизированного проектирования воздушных линий электропередач, приведённые ниже: рациональное размещение излучающих и облучающих объектов и инженерно техническим методам защиты от поля в виде естественных экранов, исходя из этого разработали схему проектирования воздушных линий электропередач с учетом ЭМБ на основе, которой создана структура процедур проектирования ВЛЭП по критерию ЭМБ.

На основе анализа сделан вывод о необходимости разработки модели пространственного распределения поля, отражающей специфику моделирования и алгоритмизации проектирования воздушных ЛЭП с учётом ЭМБ и обеспечивающей возможность получения результатов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 12.1.002-84, алгоритмов и программных средств, реализуемых в виде подсистемы оптимального

проектирования воздушных линий электропередач с учётом ЭМБ. Сформулированы цель и задачи исследования.

Второй раздел посвящена разработка математического обеспечения программного комплекса проектирования ВЛЭП. Разработаны математические модели пространственного распределения напряжённости электрической компоненты ЭМП ВЛЭП основанные на использовании метода зеркальных отображений и на конечно-разносном методе численного решения уравнения Лапласа. Сформулирована структура математического обеспечения методов оптимального проектирования.

В третьем разделе для решения задачи проектирования ВЛЭП различной конфигурации с учётом естественных экранов проведен анализ ограничений при оптимизации БОЗ ВЛЭП, в результате которого выбраны пределы расстояния между перпендикулярами, опущенными от крайних проводов на землю и селитебной зоной, определены допустимые пределы изменения высоты подвеса проводов с учётом особенностей ВЛЭП.

В диссертационной работе представлены следующие алгоритмы: Алгоритм поиска оптимального расположения связок «ВЛЭП - селитебная зона»; Алгоритм поиска оптимального расположения связок «ВЛЭП -лесополоса - селитебная зона».

Четвёртый раздеол посвящена разработке информационных и программных средств процедур моделирования и оптимального проектирования ВЛЭП различной конфигурации с учётом естественных экранов.

С использованием программных информационных средств подсистемы проведено моделирование распределения поля ВЛЭП с визуализацией результатов графического моделирования ВЛЭП для населения и обслуживающегося персонала с учётом электромагнитной безопасности в районе ВОГРЭСа и улицы Транспортной г. Воронеж.

Результаты диссертационных исследований внедрены в проектно

изыскательном институте ООО «РосЭнергоПроект» и в учебном процессе

11

ВГТУ на кафедре «Электромеханические системы и электроснабжение» по дисциплине «Электрические сети и системы» для подготовке специалистов и бакалавров направления 110800 «Агроинженерия».

В заключении представлены основные результаты диссертационной работы.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ПРИНЦИПОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ И АЛГОРИТМИЗАЦИИ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЛЭП

1.1. Обзор характеристик и возможностей современных программных систем проектирования ВЛЭП и моделирования распределения ЭМП

Анализ использования ЭМП высоких интенсивностей показывает, что главным направлением в нашей стране и за рубежом является создание ВЛЭП высокого напряжения, широко применяемых в различных областях промышленности: электроника, машиностроение, деревообработка, медицина и др., не учитывая вредного воздействия на людей. Анализ результатов аттестации рабочих мест ВЛЭП показывает, что примерно на 60-70 % рабочих мест условия труда могут быть отнесены к 3-му и 4-му классам вредности, что ведет к дополнительным материальным расходам предприятий: доплаты за вредные условия труда, дополнительные платы в фонд социального страхования и т.д. Из-за превышения предельно-допустимых уровней (ПДУ) ЭМП на рабочих местах растут показатели текучести кадров и заболеваемости производственного персонала.

Одним из самых дешевых способов защиты рабочих от ЭМП является рациональное размещение излучающих и облучающих объектов. Сложность расчета распределения поля и оптимизации размещения облучающих объектов невозможна без широкого использования актуальных систем автоматизированного проектирования.

Из всего вышеперечисленного следует, что разработка САПР планирования ВЛЭП высокого напряжения является актуальной как для развития системы автоматизированного проектирования, так и охраны труда на производстве. Рассмотрим характеристики и возможности, используемых в настоящее время в Российской Федерации и за рубежом САПР проектирования ВЛЭП.

Из зарубежных фирм разрабатывающих САПР прокладка ВЛЭП и систем следует отметить: Hewlett-Packard, Ansoft, Applied Wave Research (AWR), ACCEL Technologies, Compact Software, ZIEGLER Informatics, Micro-Sim, OrCAD, CCT, Protei Technology, Mentor Graphics, HyperLinkx, Quad Design Technology, Router Solutions, Advanced CAM Technologies и др.

Hewlett-Packard, Ansoft, Applied Wave Research (AWR) являются' ведущими зарубежными фирмами занимающими разработкой САПР прокладка ВЛЭП высокого напряжения. Явный лидер в данной области, несомненно, является фирма Hewlett-Packard. Повышенная степень универсальности и надежности характерны для САПР этой фирмы, однако, оборотной стороной этого является очень высокая стоимость пакета программ достигающая миллиона долларов. Фирма Ansoft имеет весьма солидную репутацию в области создания САПР ВЧ устройств и систем. В1998 году фирма AWR, выпустив пакет программ Microwave Office, несмотря на недавние появление на рынке САПР, сделала попытку поменять расстановку сил среди САПР прокладка ВЛЭП. Функционирования в среде Windows персонального IBM-совместимых компьютеров программного обеспечения данного САПР дает возможность использовать его широкому кругу пользователей, работающих в данной области, в отличие от программного продукта Hewlett-Packard и Ansoft в основном созданных и работающих в операционной системе Unix, которая используется на мощных рабочих станциях. Популярность у разработчиков САПР проектирования прокладка ВЛЭП пользуется фирма Compact Software. Compact Software можно отнести к наиболее часто используемым программным продуктам.

Большой вклад в развитие проектирования ВЛЭП и устройств внесли коллективы под руководством Сестрорецкого Б.В., Сазонова Д.М., Воскресенского Д.И., Шифрина Я.С., Никольского В.В. Коллектив авторов под руководством Сестрорецкого Б.В. (фирма "Вега-стар" г. Москва) разработали популярную в нашей стране и за рубежом пакеты программ TAMIC состав-

ляющей серьезную конкуренцию лучшим зарубежным программным продуктам. Введение топологических ограничений и использование концепции импедансных сеток, позволяющих свести трехмерные электродинамические задачи к двухмерным, является особенностью математического аппарата САПР семейства TAMIC.

К особенностям и возможностям наиболее известных САПР прокладка ВЛЭП можно отнести следующие особенности и возможности.

Учитывая реальные проектные параметры (нормы топологии) при моделировании эффектов взаимовлияний и паразитных явлений пакет прикладных программ (111111) HP Momentum фирмы Hewlett-Packard может анализировать многоуровневые объекты произвольной конфигурации. Специально разработанная для моделирования планарных схем 111111 HP Momentum используемый двухмерные математические модели фундаментальных объектов подвергшихся анализу накладывают ограничения на область его применения.

Линейные симуляторы HP Eesof, являются моделируемыми подпрограммами системы HP Momentum, используются для вычисления S-, Y- и Z-параметров планарных ВЛЭП. Применение перфорации и воздушных мостов позволяет соединять разные уровни схем, что позволяет моделировать ВЛЭП. Доступность выходных данных программ HP Momentum для других схемных симуляторов позволяет моделировать сложные системы.

В пакете HP Momentum используется универсальный математический аппарат, делающий его необходимым в случаях, когда не имееиься модель анализируемой схемы. Интерполяционный алгоритм, используемый в HP Momentum, позволяет автоматически выбирать частотные модели анализируемых устройств.

Текущие численные представления токов в устройстве, разделяя его на ячейки, называемые временными схемами, осуществляют планарные электромагнитные симуляторы Edge Mesh. Симулятор автоматически уменьшает шаг сетки вблизи острых кромок и других сингулярных участков моделируемой структуры, если текущее численное представление токов имеет сильно

15

локализованный характер, например, в многовитковых, спиральных индукторах. Это позволяет осуществить оптимальное разбиение ячеек сетки и дает возможность вычислить и графически представить токи с одинаковым уровнем точности на разных участках схемы.

Используя условия открытых границ HP Momentum, осуществляет моделирование плоских индукторов в режиме излучения. Версия 2.0 системы позволяет визуализировать структуру электромагнитного поля излучающего индуктора в дальней зоне.

Для построения эквивалентных схем прокладка ВЛЭП используется генератор моделей SPICE. К удобствам работы разработчика можно отнести то, что порты устройства ввода-вывода информации и управляющих сигналов можно располагать не только по периметру объекта, а и на любых участках модели, включая внутренние.

Полная интеграция в HP Series IV и среду проектирования MDS программы HP Momentum является явным преимуществом перед другими пла-нарными электромагнитными симуляторами, что позволяет получить доступ к другим программам электромагнитного анализа.

Сочетание гибкости и доступности интерфейса пользователя является достоинством HP Momentum. Основные шаги, необходимые для логического и интуитивного подхода структурирует главное меню. Внедрение горячих клавиш, сочетания клавиш и спускающиеся меню позволяет обеспечивать высокую продуктивность работы для пользователей.

Сравнительная характеристика электромагнитных симуляторов HP Momentum и HP 85180А приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Сравнительная характеристика электромагнитных симуляторов HP Momen-

tum и HP 85180А

Наименование параметра НР 85180А HP Momentum

Математический аппарат Метод конечных элементов Метод моментов

Ввод Твердых моделей

Структура Трехмерные общего вида

Разрешение Для Е-компаненты

Проводники Конечной толщины

Время моделирование Стандартное в минутах и часах на частоту

Результат Полностью автономный продукт Интегрируется с совместимыми схемными симуля-торами

Из таблицы видно, что наличие фундаментальных отличий в принципах построения 111111 делает взаимодополняющими. Если необходима полная трехмерная симуляция, то используется пакет HP 85180А (непланарные структуры).

HP Momentum функционирует на базе одной из компьютерных платформ: HP Apollo 9000 серий 300, 400 или 700; рабочая станция типа DEC; IBM RS/6000; рабочая станция типа Sun SPARC.

В объеме доступной физической памяти, при наличии всего 111111 могут быть проанализированы объекты сложной конфигурации. Программа визуализации требует как минимум 64 Мб ОЗУ. Наличие 32 Мб ОЗУ и 400 Мб свободного пространства является минимально рекомендуемой конфигурацией системы.

Известным программным продуктом фирмы Hewlett-Packard является электромагнитный симулятор E-Syn/Dos выполняющий следующие функции:

- согласование:

- нагрузки с линией передачи в заданной полосе частот;

- устройств с сочетанием импедансов портов "активный - комплексный" и "комплексный - комплексный";

- автоматический синтез:

- согласующих элементов ВЛЭП;

- фильтров различных типов;

- автоматизированное проектирование и анализ распределенных и сосредоточенных видов топологий;

- автоматическую генерацию схемного файла Touchstone/Dos;

- использование S-параметров ВЛЭП в качестве критериального или имитирующего представления;

- имеет удобную диалоговую справочную систему, выдает меню, доступную для работы мышью.

Синтез широкополосных согласующих цепей, преобразователей, мультиплексоров возможен с использованием этой программы. Чебышевская, Баттервортовская и эллиптическая аппроксимация могут быть использованы при автоматизированном синтезе сосредоточенных или распределенных фильтров.

Анализируя и оптимизируя основные характеристики цепи системы Е-Syn/Dos, которая вычисляя прокладку ВЛЭП, преобразовывает элементы с сосредоточенными параметрами в элементы с распределенными параметрами. По сформулированному разработчиком техническому заданию в процессе синтеза генерируются топологии и элементные значения для всех возможных значений ВЛЭП с последующей конвертацией в схемный файл Touchstone/Dos.

К преимуществам симулятора E-Syn/Dos относятся:

- высокая точность и скорость моделирования характеристик;

- автоматическая проверка и устранения ошибок редактирования;

- моделирование ВЛЭП осуществляется при взаимодействии с Touchstone/Dos;

- работая в автоматическом или ручном режиме, позволяет создавать точные чертежи (схемы, дизайн) с первого раза;

- обеспечивается полный контроль синтеза прокладки ВЛЭП;

- редактор позволяет просматривать схемную топологию параметров элементов;

Синтезируя прокладку ВЛЭП, используя топологию и значения элементов изображенных на экране, иметься возможность оптимизации по критерию минимизации потерь в схеме. Работа системы E-Syn/Dos характеризуется отсутствием жестких требований к вычислительной технике: среда не ранее MS-DOS 3.3.; ОЗУ при работе в оболочках DOS или Windows объемом не менее 6 Мб; математический сопроцессор с объемом памяти не менее 2 Мб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Федоров, Дмитрий Михайлович, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Автоматизация схемотехнического проектирования / В.Н. Ильин, В.Т. Фролкин, А.И. Бутко и др.; Под ред. В.Н. Ильина. - М.: Радио и связь, 1987.-368 с.

2. Алферова З.В. Теория алгоритмов. - М.: Статистика, 1973. - 164 с.

3. Апполонский С.М. Расчет электромагнитных экранирующих оболочек. - Л.: Энергоиздат. 1982. - 144 с.

4. Асташкин В.П. Надежность и техногенный риск: Учеб. Пособие. Воронеж: - ВГТУ, 2002. - С. 127.

5. Бабат Г.И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. - М-Л.: Энергия, 1974 г.

6. Батищев Д.И. Поисковые методы оптимального проектирования. -М.: Сов. Радио, 1975. 216 с.

7. Батищев Д.И., Львович Я.Е., Фролов В.Н. Оптимизация в САПР. -Воронеж: Изд-во Воронеж. Гос. Ун-та, 1997. 416 с.

8. Батищев Д.М. Методы оптимального проектирования. - М.: Радио и связь, 1984. 248 с.

9. Бахтин Б.И. Автоматизация в проектировании и производстве печатных плат радиоэлектронной аппаратуры. - Л.: Энергия, 1979. - 120 с.

10. Безопасность жизнедеятельности. Краткий конспект лекций для студентов всех специальностей / Под ред. О.Н. Русака. Ленинград, 1991.

11. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. - М.: Высшая школа, 1984.

12. Бинс К., Лауренсон П. Анализ и расчет электрических и магнитных полей. - М.: Энергия, 1970.

13. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. - 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Радио и связь, 1988. - 440 е.: ил.

14. Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов. Метрологические аспекты: В 2 т. /Под ред. JI.K. Исаева. - М.: ПАИМС, 1997. Т 1 - 512 с.

15. Вологдин В.П. Поверхностная индукционная закалка. - М.: Оборонгиз, 1947 г.

16. Высокочастотный нагрев диэлектрических материалов / Г.С. Княжевская, М.Г. Фирсова, Р.Ш. Килькеев; Под ред. А.Н. Шамова. - 2-е изд., перераб. И доп. - JL: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1989. - 64 е.: ил. -(Б-чка высокочастотника - термиста; Выб. 7).

17. Вычислительные методы в электродинамике / Под ред. Р. Миттры. -М.: Мир, 1997. - 485 с.

18. Ганн Л. Инструментальные средства автоматизации проектирования, обеспечивающие параллельную работу над проектами // Электроника. 1990. № 7. - С. 58-61.

19. Гибкое автоматизированное производство / В.О. Азбель, В.А. Егоров и др. Под общей редакцией С.А. Майорова, Г.В. Орловского, С.Н. Халкинова. 2-е изд., перераб и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. Отделение, 1985. - 454 с.

20. Гигиеническое нормирование факторов производственной среды и трудового процесса. Под ред. Н.Ф. Измерова, A.A. Каспарова; АМН СССР. -М.: Медицина, 1986, - 240 с. ил.

21. Гигиеническое нормирование факторов производственной среды и трудового процесса. Под ред. Н.Ф. Измерова, A.A. Каспарова АМН СССР, -М.: Медицина, 1986, - 240 е.: ил.

22. Глуханов Н.П. Физические основы высокочастотного нагрева // Библиотека высокочастотника-термиста. 4-е изд. - Л.: Машиностроение, 1979. Вып. 1.

23. ГОСТ 12.1.002.-84. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряжённости и требования к проведению контроля на рабочих местах.

24. ГОСТ 12.1.006.-84. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах.

25. Демирчан К.С. Моделирование магнитных полей. - М. - Л.: Энергия, 1974.

26. Демирчан К.С., Чечурин В.Л. Машинные расчеты электромагнитных полей. - М.: Высшая школа, 1986.

27. Долге Н.В., Юркевич А.Я. Заболеваемость с временной утратой трудоспособности. - М.: Медицина, 1984.

28. Дульнев Г.Н., Парфенов В.Г., Сигалов A.B. Методы расчета тепловых режимов приборов. - М.: Радио и связь, 1990. - 312 с.

29. Думанский Ю.Д. И др. Влияние электромагнитных полей радиочастот на человека. - Киев, 1975.

30. Емельянов C.B., Наппельбаум Э.Л. Методы исследования систем. 1. Логика рационального выбора. - Техническая кибернетика (Итоги науки и техники), 1976. вып. 8, - С. 5-101.

31. Закон РФ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" от 20,06,1997г. // Безопасность труда в промышленности. 1997. №10. - С.52-58.

32. Защита от воздействия электромагнитных полей промышленной частоты и статических полей. Методические указания к дипломному проектирования / Сост. K.P. Малаян - Л. ЛПИ, 1987. - 44 с.

33. Исследование электрического поля линий и подстанций сверхвысокого напряжения переменного и постоянного тока // Сб. трудов НИИПТ / Ред. H.H. Тиходеев и Л.С. Перельман. - Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 104 с.

34. Измеров Н.Ф. Руководство по профессиональным заболеваниям. -М.: Медицина, 1983. - 318 с.

35. Имитационное моделирование производственных систем / Под общей ред. Чл.-кор. АН СССР A.A. Вавилов. - М.: Машиностроение; Берлин: Техника, 1983.-416 с.

36. Каден Г. Электромагнитные экраны в высокочастотной технике и технике электросвязи. - JL: Госэнергоиздат, 1957. - 327 с.

37. Казьмин В.Е., Немков B.C., Немков С.С. Экспериментальное исследование распределения мощности по длине загрузки при индукционном нагреве // Электротехническая промышленность. Электротермия. 1980. вып. 2(210).-С. 9-11.

38. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории тепло проводимости твердых тел. - М.: Высш. Шк., 1985. - 480 с.

39. Кастро X., Хугерхьюс П. Средства автоматизации обеспечивают практическую реализацию принципа параллельного проектирования // Электроника. 1991. № 1. - С. 39-48.

40. Кейвин Р.К., Хильберт Дж.Л. Проектирование интегральных схем: Направления и проблемы // ТИИЭР. 1990. № 2. - С. 213-235.

41. Кемени Дж., Снелл Дж., Томпсон Дж. Введение в конечную математику / Пер с англ. - М.: Мир, 1965. - 486 с.

42. Конструирование РЭС / В.Б. Пестряков, Г.Я. Аболтинь-Аболинь, Б.Г. Гаврилов, В.В. Шерстнев; Под ред. В.Б. Пестрякова. - М.: Радио и связь, 1992.-432 с.

43. Корбут A.A., Финкельштейн Ю.Ю. Дискретное программирование / Под ред. Д.Б. Юдина - Наука, 1969. - 368 с.

44. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров: Пер. с англ. - М.: Наука, 1977. - 832 с.

45. Крылов В.А., Юрченкова Т.В. Защита от электромагнитных излучений. - М.: Советское радио. 1972. - 216 с.

46. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырский П.И. Вычислительные методы: В 2-х ч. - М.: Наука, 1976. - 392с.; 1977. - 399 с.

47. Корячко В.П., Курейчик В.М., Нореков И.П. Теоретические основы САПР. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 48 с.

48. Кузьмин И.И. Риск и безопасность: концепция, методология, методы. - М.: Машиностроение, 1991. - 528 с.

49. Курейчик В.М. Математическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования САПР. - М.: Радио и связь, 1990. - 352 с.

50. Курейчик В.М., Калашников В.А., Лебедев Б.К. Автоматизация проектирования печатных плат. - Изд-во Рост. Ун-та, 1984. - 80 с.

51. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. - М.: Наука, 1982. - 620 с.

52. Лыков A.B. Теория тепло проводимости. - М.: Высш. Шк., 1967. -

328 с.

53. Малиньяк Л. Бригадный метод - ключ к параллельному проектированию // Электроника. 1991. №1. - С. 30-39.

54. Майков В.П., Угодчиков А.Г. Оптимизация упругих систем. - М.: Наука, 1981.-288с.

55. Марков Г.Т. Электродинамика и распределение радиоволн / Г.Т. Марков, Б.М. Петров, Г.П. Грудинская. - М.: Сов. Радио, 1979.

56. Математика и САПР: В 2-х кн. Пер. с франц. - М.: Мир. - 1988-1989.

2 кн.

57. Немков B.C., Слухоцкий А.Е., Смольников Л.П. Численный метод расчета активного сопротивления при высокой частоте //Известия ЛЭТИ. -Л.: 1976. вып. 183.-С. 3-7.

58. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. - М.: Наука, 1989. - 453 с.

59. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и схем. - М.: Высш. шк., 1980. - 311 с.

60. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР: - М.: Высш. Школа, 1990. - 335 с.

61. Охрана труда: Учебное пособие для студентов естеств. Фак-ов вузов / Сост. В.В. Милохов, Е.М. Егоров, А.А, Акимов. - Л.:ЛГУ. 1983. - 114 с.

62. Пападмитру X., Стайглиц К. Комбинаторная оптимизация. Алгоритмы и сложность: Пер. с англ. - М.: Мир, 1985. - 512 с.

63. Петренко А.И. Основы автоматизации проектирования. - Киев: Техника, 1982. - 295 с.

64. Подиновский В.В., Гаврилов /В.М. Оптимизация по последовательно применяемым критериям. - М.: Сов. Радио, 1975. - 192 с.

65. Полонский Н.Б. Конструирование электромагнитных экранов для радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Советское радио, 1970. - 216 с.

66. Пособие для изучения Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей (электрическое оборудование) /Под общ. ред. Ф.Л. Когана. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2000.- 365 е.: ил.

67. Правила устройства электроустановок. - СПб.: Издательство ДЕАН, 2001.-928 с.

68. Простяков A.A. Индукционные печи и миксеры для плавки чугуна. - М.: Энергия, 1977г.

69. Р. Баас, М. Фервай, X. Гюнтер. Delphi 4: Полное руководство / Под ред. А. Шевцова. - Киев: BHV, 1998. - 800 с.

70. Резанов А.Н. Межицинская и биологическая физика: учеб. для мед. спец. ВУЗов. - 2-е изд. Испр. - М.: Высш. Школа, 1996. - 608 е.: ил.

71. Реклейтис Г., Рейвиндрам., Рэгедел К. Оптимизация в технике: Кн. 2 / Пер. с англ. - М.: Мир, 1986. - 320 с.

72. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: учеб. для меж. спец. ВУЗов. - 2-е изд. Испр. - М.: Высш. Школа, 1996. - 608 с.

73. Рудаков М.Л. Анализ электромагнитного поглощения в биологических объектах при промышленном высокочастотном нагреве диэлектрических материалов // Медицина труда и пром. Экология, № 6, 1999. -С. 6-10.

74. Рудаков M.JI. Метод расчета средней плотности поглощенной мощности в моделях неоднородных биологических объектов // Тез. Докл. 1-й Росс. Конф. "Проблемы электромагн. без-ти человека. Фундаментальные и прикладные исследования" - М.: ЦЭМБ, 1996. - С. 99-101.

75. Рудаков М.Л. Расчет средней плотности поглощенной мощности в моделях гетерогенных биологических объектов // Гигиена и санитария, № 5, 1997.-С. 61-63.

76. Рудаков М.Л. Эмпирические формулы для электрических параметров биологических тканей в высокочастотном диапазоне // Электричество, № 9, 1997. - С. 75-77.

77. СанПиН 2.2.4/2.1.8.005-96. Санитарные нормы и правила. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ): Санитарные правила и нормы. - М.: Информационно-издательский центр Госкомсанэпиднадзора России, 1996. - 28 с.

78. Сачков В.Н. Введение в комбинаторные методы дискретной математики. - М.: Наука, 1982. - 384 с.

79. Сергиенко И.В., Лебедева Т.Т., Рощин В.А. Приближенные методы решения дискретных задач оптимизации. - Киев, Науков думка, 1980. - 274 с.

80. Сигорский В.П. Моделирование электронных компонентов в системах автоматизированного проектирования // Радиоэлектроника. 1986. №6. С. 3-15 (Изв. Высш. Учеб. Заведений).

81. Системы автоматизированного проектирования в в радиоэлектронике: Справочник / Е.В. Авдеев, А.Т. Еремин, И.П. Норенков, М.И. Песков; Под ред. И.П. Норенкова. - М.: Радио и связь, 1986. - 386 с.

82. Слухоцкий А.Е., Рысин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева. - Л.: Энергия, 1974 г.

83. Справочная книга по охране труда в машиностроении / Г.В. Бектобеков, H.H. Борисова, В.И. Короткое и др.; Под общ. ред. О.Н. Русака -Л.: Машиностроение. 1989. - 541 с.

84. Справочник по гигиене труда / Под ред. Б.Д. Карпова, В.Е. Ковшило. - 2-е изд., доп. И перерад. - Л.: Медицина, 1979. - 448 с.

85. Средства защиты в машиностроении: Расчет и проектирование: Справочник / C.B. Белов, А.Ф. Козьяков, О.Ф. Партолин и др.; Под ред. C.B. Белова. - М.: Машиностроение. 1989. - 368 е.: ил.

86. Тамм И.Е. Основы теории электричества. - М.: Наука, 1976. - 620 с.

87. Теория и расчет устройств индукционного нагрева. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1988. - 280 с.

88. Терзян A.A. Автоматизированное проектирование электрических машин. - М.: Высш. Шк., 1991. - 335 с.

89. Установки индукционного нагрева / А.Е. Слухоцкий, B.C. Немков, H.A. Павлов и др. - Л.: Энергоиздат, 1981 г.

90. Фельд Я.Н. О теореме единственности решения уравнений Максвелла для для вынужденных гармонических колебаний // ЖЭТФ. 1938. Т. 8, № 6.

91. Фёдоров Д.М. Математическое моделирование влияние древесных насаждений на структуру электромагнитного поля высоковольтных линий электропередачи [Текст] / В.М. Питолин, Д.М. Фёдоров // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2012. - Т. 8. -№ 3.- С. 13-13.

92. Фёдоров Д.М. Моделирование распределения электромагнитного поля воздушных линий электропередач методом зеркальных отображений [Текст] / В.М. Питолин, М.Н. Фёдоров, Д.М. Фёдоров // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7. -№ 8. - С. 9-12.

93. Фёдоров Д.М. Математическая модель распределения напряжённости электрической компоненты ЭМП воздушной ЛЭП [Текст] / В.М. Питолин, Д.М. Фёдоров // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Всерос. конф. - Воронеж, 2010.-С. 26-27.

94. Фёдоров Д.М. Защита от электромагнитных полей, создаваемых воздушными высоковольтными линиями электропередач 110 кВ [Текст] / В.М. Питолин, Д.М. Фёдоров // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Всерос. конф. - Воронеж, 2010. - С. 45-46.

95. Фёдоров Д.М. Алгоритм расчета электромагнитных полей трехфазной линии произвольной геометрии [Текст] / В.М. Питолин, Д.М. Фёдоров // Интеллектуальные информационные системы: труды Всерос. конф. - Воронеж, 2010. - С. 40-41.

96. Фёдоров Д.М. Экспертная СУБД экологической безопасности [Текст] / В.М. Питолин, Д.М. Фёдоров // Интеллектуальные информационные системы: труды Всерос. конф. - Воронеж, 2010. - С. 51.

97. Фёдоров Д.М. Использование зеленых насаждений для защиты биогеоценозов от электромагнитных излучений воздушных линий электропередач [Текст] / В.М. Питолин, Д.М. Фёдоров // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Всерос. конф. - Воронеж, 2011. - С. 235-236.

98. Фёдоров Д.М. Оптимизация выбора методов и средств защиты от электромагнитных полей высоковольтных ВЛЭП [Текст] / В.М. Питолин, Д.М. Фёдоров // Интеллектуальные информационные системы: труды Всерос. конф. - Воронеж, 2011. - С.27-28

99. Фёдоров Д.М. Оценка эффективности комплексного двухэтапного метода оптимизации формы биологически опасной зоны ВЛЭП [Текст] / В.М. Питолин, Д.М. Фёдоров // Системные проблемы надёжности, качества, информационно-телекоммуникационных и электронных технологий в инновационных проектах (ИННОВАТИКА - 2011).: материалы международной конференции и Российской научной школы. Часть 2. - М.: Энергоатомиздат, 2011. - С. 156-159.

100. Фёдоров Д.М. Моделирование зоны воздействия

электромагнитных полей гектометрового диапазона на человека [Текст] /

140

В.М. Питолин, М.Н. Фёдоров, Д.М. Фёдоров // Проблемы и перспективы обеспечения комплексной безопасности личности и общества в условиях современности: материалы 1 научно-практической конференции с международным участием. Выпуск 1. - Воронеж: Наука-Юнипресс, 2012. - С. 95.

101. Фёдоров Д.М. Графические средства визуализации результатов проектирования ВЛЭП с учётом фактора электромагнитной безопасности [Текст] / В.М. Питолин, Д.М. Фёдоров // Интеллектуальные информационные системы: труды Всерос. конф. - Воронеж, 2013. - С. 72-74.

102. Фёдоров Д.М. Анализ эффективности экранирования электрической составляющий электромагнитного поля промышленной частоты зелёными насаждениями [Текст] / В.М. Питолин, Д.М. Фёдоров // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Всерос. конф. - Воронеж, 2013. - С. 56-57.

103. Фёдоров Д.М. Структура программных средств проектирования ВЛЭП по принципу электромагнитной безопасности [Текст] / В.М. Питолин, Д.М. Фёдоров // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Всерос. конф. - Воронеж, 2013.-С. 14-15.

104. Шамов А.Н., Лукин И.В., Иванов В.Н. Высокочастотная сварка металлов. - Л.: Машиностроение, 1977г.

105. Шапиро Д.Н. Основы теории электромагнитного экранирования. -Л.: Энергия, 1975.- 109 с.

106. Шаргунова H.A. Повышение надежности воздушных линий электропередачи распределительных сетей. - М.: Энергоатомиздат, 2006. -212 с.

107. Шиган E.H. Методы прогнозирования и моделирования в социально-гигиенических исследованиях. - М.: Медицина, 1986.

108. Электротермическое оборудование: Справочник / Под общ ред.

А.П. Альтгаузена. - М.: Энергия, 1980 г.

141

109. MathCad руководство пользователя. - К.: Диалектика, 1998. - 416

с.

110. Schulze D., Andre W. Numerisce Berechnung von Querfeldinduktoren//Wiss. Zeitschrift TH Ilmenau. 1980. № 26. H. 3. S. 103-116.