Úloha a užití softwar v odborném vzd lávání

Ladislav RUDOLF Ostravská Univerzita v Ostrav, eská Republika

Úloha a užití softwar v odborném vzdlávání Úvod Výpoetní softwary slouží v praxi a vzdlávání k innostem, které technikm a studentm v rzných oborech usnadují poznat chování technických zaízení. Z dvodu oborových aplikací jsou vytvoené typy softwar využívány v praxi a ve vzdlávacím procesu. V lánku jsou pedstaveny dva typy softwar, které eší problematiku z oblasti provozních stav zaízení v elektroenergetice. Jedná se o simulace výpot technických ztrát u vedení penosové soustavy a také pro výpoty predikcí tchto ztrát v závislosti na venkovní teplot. 1. Software pro výpo et technických ztrát na vedeních Problematika elektrických ztrát uvedení penosové soustavy má pro provoz a ízení elektrizaní soustavy velký význam. Ztráty elektrické energie vznikají ve všech prvcích penosové soustavy. Nelze je úpln odstranit, dají se pouze omezit. Náklady na snížení tchto ztrát nesmí pekroit úspory. První uvedený výpoetní program eší problematiku výpotu technických ztrát vedení penosové soustavy. Tyto ztráty pedstavují ást vyrobené elektrické energie, která je nevyužita a zpsobují dodatené náklady [Rudolf 2007: 4]. K tmto ztrátám patí: − Jouleovy ztráty – dochází k nim v dsledku inného odporu materiálu vodi, − Ztráty korónou – jsou zpsobeny nedokonalou elektrickou izolací mezi vodii, − Ztráty svodem – píinou je nedokonalé elektrická izolace vedení vi zemi. Moderní energetické spolenosti používají k ízení elektrizaních soustav kvalitní výpoetní techniku a ídicí systémy. Tyto systémy pracují s veliinami menými (naptím, proudy, innými výkony, teplotami atd.), estimovanými a stavovými. Všechny tyto údaje jsou zpracovány ídicím systémem energetického dispeinku a jsou využity k ízení elektrizaní soustavy [Kubín 2007: 383]. 2. Popis programu „ZTRÁTY na vedení PS“ Hlavní okno programu s uvítací obrazovkou je uvedeno na obr. 4. Na zaátku práce s programem je nutno naíst všechny potebné vstupní databáze v menu „Soubor“ (obr. 1). Toto okno odpovídá logické vnitní struktue programu, který má vazbu na vstupní databáze mených veliin. Na zaátku se nate databáze 67

parametr vedení, ke kterým se následn piadí tabulky se tvrthodinovými menými údaji. K použitým zkratkám vedení se doplní názvy rozvoden a natou data ze vstupní databáze. Jména všech otevíraných soubor se ukládají do registru systému Windows [Rudolf, Král 2010: 2]. Pro urychlení naítání všech potebných soubor je pak možno použít volbu „Nati vše z naposledy otevených soubor“. Ped výpotem se vybere konkrétní vedení a odpovídající stav izolátor (obr. 2), které chceme podrobit analýze.

Obr. 1. Menu „Soubor“ natení parametr vedení

databáze parametr vedení

volba DB se tvrthodinovým mením

DB tvrthodinových mení

Obr. 2. Nastavení parametr výpo tu

U, I, P, Q

piazení názv zkratkám vedení

piazovací tabulka

nastavení výpotu volba vedení

stav izolátor

zobrazení výsledk typ ztrát

uložení výsledk

asový úsek

Obr. 3. Blokový diagram programu

Obr. 4. Hlavní obrazovka programu

Výsledky výpotu je možno zobrazit pehledn graficky a také v tabulce. Napoprvé se zobrazí celý asový úsek ze souboru tvrthodinových mení. Ten je možné libovoln zvtšovat a detailn analyzovat. Dalším pepínaem programu si vybereme, kterou z technických ztrát chceme zobrazit. Další volbou 68

máme možnost výsledky ztrát pepoítat na 1 km délky vedení. Posledním pepínaem mžeme zvolit, zda zobrazit výsledky v poátením uzlu rozvodny 1 nebo rozvodny 2, pípadn zobrazit jejich prmrnou hodnotu. Samotný graf je možno také vytisknout nebo uložit na disk poítae. Celá funkce softwaru je zobrazena pomocí blokového diagramu na obr. 3. Z dvodu omezeného potu stran lánku není možno uvést všechny okna, grafy a funkce programu. Pokud chceme výpoet opakovat pro jiné vedení, není teba již naítat všechny vstupní databáze, pouze požadované vedení vybereme a spustíme výpoet. Tímto postupem mžeme projít všechna vedení, která jsou v databázi obsažena. Výsledky každého výpotu mžeme uložit v menu „Soubor“ a tyto výsledky pozdji do programu naíst a dále s nimi pracovat. Soubor s výsledky obsahuje vypotené technické ztráty v obou uzlech a jejich prmr. Souástí souboru je list, ve kterém jsou obsaženy všechny parametry, se kterými probhl výpoet. 3. Software pro predikci ztrát na vedení penosové soustavy Druhý uvedený software slouží pro výpoty predikcí technických ztrát na vedeních penosové soustavy. Je uren pro predikci ztrát v závislosti na venkovní teplot. Výsledky výpot predikcí mohou pracovníkm energetiky napovdt, zda má být upraveno zapojení v penosové soustav, pípadn zda je nutné provádt kontrolu vedení. Na základ predikních model u vedení lze výsledky aplikovat také pi programovém vypínání vedení a provozu penosové soustavy. Výsledky dále slouží pro pípravu provozu penosové soustavy a dispeerskou službu. Vhodná opatení vyplývající z výpot predikních model vedou k lepší ekonomice provozu penosové soustavy [Rudolf, Král 2011: 3].

Obr. 5. Úvodní obrazovka

Obr. 6. Nastavení mezí teplotního spektra

4. Požadavky na program „PREDIKCE ztrát na vedení PS“ Hlavní okno programu je zobrazeno na obr. 5. Z dvodu psobení venkovních teplot na vedení penosové soustavy a tím i mnících se ztrát, vznikl 69

požadavek realizovat software, který bude umt poítat u tchto vedení predikní modely technických ztrát ve stanovených nebo skutených teplotních spektrech (obr. 6). Tyto modely mžeme tvoit pro jednotlivá vedení penosové soustavy. Požadavky a pedpoklady pro správný výpoet predikního modelu: − pedpoklad standardního režimu zatížení vedení penosové soustavy (základní zapojení penosové soustavy), − mené hodnoty technických ztrát pro široká teplotní spektra, − upravená databáze širokého spektra venkovních teplot a jim odpovídající namené hodnoty technických ztrát pro jednotlivá vedení penosové soustavy, − predikní kivka závislosti technických ztrát na venkovní teplot u jednotlivých vedení (obr. 8), − polynomy pro výpoet technických ztrát u jednotlivých vedení, kde vstupní veliinou je venkovní teplota (ukázka nastavení polynomu je na obr. 7).

Obr. 7. Nastavení predik ních funkcí a teplotního spektra pro výpo et

Obr. 8. Ukázka predik ního modelu Jouleových ztrát na vybraném vedení

70

5. Užití software ve vzdlávání a technické praxi V dnešní dob mluvíme o užití výpoetní techniky ve vzdlávání a odborné praxi. Spojení informaních technologií s technickou praxí je ideální pro aplikace a vyžití softwar. Ukázkou jsou dva programy, které pracují v programovém prostedí Microsoft Visual Basic [Halvorson 2008: 61]. Možnost využití softwar pro výpoty technických ztrát a predikci tchto ztrát vede studenty k vtší pedstav o provozu penosových sítí a velikosti mnících se ztrát na vedeních a také jejich pedpovdí. V odborném pedmtu „Elektroenergetika“ se studenti seznámí s teorií penosových sítí a jejich provozem. Pomocí poítae s instalovanými softwary pro výpoty a predikci ztrát si mohou studenti sami vybírat vedení, volit druhy technických ztrát a graficky je vyhodnocovat. To vede k lepší pedstavivosti a pochopení problému. V pípad uvedených softwar, jejich využitím v praxi je souvislost mezi vzdlávací institucí (vysokou školou) to nejlepší ešení. Úvodní panely programu jsou uvedeny na obr. 4 a obr. 5. Záver Píspvek se zabývá využitím odborných softwar pro predikce a výpoty technických ztrát u vedení penosové soustavy eské republiky. Programové softwary byly vytvoeny v prostedí Microsoft Visual Basic [Halvorson 2008: 61] a vstupní údaje jsou naítány do formátu Microsoft Excel. Uvedené programy eší výpoty a predikce ztrát Jouleových, korónou a svodem. Oba uvedené softwary byly aplikovány na reálné databázi ídícího systému spolenosti EPS a výsledky jsou využívány v praxi. Jedná se o statické databáze, importované z ídícího systému. Pi závreném posouzení s využitím softwar v prmyslové praxi a výuce je možné konstatovat, že bez vstupních dat by žádný software nemohl pracovat. V pípad dobré spolupráce školy s prmyslovými podniky je otázka vstupních dat ešitelná a výsledek je prospšný jak pro firmu, tak pro školu. Každý software pro svoji modernizaci potebuje servis a nové aktualizace. Modernizace softwar znamená zalenní dalších funkcí a odstranní pípadných chyb pi jejich provozu. Tyto požadavky mohou být nejlépe splnny, když funguje spolupráce školy s praxí. Tato spolupráce vede uitele a studenty k lepšímu poznávání praktických a reálných výsledk. Studenti si mohou na základ vypotených hodnot lepe pedstavit, jak pi rzn velkých penosech na vedeních se mní ztráty elektrické energie a také jak se dají pedpovídat s ohledem na mnící se teplotu okolí. Závrem píspvku je možné íci, že kvalitní software umožuje v praxi rychlé získávání výsledk pro poteby dalšího vyhodnocení. Tyto výsledky mohou v nkterých pípadech naznaovat závady na zaízeních, v uritém pípad se jedná o elektrické pístroje, které mají souvislost s provozem elektrických sítí. Výmna a oprava diagnostikovaných zaízení vede k úsporám na základ zmenšení technických ztrát. Aplikované 71

odborné softwary jsou pro technickou praxi a vzdlávání vždy pínosem a jejich vývoj znamená poznání jak skutená zaízení pracuje. Literatúra Halvorson M. (2008), Microsoft Visual Basic: krok za krokem. Vyd. 1. Brno: Computer Press. 440 ss. ISBN 978-80-251-2221-1. Kubín M. (2007), P enosy elektrické energie R v kontextu evropského vývoje. EPS, a.s. Praha. Rudolf L. (2008), Vybrané metodiky výpot ztrát korónou, Sborník konference EPE 08. Brno, ISBN 978-80-214-3650-3. Rudolf L. (2007), Vliv zneišt ní izolátor na velikost svodu u vedení VVN a ZVN, Sborník konference EPE 07. VŠB–Technická univerzita Ostrava, s. 278–287, ISBN 978-80248-1391-2. Rudolf L. (2009), Komplexní rozbor elektrických ztrát vedení p enosové soustavy, Habilitaní práce, VŠB–TU Ostrava, FEI. Rudolf L., Král V. (2010), Aplikace softwaru pro výpoty technických ztrát na vedení p enosové soustavy. Electric Power Engineering. Brno, ISBN 978-80-214-4094-4. Rudolf L., Král V. (2011), Software pro predikci ztrát na vedení p enosové soustavy. Electric Power Engineering 2011. Ostrava: VSB – Technical University of Ostrava, s. 427–430, ISBN 978-80-248-2393-5.

Resumé Odborný software v dnešní dob znamená možnost vyjádení praktických a teoretických aplikací v poítai. Jedná se o rzné simulace stav, nap. predikce nebo výpoty technických ztrát na vedeních v elektrizaní soustav. Z rzných dvod by praktické mení a zkoušení skutených zaízení bylo nákladné finann. Proto software ve vzdlávání odborných pedmt zaujímá významné místo a jeho uplatnní je možné na rzných typech škol. V píspvku jsou pedstaveny dva odborné softwary a píklady aplikací jejich použití v odborných pedmtech. Jsou zde uvedeny výsledky ve form graf a ukázky zpsobu ovládání a použití. Kú ové slová: odborný software, predikce, simulace, technické ztráty, vzdlávání.

Role and Use of Software in Vocational Education Abstract At present the professional software means a possibility to express practical and theoretical applications on computer. There are various simulations of states i.e. predictions or calculations of technical loses on lines in electric system. 72

Measuring and testing the real appliances would be very expensive due to various reasons that’s why software in education of special subjects takes up a big place and its use is possible at various types of schools. In the paper there are introduced two professional software and examples of applications of their use in special subjects. There are stated two results in graphs and demonstrations of the way of controlling and using. Key words: professional software, predictions, simulations, technical loses, education.

73