CC BY
14
УДК 621.3.051.025
Пащенко А. С. студент 3 курса Перехрестенко Л. С. студент 2 курса Темербулатов А.В. студент магистратуры Поваляева И. С. студент магистратуры научный руководитель: Наумов И.И., к.техн.н.
доцент
Институт сферы обслуживания и предпринимательства
филиал в г. Шахты Донской государственный университет
Россия, г. Шахты ОБЗОР ПОТЕРЬ И РЕШЕНИЙ В ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Аннотация:
Рост населения и индустрии создают огромную потребность в электроэнергии. К сожалению, не всегда электричество востребовано в том месте, где оно производится. Таким образом, для передачи электричества используются длинные подземные и воздушные линии электропередачи. Передача энергии данными методами происходит с некоторой потерей, что и будет рассматриваться в данной статье.
Более подходящего способа передачи, на данные момент не найдено. Рассмотрев различные методы решения этих технических потерь, предпринимается ряд мер по сведению данных потерь к минимуму.
Ключевые слова: Линия передачи, потери, энергия, электричество, линия распределения, напряжение, электростанция,
Paschenko A.S. Student
3 year, Institute of Service and Entrepreneurship (branch in Shakhty) of
Don State University Russia, Shahty Perekhrestenko L.S.
Student
2 year, Institute of Service and Entrepreneurship (branch in Shakhty) of
Don State University Russia, Shahty Temerbulatov A. V. Graduate student
Institute of Service and Entrepreneurship (branch in Shakhty) of Don
State University Russia, Shahty
Povalayeva I.S.
Graduate student
Institute of Service and Entrepreneurship (branch in Shakhty) of Don
State University Russia, Shahty Supervisor: Naumov I.I.
Cand. Techn. Sciences, Associate Professor Institute of Service and Entrepreneurship (branch in Shakhty) of Don
State University Russia, Shahty
OVERVIEW OF LOSS AND DECISIONS IN ELECTRIC TRANSMISSION LINES
Annotation:
The growth of the population and industry creates a huge need for electricity. Unfortunately, not always electricity is in demand in the place where it is produced. Thus, long underground and overhead transmission lines are used to transmit electricity. The transfer of energy by these methods occurs with some loss, which will be considered in this article.
A more suitable method of transmission is not found at the moment. Having considered various methods of solving these technical losses, a number of measures are being taken to minimize these losses.
Keywords: Transmission line, losses, energy, electricity, distribution line, voltage, power station,
1.0 введение
Электрическая энергия является важнейшим видом энергии в современном мире. Это энергия, которая движет экономикой любого общества или страны и делает проще жизнь населения. Электроэнергия генерируется электростанцией и должна передаваться конечным пользователям через линии передачи и распределения. Она не способна передаваться без потерь, но эти потери возможно минимизировать - что и является главной технической задачей.
Передача электроэнергии в нашей стране осуществляется через линии электропередач, в которых основные напряжения 220 кВ или 110 кВ. Сеть электропередач представляет собой сеть, состоящую из проводников, проложенных на стальных опорах между трансформаторными станциями, которые передают генерируемую мощность от электростанций к основным центрам нагрузки и соединяют все электростанции в сплошную сеть, доступную для всех центров нагрузки.
При поставке электроэнергии конечным потребителям, потери энергии, происходящие на стадии поставки, не оплачиваются пользователями.
Передача мощности и энергии должна выполняться при минимальных технических и коммерческих потерях, которые называются суммарными потерями при передаче.
2.0 обзор расчетных исследований
2.1. Предварительное рассмотрение технических потерь в линии передачи
Техническими называют потери, которые происходят естественным образом и состоят в основном из рассеиваемой мощности в компонентах электрической системы, таких как линии передачи и распределения, трансформаторы и измерительные системы. Расстояние от генерирующих станций до распределительных станций как правило очень велико, в результате чего энергия рассеивается в виде тепла в проводнике; магнитные потери, когда энергия поглощается в изоляционном материале. Потери, рассеиваемые в виде тепла в кабелях передачи составляет около 2,5% потерь, а в трансформаторах - от 1% до 2%.
2.1.1. Резистивные потери
Проводники в линиях передач имеют чрезвычайно низкое удельное сопротивление, они не идеальны. Проведём количественно оценку резистивной потери посредством вычисления глубины скин-эффекта и коэффициента ослабления мощности. Количество резистивных потерь в системе может быть оценено с использованием уравнений для линии передачи свободной от короны, чтобы найти количество энергии, подаваемой в любую точку вдоль провода, и вычесть начальное количество энергии. Уравнения имеют вид, указанный в
Р( 2) = Р(0)е~2аг = Р(0)е~2К'1(Ьс) (0: 2) = Р(0)-Р(2) = Р0)-Р(2) =!
^ потери
Где, с - скорость света, Ь - индуктивность на единицу длины линии передачи задается как:
Ь = £ 1п( ±) к а
Таблица 1.0: Значения резистивных потерь с использованием параметров выборки и приведенных выше формул.
Параметр Случай 1 Случай 2 Случай 3
Разделение линии 10м
Радиус проводника 0,015м
Индуктивность на метр 2,6мкГн
Частота 60Гц 50Гц 60Гц
Проводимость металла 3,82 • 107 См/м (А1) 3,82 • 107 См/м 6,17 • 107 См/м (Ав)
Коэффициент коррекции Бесселя 1,1 1,1 1,1
Глубина покрытия(глубина кожи) 10,5мм 11,5мм 8,3мм
Сопротивление на метр 29,1 мкОм/м 26,5 мкОм/м 22,9 мкОм/м
Коэффициент затухания 18,6 • 10-9 м 17,0 • 10-9 м 14,7 • 10-9 м
Проницаемость свободного 4п • 10-7 Н/м
пространства
Скорость света 3 • 108 м/с
%PRпотери (1км) 37,2 • 10-6% 34,0 • 10-6% 29,3 • 10-6%
%РЯпотери (1000км) 3,66% 3,34% 2,89%
Рисунок 1: Резистивная потеря на линии передачи А1 в зависимости от радиуса, в процентах на 1000 км. Уравнения для расчета Ш, сопротивления на единицу длины, показаны ниже. Он включает формулу для определения глубины скина , которая показывает, в каком слое проводника 90% мощности переносится током.
1
8 =
/роа
1В
=
2паа8
1В в этом уравнении является поправочным коэффициентом, найденным с использованием первых двух функций Бесселя I
Используя приведенные выше уравнения, общая потеря мощности из-за сопротивления равна мощности на заданном расстоянии минус начальная мощность. Результаты этих уравнений можно найти в таблице 1. В ней оценены потери типичной линии электропередач, выполненной из алюминия (случай 1), линии электропередач с частотой 50 Гц (случай 2) и Линия из серебра (случай 3). Сравнение случаев 1 и 3 показывает, что строительство длинного кабеля передачи может сэкономить на сопротивлении (около 113млн рублей. В год), но и затраты на постройку такой линии будут гораздо больше (1101 млрд руб.) По рыночным ценам в 2010 г.
2.1.2. Коронные потери
Коронные потери происходят при превышении порогового напряжения на линии. Коронные разряды могут происходить в пустотах изолятора, у проводника или на границе изолятора. Грубые поверхности более подвержены коронным разрядам, потому что неровность поверхности уменьшает напряжение на пробой изолятора. Коронные разряды
представляют из себя пурпурное свечение, состоящего из микродуг, при их появлении можно услышать шипение или потрескивания. Во время коронный разрядов отмечается присутствие замаха озона. Эффекты короны являются кумулятивными и постоянными, и авария может произойти без каких либо предупреждений. Эффекты короны, связанные с работой высоковольтных линий электропередач сопровождаются радиопомехами, акустическими шумами, выбросами газов(озона и закиси азота) и вероятностью удара током. Напряжение проводника, диаметр и форма, пыль, капли воды и неровности поверхности, такие как царапины, являются факторами, влияющими на рабочие характеристики и электрические градиенты поверхности проводника. Потери энергии связанные с короной, преобразуются в звук, радиопомехи, химические реакции компонентов воздуха, а так же тепло. Корона снижает надежность изоляции, тем самым ухудшая изоляцию и вызывает отказ системы из-за диэлектрического пробоя. Потери мощности при хорошей погоде, а так же штормовых погодных условиях, смоделированные и проанализированные в МЛТЬЛБ, дают результаты, благодаря которым можно принят меры по сведению коронных потерь к минимум в условиях спокойной и бурной погоды.
Уравнение коронного фактора было получено эмпирически Ф.У. Пиком и опубликовано в 1911г. В более поздней публикации он модифицировал исходное уравнение, и он показал, что общее количество потерь мощности в проводе из-за данного эффекта равно приведенному ниже уравнению:
к
к
Р = — (/ + 25)./—[V -1п(-)Г ■ 10 КВт/км
а
Примеры этих значений приведены в таблице 2.
Таблица 2.
к0 Константа 241
Е0 Разрушающий градиент в воздухе 21,1кВ/см
Кй Нормализованный коэффициент плотности воздуха 1 (25 °С, давление 76 см) 1
А Радиус проводника 3,5 см
В Расстояние между проводниками 1000см
¥ Частота 60Гц
К Фактор неравномерности провода 0,95
¥0 Напряжение в линии до нейтрали (1 /1,73 x Напряжение между проводниками) 442кВ (765кВ/1,73)
Критическое напряжение разрушения (00 к а кй 1п (й / а)) 397кВ
Потеря короны 25кВт/км
Потеря короны в % (Линия 1000 км на 2,25 ГВт) 3,3%
Мы можем заметить на рисунке 2, что радиус проводника оказывает большое влияние на общее количество потерь в коронном разряде. Одним из
способов получения линий с большим радиусом проводника, является использование пучков, где 2-6 отдельных проводников, но связанных между собой находятся при одном напряжении, соединяясь раздельными разъемами. Это уменьшает количество металла, необходимое для достижения заданного радиуса и потери при коронном разряде. Исследовав напряжения более 765кВ, Институт исследований в Квебеке измерил величину потерь при коронном разряде при напряжениях до 1200кВ. Они определили, что потеря в линиях из 6 и 8 пучков проводов составила 22,7 кВт/км и 6,2кВт/км соответственно. Эти цифры были измерены при «сильном искусственном дожде». Такая большая разница обусловлена разными радиусами и расстоянием между проводниками.
В условиях мороза потеря линий составляет около 21 кВт для двухпроводного пучка трехфазной линии передачи 400 кВ. Исследователи в финляндии измеряли потери короны в линиях электропередач в условиях мороза. При возможности оценить технические потери при коронном разряде можно значительно сократить потери при передаче энергии и передавать её значительно эффективнее.
Этапы расчета эффективности приведены ниже:
Рисунок 2: Потери при короне в киловаттах. Потеря на километр провода в зависимости от радиуса. Линия электропередач на 765кВ.
1500 1600 1+00 1200 1000 500
<и»
400 200
Рисунок 3: Суммарная потеря линии передачи 765 кВ на 3 фазы 2,25 ГВт в зависимости от радиуса.
Рисунок 4: Стоимость линии электропередачи 765 кВ на 3,25 ГВт в зависимости от радиуса. Стоимость линии электропередачи была определена путем суммирования общего объема провода и умножения на рыночную цену алюминия в 2010 году (~130 руб. за килограмм).
Рпотери= мощность отправленная - мощность полученная Связь между переданной мощностью, принятой мощностью и связанными с ней потерями в энергосистеме отображается эффективностью передачи.
^ , , Полученая мощность(на еденицу)
Эффективность, ^ = -
Мощность отправленая _ Мощность отправленая-Мощность потерянная на линии
1—Мощность потерянная на линии
1 — 2Ш(2 проводная система) Мощность отправленая = -—-
Передаваемая мощность, Р = 73 • VI • cos0
V = Напряжение на линии; I =Сила тока на линии.
соб0 = Фактор мощности.
Электрические потери
Рпотери = ■ Я(Тс) ■ 12 ■ Ь
Я(Тс) = Сопротивление фазы при работе;
I = Ток на линии;
Рпотери = Потери мощности(Ватт);
Ь = Длина линии
Расчет коронных потерь
Рпот_кор = 3 ■ Я(Тс) ■ 12 ■ Ь ■ 1;(часы)
Пример работы: рассмотрите 16-ти километровую линию 115 кВ с нормальным током 300А и аварийным током 1000А в течение 24 часов в год.
Нормальные потери = 3 ■ 0.12 ■ 3002 ■ 8736 = 2830МВт/ч
Аварийные потери = 3 ■ 0.15 ■ 10002 ■ 24 = 2938МВт/ч.
2.2. Коммерческие потери
Коммерческие потери электроэнергии обусловлены кражей электроэнергии, несоответствие показаний счетчика и оплаты, а так же иные потери связанные с контролем и учетом энергопотребления.
Потери электроэнергии, относимые к категории коммерческих, большей частью являются электропотреблением, которое по разным причинам не зафиксировано документально. Поэтому она не учтена как использованная, и никому из потребителей не оплачивает ее.
Коммерческие потери электроэнергии в отличие от технологических являются прямым финансовым убытком сетевых компаний. Являясь, с одной стороны, причиной денежных расходов сетевого предприятия, они в то же время являются и его упущенной выгодой от неоплаченной передачи электроэнергии. Поэтому сетевые организации в большей степени, чем другие участники рынка электроэнергии, заинтересованы в максимально точном учете электроэнергии и правильности расчетов её объемов в точках поставки на границах своей балансовой принадлежности.
2.2.1. Причины высоких технических потерь при передаче электроэнергии
Основными причинами высоких технических потерь в нашей стране являются:
1. Недостаточные инвестиции в передачу и распределение, особенно в части Суб-передачи и распределения. Низкие инвестиции привели к перегрузке системы распределения без соразмерного укрепления и увеличения.
2. Крупномасштабная электрификация сельских районов с использованием длинных линий 11 кВ.
3. Слишком большая стадия преобразований и неправильное управление нагрузкой.
4. Некачественное оборудование, используемое в
сельскохозяйственных районах при преобразовании, промышленные нагрузки в городских районах.
2.2.2. Факторы, влияющие на системные потери
Ниже приводятся некоторые факторы, влияющие на потери в системе:
1. Балансировка фазы. Это имеет значение при работе с сильно нагруженными линиями, целью является сбалансировать фазовую нагрузку, чтобы максимальное отклонение от среднего значения было ниже 10%.
2. Коэффициент мощности: при единичном коэффициенте мощности ток минимальный, и любая реактивная составляющая вызовет увеличение тока с результирующим увеличением реальных потерь мощности. При больших индуктивных нагрузках существенные потери из-за вольт-амперной реактивности становятся существенными, а компенсация на стороне потребления становится необходимой (то есть путем установки шунтирующих конденсаторов). Кроме того, в результате увеличения тока в системе падение напряжения из-за сопротивления линии больше, чем при единственном коэффициенте мощности.
3. Регулирование напряжения: поскольку линейные потери увеличиваются с квадратом тока нагрузки, поддерживая или увеличивая нормальное рабочее напряжение системы, можно уменьшить как максимальный спрос, так и потери энергии.
2.2.3. Меры по обеспечению высокого снижения коммерческих потерь при передаче электроэнергии
1. Только замена старых счетчиков на более современные позволяет увеличить сбор средств за электроэнергию на 10-20 % за счет повышения достоверности учета. Однако максимальный эффект в этом направлении возможен только при кардинальном повышении точности сбора данных и исключении человеческого фактора.
2. Сокращение налогов или тарифов, выплачиваемых некоторыми гражданами малого и среднего бизнеса (например, сельскохозяйственными фермерами, портными, парикмахерами и т. д.), Должно предоставляться в виде субсидий на коммунальные услуги. Это будет способствовать снижению краж электроэнергии.
3. Государственная политика нацеленная на экономию энергетических ресурсов, например, поощрение передислокации промышленности к сельскому хозяйству, что сократит миграцию людей в крупные городские районы. А также предоставив этим отраслям или компаниям освобождение от уплаты налогов, например, в течение 10 лет в этом сельском районе.
2.2.4. Меры по снижению технических потерь .
1. Идентификация наиболее слабых мест в системе распределения и их усиление / улучшение с целью максимального использования ограниченных ресурсов
2. Уменьшение длины линий с низкой пропускной способностью за счет перемещения распределительных подстанций / установок дополнительных распределительных трансформаторов.
3. Установка распределительных трансформаторов малой мощности в каждом помещении потребителя вместо образования кластеров и замена распределительных трансформаторов на те, которые снижают потери без нагрузки, такие как аморфные трансформаторы с сердечником.
4. Установка шунтирующих конденсаторов для повышения коэффициента мощности.
5. Отображение полной первичной и вторичной распределительной системы, четко отображающей различные параметры, такие как длина линии проводника и т.д.
6. Составление данных о существующих нагрузках, условиях эксплуатации, прогнозе ожидаемых нагрузок и т. д.
7. Проведение детальных исследований системы распределения с учетом ожидаемого развития нагрузки в течение следующих 8-10 лет.
8. Подготовка долгосрочных планов поэтапного усиления и совершенствования систем распределения наряду с соответствующей передающей системой.
9. Оценка финансовых потребностей для реализации различных этапов работ по совершенствованию системы.
10. Разработка комплексных схем совершенствования системы с подробной инвестиционной программой, чтобы удовлетворить системные потребности в течение первых пяти лет.
3.0. ВЫВОД
На данный момент в среднем потери электроэнергии доходят до 8,5%, главной целью при написании этой статьи является выявление потерь при передаче, а так же преобразовании электроэнергии до возможного минимума в 3-4%. Необходимо добиться того, чтобы технические и коммерческие потери в сфере распределения и передачи энергетических ресурсов управлялись высокотехнологичными инжиниринговыми компаниями и учреждениями. Энергия должна быть безопасной, не загрязнять окружающую среду, легкодоступной и облегчать жизнь человеку.
Кроме того, необходимо улучшать производство атомной энергии, а так же альтернативных источников энергии.
Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях - это непрерывный процесс совершенствования техники и технологий передачи и распределения электроэнергии, требующий постоянного внимания, ответственности и неформального отношения к делу.
Использованные источники: 1. Мисбахов Р.Ш., Савельев О.Г., Галяутдинов А.А., Особенности расчета количественных показателей гололедно-ветровой нагрузки на провода линии электропередач. Интеллектуальные энергосистемы труды IV Международного молодёжного форума: в 3 томах. Национальный
исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Энергетический институт (ЭНИН). 2016. С. 259-262.
2. Клименко А.В., Зорин В.М. Тепловые и атомные электростанции: Справочник. Книга 3. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 648 с.
3. Гафуров Н.М., Хакимуллин Б.Р., Багаутдинов И.З.Основные направления альтернативной энергетики. Инновационная наука. 2016. № 4 3. С. 74-76.
4. Сафин А.Р., Мисбахов Р.Ш., Гуреев В.М. Обоснование рациональной схемы управления тяговым электроприводом трамвая на основе разработки имитационной модели. // Электроника и электрооборудование транспорта. 2014. № 3. С. 19-22.
УДК 004.056+004.491
Пушнов Ю.А. магистр технических наук Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники Республика Беларусь, г. Минск
Pushnov Y. Master of Engineering sciences Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics
Republic of Belarus, Minsk ОБНАРУЖЕНИЕ ВРЕДОНОСНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ АНАЛИЗА КОДА Аннотация: Обнаружение вредоносных программ нулевого дня является постоянной проблемой. Сотни тысяч новых вредоносных программ ежедневно публикуются в Интернете. Хотя традиционные сигнатурные методы все еще широко используются, они полезны только для известных вредоносных программ. Многие исследования направлены на то, чтобы помочь выявить неизвестные подозрительные и вредоносные файлы.
Ключевые слова: вредоносные программы, обфускация, дизассемблирование, анализ кода.
MALWARE DETECTION USING CODE ANALYSIS METHODS Annotation: The detection of zero-day malware is an ongoing problem. Hundreds of thousands of new malicious programs are published daily on the Internet. Although traditional signature methods are still widely used, they are useful only for known malware. Many studies are aimed at helping to identify unknown suspicious and malicious files.
Key words: malware, obfuscation, disassembling, code analysis.
