хххххххх пояснительная записка
 Скачать 1.55 Mb.
|
Современные линии электропередачЛинии электропередач являются одним из основных объектов, обеспечивающих передачу электроэнергии. На сегодняшний день становятся актуальными вопросы, связанные с разработкой инновационных технологий в данной области. Современные линии электропередач обладают высокими технико-экономическими показателями, что напрямую связано с развитием отрасли. Общая задача проектирования электросетевых объектов сводится к выбору рациональных решений и их наилучших параметров с последующим выбором наиболее эффективного. Одной из самых важных характеристик является величина передаваемой мощности, которая определяет конструкцию линии. Возникшие ограничения пропускной способности не могли не сказаться на надежности электроснабжения. В рыночных условиях наличие свободно располагаемой мощности становится ещё более значимым [1-2]. Одним из решений является использование сверхпроводников в линиях электропередач. Явление сверхпроводимости – одно из самых важных открытий изучаемое в физике за последнее время. Данное явление открывает перед всем человечеством огромные перспективы. Проводники, которые минимизируют энергетические потери, имеют возможность совершить революцию в мире электротехники. Современный мир стремительно завоёвывается приборами, основанных на сверхпроводимости. Без высокотемпературных сверхпроводников уже не может обойтись современная электроника и другие отрасли. Закон электромагнитной индукции сообщает нам, что вокруг электрического тока всегда существует магнитное поле. А поскольку сверхпроводники проводят ток без сопротивления, то достаточно просто поддерживать подобные материалы при правильных температурах, и таким путем получать идеальные электромагниты. На данный момент единственным тормозящим фактором является лишь проблема стоимости и обслуживания, связанная с необходимостью непрерывно прокачивать через систему азот. Тем не менее в 2008 году в Нью-Йорке фирма American Superconductor успешно запустила первую коммерческую сверхпроводящую ЛЭП. Таким образом, успехи экспериментального и теоретического исследований дали реальную возможность приступить к работам по освоению этого физического явления. Сверхпроводимость обрела второе дыхание, но теперь уже не в качестве любопытного феномена, а как явление, открывающее перед наукой и техникой потрясающие перспективы. В последние годы, особенно после создания теории сверхпроводимости, интенсивно развивается техническая сверхпроводимость. Другим вопросом является надежность. С точки зрения надежности по данным НТЦ «Электроэнергетики» за 11 лет наблюдений за ЛЭП 110-750 кВ более половины технологических сбоев в электросетях приходится на провода. Следовательно, повышение надежности проводов существенно повысит надежность самих сетей. Проблема надежности линий электропередачи усугубляется тем, что в последующие годы при возрастающем энергопотреблении (что естественно для страны с развивающейся экономикой) старение сетей и оборудования будет происходить интенсивнее, а, значит, без полномасштабной модернизации эти проблемы могут перерасти в энергетический коллапс. При создании ЛЭП нового поколения важная роль отводится проводам, номенклатура которых уже достигла нескольких десятков наименований и в дальнейшем будет только расширяться. Разные сечения как традиционных (сталеалюминиевых), так и инновационных проводников определяют пропускную способность провода, его удельный вес, прочность конструкций, расход металла, стоимость всего проекта и цену последующей эксплуатации. Уже неоднократно была проверена целесообразность применения современных проводов, которые позволяют существенно повысить пропускную способность линий, снизить потери электроэнергии и обладают улучшенными физико-техническими характеристиками, что в результате окажет влияние на эффективность функционирования рынков энергии и мощности, и на качество управления режимами [3-4]. Использование проводов нового поколения позволяет решить основные задачи электросетевого комплекса, связанные с повышением надежности, бесперебойным электроснабжением, снижением потерь и увеличением пропускной способности. Использование проводов нового поколения способно снизить потери линий электропередачи на 30% и увеличить их пропускную способность в полтора-два раза. Замена существующих проводов позволит добиться экономии посредством снижения потерь до 98 тыс. руб. на 1 км линии в год и за счет дополнительной передаваемой мощности порярдка 150 - 250 млн руб. на линию в год. Одним из примеров проводов нового поколения являются провода с композитным сердечником ACCC (Aluminium Composite Core Conductor - алюминиевый провод с композитным сердечником), которые являются новинкой для российского электроэнергетического рынка. Данная технология, принадлежащая американской компании СТС, использует композитные материалы из углеродного волокна – карбоновых нитей, которые являются значительно более легкими и прочными относительно стали. Необходимо отметить, что реализация полномасштабных инновационных проектов, к примеру, Smart Grid, невозможна без внедрения проводов нового поколения, которые являются инновационным решением, основанным на новых технологиях и сырье высокого качества [5]. По причине очевидного роста стоимости энергоресурсов, потери, которым ранее почти не уделялось внимание, сейчас стали обходиться слишком дорого. Высокий уровень потерь в российских электросетях (около 5% для ФСК и 8-11% для МРСК) определяется не только высоким уровнем изношенности электросетевого оборудования и сложными условиями климата России. При реализации пилотных проектов с проводами нового поколения выяснилось, что несмотря на все очевидные преимущества и экономический эффект, существуют административные барьеры при внедрении инновационных технологий. Другим направлением развития линий электропередач является цифровизация и интеллектуализация объектов. Именно посредством информационных технологий на сегодняшний день обеспечивается высокая эффективность и рациональность использования ресурсов предприятия, а также появляются новые решения в профессиональной сфере жизнедеятельности человека. Одной из наиболее актуальных и инновационных сфер из области разработки информационных технологий является Интернет Вещей (IoT). Концепция Интернета Вещей строится на основе сети передачи данных, посредством которой люди получают возможность общаться с техническими устройствами, а технические устройства с людьми. Технология IoT позволяет организовать двустороннюю связь через линии электропередач. Иными словами, обмен данными становится возможен даже там, где отсутствует покрытие сотовой сети, недоступна спутниковая и наземная проводная связь. Разработка основана на технологии широкополосной передачи данных через линии электропередачи (BPL, Broadband over Power Lines). Для организации связи применяются специальные BPL-модемы, подключенные к электрическим линиям. Оборудование работает на ЛЭП напряжением от 0,4 до 35 кВ. Важно отметить, что система подходит для обмена различным трафиком. Это могут быть телеметрические данные, голосовая информация, видеосигнал и прочее [6-7]. С помощью Интернета Вещей происходит объединение устройств в единую компьютерную сеть, посредством чего предоставляется возможность сбора, анализа, обработки и передачи данных между объектами за счет специализированного программного обеспечения или иного технического устройства. Умные устройства функционируют автономно, при этом для человека представляется возможность их настройки и предоставления доступа к данным. Технологии Интернета Вещей работают в режиме реального времени, а в их состав зачастую и входят сети умных устройств и облачной платформы, к который производится их подключение с помощью Bluetooth, WiFi или иных видов связи. Технологии Интернета Вещей способны существенно рационализировать и повысить эффективность работы современных электроэнергетических систем. Колебания потока мощности и экспоненциальное увеличение сложности сети требуют более гибких активов с более широкими возможностями, выходящим далеко за рамки существующих систем мониторинга, управления и автоматизации. Для цифровой и децентрализованной сети необходимо по умолчанию соединить высоковольтные устройства передачи на подстанции, такие как трансформаторы, распределительные устройства и автоматические выключатели. Оперативные данные интеллектуальных активов могут быть проанализированы в режиме реального времени, и могут быть реализованы рекомендации по повышению производительности. Такой тип интеграции и эксплуатации создает Интернет Энергии (IoE) для сетей будущего (рис. 1). IoE - это новое поколение цифровых продуктов, систем и решений для современных ЛЭП. Он может быть независимым или интегрированным либо в корпоративную сеть, либо взаимодействовать с облаком [8-9].  Рис. 1. Архитектура Интернета энергии Также необходимо отметить и инновационные технологии в ЛЭП, связанные с возможностью само-перестраиваться. DLR - это технология интеллектуальных линий электропередачи, которая позволяет определять «рейтинг» проводника линии электропередачи на основе его температуры в реальном времени. В настоящее время проводникам обычно присваивается консервативная статическая оценка, основанная на почти наихудших погодных условиях. Данные продукты сочетают в себе сильные стороны локальной и высокопроизводительной обработки данных непосредственно в локальной системе с преимуществами, предлагаемыми облаком: анализ данных на основе приложений, концепции обработки и хранения данных, обновление и управление версиями приложений, а также соответствующее управление устройствами. Данные не покидают вашу локальную сеть подстанций, что дает дополнительную гибкость в принятии обоснованных и своевременных решений [10].  |