Entwicklung von Konfigurationsmöglichkeiten für elektrische Netzwerke. Planung der Entwicklung des Stromnetzes Was machen wir mit dem erhaltenen Material?
1. Entwicklung von 4-5 Netzwerkkonfigurationsoptionen
Bei der Auswahl der Optionen müssen zwei Bedingungen erfüllt sein: Das Netzwerk sollte so kurz wie möglich sein. Für jeden Verbraucher muss je nach Kategorie ein angemessenes Maß an Zuverlässigkeit gewährleistet sein.
Gemäß PUE müssen Verbraucher der 1. und 2. Kategorie mit Strom aus zwei unabhängigen Stromquellen versorgt werden und eine Unterbrechung ihrer Stromversorgung ist nur für den Zeitraum der automatischen Stromwiederherstellung zulässig. Es ist zulässig, Verbraucher der 2. Kategorie aus einer Hand mit einer entsprechenden Machbarkeitsstudie zu beliefern. Für Stromverbraucher der 3. Kategorie reicht die Stromversorgung über eine Leitung aus, die aus einer Quelle oder in Form einer Anzapfung aus einer in der Nähe verlaufenden Leitung gespeist wird. Es wird empfohlen, in dieser Entwurfsphase die Gesamtlänge der Leitungen als Kriterium für den Vergleich von Netzwerkoptionen zu verwenden. Wir erhöhen die Länge von Hochspannungsleitungen (Einkreisleitungen) um 20 %, da aufgrund von Geländeänderungen die Trasse der Stromleitungen wahrscheinlich von der Länge einer geraden Leitung abweichen wird. Die Längen von Zweikreisleitungen werden mit 1,4 multipliziert – um so viel teurer ist eine Zweikreisleitung im Vergleich zu einer Einkreisleitung.
Dieses Kriterium basiert auf der Annahme, dass alle Schaltungsoptionen die gleiche Nennspannungsklasse haben und in allen Abschnitten mit dem gleichen Leitungsquerschnitt hergestellt werden und die gleichen Trägertypen, Phasenausführungen usw. verwendet werden.
Die Konfiguration der Netzwerkoptionen ist in Abbildung 1.1 dargestellt.
Auf dieser Grundlage akzeptieren wir für die weiteren Berechnungen die Optionen 1 und 2. Beide Optionen haben die kürzeste Länge des Stromleitungsnetzes, erfüllen die Anforderungen an die Anzahl der Anschlüsse an Verbraucherkategorien und verfügen über Ringleitungen.
Abbildung 1.1 – Netzwerkkonfigurationsoptionen
2. Näherungsberechnungen der Strömungsverteilung im Normalbetrieb der höchsten Lasten für zwei Netzoptionen
Berechnen wir die Verbraucherlasten:
wobei Q = P*tgts,
wobei P die Wirkleistung der Verbraucher ist, MW;
tgс=0,672 – Blindleistungsfaktor des Verbrauchers, bestimmt auf Basis von cosс=0,83.
Für PS2:
Q = 14*0,672 = 9,4 MV*Ar
S = 14+j9,4 MB*A
Die Berechnungsergebnisse sind in Tabelle 2.1 zusammengefasst
Tabelle 2.1 Verbraucherlastwerte
Verbraucher Kategorie Auswuchteinheit Um die Nennspannungen und Leitungsquerschnitte für ausgewählte Netzkonfigurationen zu ermitteln, ist es notwendig, die Leistungsflüsse in den Zweigen des Stromkreises zu berechnen. In der ersten Entwurfsphase muss dieses Problem näherungsweise gelöst werden. Als Näherungsmethode nutzen wir die Methode der Konturgleichungen, d.h. eine Methode, bei der die Berechnung der Strömungsverteilung in zwei Stufen durchgeführt wird, wobei in der ersten Stufe die Berechnung ohne Berücksichtigung von Leistungsverlusten und Spannungsverlusten durchgeführt wird und in der zweiten Stufe die Berechnungen unter Berücksichtigung von Verlusten verfeinert werden. Hier werden die Ergebnisse der ersten Stufe der elektrischen Berechnung verwendet. Um die Voraussetzungen für die Einsatzmöglichkeit dieser Methode zu schaffen, greifen wir auf folgende Annahmen zurück: Die Nennspannungen der Leitungen sind gleich; Die Querschnitte der Drähte der Leitungen sind gleich, daher sind ihre Widerstände proportional zu ihren Längen, die Leitfähigkeiten der Leitungen werden nicht berücksichtigt; Leistungsverluste in Transformatoren werden nicht berücksichtigt. Berechnung der ungefähren Durchflussverteilung für Option Nr. 1 Bei einer Stromquelle berechnen wir die Leistung in den Kopfabschnitten mit dem Ausdruck: wobei l n und l ∑ die Längen der gegenüberliegenden Arme bzw. die Summe der Arme sind. Untersuchung: Die Leistungsverteilung in anderen Bereichen berechnen wir anhand des ersten Kirchhoffschen Gesetzes. Die Berechnungsergebnisse unter Berücksichtigung der Leistungsflussrichtungen sind in Abbildung 2.1 dargestellt. Abbildung 2.1 – Berechnungsergebnisse unter Berücksichtigung der Richtungen der Leistungsflüsse für Option Nr. 1 Berechnung der ungefähren Durchflussverteilung für Option Nr. 2 Die ungefähre Strömungsverteilung für Option Nr. 2 berechnen wir analog zu Option Nr. 1. Untersuchung Die Berechnungsergebnisse unter Berücksichtigung der Leistungsflussrichtungen sind in Abbildung 2.2 dargestellt. Abbildung 2.2 – Berechnungsergebnisse unter Berücksichtigung der Richtungen der Leistungsflüsse für Option Nr. 2 3. Auswahl der Nennspannung und Anzahl der Leitungskreise Die Nennspannung ist der wichtigste Netzwerkparameter, der die Gesamtabmessungen von Leitungen, Transformatoren, Umspannwerken, Schaltgeräten und deren Kosten bestimmt. Die gewählte Spannung muss den anerkannten Nennspannungssystemen im Stromnetz der Region entsprechen. Die Vorauswahl der Nennspannungen erfolgt nach Wirtschaftszonen oder nach empirischen Formeln: Stills Formel: Illarionov-Formel: Zaleski-Formel: Dabei sind l und P die Leitungslänge, km und die Leistung pro Leitungskreis. MW Die unabhängigen Variablen bei der Auswahl der Nennspannungen sind in allen Fällen die Längen der Leitungen und die durch sie fließenden Wirkleistungen, die im Stadium der vorläufigen Stromverteilung ermittelt wurden. Berechnen wir die Belastungen nach Wirtschaftszonen und empirischen Formeln für Abschnitt 1-2 der Option Nr. 1: Die Leitung 1-2 ist einkreisig, 39,6 km lang, übertragene Wirkleistung P = 38,113 MW. Am Schnittpunkt der Koordinaten der Achsen fällt der gewünschte Punkt in die Zone U=110 kV. Wir gehen für diese Leitung vorläufig von einer Spannung von 110 kV aus. Stills Formel: Illarionov-Formel: Zaleski-Formel: Wir akzeptieren schließlich die Nennspannung von 110 kV im Netzabschnitt 1-2 der Option Nr. 1. Für die übrigen Netzabschnitte führen wir die Berechnungen analog durch. Die Berechnungsergebnisse sind in Tabelle 3.1 zusammengefasst Tabelle 3.1 – Vorläufige Auswahl der Nennspannung von Stromleitungen
Zeilennummer gemäß Schema Linienlänge, km Übertragene Wirkleistung, MW Geschätzte Nennspannung, kV Akzeptierte Nennspannung, kV nach Wirtschaftszonen Nach empirischen Formeln Illarionova Zalessky Variante 1 Option 2 In Abschnitt 5-1 der ersten Option akzeptieren wir eine Zweikreisleitung mit einer Nennspannung von 110 kV. In anderen Netzabschnitten akzeptieren wir Einkreisleitungen mit einer Nennspannung von 110 kV. 4. Auswahl des Leitungsquerschnitts und ggf. der ungefähren Leistung der Ausgleichsgeräte. Klärung der Netzwerkkonfiguration Die Freileitungsdrähte des systembildenden Netzes werden nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten ausgewählt und nach dem zulässigen Heizstrom im Nachnotfallbetrieb sowie nach Koronabedingungen für Leitungen ab 110 kV geprüft. Diese Kriterien sind unabhängig voneinander und der ausgewählte Drahtquerschnitt muss jedes dieser Kriterien erfüllen. Die Berechnungsergebnisse können in Form von Tabelle 4.1 dargestellt werden. Diese Berechnungen werden für jede der berücksichtigten Optionen durchgeführt. Die Querschnitte der Drähte werden durch die wirtschaftliche Stromdichte nach folgender Formel bestimmt: I-Strom im Leiter während des normalen Betriebs des Netzwerks, A; J e – wirtschaftliche Stromdichte, bestimmt in Abhängigkeit vom Material des stromführenden Leiters, der Leitungskonstruktion und der Einsatzzeit der maximalen Last, A/mm 2. Gemäß der Aufgabenstellung beträgt die Nutzungsdauer der maximalen Last T max =5100 Stunden für PS2 und PSZ und T m ax =5200 Stunden für PS4 und PS5. Da die Werte von T m ax für Verbraucher unterschiedlich sind, finden wir für ein geschlossenes Netzwerk T av: Für Option Nr. 1: Für Option Nummer 2: Gemäß Parameter T avg und Tabelle. 5.1 Wir akzeptieren den berechneten Wert der wirtschaftlichen Stromdichte von 1 A/mm 2. Corona-Zustandscheck: U pa b - Betriebsspannung; U cr – kritischer Corona-Stress; m 0 - Koeffizient unter Berücksichtigung der Beschaffenheit der Drahtoberfläche, für Litzendrähte m 0 =0,85; m n - Koeffizient unter Berücksichtigung der Wetterbedingungen, m n = 1 bei trockenem und klarem Wetter; d – Koeffizient der relativen Luftdichte unter Berücksichtigung des Luftdrucks und der Lufttemperatur, d=1; r - Drahtradius, cm; D ist der Abstand zwischen den Achsen der Freileitungsdrähte, vgl. Nach S. 46 können vorläufige Berechnungen für den durchschnittlichen Drahtabstand D mit 400 cm angenommen werden. Als Material für Freileitungsdrähte verwenden wir Stahl -Aluminiumdrähte der Güteklasse AC mit einem Durchmesser von mindestens 11,3 mm (je nach Zustand der Kronenbildung). Der kleinste Querschnitt des Drahtes muss die Bedingung erfüllen: . Wenn die kritische Spannung kleiner als die Betriebsspannung (Nennspannung) ist, sollten Maßnahmen zur Erhöhung der kritischen Spannung ergriffen werden, d. h. Nimm einen größeren Abschnitt. Tabelle 4.1 – Auswahl der Freileitungsdrahtabschnitte
Zeilennummer Designleistung, MB*A Den Drahtquerschnitt entsprechend den wirtschaftlichen Bedingungen auslegen, mm 2 Corona-Test, kV Überprüfung des zulässigen Heizstroms A Akzeptierter Drahtquerschnitt und Drahtmarke Variante 1 Option 2 Um die ausgewählten Heizabschnitte in einem geschlossenen Netzwerk zu überprüfen, ermitteln wir die Durchflussverteilung in verschiedenen Nachnotfallmodi und die entsprechenden Ströme. Die Berechnungsergebnisse sind in Tabelle 4.2 zusammengefasst. Tabelle 4.2 – Ergebnisse der Berechnung des Post-Notfall-Modus
Zweig-Nummer Strom, A, wenn das Netzwerk getrennt ist Maximaler Stromwert, A Variante 1 Option 2 Option 2 In allen Abschnitten des Netzes überschreitet der Strom im Nach-Notfall-Modus den zulässigen Heizstrom für die ausgewählten Leitungen nicht. Die Netzwerkkonfiguration für die Optionen 1 und 2 bleibt dieselbe wie zu Beginn der Berechnungen. Gemäß den technologischen Gestaltungsstandards für Freileitungen mit Spannungen von 35 kV und mehr. 5. Auswahl der Anzahl und Leistung der Transformatoren in Umspannwerken In Umspannwerken, die Verbraucher der Kategorien I und II versorgen, muss für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung die Anzahl der Transformatoren mindestens zwei betragen. Es wird empfohlen, die Leistung von Transformatoren entsprechend den Bedingungen der gesamten Verbraucherlast beim Ausfall eines Transformators und unter Berücksichtigung der zulässigen Überlastung von bis zu 40 % auszuwählen: Die Leistung einer Eintransformator-Umspannstation wird durch die maximale Belastung des Transformators im Normalbetrieb (bis zu 100 %) bestimmt. Transformatorlastfaktor im Normal- und Nach-Notfall-Modus: Betrachten wir die Auswahl der Transformatoren am Beispiel der Umspannstation 5. Bestimmen wir die angeschlossene Leistung im Moment des Maximums: Transformatorleistung unter Berücksichtigung zulässiger Überlast bis 40 %: Gemäß Tabelle 2.2 akzeptieren wir zwei Transformatoren vom Typ TDN-2500/110. Belastungsfaktor von Transformatoren im Normal- und Nachnotfallmodus: In ähnlicher Weise werden wir Transformatoren für die verbleibenden Umspannwerke auswählen. Die Berechnungsergebnisse fassen wir in Tabelle 5.1 zusammen. Tabelle 5.1 – Auswahl der Anzahl und Leistung der Transformatoren
Nummer der Unterstation Gesamtleistung, die zum Zeitpunkt des Maximums angeschlossen ist, MV*A Leistung der Transformatoren unter Berücksichtigung der zulässigen Überlast, MV*A Anzahl der ausgewählten Transformatoren Nennleistung jedes der ausgewählten Transformanten Im Normalmodus % Im Notfallmodus, % Tabelle 5.2 – Transformatorparameter
Typ und Leistung, MV*A U-bewertete Wicklungen, kV TRDN - 25000/110 TDN - 16000/110 TDTN - 25000/110 TDN - 16000/110 6. Technischer und wirtschaftlicher Vergleich der Optionen Bei einem technischen und wirtschaftlichen Vergleich zweier Optionen dürfen vereinfachte Berechnungsmethoden verwendet werden, nämlich: Leistungsverluste in Transformatoren und Leitungen bei der Bestimmung der Stromverteilung im Netzwerk nicht berücksichtigen; Finden Sie die Stromverteilung in geschlossenen Netzwerken nicht anhand der Leitungswiderstände, sondern anhand ihrer Längen. Berücksichtigen Sie nicht den Einfluss der Ladeleistung der Leitungen. Spannungsverlust anhand der Nennspannung ermitteln. Die jährlichen Betriebskosten und die Kosten der Stromübertragung charakterisieren die Steigerung der Arbeitsproduktivität pro Produktionseinheit nicht vollständig und geben kein vollständiges Bild der Effizienz, da sie die Arbeitskosten für die Produktion von Mehrprodukten nicht berücksichtigen. Eine vollständige Beurteilung der Effizienz von Kapitalinvestitionen und der Rentabilität einer bestimmten Struktur kann nur unter Berücksichtigung der Kosten aller für die Herstellung von Produkten erforderlichen gesellschaftlichen Arbeitskräfte erreicht werden. Diese Kosten können mit der Formel ermittelt werden: Standard-Investitionseffizienzquote; K – Kapitalkosten für den Bau eines Stromnetzes; Kapitalkosten für den Bau von Stromleitungen: K 0 - die Kosten für den Bau von Freileitungen pro 1 km Länge. Wir berechnen die Linienkosten in den Preisen von 1991 für zwei Optionen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6.1 zusammengefasst Tabelle 6.1 – Linienkosten
Anzahl der Stromkreiszweige Linienlänge, km Marke und Querschnitt des Drahtes, Anzahl der Abzweige Der Stückpreis betrug tausend Rubel/km Gesamtkosten der Linie tausend Rubel. Variante 1 Option 2 Kapitalkosten für den Bau eines Umspannwerks: Kosten für Transformatoren, Tausend Rubel; Kosten für den Bau offener Schaltanlagen, Tausend Rubel; Fester Kostenanteil für Umspannwerke, Tausend Rubel. Diese Daten werden in Tabellen dargestellt. Die Ergebnisse der Berechnungen der Kosten von Umspannwerken für zwei Optionen sind in Tabelle 6.2 zusammengefasst. Tabelle 6.2 – Kosten für Umspannwerke
Knotennummer Kosten für Transformatoren, tausend Rubel. Fester Kostenanteil, Tausend Rubel. Kosten für Schaltanlagen, Tausend Rubel. Gesamtkosten des Umspannwerks, Tausend Rubel. Kapitalkosten für den Aufbau eines Stromnetzes: Jährliche Betriebskosten: Abzüge für Abschreibung und Wartung, %; Für Freileitungen DW – Energieverluste in Transformatoren und Leitungen. MWh; c – Kosten für 1 kWh verlorener Energie, Rubel/kWh; für Energieanlagen in = 1,75*10 -2 Rubel/kWh, für Stromleitungen in = 2,23*10 -2 Rubel/kWh. Energieverluste in Transformatoren: und - Leerlauf- und Kurzschlussverluste, kW; Nennleistung des Transformators, MV*A; Betriebszeit des Transformators, Die Dauer maximaler Verluste wird in Abhängigkeit von der Dauer der größten Belastung nach folgender Formel ermittelt: Leitungsenergieverlust: Nennspannung, kV; Aktiver Widerstand der Leitung, Ohm, bestehend aus aktivem Widerstand pro Längeneinheit, Ohm/km und Leitungslänge, km. Für ein geschlossenes Netzwerk: Jährliche Betriebskosten in Linien: Jährliche Betriebskosten für Umspanntransformatoren: Jährliche Betriebskosten in Linien: Gesamte jährliche Betriebskosten: Angegebene Kosten: Da Option 2 im Vergleich zu Option 1 günstiger ist, verwenden wir für die weiteren Berechnungen Option 2. 7. Elektrische Berechnungen typischer Netzwerkmodi: die höchsten und niedrigsten Lasten, der schwerste Post-Notfall-Modus Der Zweck der elektrischen Berechnung des Netzwerks besteht darin, die Parameter der Modi zu bestimmen, Möglichkeiten zur weiteren Steigerung der Effizienz des Netzwerks zu identifizieren und die notwendigen Daten zur Lösung von Spannungsregulierungsproblemen zu erhalten. Zu den elektrischen Berechnungen gehören die Verteilung der Wirk- und Blindleistung entlang der Netzleitungen, die Berechnung der Wirk- und Blindleistungsverluste im Netz sowie die Berechnung der Spannungen an den Sammelschienen von Verbraucherumspannwerken im grundlegenden Normal- und Nachnotfallmodus. Erstellen Sie ein Ersatzschaltbild für das Stromnetz (Leitungen werden durch ein U-förmiges, Transformatoren durch ein L-förmiges ersetzt) und bestimmen Sie dessen Parameter: Für Zeile: ; ; Spezifischer Wirk- und Blindwiderstand, Ohm/km; Spezifische reaktive (kapazitive) Leitfähigkeit, S/km; Linienlänge, km. Spezifische Parameter der Stromleitungen r 0 , x 0 und b 0 werden aus Tabellen ermittelt. Für Netzabschnitt 1-2, 30 km lang, hergestellt mit AC-95/16-Draht: aktiver Widerstand: Reaktanz: kapazitive Leitfähigkeit: Ladeleistung an den Enden des Abschnitts angeschlossen: Tabelle 7.1 – Stromleitungsparameter
Netzwerkbereich-aktuell Linienlänge, km Marke und Drahtquerschnitt Kurzschlussverluste, kW; Nennspannung der Hochspannungswicklung, kV; Nennleistung des Transformators, MV A; Kurzschlussspannung, %. Bei der Berechnung elektrischer Netze werden 2-Wicklungstransformatoren mit U intern ≤ 220 kV durch ein vereinfachtes Ersatzschaltbild dargestellt, bei dem anstelle des Magnetisierungszweigs zusätzlich Leerlaufverluste ∆P x +j∆Q x berücksichtigt werden Belastung: Für Umspannwerk 2: Die Berechnungsergebnisse sind in Tabelle 7.2 zusammengefasst Tabelle 7.2 – Transformatorparameter
Nummer der Unterstation Typ und Leistung, MV*A Berechnungsdaten DQ x, mV*Ar TRDN - 25000/110 2хТДН - 16000/110 2xTDTN - 25000/110 2хТДН - 16000/110 Für diese Transformatoren liegt die Spannungsregelgrenze bei ±9 x 1,78 %. 7.1 Elektrische Berechnung des Netzes unter höchsten Lastbedingungen Elektrische Netzlasten werden üblicherweise an den Sekundärspannungsschienen von Umspannwerken oder Verbraucherumspannwerken eingestellt. Die Belastung des Hochspannungsnetzes ist um die Verlustleistung der Transformatoren größer als die angegebene Belastung. Darüber hinaus muss die Ladeleistung der Leitung berücksichtigt werden, was in der Regel zu einer Verringerung der Blindlast des Netzes führt. Die Lasten werden in das Hochspannungsnetz gebracht: Р in +jQ in =(Р in +∆P x + ·t) + j(Q in +∆Q x + ·Хт - ∑ Q b), R n, Q n – Wirk- und Blindleistung der Lasten, angegeben auf der Sekundärspannungsseite von Umspannwerken; t, X t – Gesamtwirk- und Blindwiderstand der Transformatoren einer bestimmten Umspannstation; ∑Q b ist die Gesamtladeleistung der Leitungen, die am Anschlusspunkt einer bestimmten Last (Unterstation) angelegt werden. Für Umspannwerk 2: Die Berechnungsergebnisse sind in Tabelle 7.1.1 zusammengefasst Tabelle 7.1.1 – Auslegungslasten von Umspannwerken
Nummer der Unterstation P n + jQ n, MV*A ∆P x + j∆Q x, MV*A ∆P t + j∆Q t, MV*A ∑Q b , MV*Ar P in + jQ in, MV*A 10+j6,72 15+j10,08 Abbildung 7.1.1 – Strömungsverteilung in Netzabschnitten unter den höchsten Lastbedingungen Tabelle 7.1.2 – Stromverteilung in Netzabschnitten unter Berücksichtigung von Leistungsverlusten
Abschnitt „Netzwerk“. Leistung am Ende der Leitung, MV*A Die Ergebnisse der elektrischen Berechnung des Maximallastmodus werden auf dem Blatt des grafischen Teils des Projekts dargestellt. 7.2 Elektrische Berechnung des Netzes im geringsten Lastmodus Die Leistung von Verbrauchern im leichtesten Lastmodus wird in der Regel aus den Lastdiagrammen ermittelt. Manchmal wird diese Leistung als Prozentsatz der höchsten Lastleistung eingestellt. Dieser Prozentsatz hängt von der Art der Verbraucher und der Art der Last ab. Laut Zuordnung: P nm = 0,5 P nb.
Unterstationsnummer P n + jQ n, MV*A ∆P x + j∆Q x, MV*A ∆P t + j∆Q t, MV*A ∑Q b , MV*Ar P in + jQ in, MV*A 5+j3,36 7,5+j5,04 Abbildung 7.1.1 – Stromflussverteilung in Netzwerkabschnitten im geringsten Lastmodus 3 Elektrische Berechnung des Netzes im Nach-Notfall-Modus Der schwerste Unfallfall tritt ein, wenn die Leitung im Kopfabschnitt 1-3 reißt. Daher werden wir einen Notfall in Betracht ziehen, wenn in Abschnitt 1-3 eine Einkreisleitung unterbrochen wird. Netzwerk-Stromübertragungskonfiguration Tabelle 7.2.1 – Auslegungslasten von Umspannwerken
Unterstationsnummer P n + jQ n, MV*A ∆P x + j∆Q x, MV*A Berechnen wir die Flussverteilung in Abschnitten des Netzwerks im Post-Notfall-Modus unter Berücksichtigung der Leistungsverluste: Die Berechnungsergebnisse fassen wir in Tabelle 7.3.2 zusammen Tabelle 7.2.3 – Stromverteilung in Netzabschnitten unter Berücksichtigung von Leistungsverlusten
Abschnitt „Netzwerk“. Leistung am Anfang der Leitung, MV*A Leitungsleistungsverlust, MV*A Leistung am Ende der Leitung, MV*A
- für Elektrogeräte;
; ,
.
Hallo zusammen. Neulich entstand die Idee, Artikel über die Grundlagen von Computernetzwerken zu schreiben, die Funktionsweise der wichtigsten Protokolle und den Aufbau von Netzwerken in einfacher Sprache zu analysieren. Interessierte lade ich unter Kat ein.
Etwas abseits des Themas: Vor etwa einem Monat habe ich die CCNA-Prüfung bestanden (mit 980/1000 Punkten) und im Laufe des Jahres meiner Vorbereitung und Ausbildung ist noch viel Material übrig. Ich habe zunächst etwa sieben Monate lang an der Cisco Academy studiert und mir in der restlichen Zeit Notizen zu allen Themen gemacht, die ich studiert hatte. Ich habe auch viele Leute im Bereich Netzwerktechnologien beraten und festgestellt, dass viele auf den gleichen Rechen stoßen, in Form von Lücken bei einigen Schlüsselthemen. Neulich haben mich ein paar Leute gebeten, zu erklären, was Netzwerke sind und wie man mit ihnen arbeitet. In diesem Zusammenhang habe ich mich entschieden, die wichtigsten und wichtigsten Dinge so detailliert und in einfacher Sprache wie möglich zu beschreiben. Die Artikel werden für Anfänger nützlich sein, die gerade erst den Weg des Lernens eingeschlagen haben. Aber vielleicht heben erfahrene Systemadministratoren daraus auch etwas Nützliches hervor. Da ich am CCNA-Programm teilnehmen werde, wird dies für diejenigen, die sich auf den Test vorbereiten, sehr nützlich sein. Sie können Artikel in Form von Spickzetteln aufbewahren und sie regelmäßig überprüfen. Während meines Studiums machte ich mir Notizen zu Büchern und las sie regelmäßig, um mein Wissen aufzufrischen.
Generell möchte ich allen Anfängern Ratschläge geben. Mein erstes ernsthaftes Buch war Olifers Buch „Computer Networks“. Und es fiel mir sehr schwer, es zu lesen. Ich werde nicht sagen, dass alles schwierig war. Aber die Momente, in denen ausführlich erklärt wurde, wie MPLS oder Carrier-Class-Ethernet funktioniert, waren verblüffend. Ich habe ein Kapitel mehrere Stunden lang gelesen und trotzdem blieb vieles ein Rätsel. Wenn Sie merken, dass Ihnen einige Begriffe einfach nicht in den Sinn kommen wollen, überspringen Sie sie und lesen Sie weiter, aber verwerfen Sie das Buch auf keinen Fall ganz. Dies ist kein Roman oder Epos, bei dem es wichtig ist, Kapitel für Kapitel zu lesen, um die Handlung zu verstehen. Die Zeit wird vergehen und das, was vorher unverständlich war, wird irgendwann klar werden. Hier wird Ihre „Buchkompetenz“ verbessert. Jedes nachfolgende Buch ist leichter zu lesen als das vorherige. Nach der Lektüre von Olifers „Computer Networks“ ist beispielsweise das Lesen von Tanenbaums „Computer Networks“ um ein Vielfaches einfacher und umgekehrt. Weil es weniger neue Konzepte gibt. Mein Rat ist also: Haben Sie keine Angst, Bücher zu lesen. Ihre Bemühungen werden in Zukunft Früchte tragen. Ich werde meine Schimpftirade beenden und mit dem Schreiben des Artikels beginnen.
Beginnen wir also mit einigen grundlegenden Netzwerkbegriffen.
Was ist ein Netzwerk? Dabei handelt es sich um eine Ansammlung von Geräten und Systemen, die miteinander verbunden sind (logisch oder physisch) und miteinander kommunizieren. Dazu gehören Server, Computer, Telefone, Router usw. Die Größe dieses Netzwerks kann die Größe des Internets erreichen oder aus nur zwei Geräten bestehen, die über ein Kabel verbunden sind. Um Verwirrung zu vermeiden, unterteilen wir die Netzwerkkomponenten in Gruppen:
1) Endknoten: Geräte, die beliebige Daten senden und/oder empfangen. Dies können Computer, Telefone, Server, Terminals oder Thin Clients oder Fernseher sein.
2) Zwischengeräte: Dabei handelt es sich um Geräte, die Endknoten miteinander verbinden. Dazu gehören Switches, Hubs, Modems, Router und WLAN-Zugangspunkte.
3) Netzwerkumgebungen: Dies sind die Umgebungen, in denen eine direkte Datenübertragung stattfindet. Dazu gehören Kabel, Netzwerkkarten, verschiedene Arten von Steckern und Übertragungsmedien in der Luft. Handelt es sich um ein Kupferkabel, erfolgt die Datenübertragung über elektrische Signale. In Glasfaserkabeln mittels Lichtimpulsen. Nun, mit drahtlosen Geräten, die Funkwellen verwenden.
Sehen wir uns alles auf dem Bild an:
Im Moment müssen Sie nur den Unterschied verstehen. Die detaillierten Unterschiede werden später besprochen.
Meiner Meinung nach ist die Hauptfrage nun: Wofür nutzen wir Netzwerke? Auf diese Frage gibt es viele Antworten, aber ich möchte die beliebtesten hervorheben, die im Alltag verwendet werden:
1) Anwendungen: Mithilfe von Anwendungen senden wir verschiedene Daten zwischen Geräten und eröffnen den Zugriff auf gemeinsam genutzte Ressourcen. Dies können entweder Konsolenanwendungen oder GUI-Anwendungen sein.
2) Netzwerkressourcen: Hierbei handelt es sich um Netzwerkdrucker, die beispielsweise im Büro eingesetzt werden, oder um Netzwerkkameras, die von Sicherheitskräften in einem abgelegenen Bereich beobachtet werden.
3) Lagerung: Mithilfe eines an das Netzwerk angeschlossenen Servers oder Arbeitsplatzrechners wird Speicher erstellt, auf den andere zugreifen können. Viele Leute veröffentlichen dort ihre Dateien, Videos, Bilder und teilen sie mit anderen Benutzern. Ein Beispiel, das mir spontan einfällt, sind Google Drive, Yandex Drive und ähnliche Dienste.
4) Sicherung: Große Unternehmen nutzen häufig einen zentralen Server, auf den alle Computer wichtige Dateien zur Sicherung kopieren. Dies ist für die spätere Datenwiederherstellung erforderlich, wenn das Original gelöscht oder beschädigt wird. Es gibt eine Vielzahl von Kopiermethoden: mit Vorkomprimierung, Kodierung usw.
5) VoIP: Telefonie über IP-Protokoll. Mittlerweile wird es überall eingesetzt, da es einfacher und günstiger als die herkömmliche Telefonie ist und diese jedes Jahr ersetzt.
Von der gesamten Liste arbeiteten am häufigsten viele mit Anwendungen. Daher werden wir sie genauer analysieren. Ich werde sorgfältig nur die Anwendungen auswählen, die irgendwie mit dem Netzwerk verbunden sind. Anwendungen wie Taschenrechner oder Notizblock berücksichtige ich daher nicht.
1) Lader. Dabei handelt es sich um Dateimanager, die mit dem FTP- und TFTP-Protokoll arbeiten. Ein triviales Beispiel ist das Herunterladen eines Films, einer Musik oder eines Bildmaterials von File-Hosting-Diensten oder anderen Quellen. In diese Kategorie fallen auch Backups, die der Server jede Nacht automatisch erstellt. Das heißt, es handelt sich um integrierte Programme und Dienstprogramme von Drittanbietern, die das Kopieren und Herunterladen durchführen. Diese Art der Anwendung erfordert kein direktes menschliches Eingreifen. Es reicht aus, den Speicherort anzugeben, und der Download beginnt und endet.
Die Download-Geschwindigkeit hängt von der Bandbreite ab. Für diese Art von Anwendung ist dies nicht ganz kritisch. Wenn der Download einer Datei beispielsweise 10 Minuten dauert, ist das nur eine Frage der Zeit und die Integrität der Datei wird dadurch in keiner Weise beeinträchtigt. Schwierigkeiten können nur auftreten, wenn wir in ein paar Stunden eine Sicherungskopie des Systems erstellen müssen und dies aufgrund eines schlechten Kanals und entsprechend geringer Bandbreite mehrere Tage dauert. Nachfolgend finden Sie Beschreibungen der beliebtesten Protokolle in dieser Gruppe:
FTP Es handelt sich um ein standardmäßiges verbindungsorientiertes Datenübertragungsprotokoll. Es funktioniert mit dem TCP-Protokoll (auf dieses Protokoll wird später noch näher eingegangen). Die Standard-Portnummer ist 21. Wird am häufigsten verwendet, um eine Website auf ein Webhosting hochzuladen und dort hochzuladen. Die beliebteste Anwendung, die dieses Protokoll verwendet, ist Filezilla. So sieht die Anwendung selbst aus:
TFTP- Dies ist eine vereinfachte Version des FTP-Protokolls, die ohne Verbindungsaufbau funktioniert und das UDP-Protokoll verwendet. Wird zum Laden eines Bildes auf Workstations ohne Festplatte verwendet. Es wird besonders häufig von Cisco-Geräten zum Laden und Sichern von Bildern verwendet.
Interaktive Anwendungen. Anwendungen, die einen interaktiven Austausch ermöglichen. Zum Beispiel das „Von-Mensch-zu-Mensch“-Modell. Wenn zwei Personen mithilfe interaktiver Anwendungen miteinander kommunizieren oder gemeinsame Arbeiten ausführen. Dazu gehören: ICQ, E-Mail, ein Forum, in dem mehrere Experten Menschen bei der Lösung von Problemen helfen. Oder das „Mensch-Maschine“-Modell. Wenn eine Person direkt mit einem Computer kommuniziert. Dies kann eine Remote-Konfiguration der Datenbank oder die Konfiguration eines Netzwerkgeräts sein. Hier ist, anders als bei Bootloadern, ein ständiges menschliches Eingreifen wichtig. Das heißt, mindestens eine Person fungiert als Initiator. Die Bandbreite reagiert bereits empfindlicher auf Latenz als Downloader-Anwendungen. Wenn Sie beispielsweise ein Netzwerkgerät aus der Ferne konfigurieren, wird es schwierig, es zu konfigurieren, wenn die Antwort auf den Befehl 30 Sekunden dauert.
Echtzeitanwendungen. Anwendungen, mit denen Sie Informationen in Echtzeit übertragen können. Zu dieser Gruppe gehören IP-Telefonie, Streaming-Systeme und Videokonferenzen. Die latenz- und bandbreitenempfindlichsten Anwendungen. Stellen Sie sich vor, Sie telefonieren und der Gesprächspartner hört in 2 Sekunden, was Sie sagen, und umgekehrt hören Sie im gleichen Abstand etwas vom Gesprächspartner. Eine solche Kommunikation wird auch dazu führen, dass Stimmen verschwinden und das Gespräch schwer zu unterscheiden ist und die Videokonferenz zu Brei wird. Im Durchschnitt sollte die Verzögerung 300 ms nicht überschreiten. Zu dieser Kategorie gehören Skype, Lync, Viber (wenn wir einen Anruf tätigen).
Lassen Sie uns nun über eine so wichtige Sache wie die Topologie sprechen. Es ist in 2 große Kategorien unterteilt: körperlich Und logisch. Es ist sehr wichtig, ihren Unterschied zu verstehen. Also, körperlich Topologie ist, wie unser Netzwerk aussieht. Wo sich die Knoten befinden, welche Netzwerkzwischengeräte verwendet werden und wo sie sich befinden, welche Netzwerkkabel verwendet werden, wie sie verlegt werden und an welchen Port sie angeschlossen sind. Logisch Topologie ist die Richtung, in die Pakete in unserer physischen Topologie gehen. Das heißt, physisch ist die Art und Weise, wie wir die Geräte positioniert haben, und logisch ist, durch welche Geräte die Pakete geleitet werden.
Schauen wir uns nun die Topologietypen an und analysieren sie:
1) Topologie mit einem gemeinsamen Bus (engl. Bus Topology)
Eine der ersten physikalischen Topologien. Die Idee war, alle Geräte an ein langes Kabel anzuschließen und ein lokales Netzwerk zu organisieren. An den Enden des Kabels waren Abschlusswiderstände erforderlich. In der Regel handelte es sich dabei um einen 50-Ohm-Widerstand, der dafür sorgte, dass das Signal nicht im Kabel reflektiert wurde. Der einzige Vorteil war die einfache Installation. Aus Performance-Sicht war es äußerst instabil. Kommt es irgendwo zu einem Kabelbruch, bleibt das gesamte Netzwerk lahmgelegt, bis das Kabel ausgetauscht wird.
2) Ringtopologie
In dieser Topologie ist jedes Gerät mit zwei benachbarten Geräten verbunden. So entsteht ein Ring. Die Logik dabei ist, dass der Computer auf der einen Seite nur empfängt und auf der anderen Seite nur sendet. Das heißt, es erfolgt eine Ringübertragung und der nächste Computer übernimmt die Rolle eines Signalverstärkers. Aus diesem Grund entfiel der Bedarf an Terminatoren. Wenn das Kabel irgendwo beschädigt wurde, öffnete sich dementsprechend der Ring und das Netzwerk wurde funktionsunfähig. Um die Fehlertoleranz zu erhöhen, wird ein Doppelring verwendet, d. h. jedes Gerät erhält zwei Kabel, nicht eines. Wenn also ein Kabel ausfällt, bleibt das Backup-Kabel betriebsbereit.
3) Sterntopologie
Alle Geräte sind mit dem zentralen Knoten verbunden, der bereits ein Repeater ist. Heutzutage wird dieses Modell in lokalen Netzwerken verwendet, wenn mehrere Geräte an einen Switch angeschlossen sind und als Vermittler bei der Übertragung fungiert. Hier ist die Fehlertoleranz viel höher als in den beiden vorherigen. Bei einem Kabelbruch fällt nur ein Gerät aus dem Netzwerk. Alle anderen arbeiten ruhig weiter. Fällt jedoch die zentrale Verbindung aus, ist das Netzwerk nicht mehr funktionsfähig.
4) Full-Mesh-Topologie
Alle Geräte sind direkt miteinander verbunden. Das heißt, von jedem zu jedem. Dieses Modell ist möglicherweise das fehlertoleranteste, da es nicht von anderen abhängt. Der Aufbau von Netzwerken nach einem solchen Modell ist jedoch schwierig und teuer. Denn in einem Netzwerk mit mindestens 1000 Computern müssen Sie 1000 Kabel an jeden Computer anschließen.
5) Partielle Mesh-Topologie
In der Regel gibt es mehrere Möglichkeiten. Die Struktur ähnelt einer vollständig verbundenen Topologie. Allerdings wird die Verbindung nicht von jedem zum anderen aufgebaut, sondern über zusätzliche Knoten. Das heißt, Knoten A ist nur direkt mit Knoten B verbunden, und Knoten B ist sowohl mit Knoten A als auch mit Knoten C verbunden. Damit Knoten A also eine Nachricht an Knoten C senden kann, muss er sie zuerst an Knoten B senden Knoten B wiederum sendet diese Nachricht an Knoten C. Grundsätzlich arbeiten Router nach dieser Topologie. Lassen Sie mich Ihnen ein Beispiel aus einem Heimnetzwerk geben. Wenn Sie von zu Hause aus online gehen, haben Sie nicht zu allen Knoten ein direktes Kabel und Sie senden Daten an Ihren Provider, und dieser weiß bereits, wohin diese Daten gesendet werden müssen.
6) Gemischte Topologie (englische Hybrid-Topologie)
Die beliebteste Topologie, die alle oben genannten Topologien in sich vereint. Es handelt sich um eine Baumstruktur, die alle Topologien vereint. Eine der fehlertolerantesten Topologien, da bei einer Unterbrechung an zwei Standorten nur die Verbindung zwischen ihnen lahmgelegt wird und alle anderen verbundenen Standorte einwandfrei funktionieren. Heute wird diese Topologie in allen mittleren und großen Unternehmen eingesetzt.
Und als letztes müssen noch Netzwerkmodelle geklärt werden. In der Anfangsphase der Computer gab es für Netzwerke keine einheitlichen Standards. Jeder Anbieter verwendete seine eigenen proprietären Lösungen, die nicht mit den Technologien anderer Anbieter funktionierten. Natürlich durfte es dabei nicht bleiben und es galt, eine gemeinsame Lösung zu finden. Diese Aufgabe wurde von der Internationalen Organisation für Normung (ISO – Internationale Organisation für Normung) übernommen. Sie untersuchten viele damals verwendete Modelle und kamen daraus OSI-Modell, das 1984 veröffentlicht wurde. Das einzige Problem war, dass die Entwicklung etwa sieben Jahre dauerte. Während Experten darüber stritten, wie man es am besten herstellt, wurden andere Modelle modernisiert und gewannen an Dynamik. Derzeit wird das OSI-Modell nicht verwendet. Es wird nur als Netzwerktraining verwendet. Meiner persönlichen Meinung nach sollte jeder Administrator mit etwas Selbstachtung das OSI-Modell wie ein Einmaleins kennen. Obwohl es nicht in der Form verwendet wird, in der es verwendet wird, sind die Funktionsprinzipien aller Modelle ähnlich.
Es besteht aus 7 Ebenen und jede Ebene übernimmt eine bestimmte Rolle und Aufgabe. Schauen wir uns von unten nach oben an, was jedes Level macht:
1) Physikalische Schicht: bestimmt die Methode der Datenübertragung, das verwendete Medium (Übertragung elektrischer Signale, Lichtimpulse oder Funkluft), den Spannungspegel und die Methode zur Kodierung binärer Signale.
2) Datenverbindungsschicht: Es übernimmt die Adressierung innerhalb des lokalen Netzwerks, erkennt Fehler und prüft die Datenintegrität. Wenn Sie von MAC-Adressen und dem Ethernet-Protokoll gehört haben, dann befinden sie sich auf dieser Ebene.
3) Netzwerkschicht: Diese Ebene kümmert sich um die Kombination von Netzwerkabschnitten und die Auswahl des optimalen Pfads (d. h. Routing). Jedes Netzwerkgerät muss eine eindeutige Netzwerkadresse im Netzwerk haben. Ich denke, viele haben von den Protokollen IPv4 und IPv6 gehört. Diese Protokolle arbeiten auf dieser Ebene.
4) Transportschicht: Diese Ebene übernimmt die Funktion des Transports. Wenn Sie beispielsweise eine Datei aus dem Internet herunterladen, wird die Datei in Segmenten an Ihren Computer gesendet. Außerdem werden die Konzepte von Ports vorgestellt, die benötigt werden, um einem bestimmten Dienst das Ziel anzuzeigen. Auf dieser Ebene arbeiten die Protokolle TCP (verbindungsorientiert) und UDP (verbindungslos).
5) Sitzungsschicht: Die Rolle dieser Schicht besteht darin, Verbindungen zwischen zwei Hosts herzustellen, zu verwalten und zu beenden. Wenn Sie beispielsweise eine Seite auf einem Webserver öffnen, sind Sie nicht der einzige Besucher dieser Seite. Und um Sitzungen mit allen Benutzern aufrechtzuerhalten, ist eine Sitzungsschicht erforderlich.
6) Präsentationsebene: Es strukturiert Informationen in einer für die Anwendungsschicht lesbaren Form. Viele Computer verwenden beispielsweise die ASCII-Codierungstabelle zur Anzeige von Textinformationen oder das JPEG-Format zur Anzeige von Grafiken.
7) Anwendungsschicht: Dies ist wahrscheinlich für jeden die verständlichste Ebene. Auf dieser Ebene funktionieren die uns bekannten Anwendungen – E-Mail, Browser, die das HTTP-Protokoll verwenden, FTP und der Rest.
Das Wichtigste, was Sie beachten sollten, ist, dass Sie nicht von Ebene zu Ebene springen können (z. B. von der Anwendung zum Kanal oder von der physischen Ebene zur Transportebene). Der gesamte Weg muss streng von oben nach unten und von unten nach oben verlaufen. Solche Prozesse werden aufgerufen Verkapselung(von oben nach unten) und Entkapselung(von unten nach oben). Erwähnenswert ist auch, dass die übermittelten Informationen auf jeder Ebene unterschiedlich bezeichnet werden.
Auf Anwendungs-, Präsentations- und Sitzungsebene werden die übertragenen Informationen als PDU (Protocol Data Units) bezeichnet. Auf Russisch werden sie auch Datenblöcke genannt, obwohl sie in meinem Kreis einfach Daten genannt werden.
Informationen der Transportschicht werden als Segmente bezeichnet. Obwohl das Konzept der Segmente nur auf das TCP-Protokoll anwendbar ist. Das UDP-Protokoll verwendet das Konzept eines Datagramms. Aber in der Regel verschließt man die Augen vor diesem Unterschied.
Auf Netzwerkebene werden sie IP-Pakete oder einfach Pakete genannt.
Und auf Linkebene - Frames. Einerseits ist das alles Terminologie und es spielt keine große Rolle, wie man die übertragenen Daten nennt, aber für die Prüfung ist es besser, diese Konzepte zu kennen. Deshalb gebe ich Ihnen mein Lieblingsbeispiel, das mir damals geholfen hat, den Prozess der Kapselung und Entkapselung zu verstehen:
1) Stellen wir uns eine Situation vor, in der Sie zu Hause an Ihrem Computer sitzen und im Nebenzimmer Ihren eigenen lokalen Webserver haben. Und jetzt müssen Sie eine Datei davon herunterladen. Sie geben die Adresse Ihrer Website-Seite ein. Jetzt verwenden Sie das HTTP-Protokoll, das auf der Anwendungsebene ausgeführt wird. Die Daten werden gepackt und an die nächste Ebene weitergeleitet.
2) Die empfangenen Daten werden an die Präsentationsebene gesendet. Hier werden diese Daten strukturiert und in ein Format gebracht, das auf dem Server gelesen werden kann. Eingepackt und abgesetzt.
3) Auf dieser Ebene wird eine Sitzung zwischen dem Computer und dem Server erstellt.
4) Da es sich um einen Webserver handelt und ein zuverlässiger Verbindungsaufbau und Kontrolle der empfangenen Daten erforderlich ist, wird das TCP-Protokoll verwendet. Hier geben wir den Port an, an den wir klopfen, und den Quellport, damit der Server weiß, wohin er die Antwort senden soll. Dies ist notwendig, damit der Server versteht, dass wir zum Webserver (standardmäßig Port 80) und nicht zum Mailserver gelangen möchten. Wir packen und ziehen weiter.
5) Hier müssen wir angeben, an welche Adresse das Paket gesendet werden soll. Dementsprechend geben wir die Zieladresse (die Serveradresse sei 192.168.1.2) und die Quelladresse (Computeradresse 192.168.1.1) an. Wir drehen es um und gehen weiter nach unten.
6) Das IP-Paket geht verloren und hier kommt die Verbindungsschicht zum Einsatz. Es fügt physische Quell- und Zieladressen hinzu, die in einem späteren Artikel ausführlich besprochen werden. Da wir einen Computer und einen Server in einer lokalen Umgebung haben, ist die Quelladresse die MAC-Adresse des Computers und die Zieladresse die MAC-Adresse des Servers (wenn sich Computer und Server in unterschiedlichen Netzwerken befänden, würde die Adressierung anders funktionieren). . Wurde auf den oberen Ebenen jedes Mal ein Header hinzugefügt, so wird hier auch ein Trailer hinzugefügt, der das Ende des Frames und die Versandbereitschaft aller gesammelten Daten anzeigt.
7) Und die physikalische Schicht wandelt das Empfangene in Bits um und sendet es mithilfe elektrischer Signale (wenn es sich um ein Twisted-Pair-Kabel handelt) an den Server.
Der Entkapselungsprozess ist ähnlich, jedoch mit umgekehrter Reihenfolge:
1) Auf der physikalischen Schicht werden elektrische Signale empfangen und in eine für die Verbindungsschicht verständliche Bitfolge umgewandelt.
2) Auf der Verbindungsschicht wird die Ziel-MAC-Adresse überprüft (ob sie an sie adressiert ist). Wenn ja, wird der Frame auf Integrität und Fehlerfreiheit überprüft. Wenn alles in Ordnung ist und die Daten intakt sind, werden sie auf eine höhere Ebene übertragen.
3) Auf Netzwerkebene wird die Ziel-IP-Adresse überprüft. Und wenn es richtig ist, steigen die Daten höher. Es besteht jetzt keine Notwendigkeit, näher darauf einzugehen, warum wir die Adressierung auf Verbindungs- und Netzwerkebene verwenden. Dieses Thema erfordert besondere Aufmerksamkeit und ich werde ihre Unterschiede später im Detail erläutern. Jetzt geht es vor allem darum zu verstehen, wie Daten gepackt und entpackt werden.
4) Auf der Transportschicht wird der Zielport (nicht die Adresse) überprüft. Und anhand der Portnummer wird deutlich, an welche Anwendung oder welchen Dienst die Daten gerichtet sind. Bei uns handelt es sich um einen Webserver und die Portnummer ist 80.
5) Auf dieser Ebene wird eine Sitzung zwischen dem Computer und dem Server aufgebaut.
6) Die Präsentationsschicht sieht, wie alles strukturiert sein soll und macht die Informationen lesbar.
7) Und auf dieser Ebene verstehen Anwendungen oder Dienste, was getan werden muss.
Über das OSI-Modell ist viel geschrieben worden. Allerdings habe ich versucht, mich so kurz wie möglich zu fassen und das Wichtigste abzudecken. Tatsächlich wurde im Internet und in Büchern viel ausführlich über dieses Modell geschrieben, aber für Anfänger und diejenigen, die sich auf CCNA vorbereiten, ist dies ausreichend. Die Prüfung für dieses Modell kann zwei Fragen enthalten. Dabei handelt es sich um die richtige Anordnung der Schichten und um die Ebene, auf der ein bestimmtes Protokoll arbeitet.
Wie oben geschrieben, wird das OSI-Modell heutzutage nicht mehr verwendet. Während dieses Modell entwickelt wurde, erfreute sich der TCP/IP-Protokollstapel immer größerer Beliebtheit. Es war viel einfacher und gewann schnell an Popularität.
So sieht der Stapel aus:
Wie Sie sehen, unterscheidet es sich von OSI und hat sogar die Namen einiger Ebenen geändert. Im Wesentlichen ist das Prinzip dasselbe wie das von OSI. Aber nur die drei oberen OSI-Schichten: Anwendung, Präsentation und Sitzung werden in TCP/IP zu einer einzigen zusammengefasst, die als Anwendung bezeichnet wird. Die Netzwerkschicht hat ihren Namen geändert und wird Internet genannt. Der Transporter blieb derselbe und trug den gleichen Namen. Und die beiden unteren OSI-Schichten: Kanal und physikalisch werden in TCP/IP zu einer sogenannten Netzwerkzugriffsschicht zusammengefasst. Der TCP/IP-Stack wird in einigen Quellen auch als DoD-Modell (Department of Defense) bezeichnet. Laut Wikipedia wurde es vom US-Verteidigungsministerium entwickelt. Ich bin während der Prüfung auf diese Frage gestoßen und hatte vorher noch nie etwas davon gehört. Dementsprechend versetzte mich die Frage: „Wie heißt die Netzwerkschicht im DoD-Modell?“ in eine Benommenheit. Daher ist es nützlich, dies zu wissen.
Es gab mehrere andere Netzwerkmodelle, die einige Zeit Bestand hatten. Dies war der IPX/SPX-Protokollstapel. Wird seit Mitte der 80er Jahre verwendet und hielt sich bis Ende der 90er Jahre, wo es von TCP/IP abgelöst wurde. Es wurde von Novell implementiert und war eine aktualisierte Version des Xerox Network Services-Protokollstapels von Xerox. Wird seit langem in lokalen Netzwerken verwendet. Das erste Mal sah ich IPX/SPX im Spiel „Cossacks“. Bei der Auswahl eines Netzwerkspiels standen mehrere Stapel zur Auswahl. Und obwohl dieses Spiel irgendwann im Jahr 2001 veröffentlicht wurde, deutete dies darauf hin, dass IPX/SPX immer noch in lokalen Netzwerken zu finden war.
Ein weiterer erwähnenswerter Stack ist AppleTalk. Wie der Name schon sagt, wurde es von Apple erfunden. Es entstand im selben Jahr, in dem das OSI-Modell veröffentlicht wurde, also 1984. Es dauerte nicht lange und Apple entschied sich stattdessen für die Verwendung von TCP/IP.
Ich möchte auch eine wichtige Sache hervorheben. Token Ring und FDDI sind keine Netzwerkmodelle! Token Ring ist ein Link-Layer-Protokoll und FDDI ist ein Datenübertragungsstandard, der auf dem Token Ring-Protokoll basiert. Dies sind nicht die wichtigsten Informationen, da diese Konzepte derzeit nicht gefunden werden. Aber das Wichtigste ist, dass es sich nicht um Netzwerkmodelle handelt.
Damit ist der Artikel zum ersten Thema zu Ende. Obwohl oberflächlich betrachtet, wurden viele Konzepte berücksichtigt. Auf die wichtigsten wird in den folgenden Artikeln näher eingegangen. Ich hoffe, dass Netzwerke jetzt nicht mehr wie etwas Unmögliches und Beängstigendes erscheinen und es einfacher wird, intelligente Bücher zu lesen. Wenn ich vergessen habe, etwas zu erwähnen, weitere Fragen habe oder jemand etwas zu diesem Artikel hinzufügen möchte, hinterlassen Sie einen Kommentar oder fragen Sie persönlich. Danke fürs Lesen. Ich werde das nächste Thema vorbereiten.
Das Senden Ihrer guten Arbeit an die Wissensdatenbank ist ganz einfach. Nutzen Sie das untenstehende Formular
Studierende, Doktoranden und junge Wissenschaftler, die die Wissensbasis in ihrem Studium und ihrer Arbeit nutzen, werden Ihnen sehr dankbar sein.
Ähnliche Dokumente
Länge der Stromleitungen. Installierte Leistung von Umspannwerken. Energieindikatoren des Netzwerks. Gesamte maximale aktive Last der Verbraucher. Jährliche nutzbare Strommenge. Leistungsverluste im Stromnetz.
Dissertation, hinzugefügt am 24.07.2012
Entwicklung von Kreisstromnetzplänen und vorläufige Stromverteilung. Auswahl von Nennspannungen, Querschnitten und Marken von Drähten und Transformatoren. Bestimmung von Leistungsverlusten in Transformatoren, Bilanz von Wirk- und Blindleistungen.
Dissertation, hinzugefügt am 09.04.2010
Entwicklung von Kreisstromnetzplänen. Vorläufige Kapazitätszuteilung. Auswahl der Nennspannungen, Querschnitte und Leitungsarten. Bestimmung von Leistungsverlusten in Leitungen. Auswahl von Transformatoren und Umspannwerkskreisen. Berechnung der Zeilenanzahl.
Dissertation, hinzugefügt am 04.05.2010
Entwicklung des Stromnetzes des Bezirks und vorläufige Verteilung der Kapazitäten. Auswahl von Nennspannungen, Querschnitten und Leitungsmarken. Bestimmung von Leistungsverlusten in Transformatoren. Gleichgewicht von Wirk- und Blindleistungen im System. Auswahl von Umspannwerksplänen.
Dissertation, hinzugefügt am 16.06.2014
Erstellung von Optionen für Stromnetzdiagramme. Vorläufige Berechnung der Leistungsflüsse. Auswahl der Nennspannungen für ein Ringnetz. Bestimmung des Widerstands und der Leitfähigkeit von Stromleitungen. Prüfung der Abschnitte auf technische Einschränkungen.
Kursarbeit, hinzugefügt am 29.03.2015
Auswahl von Optionen zur Weiterentwicklung des bestehenden Netzwerks. Auswahl der Bemessungsspannungen der im Bau befindlichen Freileitungen für die Variante des Radialnetzes. Bestimmung der Querschnitte der Leitungen der zu errichtenden Leitungen in der radialen Variante des Netzes. Auswahl von Abwärtstransformatoren im Umspannwerk.
Kursarbeit, hinzugefügt am 22.07.2014
Auswahl der Optionen für Netzwerkverbindungsdiagramme, deren Begründung und Anforderungen. Ermittlung von Netznennspannungen, Leitungsquerschnitten, Prüfung nach technischen Randbedingungen. Näherungsbestimmende Bestimmung von Spannungsverlusten. Erstellung von Kapazitätsbilanzen.
Kursarbeit, hinzugefügt am 23.11.2014
Erstellen Sie Optionen für Stromnetzdiagramme und wählen Sie die rationalsten aus. Berechnung der Durchflussverteilung, Nennspannungen, Leistung im Netzwerk. Auswahl von Kompensationsgeräten, Transformatoren und Leitungsabschnitten von Freileitungen.
Kursarbeit, hinzugefügt am 24.11.2013
Bundesamt für Bildung
Staatliche Bildungseinrichtung für höhere Berufsbildung
Staatliche Universität Amur
(GOU VPO „AmSU“)
Energiebehörde
KURSPROJEKT
zum Thema: Entwurf eines regionalen Stromnetzes
in der Disziplin Elektrische Energiesysteme und Netze
Testamentsvollstrecker
Schüler der Gruppe 5402
EIN V. Kravtsov
Aufsicht
N.V. Savina
Blagoweschtschensk 2010
Einführung
1. Merkmale des Bereichs Stromnetzentwurf
1.1 Analyse der Stromversorgung
1.2 Merkmale der Verbraucher
1.3 Merkmale der klimatischen und geografischen Bedingungen
2. Berechnung und Prognose probabilistischer Merkmale
2.1 Verfahren zur Berechnung probabilistischer Merkmale
3. Entwicklung möglicher Schemaoptionen und deren Analyse
3.1 Entwicklung möglicher Optionen für elektrische Netzwerkkonfigurationen und Auswahl wettbewerbsfähiger
3.2 Detaillierte Analyse der Wettbewerbsoptionen
4. Auswahl des optimalen Stromnetzdiagramms
4.1 Algorithmus zur Berechnung reduzierter Kosten
4.2 Vergleich der Wettbewerbsoptionen
5. Berechnung und Analyse stationärer Bedingungen
5.1 Manuelle Berechnung des Maximalmodus
5.2 Berechnung der maximalen, minimalen und nach Notfallbedingungen auf dem PVC
5.3 Steady-State-Analyse
6. Regulierung der Spannungs- und Blindleistungsflüsse in der übernommenen Netzversion
6.1 Methoden zur Spannungsregelung
6.2 Spannungsregelung an Abspannstationen
7. Ermittlung der Kosten für elektrische Energie
Abschluss
Liste der verwendeten Quellen
EINFÜHRUNG
Die russische Elektrizitätswirtschaft wurde vor einiger Zeit reformiert. Dies war eine Folge neuer Entwicklungstrends in allen Branchen.
Die Hauptziele der Reform der russischen Elektrizitätswirtschaft sind:
1. Ressourcen- und Infrastrukturunterstützung für das Wirtschaftswachstum bei gleichzeitiger Steigerung der Effizienz der Elektrizitätswirtschaft;
2. Gewährleistung der Energiesicherheit des Staates, Verhinderung einer möglichen Energiekrise;
3. Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der russischen Wirtschaft auf dem Auslandsmarkt.
Die Hauptziele der Reform der russischen Elektrizitätswirtschaft sind:
1. Schaffung wettbewerbsfähiger Strommärkte in allen Regionen Russlands, in denen die Organisation solcher Märkte technisch möglich ist;
2. Schaffung eines wirksamen Mechanismus zur Kostensenkung im Bereich der Produktion (Erzeugung), Übertragung und Verteilung von Strom und zur Verbesserung der Finanzlage von Industrieorganisationen;
3. Förderung des Energiesparens in allen Wirtschaftsbereichen;
4. Schaffung günstiger Bedingungen für den Bau und Betrieb neuer Kapazitäten zur Erzeugung (Erzeugung) und Übertragung von Strom;
5. Schrittweise Beseitigung der Quersubventionierung verschiedener Regionen des Landes und Gruppen von Stromverbrauchern;
6. Schaffung eines Unterstützungssystems für einkommensschwache Bevölkerungsgruppen;
7. Erhaltung und Entwicklung einer einheitlichen Strominfrastruktur, einschließlich Backbone-Netzen und Dispatch-Steuerung;
8. Entmonopolisierung des Brennstoffmarktes für Wärmekraftwerke;
9. Schaffung eines regulatorischen Rechtsrahmens für die Reform der Branche, der ihr Funktionieren unter neuen wirtschaftlichen Bedingungen regelt;
10. Reform des Systems der staatlichen Regulierung, Verwaltung und Aufsicht in der Elektrizitätswirtschaft.
Im Fernen Osten erfolgte nach der Reform eine Aufteilung nach Geschäftszweigen: Die Erzeugungs-, Übertragungs- und Vertriebsaktivitäten wurden in separate Unternehmen aufgeteilt. Darüber hinaus erfolgt die Übertragung elektrischer Energie bei einer Spannung von 220 kV und mehr durch JSC FSK und bei einer Spannung von 110 kV und darunter durch JSC DRSC. Daher wird bei der Planung das Spannungsniveau (Anschlussort) von der Organisation festgelegt, bei der in Zukunft technische Bedingungen für den Anschluss angefordert werden müssen.
Ziel dieses Entwurfsvorschlags ist der Entwurf eines regionalen Stromnetzes zur zuverlässigen Stromversorgung der im Entwurfsauftrag genannten Verbraucher
Um das Ziel zu erreichen, müssen die folgenden Aufgaben erledigt werden:
· Bildung von Netzwerkoptionen
· Auswahl des optimalen Netzwerkschemas
· Auswahl von HV- und LV-Schaltanlagen
· Berechnung des wirtschaftlichen Vergleichs von Netzwerkoptionen
· Berechnung elektrischer Modi
1. EIGENSCHAFTEN DES ENTWURFSBEREICHS ELEKTRISCHER NETZWERK
1.1 Analyse der Stromversorgung
Als Stromquellen (PS) werden angegeben: TPP und URP.
In der Region Chabarowsk sind Wärmekraftwerke die wichtigsten Industrieunternehmen. Direkt in der Stadt Chabarowsk gibt es die Kraftwerke Chabarowskaja BHKW-1 und BHKW-3, und im Norden des Chabarowsk-Territoriums gibt es die BHKW-1, BHKW-2, Mayskaja GRES (MGRES) und Amurskaja. Alle ausgewiesenen BHKW verfügen über 110-kV-Sammelschienen, und KHPP-3 verfügt auch über 220-kV-Sammelschienen. MGRES arbeitet nur auf 35-kV-Sammelschienen
In Chabarowsk ist KHPP-1 das „ältere“ (die meisten Turbineneinheiten wurden in den 60er bis 70er Jahren des letzten Jahrhunderts in Betrieb genommen) und befindet sich im südlichen Teil der Stadt, im Industriegebiet, in dem sich KHPP-3 befindet der nördliche Bezirk, nicht weit von der KhNPZ entfernt.
Khabarovskaya CHPP-3 – das neue CHPP weist die höchsten technischen und wirtschaftlichen Indikatoren unter den CHPPs des Energiesystems und den IPS des Ostens auf. Der vierte Block des Wärmekraftwerks (T-180) wurde im Dezember 2006 in Betrieb genommen, danach erreichte die installierte Leistung des Kraftwerks 720 MW.
Als URP können Sie eine der 220/110-kV-Umspannstationen oder eine große 110/35-kV-Umspannstation akzeptieren, abhängig von der rationalen Spannung für die ausgewählte Netzwerkoption. Das 220/110-kV-Umspannwerk im Gebiet Chabarowsk umfasst: Umspannwerk „Khekhtsir“, Umspannwerk „RTs“, Umspannwerk „Knyazevolklknka“, Umspannwerk „Urgal“, Umspannwerk „Start“, Umspannwerk „Parus“ usw.
Konventionell akzeptieren wir, dass das CHPP-3 Chabarowsk als Wärmekraftwerk und das Umspannwerk Khekhtsir als URP akzeptiert werden.
Die 110-kV-Außenschaltanlage von KHPP-3 ist nach dem Schema von zwei funktionierenden Sammelschienensystemen mit Bypass und Abschnittsschalter und im Umspannwerk Khekhtsir nach einem funktionierenden Abschnitts-Sammelschienensystem mit Bypass ausgelegt.
1.2 Merkmale der Verbraucher
Im Gebiet Chabarowsk konzentriert sich der größte Teil der Verbraucher auf Großstädte. Daher wurde bei der Berechnung probabilistischer Merkmale mit dem Netzwerkberechnungsprogramm die in Tabelle 1.1 angegebene Verbraucherquote übernommen.
Tabelle 1.1 – Merkmale der Verbraucherstruktur in den geplanten Umspannwerken
1.3 Merkmale der klimatischen und geografischen Bedingungen
Das Gebiet Chabarowsk ist eine der größten Regionen der Russischen Föderation. Seine Fläche beträgt 788,6 Tausend Quadratkilometer, was 4,5 Prozent des Territoriums Russlands und 12,7 Prozent der fernöstlichen Wirtschaftsregion entspricht. Das Territorium des Chabarowsk-Territoriums liegt in Form eines schmalen Streifens am östlichen Rand Asiens. Im Westen beginnt die Grenze am Amur und schlängelt sich stark in nördlicher Richtung, zuerst entlang der westlichen Ausläufer des Bureinsky-Kamms, dann entlang der westlichen Ausläufer des Turan-Kamms, der Ezoya- und Yam-Alin-Kämme, entlang des Dzhagdy und Dzhug-Dyr-Kämme. Darüber hinaus verläuft die Grenze, die den Stanovoy-Kamm überquert, entlang des oberen Beckens der Flüsse Maya und Uchur, im Nordwesten entlang der Ket-Kap- und Oleg-Itabyt-Kamm, im Nordosten entlang des Suntar-Khayat-Kamms.
Der überwiegende Teil des Territoriums ist bergig. Flache Gebiete nehmen einen deutlich kleineren Teil ein und erstrecken sich hauptsächlich entlang der Einzugsgebiete der Flüsse Amur, Tugur, Uda und Amguni.
Das Klima ist gemäßigter Monsun mit kalten Wintern mit wenig Schnee und heißen, feuchten Sommern. Durchschnittliche Januartemperatur: von -22 °C im Süden bis -40 °C im Norden, an der Meeresküste von -15 bis -25 °C; Juli: von +11 °C – im Küstenteil bis +21 °C im Landesinneren und in den südlichen Regionen. Die Niederschlagsmenge pro Jahr reicht von 400 mm im Norden bis 800 mm im Süden und 1000 mm an den Osthängen von Sikhote-Alin. Die Vegetationsperiode im Süden der Region beträgt 170-180 Tage. Im Norden ist Permafrost weit verbreitet.
Einführung
Ein Umspannwerk ist eine Anlage zur Umwandlung und Verteilung elektrischer Energie. Umspannwerke bestehen aus Transformatoren, Sammelschienen und Schaltgeräten sowie Hilfsgeräten: Relaisschutz- und Automatisierungsgeräten, Messgeräten. Umspannwerke dienen der Verbindung von Erzeugern und Verbrauchern mit Stromleitungen sowie der Verbindung einzelner Teile des elektrischen Systems.
Moderne Energiesysteme bestehen aus Hunderten miteinander verbundenen Elementen, die sich gegenseitig beeinflussen. Die Planung muss unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen für den gemeinsamen Betrieb von Elementen erfolgen, die diesen entworfenen Teil des Systems beeinflussen. Die geplanten Gestaltungsmöglichkeiten müssen folgende Anforderungen erfüllen: Zuverlässigkeit, Effizienz, Benutzerfreundlichkeit, Energiequalität und die Möglichkeit der Weiterentwicklung.
Während der Kursgestaltung werden Fähigkeiten im Umgang mit Referenzliteratur, GOSTs, einheitlichen Standards und aggregierten Indikatoren sowie Tabellen erworben.
Ziel des Studiengangsdesigns ist das Studium praktischer Ingenieurmethoden zur Lösung komplexer Probleme beim Bau von Stromleitungen, Umspannwerken und anderen Elementen elektrischer Netze und Systeme sowie die Weiterentwicklung der für die Entwurfsarbeit erforderlichen Berechnungs- und Grafikfähigkeiten. Eine Besonderheit bei der Gestaltung elektrischer Anlagen und Netze ist der enge Zusammenhang zwischen technischen und wirtschaftlichen Berechnungen. Die Wahl der am besten geeigneten Option für ein Umspannwerk erfolgt nicht nur durch theoretische Berechnungen, sondern auch auf der Grundlage verschiedener Überlegungen.
BEISPIEL FÜR DIE BERECHNUNG EINER DER SCHALTOPTIONEN
BEZIRKSTROMNETZ
Ausgangsdaten
Maßstab: in 1 Zelle – 8,5 km;
Leistungsfaktor am Umspannwerk „A“, rel. Einheiten: ;
Spannung an den Bussen des Umspannwerks „A“, kV: 
, 
;
Anzahl Stunden maximaler Lastnutzung: 
;
Maximale aktive Last an Umspannwerken, MW: 
, 
, 
, 
, 
;
Dauer der Überlastung von Leistungstransformatoren tagsüber: 
;
Lastblindleistungsfaktoren in Umspannwerken haben folgende Werte: 
, 
, 
, 
, 
.
Bei den Verbrauchern aller Umspannwerke handelt es sich um Verbraucher der Kategorien I und II im Hinblick auf die Versorgungssicherheit, wobei Verbraucher der Kategorie II überwiegen.
1.1. Geografischer Standort der Stromquelle „A“ und 5 Lastknoten
Auswahl der Verteilungsnetzwerkkonfiguration
Die Wahl einer rationellen Konfiguration des Verteilungsnetzes ist eines der Hauptprobleme, die in der Anfangsphase des Entwurfs gelöst werden müssen. Die Wahl des Netzwerkdesigns erfolgt auf der Grundlage eines technischen und wirtschaftlichen Vergleichs mehrerer Optionen. Vergleichbare Optionen müssen die Bedingungen ihrer technischen Machbarkeit hinsichtlich der Parameter der wichtigsten elektrischen Geräte (Drähte, Transformatoren usw.) erfüllen und auch hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Stromversorgung der Verbraucher der ersten Kategorie gleichwertig sein entsprechend.
Die Entwicklung von Optionen sollte auf der Grundlage der folgenden Grundsätze beginnen:
a) Das Netzdesign sollte so (einigermaßen) einfach wie möglich sein und die Übertragung des Stroms zu den Verbrauchern sollte auf dem kürzesten möglichen Weg ohne umgekehrte Stromflüsse erfolgen, was eine Reduzierung der Kosten für den Leitungsbau und eine Reduzierung der Stromkosten gewährleistet Strom- und Stromverluste;
b) Elektrische Anschlusspläne von Schaltanlagen von Abspannstationen sollten ebenfalls möglichst (einigermaßen) einfach sein, was eine Reduzierung der Bau- und Betriebskosten sowie eine Erhöhung der Zuverlässigkeit ihres Betriebs gewährleistet;
c) man sollte danach streben, elektrische Netze mit einem Minimum an Spannungstransformationen zu realisieren, was die erforderliche installierte Leistung von Transformatoren und Spartransformatoren sowie Leistungs- und Stromverluste reduziert;
d) Stromnetzpläne müssen die Zuverlässigkeit und die erforderliche Qualität der Stromversorgung der Verbraucher gewährleisten und eine Überhitzung und Überlastung der elektrischen Ausrüstung von Leitungen und Umspannwerken verhindern (in Bezug auf Ströme in verschiedenen Netzmodi, mechanische Festigkeit usw.).
Laut PUE muss bei Verbrauchern der Kategorien I und II im Umspannwerk die Stromversorgung aus den Stromnetzen über mindestens zwei Leitungen erfolgen, die an unabhängige Stromquellen angeschlossen sind. Unter Berücksichtigung des oben Gesagten und unter Berücksichtigung der alternativen Qualitäten und Indikatoren bestimmter Arten von Netzwerkdiagrammen wird empfohlen, zunächst Varianten von Netzwerkdiagrammen zu bilden: Radial, Radial-Backbone und die einfachsten Ringtypen.
Basierend auf den genannten Bedingungen erstellen wir zehn Optionen für regionale Stromnetzdiagramme (Abb. 1.2.).
Schema Nr. 1 Schema Nr. 2
Schema Nr. 3 Schema Nr. 4
Schema Nr. 4 Schema Nr. 5
Schema Nr. 7 Schema Nr. 8
Abb.1.2. Konfigurationsoptionen für Stromkreise im Stromnetz.
Aus den zusammengestellten Schemata für weitere Berechnungen auf Basis einer Reihe von Indikatoren und Merkmalen wählen wir die beiden rationalsten Optionen (Nr. 1 und Nr. 2) aus.
I. Option I (Schema Nr. 1) beinhaltet den Anschluss der Umspannwerke Nr. 1, 2, 3, 4, 5 an Knoten A über zweikreisige radiale Leitungen (Bau von einkreisigen und zweikreisigen 110-kV-Leitungen mit einer Gesamtlänge). von 187 km).
II. Option II (Schema Nr. 2) beinhaltet die Verbindung der Umspannwerke Nr. 3 und Nr. 2 zu einem Ring von Knoten A, die Verbindung der Umspannwerke Nr. 4 und Nr. 5 zu einem Ring von Knoten A und die Verbindung von Umspannwerk Nr. 1 mit Knoten A durch Zweikreis-Radialleitungen (Bau von Einkreis- und Zweikreisleitungen 110 kV mit einer Gesamtlänge von 229,5 km).
