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在傳統的“電力系統分析”教學課程中，教師們一般僅針對一些簡單的電力系統（節點數很少）進行潮流計算，而忽視了現有潮流計算最通行常用的計算機算法。這種課程教學不僅枯燥，學生難以深刻領悟，而且與實際研究脫軌，因為目前現實中的電力系統都很復雜，采用手算不切實際，也就失去了教學的根本意義。本文針對課程教學中潮流計算方面存在的問題而進行教學改革研究。

DIgSILENT軟件的潮流計算簡介

電力系統仿真軟件DIgSILENT的名稱來源于數字仿真和電網計算程序（Digital Simulation and Electrical Network），是德國DIgSILENT GmbH公司開發的電力系統仿真軟件。

DIgSILENT軟件幾乎包含了所有電力系統的常用分析功能，如潮流計算、短路計算（包括對稱短路和不對稱短路計算）、機電暫態和電磁暫態計算、諧波分析以及小干擾穩定性分析等等。另外一個重要的特點是把機電暫態分析模型與電磁暫態分析模型結合到一起，這樣做的好處就是它不僅能夠分析電網的暫態故障，而且又能研究電網的長期的電能質量問題及其控制手段。

DIgSILENT/Power Factory提供了非常全面的電力系統元件的模型庫，包括發電機、電動機、控制器、動態負荷、線路、變壓器、并聯設備的模型，甚至包括風電機組電氣部分的模型，如：雙饋感應電機、變頻器等等；其他部分如風速、機械傳動系統、空氣動力學部分以及控制系統都采用動態仿真語言DSL進行搭建。

DIgSILENT可以描述復雜的單相和三相AC系統及各種交直流混合系統。利用DIgSILENT進行潮流計算時，通過指定發電機、異步電動機、負荷等系統元件的特性來確定與之相連的母線在潮流計算中相應的屬性，這樣就能夠以簡單的操作方式來模擬復雜而真實的系統。此外，程序還提供了多種遠程控制模式，例如多個發電機共同控制系統頻率或母線電壓等。DIgSILENT以更加接近實際情況的方式執行網絡的控制模式，使操作和計算均得到簡化。潮流求解過程提供了3種方法以供選擇：經典的牛頓-拉夫遜算法、牛頓-拉夫遜電流迭代法和線性方程法。與此同時，DIgSILENT軟件還可以進行變電站控制、網絡控制以及變壓器分接頭調整控制。當潮流計算遇到不收斂的情況時，程序會自動將非線性的元件模型逐步線性化（主要是將所有負荷逐步轉變為恒定阻抗，將非平衡節點發電機轉變為帶內阻抗的簡單電壓源），進而得出計算結果，該結果可用于對系統不收斂的原因作進一步分析。潮流計算的同時，DIgSILENT軟件還可以實現過負荷校驗計算等功能。

此外，最新版本的DIgSILENT還提供了最優潮流計算（OPF）功能。所謂最優潮流計算就是對基本潮流計算的有益補充。最優潮流計算主要采用內點法，而且提供了多種約束條件和控制手段，其目標函數主要有最小網損、最小燃料費用、最大利潤及最小區域交換潮流。

DIgSILENT軟件正逐漸成為電力系統研究方面最為認可的計算機軟件之一，其所提供的潮流計算以及仿真結果已經在世界范圍內得到廣泛認可。

課程教學安排

手算

潮流計算可以用一組高階的非線性的方程來表示，但是不含有微分方程，主要是因為潮流計算隸屬于穩態分析，故不涉及系統元件的動態特性和過渡過程，而解非線性代數方程組最基本的方法就是迭代。因此，設計潮流計算算法的首要任務同時也是最為關鍵的問題就是收斂性，最終得出合理的解。

雖然目前計算機潮流算法運用十分廣泛，但是掌握一些手算方法，不僅可以加深對其物理概念的理解，而且即便采用計算機算法，之前通常仍需采用手算求取某些原始數據。

這里所說的潮流計算手算方法主要針對簡單網絡的潮流分布，但是所謂的簡單網絡和復雜網絡之間并沒有明顯的界限。課前老師把所需進行手算的算例以及分析資料分發給學生，讓大家提前預習并先進行獨立計算。然后在實驗課上針對大家可能出現的共同問題進行詳細講解，并推導全過程，加深大家對潮流計算的認識和理解，掌握其原理。

運用DIgSILENT軟件計算電力系統潮流

前面已經說到，計算機算法是大勢所趨，而且已經得到廣泛運用，是電氣工程專業學生必須掌握的一項重要技能，也是未來繼續深造以及競爭重要工作崗位的一個重要砝碼。所以掌握并熟練運用計算機軟件對本專業學生的未來發展起著重要的推動作用。

眾所周知，DIgSILENT軟件正逐漸成為電力系統研究方面最為認可的計算機軟件之一。無一例外，任何一種電氣設計軟件都是先尋找或是自己搭建元件模型，然后通過所述關系搭建網絡模型，其次就是設置元件參數，最后進行潮流計算。那么，如何判斷一種設計軟件是否優越，就是一看元件模型庫是否豐富、準確，二看元件參數設置是否簡單明了，再者就是看控制語言是否簡潔易懂。

DIgSILNET采用有名值進行計算，電網元件從類型數據和個體數據兩個層面被嚴格定義。類型數據包含了該類型元件用于各個計算功能的基本信息，例如某一架空線路的類型為OHL110kV-1，該類型的架空線為潮流計算提供的基本信息為，，，為短路計算提供的基本信息為，。對某一類型數據的改變將影響到所有采用該類型屬性的元件。個體數據則是每個元件在分析計算中所要用到的僅與該元件本身相關的數據，例如某一架空線路的長為。采用該種方法進行計算機計算是有很多好處的。首先，我們無需再進行標幺值計算，避免了繁瑣的計算，可以直接采用一些直觀的銘牌數據等；其次，對于軟件來講，這也大大減少了數據的重復儲存，顯然對提高計算機速度也有一定的幫助。

在DIgSILNET中執行潮流計算、故障分析、諧波分析、動態仿真等功能時，可以引入多種電力電子元件，包括FACTS裝置（如SVS、TCSC和UPFC）、直流整流和逆變器等。DIgSILENT為所使用的電力電子元件提供了豐富、開放且定期更新的模型庫。

這些對于課程教學來說，減輕了單純的軟件學習難度，可以緩解學生對新軟件學習的畏難心理。這種人機交互的友好界面，不僅老師們授課講解起來比較輕松，而且學生們更易于接受，更為重要的是可激發學生的自主學習興趣。

對比手算與機算

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1高壓電氣試驗幾種介紹

截波沖擊試驗。一般是波尾截斷的波形，可用ICE標準棒狀間隙截斷，也可用多極點火截斷裝置截斷。用多極點火截斷裝置截斷時。可獲得較準的截斷時間.示傷波的截斷時間差異大于0.15Ps，截波沖擊試驗結果就有問題。用棒狀間隙截斷就不易從截斷時間的差異來判斷是否能通過試驗。截波試驗電壓為100%全渡試驗電壓時，如截斷時間小于等于3S時，兩者強度相同。與GIS聯的變壓器必須要考慮截波試驗，截波試驗必須與全渡試驗交替進行，一般采用負極性截波。

操作波試驗。由于不作操作波試驗的Urn=252kv變壓器的相間絕緣決定于全波沖擊試驗或長時感應帶局部放電測量的試驗。要進行操作波試驗時，外部空氣間隙的相間絕緣尺寸就要由操作波試驗電壓決定，可能要比不考核操作波試驗時外部空氣間隙要放大。

局部放電試驗.局部放電試驗是非破壞性試驗項目，目前有兩類試驗方法，一種是以工頻耐壓作為預激磁電壓，降到局部放電試驗電壓，持續時間幾分鐘，測局部放電量;另一種是以Um為預激磁電壓，降到局部放電試驗電壓，持續1小時，測局部放電量。局部放電量一般與帶電與接地電極表而的場強有關.與電源的頻率無關。

全渡沖擊試驗.止在修訂的1k;C76-3標準，己將全波沖擊試驗列為Um,126kV變壓器的出廠試驗項目，要進行突發短路試驗的變壓器，要在短路試驗后作全波沖擊試驗。

2加強試驗人員的技術培訓和安全意識

為了保證高壓實驗的安全，必須在平時加強對員工安全意識的培養以及員工自身技術的培訓。以人為本的工作核心是保證高壓安全實驗的一個重要措施，高壓安全實驗需要人工進行操作，制定的各種安全措施也需要人工去監督。因此，加強員工的安全意識是保證實驗安全的重要措施之一，電氣實驗室一個需要細心的工作，在實際工作中有許多輔的準備工作要做，如果這些工作做的不夠完善，只會給實驗工作帶來安全隱患。技術水平高超的工作人員可以更好的保證工作中的安全性，所以良好的員工技術培訓基礎，可以使員工熟悉高壓實驗的原理，了解被實驗品的結構，對于實驗過程中出現的各種情況有充分的理論依據和工作經驗進行處理，止確的判斷被實驗品的狀態和整個實驗過程的結論。

3規定高壓電氣試驗工作要求

至少要有兩人進行在高壓同路上使用攜帶型儀器的操作，在這種操作過程中需要對高壓設備進行停電處理或者預先做好安全防護措施，在工作前應填寫高壓工作時驗票。如果發現設備故障為系統接地故障時，嚴禁進行接地網接地電阻的測量。在雷電現象發生時，嚴格禁止對線路絕緣的測量工作。如果在同一設備附近有檢修和高壓電器試驗工作同時進行時，可以使用同一張工作票，但必須在實驗前得到檢修負責人的許可。在工作進行時，發出高壓試驗工作票之前，應首先將檢修工作票收同，同一地點不能發出第二張工作票。在高壓實驗工作進行的過程中，如果需要檢修人員配合，應將檢修人員的名單填寫在高壓實驗工作票中，事先予以說明，在實驗現場周圍應留有足夠的安全距離，在安全距離外裝設遮欄和圍欄，并在車籃或圍欄上懸掛“止步，高壓危險”標示牌，并派人看守。

4高壓電氣試驗安全措施分析研究

在實驗結束以后，或者實驗過程中需要變更接線方式時，需要有時間的相關負責人員發出降低電壓的口令，等到設備電壓降低，同零位時，斷開電源。如果實驗設備為直流實驗設備，或者具有較大的電容量，需要多次重復放電過程，每次放電時間至少要一分鐘以上，并且保證進行實驗的設備周圍，沒有大型的電容設備止在運行過程中也應充分放電。監視儀表指示，發現異常，立即通知降壓.迅速斷開電源，試驗結束后，應拆除自裝的接地短路線，恢復被試設備實驗前的接線，拆除安全網并清理和檢查現場，不應遺忘工具和其他物件.確保被試設備和場地恢復試驗前的狀況。

為了保證電氣高壓實驗的安全進行，必須采用嚴格的預防措施，首先要詳細的做好危險點的分析控制工作，在日常的工作過程中應發動每一位員工的主觀能動性，集思廣益，通過以實際工作的經驗相結合，對工作過程中所接觸的，全部高壓實驗項目中所包含的危險點進行仔細討論，認真分析，以討論結果為依據，對每一個高壓實驗項目并詳細的與之相關的過程控制規程，從實驗材料的準備，所使用設備的型號和操作標準，以及實驗后的現場清理工作要詳細說明，寫入控制規程中，并在控制規程中將所有的危險點的控制措施一一列出，是控制規程涵蓋所有的高壓實驗環節。《電業安全規程》規定了要保證操作人員的人身安全，在進行電氣高壓實驗的過程中，需要對所檢驗設備進行停電，驗電措施，在實驗之前，應裝設接地線，懸掛標示牌，對檢驗設備裝設遮攔等，在電氣高壓實驗過程中，要嚴格執行相關規程中的技術措施，保證工作中的安全性，高壓實驗針對的目標具有特殊性，在每一次高壓實驗項目開始起，必須對實驗對象進行充分的放電，操作人員應戴好安全帽，穿上絕緣靴，帶絕緣手套，合上地刀并讓被試設備充分放電之后，在相應的監護人的監護下，對被試設備本體直接連接接地導體放電，保證實驗進行之前，設備完全放電。在實驗過程中，應嚴格按照《電業安全規程》以及其他相關規定和控制規程的相關要求，進行詳細的組織工作，幾時行工作票制度，工作許可制度，工作監護制度以及工作階段，轉移和終結制度，根據現場的具體情況，由班組長或上級主管部門下達第一種工作票，并且在工作過程中，應嚴格按票實行時間作業，按照事先制定的各種規程，明確責任分工，再嚴密的現場組織下進行電氣高壓實驗，在實驗過程中應嚴格遵守呼唱制度，因為現場情況較為復雜，背景噪聲較大，人員嘈雜，彼此之間聲音很難傳遞清楚，在這種情況下更應該嚴格遵守呼唱制度，確保制度的準確執行，以保證施工的安全。

5結束語

綜上所述，只有不斷加強對電氣試驗知識的熟悉，努力提高電氣試驗技術水平克服試驗中所出現的各種主觀性難題才能切實保障高壓電氣試驗的安全保證電力系統的安全、穩定運行。

參考文獻

[l]李建明.高壓電氣設備試驗方法[M].北京.中國電力出版社，2001.

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1.電力系統光纖通信網種光纖簡介

我國電力由于電力系統的特殊性，電力系統光纖通信網建設是一項復雜的系統工程，一些專門用于電力光纖通信系統的的特種光纖也逐漸產生。電力特種光纖主要包括光纖復合相線、光纖復合地線、金屬自承光纜、相/地線纏繞光纜、相/地捆綁光纜和全介質自承光纜等幾種。目前，光纖復合地線和全介質自承光纜在我國應用較多，以下做簡要說明。

1.1光纖復合地線

光纖復合地線又稱地線復合光纜、光纖架空地線，是指在電力傳輸線路的地線中含有供通信用的光纖單元，兼具地線和光纖的作用，具有使用可靠，不需維護等優點。但總投資額較大，主要適用于新建線路或舊線路更換地線時使用。光纖復合地線不僅可以對輸電導線抗雷閃放電提供屏蔽保護，還可以通過復合在地線中的光纖來傳輸信息。除了具有優越的光學性能外，還完全滿足架空地線的機械、電氣性能要求。常見的光纖復合地線主要有不銹鋼管型、鋁管型和鋁骨架型三大類。由于我國地域廣闊，電力傳輸線路長，特別是是水電資源大部分集中在西部，而工業城市主要集中在東部沿海地區，因此這就需要大量的長距離超高壓架空線來輸送電力，光纖復合地線對于進一步發展我國電力工業，進一步提高輸電容量有著非常重要的意義。

1.2全介質自承式光纜

全介質自承式光纜是一種使用全介質材料并能夠承受自重及外界負荷的光纜。由于采用了全介質材料，不含金屬，因此光纜可以耐受高壓強電的影響。全介質自承式光纜具有重量輕、價格適中，在線路架時可帶電操作，可提供數量很大的光纖芯數，因此在我國得到電力部門的廣泛應用。全介質自承式光纜一般應用于已建成的220kV及以下的輸電線路，尤其是區域變電所之間的通信線路。全介質自承式光纜可分為中心束管和層絞束管兩大類。

2.電力通信系統光纖故障分析

在電力系統光纖通信網中，光纖的故障主要包含以下兩個方面：一是光纖在長期使用過程中逐漸老化。造成光纖老化的原因是多方面的，主要因素有電腐蝕、環境腐蝕性等。二是光纖由于外力破壞而收到損傷。如蟲蟻鼠咬、偷盜剪斷、雷擊災害、火災火燒等。

光纖復合地線較易收到雷電攻擊而損壞，由于有的輸電線路經過的地理環境或氣象條件比較惡劣，光纖復合地線為了避免雷擊對相線的傷害，又是與輸電導線一共架設在架空線路的最上部，因此光纖復合地線遭受雷擊而斷股是無法避免的。一般而言，光纖復合地線架設較多的地方斷股故障比較多，且斷股大多數出現在檔距中。從材質上來說，外層為單絲直徑較小絞線或鋁合金絞線的光纖復合地線更易發生斷股。多數情況下，外層斷股與光纖復合地線內層結構型式無關，因此斷股大多數未對光纖通信造成影響。因此，要在耐雷方面進一步提高光纖復合地線的性能。

全介質自承式光纜則較易收到電腐蝕的傷害。干帶電弧是造成全介質自承式光纜表面產生電腐蝕的最主要原因。電弧產生的高熱，使外護套表面的溫度升高，產生樹枝化的電痕，直至燒穿光纜的外護套，最后造成斷纜事故發生。光纜鋁絲端部電暈放電引起的劣化，造成光纜的出現電腐蝕。若全介質自承式光纜的懸掛點位置較為偏高，導致全介質自承式光纜承受的空間電位和電場強度大大超過設計水平，引起光纜表面電腐蝕。

3.電力系統通信光纖保養與維護

對于光纖復合地線，首先要選擇合理的光纖外護套。當前，光纖外護套有鋁管、鋼管和塑料管三種管材。其中塑料管造價低，塑料管光纖復合地線最高承受短路電流引起的短時溫升不能超過180℃；而鋁管造價相對較低，承受短時溫升的能力不超過300℃；不銹鋼管造價高，承受短時溫升的能力可達450℃。用戶可根據工程具體情況，合理選擇光纖外護套，已達到保護光纜的作用。

于全介質自承式光纜，首先要選擇電場強度小于25kV的地方作為光纜掛點，避免發生導線鞭擊光纜。其次，要根據電場強度合理的選擇光纜外護套材料，當空間電勢小于12kV時，采用黑色高密度聚乙烯外護套。當空間電勢在12～25kV時，則可采用黑色高密度抗電痕外護套。在污染較為嚴重的地區，應對光纜進行特殊處理，減少表面污層形成。

4.小結

電力系統通信是電力工業的一部分，能夠保證電力系統安全、穩定、經濟運行。隨著光纖通信技術的不斷發展，光纖通信技術在電力通信系統中得到了廣泛的應用。本文簡要分析了電力系統中常用的特種光纖，并分析了常見的光纖故障，最后對光纖的保養和維護做了簡要的分析。■

【參考文獻】

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我國電力營銷信息化起源于20世紀70年代，雖然管理體制進行過多次調整，但計算機裝備水平一直處于領先地位。根據統計來說，到2010年底，各電力公司主要崗位工作人員使用計算機的比率幾乎是100％，各網省電力公司本部局域網覆蓋營銷業務工作面積達95%以上。電力企業在不同時期不同部門為滿足業務需要而進行了一系列信息系統建設，但這些系統多數是在未經科學合理的整體規劃下建成的，各系統之間缺乏聯系，信息不能共享，業務不能協同開展，對企業管理決策的作用十分有限。2電力營銷信息化系統的構建

2.1 ORACLERAC 并行集群

集群是一種并行或分布式的處理系統，由相互獨立的、通過高速網絡互連的兩個或多個計算機組成，高可用性集群，通常采用主、備兩臺服務器，由主服務器對外提供服務，當主服務器斷電或系統異常時，集群軟件自動將集群應用切換到備份服務器，在切換過程中對外服務將發生中斷。負載均衡集群，負載均衡集群與高可用性集群相比最大的不同在于負載均衡集群中的所有節點都是活動節點，都能對外提供服務，沒有主備之分，同樣當集群單個或部分節點異常時，剩余節點將接管故障節點對外提供服務。Oracle 集群實質上就是使多個服務器訪問同一個Oracle 數據庫，這樣一方面可以避免一個服務器數據庫不能訪問，同時也可以進行并行運算和負載均衡。從軟件組件上來講，一個 Oracle集群由多臺服務器組成，用于監聽自己的網絡端口；每臺服務有自己的OracleRAC 服務，用于數據庫的集群訪問；每臺服務器有自己的集群就緒服務，用于集群管理；所有的服務器通過自己的操作系統訪問一個共享的存儲設備。當有客戶端訪問時，由上而下依次調用相應的軟件。從邏輯結構上來講，集群中的每臺服務器有一個實例，每臺服務器上的實例都對應到同一個數據庫。在集群中有兩臺服務器，每臺服務器擁有一個實例，每個實例都訪問同一個數據庫，數據庫存儲在共享磁盤上。Ora－cle10gRAC采用服務漂移、VIP 漂移和TAF 透明故障切換等新技術，有效的解決常見的軟硬件故障引起 SQL 語句故障、用戶進程故障、網絡故障、用戶錯誤故障、實例故障和介質故障等。

2.2 RAC 集群

服務器方面采用2*560A，IBMSystemp5560A中型服務器擁有出色的性價比，它基于 POWER5 系列CPU下具備了大型機的可靠性、可用性等。磁盤陣列使用DS4700，DS4700 是一款中級存儲服務器，其存儲能力能夠達到 33.6TB，使用最新的存儲網絡技術，能夠提供端到端的4Gbps的光纖通道解決方案。由于無論各節點間的心跳信息傳遞，應用對數據庫的訪問等都對網絡傳輸速度以及穩定性有較高要求，擬采用H3CS5500 千兆光纖交互機作交換。由于主機的網絡通訊部分亦需要考慮冗余，擬對每一節點的服務器網卡使用綁定技術兩兩綁定，保證網絡暢通。

2.3 存儲

磁盤陣列方面采用RAID1+0模式劃分，綜合使用條帶化技術和鏡像技術，前者把連續數據分割成數據庫，分布存儲到各硬盤上加快速度，后者把數據鏡像都其他磁盤上加強冗余。共享存儲設備的存儲機制擬采用ORACLE自帶的自動存儲管理，使用ASM兼顧了裸設備的快速IO和OMF文件的方便管理這兩個優點。ASM可以在磁盤間IO的負載均衡，完成數據的條帶化和鏡像，并執行聯機磁盤配置和動態重平衡等，提高I/O的性能和數據可靠性。

2.4 RAC

集群按照系統規劃搭建系統軟、硬件平臺，安裝 AIX 操作系統，連接光纖存儲，綁定網卡，劃分存儲硬盤。按照 ORACLE 系統要求安裝操作系統補丁，建立 oracle 用戶和 dba、oinstall 組，以及修改系統參數。修改/etc/hosts文件，按照網絡規劃添加 VIP、Privat-Ip、Public-Ip。配置節點之間的雙機互信，以便雙機能夠互訪。在 ORACLE 用戶下按要求設置對應環境變量。安裝 ORACLE 集群軟件，并根據規劃設置 VIP。以集群模式安裝數據庫應用軟件。創建 ASM 實例，按規劃把對應的裸設備磁盤加入磁盤組，由于陣列劃分的時候已經做了鏡像，在這里只使用ASM的條帶化功能。創建 ORACLE 實例，并使用 crs_stat_t 命令查看集群狀態。使用DBCA創建 TAF 服務。

2.5 系統測試

數據表查詢過程中出現幾秒鐘的中斷，然后查詢繼續進行，查詢完畢后顯示的記錄數目與表中數據的實際數目一致；負載均衡測試通過Loadrunner 模擬每隔 1 秒登錄一個用戶并運行不同的 SQL 語句；查詢 gv$session 視圖動態跟蹤兩節點相關的 session 數量變化信息。發現兩節點上的 session 數量均衡分布，新增加 session 會自動連接到相對較為空閑的節點上。這說明應用負載被自動均衡分布到所有的節點上。

2.6 維護

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高速鐵路電力系統的組成比較復雜，按照功能與作用主要可以分為牽引和電力兩部分前者是為高速鐵路行車提供電源系統，后者是承擔牽引供電以外所有鐵路負荷的供電任務，包括信號系統、生產、車站、供水系統以及生活等鐵路用電負荷的高速鐵路電力供電系統，其供電可靠性不僅直接影響鐵路運輸系統的正常安全運行，還關系到很多鐵路職能部門的正常工作，鐵路電力供電系統由于應用的特殊性，在系統構成和功能上都有一些有別于電力系統的特點，主要體現電壓等級低、系統接線形式簡單以及供電可靠性要求高這三方面：

第一，從電力系統的角度看，鐵路負荷屬于終端負荷，直接面對最終用戶，所以，鐵路供電系統中絕大多數為10kV和35kV變配電所，這取決于地方供電系統電源的情況和鐵路就地負荷的要求；第二，鐵路供電系統的接線就像鐵路一樣，是一個沿鐵路敷設的單一輻射網，各變電所沿線基本均勻分布，并且互相連接，構成手拉手供電方式；連接線自閉線和貫通線兩種，連接線除了實現相鄰所之間的電氣連接外，還為鐵路供電最重要的負荷提供電源；第三，鐵路供電系統雖然電壓等級低，接線方式簡單，但對供電可靠性的要求卻很高，其負荷的供電中斷時間不能超過150ms，否則，將會導致所有供電區間的自動閉塞信號燈變為紅燈，影響鐵路的正常運輸。

三、提高電力系統可靠性的措施

鐵路沿線分布著車站和通信基站，這些地面設施是保證鐵路運輸暢通和安全的基礎設施，上述設施需要電力可靠供應，高速鐵路對電力供電提出了更高的可靠性要求，全線供電安全、可靠性取決電力貫通線的運行水平，供電可靠性依賴于鐵路供電設備配置水平，采用的可靠性措施主要有三方面：

第一，保證系統可靠備用，各配電所自國家電網接引兩路電源；各配電所采用單母線分斷接線型式；10kV配電網絡采用雙路環網電力電纜；變配電所、箱式變電站內配電變壓器按雙臺配置；第二，提高設備可靠性，配電所選用SF6氣體絕緣開關柜；箱式變電站選用SF6氣體絕緣環網開關柜；變壓器選用干式變壓器；低壓開關柜采用高可靠性、模數化、組合式柜型；第三，提高系統抵抗自然災害能力，電線入地；設備進屋；備用發電機；從高壓到低壓全部采用遠動。

四、高速鐵路電力供電系統新技術的分析與研究

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隨著中國經濟高速發展，電能的消耗也不斷增加，城市用電緊張的問題日益凸顯，因此，增建變電站、擴大電網規模勢在必行。但是另一方面，城鎮化建設的加快也造成了人口的遷移，越來越多的人涌向城市，這就造成了原本就稀缺的城市土地資源越來越匱乏。這兩個同樣尖銳卻又存在不可調和矛盾的問題導致了目前大型城市電網的建設越來越集約化，一個500kV中心變電站可能同時存在十回甚至更多的出線。牽一發而動全身，一旦發生故障，可能會造成城市中心區大面積停電，社會影響極其嚴重。比如2012年發生的深圳市“4.10”停電事件、2013年上海市“6.3”停電事件[1]以及2014年發生的東莞“4.11”停電事件，每一次大停電事件對這些超級城市的經濟損失都無法估量，引起的社會反響更是成為全國關注的焦點。而造成這些大停電的原因除了設備折舊、母線短路故障之外，敏感時段（早上7：00-夜間23：00）的人為操作也是主要原因之一。相較于前兩個因素的不確定性，敏感時間段的人為操作是更應該也更可控的一個基本要素。因此，對于大中型城市，減少在城市正常工作時間段的電力倒閘操作顯得尤為必要。

本文通過一個具體的計劃工作倒閘操作案例，分析了初始倒閘操作方案中存在的風險，結合該風險分析提出了一種減少倒閘操作步驟的新方案，進而得出優化后的操作方案。

2 案例分析

某市供電局計劃對220kV變電站A內設備開展月度檢修工作，圖1所示是當日該變電站A的電氣主接線圖。220kV側是雙母線結構、分別為220kV1M和2M，母聯2012開關在運行狀態；110kV側是雙母單分段結構、分別是110kV1M和2M、6M，母聯1012及分段1026開關均在運行狀態。

圖1 220kV變電站A電氣接線圖

現變電檢修人員計劃對110kV分段1026開關進行防水防潮改造及一次設備檢修維護工作，申請將110kV分段1026開關由運行狀態轉為檢修狀態。為了確保電網的供電可靠性以及高壓側、中壓側零序網絡的一致，在停電前，調度給出如下停電意見：

（1）將220kV變電站A的#3主變變高2203開關由掛220kV1M倒至220kV2M運行；

（2）變電站A的#2主變變高2202開關由掛220kV2M倒至220kV1M運行；

（3）變電站A的#3主變變中1103開關由由掛110kV1M倒至110kV6M運行；

（4）變電站A的#1主變變高和變中中性點接地運行；

（5）變電站A斷開110kV分段1026開關，斷開220kV母聯2012開關

我們發現，該意見需要對220kV變電站A進行兩次220kV的倒母線操作以及一次110kV倒母線操作，涉及的操作步驟較為復雜，很容易在倒母線的過程中出現雙母跳閘的風險，從而引起大面積停電，造成不利的社會反響。

進一步分析操作方案可以發現，之所以要進行如此多地倒閘操作，一方面是為了保證供電的可靠性，采取步驟（3）；另一方面是因為零序電流的特殊性，因為零序電流三相相位一致，只有通過中性點才能可靠流通。為了能保證零序電流的流通，于是操作方案中進行了步驟（1）、（2）以及（4）的操作。

3 新倒閘操作方案

通過節2中的案例分析，我們明確了倒閘操作方案的目的是為了降低電網操作風險，同時也保證零序電流可以可靠流通。因此，我們可以采用另一種倒閘操作方案。以下我們稱節2中的方案為方案1，新方案為方案2。

方案2：

（1）變電站A的#3主變變中1103開關由由掛110kV 1M倒至110kV 6M運行；

（2）變電站A的#1主變中中性點接地運行；

（3）變電站A斷開110kV分段1026開關。

在該方案中，倒閘操作步驟被精簡，而且不再涉及關鍵的220kV的倒母線操作，基本杜絕了220kV發生雙母跳閘導致大面積停電的風險，提高了電網的可靠性。但是，是否這種方式安排就滿足方案操作完畢后，110kV1M和2M上有兩臺主變，110kV 6M也有兩臺主變，保證了電網供電的可靠性。

4 新倒閘操作方案結論與分析

對于同一個變電站內的變壓器，我們可以認為各臺變壓器高壓側、中壓側以及低壓側的阻抗分別相等；另外，降壓三繞組變壓器的中壓側阻抗一般為一個較小的負值，變高和變低阻抗絕對值要比變中的阻抗絕對值大，變高側阻抗最大[2]，在方案1中，則當110kV 1M、2M側的110kV線路發生短路故障時，當高壓側阻抗比低壓側阻抗大較多時，兩種方案得出的零序電流相差不大。當低壓側阻抗較小時，也會進一步減小，從而和也會更加接近。

因此，當變壓器低壓側的阻抗較小時，我們可以采用方案2替代方案1進行倒母線操作，所產生的零序電流偏差很小，對零序保護影響很小，而且方案2同樣保證了電網的供電可靠性。

另外值得注意的是，當采用方案2進行倒母線操作后，若110kV 側的110kV線路發生短路故障，會較大一些，此時的零序短路電流會略偏小，因此不存在零序保護的誤動風險。考慮到目前電力系統繼電保護冗余度的提高，從這個方面一定程度上提高了方案2的可靠性。

篇7

電力工業是為國民經濟和社會發展提供能源的重要基礎產業，也是關系國計民生的公用事業。但日益復雜的電力系統，發生故障的幾率也在不斷增加，某些擾動可能導致大面積停電和穩定性問題尖銳化，嚴重時系統可能失去穩定。

目前電力系統中的常用的故障分析系統有故障錄波系統、輸電線路行波測距系統、小電流接地選線系統和電能質量監測系統等，這些系統為分析電網故障、確定電力系統在特定情況下的運行狀況提供了強有力的支持。這一類應用的共同點是都要對某些模擬量數據進行記錄、分析和計算，從而實現不同故障分析系統的功能。但目前處理錄波數據的系統一般只針對具體的應用而開發，相互之間盡管在數據處理方面有許多共性，卻是由不同公司各自開發的，系統的開放性差，只適用于某一種特定的應用，缺少平臺化的設計思想。這樣就形成了所謂的“自動化孤島”現象。

二、故障數據分析平臺的功能分析

目前電力系統中常用的故障數據分析系統有以下幾種：

（一）故障錄波分析系統

故障錄波系統是電力系統發生故障及振蕩時能自動記錄的一種系統，它可以記錄因短路故障、系統振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等大擾動引起的系統電流、電壓及其導出量，如有功、無功及系統頻率的全過程變化現象。主要用于檢測繼電保護與安全自動裝置的動作行為，了解系統暫態過程中系統各電參量的變化規律，校核電力系統計算程序及模型參數的正確性，故障錄波已成為分析系統故障的重要依據。

系統主要由電流(電壓)智能監視模塊、通信鏈路、監視微機和分析軟件四部分組成，該系統將多個智能監視模塊統一編址，通過通信網與分析主機相連，組成故障錄波系統。每一個智能監視模塊相當于一個獨立的微型故障錄波器，在線監視一條線路的運行狀況，連續采集數據。當該線路發生異常時，相應模塊連續采集一段設定時間段的線路運行數據，然后，將異常出現時刻前后各一段設定時間的數據作為故障錄波信息保存，并上傳給分析主機；分析主機將模塊上傳的數據加以保存、遠傳和處理，并可將異常波形顯示并打印出來。

（二）輸電線路行波測距系統

當輸電線路發生故障后，必須通過尋線找出故障點，并根據故障造成的損壞程度判斷線路能否繼續運行還是須停電檢修。行波測距是目前應用廣泛的故障測距方法，其基本原理是：在電力系統發生故障后，在故障點將產生向兩端運行的暫態行波，暫態行波在傳播過程中遇到不均勻介質時，將發生折射和反射，因此在故障點和母線檢測處暫態行波會發生反射和透射，這樣就可以利用兩個波頭之間的時間差來完成故障定位。

行波采集與處理系統安裝在廠站端，采用集中組屏式結構，一般包括行波采集裝置、T－GPS電力系統同步時鐘以及當地處理機三部分。行波采集裝置主要負責暫態電流信號的采集、緩存以及暫態啟動，并生成啟動報告；T－GPS負責提供精確同步脈沖信號及全球統一時間信息；當地處理機由一臺工控機構成，負責接收、存儲來自裝置的暫態啟動報告，并與安裝在線路對端所在變電所內的行波采集與處理系統交換啟動數據，從而自動給出雙端行波故障測距結果。

（三）小電流接地選線系統

電力系統配電網故障中絕大部分是單相接地故障。由于故障電流小，系統可帶故障繼續運行一定時間，小電流接地方式可顯著提高供電可靠性，同時也具有提高對設備和人身安全性、降低對通訊系統電磁干擾等優點。但長時間帶故障運行，特別是間歇性弧光接地故障時，過電壓容易使電力設備出現新的接地點使事故擴大；同時故障電流可能使故障點永久燒壞，最終引短路故障。因此故障后快速選擇故障線路就顯得十分重要，在發生故障時須準確選出故障線路，以便及時切除故障。

由以上分析可以得出故障處理系統的共性：首先進行數據的采集和存儲，再由數據處理模塊進行數據的分析、計算及各種特征的提取等操作，最后對所得結果進行保存、顯示和打印等。但目前不同的故障處理系統只針對具體應用開發，缺少通用平臺的概念。

三、平臺的主要功能模塊與工作流程

參數設置模塊可以對平臺運行的參數進行設置，使平臺在合適的狀態下運行。前置機通過規約處理模塊與站端裝置進行通信，接收不同監測裝置上傳的各種錄波數據，包括對不同通信規約傳輸數據的打包與解規約。數據通訊模塊負責與后臺機交換信息，若從裝置收到的錄波數據格式不符合Comtrade標準則先調用數據格式轉換模塊然后再將轉換后的數據交給數據通訊模塊。

故障處理模塊負責把接收到的數據進行分析處理，將數據分析后通過數據庫管理模塊送入數據庫服務器中，故障處理模塊還提供與高級應用程序的接口。報表管理模塊從數據庫中取得數據生成各種報表，裝置參數整定模塊在后臺機上發送參數整定命令，通過前置機發到裝置以調整裝置的運行狀態。裝置運行監控模塊實現監測與控制裝置運行狀況的功能，告警模塊處理裝置上報或是系統操作所產生的各種告警信息。

當用戶要查看錄波數據曲線時調用錄波查詢模塊查找到滿足要求的數據，再通過錄波曲線顯示模塊對要分析的數據進行查看。用戶權限設置模塊設定用戶的使用權限，以提高平臺的安全性。

四、結束語

本文提出的電力系統故障數據分析平臺，遵循標準化、模塊化、分布式、分層次的設計原則，具有良好的通用性和可擴展性，為開發故障錄波系統、行波測距、小電流接地故障監測和電能質量監測等以處理錄波數據為主的信息管理系統提供全面的底層支持。平臺的使用可以提高軟件的重復利用率，避免重復開發，減少電力企業的投資，有利于提高電網的運行和管理自動化水平。

參考文獻

[1]劉念、謝馳、滕福生，電力系統安全穩定問題研究[J].四川電力技術. 2004.（1）：1－6.

篇8

當今，為了更好地為國家整體經濟的發展，以及電力技術的不斷提高，新電力設備不斷的使用，電力系統越來越復雜。而復雜的電力系統是否能夠穩定運行成為電力系統至關重要的環節。只有電力系統的穩定性才能持續保證電力的供應，進而保證工業經濟和人民的日常生活。

電力系統的穩定性運行問題開始受到關注最初是在上世紀40年代，之后由于電力系統發展的重點在技術創新和互聯網等方面上，電力系統的穩定性運行一直發展相當緩慢，以至于穩定性的理論體系也遲遲未建立完全。近些年來，隨著全球電力系統出現的幾起大型的電力系統穩定性破壞引發的事故（如用電負荷超高導致系統崩潰的事故等），例如，在西方發達國家就曾出現過由于穩定問題出現的大面積停電導致重大經濟損失[1，2]。因此，當前電力系統的穩定問題越來越引起了業內人士的廣泛關注，并認為電力系統的穩定運行成為制約電力系統發展的瓶頸[3]。

目前，電力系統穩定性問題分析開始得到不斷的發展，現在按照對失穩機理的認識，電力系統的分析方法可以分為兩類即靜態和動態分析方法。為了更好地指導以后的電力系統穩定運行和及時發現問題，在此對電力系統的穩定性問題的分析方法進行分析。

二、電力系統穩定性問題及其分類

電力系統穩定是指當受到一定的擾動時（或者小擾動或者大擾動），系統的電壓能夠保持不變，即使受到影響仍然可以在限定時間內恢復到允許的范圍內，不會發生崩潰或者偏低的情況。然而，在實際總往往受到擾動后無法在短時間內恢復到允許值或者出現崩潰等極端情況，此為電力系統的穩定性問題出現問題。

如何避免電力系統不穩定首先要確定是何種擾動導致的，即分析穩定失穩的機理。由于穩定劃分的標準不同，電力系統穩定性問題的具體的分類也有差異。例如，導致失穩的擾動規模來看，分為小擾動和大擾動；根據失穩事故時間的場景來看，分為暫態穩定、中期穩定和長期穩定等問題。

三、電力系統穩定性問題的分析方法

根據前面所提到的電力系統失穩的機理，目前的電力系統的穩定性分析方法主要有兩類，即靜態電壓穩定分析方法和動態電壓穩定分析方法。

1.靜態電壓穩定分析方法

當電力系統受到的干擾較小不足以引起系統的自發振蕩等問題的時候，可以認為系統是靜態的。靜態分析方法是以潮流方程為基礎的分析方法。該分析方法比較成熟，當前應用較廣。該方法的本質是認為電壓穩定是符合潮流問題，而電壓穩定與否關鍵是找到穩定與失穩的臨界點，即通常所說的電力網絡中的潮流極限，并通過各種方法求得此點并掌握失穩與穩定臨界的極限狀態的不同特征作為失穩的崩潰點[4]。

根據這一原理，該類靜態電壓穩定分析方法又可以細分為潮流多解法、靈敏度分析方法、奇異值分析法和連續潮流方法等。

其中，靈敏度法相對來說計算過程比較簡單，結果也非常清楚，適合于單臺發動機單負荷的電力系統中應用。奇異值法則是更加關注雅克比矩陣的奇異性對穩定性的影響，該方法計算簡單，技術成熟，應用很廣。

2.動態電壓穩定分析方法

其實，電力系統不能簡單歸類為靜態狀態，實質上電力系統更多的被認為是動態系統，即通常系統受到的干擾力都是很大的，容易使原來的運行狀態發生變化。因為系統中很多因素是動態可變的，正是因為可變性導致了電壓失穩。例如發電機的參數和動態特征、無功補償設備特征等。

目前，動態電壓穩定分析的方法可以分為以下幾類：小擾動的分析法、暫態電壓穩定分析法、中期電壓穩定分析法和長期電壓穩定分析法等[5，6]。

在此介紹以下暫態電壓穩定分析方法。與靜態相比，暫態是否穩定主要考慮的是電力系統在受到較大的擾動時電力系統的主要單元（這里主要指的是發動機）能否還能保持原來狀態運行。在研究此類問題的時候，通常需要進行簡化。暫態穩定分析的方法可分為兩類：數值解法和直接解法。

四、結論

為了更好地服務經濟生產，電力系統的穩定非常重要。特別是在當前長距離、高功率輸送電力的系統中，這就需要業內人士掌握相應評定電壓穩定的技術，探索出更為準確和貼切實際的穩定性值班，這樣可以更好地服務于社會。

參考文獻

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[2]Middlebrook R D.Input filter considerations in design and applications of switching regulators[C]. IEEE IAS Annual Meeting，Piscataway，1976， 1：158-162.

[3]潘冠文 電力系統電壓穩定性分析方法及展望[J].電源技術應用，2013，4：125.

篇9

實踐中可以看到，電廠熱力系統節能關系著國家節能降耗之大局，同時也是關系著電廠的可持續發展，因此加強對電廠熱力系統節能問題的研究，具有非常重大的現實意義。

1電廠熱力系統計算常用方法分析

對于熱力系統計算而言，主要是對電廠汽輪機組性能進行分析，對熱力試驗、熱力系統改進計算工作進行分析，對熱力系統計算的主要目的在于機組熱性指標的確定，因此熱力系統計算方法的有效選擇，成為機組熱經濟性研究的前提和基礎。

常規熱平衡法：基于質量、能量平衡，對電廠熱力系統數值進行計算。在此過程中，需對電廠熱力系統運行過程中的變工情況進行計算，對汽輪機抽汽口、排汽端蒸汽參數和回熱系統參數進行明確，目的在于明確汽輪機新膨脹過程線以及該系統具體參數，其中的難點和核心在于計算汽輪機變工況。

等效熱降法：該方法主要以新蒸汽流量、熱力過程線以及循環初終參數均保持不變為前提條件，以等效熱降變化為基礎對熱力系統自身的熱經濟性進行分析研究。局部分析熱力系統時，等效熱降法的應用有效的改進常規熱力計算缺陷與不足等問題，并且建立了熱力系統分析研究新方法，從而使熱力計算實現系統分析。

循環函數法：實踐中，根據熱力學第二定律之規定，通過分析循環不可逆性，以循環函數式作為現代汽輪機循環節能定量計算的工循環函數法，實際上是一種計算復雜熱力系統的有效方法。

熵分析法：在體系熵平衡計算過程中，求出熵產分布與大小，分析熵產影響因素，以此來確定熵產、不可逆損失之間的關系。同時，還有火用分析法，其主要是在熱力學定量基礎上，以環境為基礎對能的本性的全面認識。

代數熱力學法：該方法是一種熱力系統能量有效分析法，其主要是利用事件矩陣對系統中的相關子系統的能量出入關系。對于火用矩陣而言，其對各股流火用值、分支等進行了定義，對單一系統中的出入流進行了關系性分析，最終得到一個結構矩陣，以此了從全局對全系統和子系統之間的關系趨勢進行研究。

2當前國內電廠熱力系統問題分析

首先，分析方法存在缺陷，研究局限性比較大。實踐中可以看到，對于電廠熱力系統的分析方法依然存在欠缺與不足，尤其是使用的計算工具表現出一定的滯后性，需改進和創新。利用計算機進行熱力系統節能研究過程中，還存在著很多的問題與不足，通常情況下采用的是傳統的局部優化法，而對熱力系統的節能分析法研究甚少。同時，研究存在著一定的局限性。本質上來講，對于熱力系統研究長期處于相對固定狀態，雖然穩態模式下的研究可促使發電系統一直保持恒定狀態，而且在一定程度上也可降低研究復雜度，但是其局限性也是非常明顯的，對電廠節能降耗工作可能會產生非常不利的影響。

其次，對電廠熱力系統的分析指導存在著問題。節能降耗是當前最需大力支持的項目，實踐中必須不斷的提升和創新電廠工作觀念。實際工作中，管理人員對電廠分析、指導存在著不到位現象，這成為電廠熱力系統節能發展的重大桎梏。比如，電廠管理不善、對具體情況分析不到位，則可能會導致電廠管理失控。

3電廠熱力系統節能策略

基于以上對電廠熱力系統計算方法、存在的主要問題分析，筆者認為實現電廠熱力系統的有效節能和降耗，可從以下幾個方面著手。

3.1鍋爐排煙過程中的余熱有效回收和利用

電廠鍋爐的排煙溫度通常可達150度～160度，若在鍋爐上方適當的位置加裝暖風扇，則其排煙溫度也達150度，因此電廠熱力系統運行過程中的鍋爐熱損失是非常大的。基于此，如何才能降低能耗，有效的利用這些熱量，成為一個值得深思的問題。低壓省煤器是一種較為有效的節能裝置，它實際上就是一個處于鍋爐尾部位置的汽、水換熱器，與鍋爐省煤器相似。然而，通過其內部的并非高壓給水，相反則是低壓凝結水。其主要有兩種連接方式，即低壓省煤器在電廠熱力系統中的串聯和并聯。對于低壓省煤器而言，其水源來自于低壓加熱器出口，而且凝結水在低壓省煤器中吸收其排煙熱量予，待溫度升高后，再將其通入低壓加熱器系統之中。實踐中可以看到，串聯形式的省煤器經濟性比較好，這主要是因為該種形式下流經低壓加熱器的水量最大；確定低壓省煤器受熱面以后，鍋爐排煙冷卻程度以及其熱負荷均非常的大，因此對排煙余熱循環應用效果非常的好，從而實現了節能減排之目的。

3.2 利用化學方法實現節能減排

電廠熱力系統節能減排中的化學方法，主要是基于對裝載有抽凝汽式熱力機組系統的一些電廠而言的，該方法主要是利用化學水填補凝汽機實現節能減排之目的。將化學水添入到凝汽機之中時，其中的大量氧氣會被除掉。同時，運行過程中將霧化設備安裝在凝汽機入口位置，從而確保化學補充水霧化，以此來提高電廠熱力系統廢熱回收利用率。實際操作過程中，若能夠將凝汽機處理成真空狀態，則該種方法的應用效果會更好，節能減排效果也最佳。

3.3減少煤炭用量，提高電廠發電效率

在電廠機組中，全面推廣應用性能管理系統，這是一種采用基于離散坐標法描述鍋爐內熱流密度時空分布特性的創新方法，利用火焰動態計算模型，對火焰中心、高溫腐蝕以及爐膛結渣問題進行分析，從而實現了條件的有效優化。此外，在當前的電廠信息化管理系統建設與發展過程中，有效的引入機組運行性能管理模式，可實現主動性能管理功能，并且能夠及時發現電廠機組運行中的相關性能問題與不足，提出一些有效的、針對性解決策略，并在此基礎上逐步建立健全機組應用性能考核機制。正所謂無規矩不成方圓，因此電廠通過制定有效的管理機制，開有效減少煤炭用量，提高電廠發電效率，同時這也是節能減排的客觀要求。

4結論

總而言之，面臨當前國內國際能源資源短缺的現狀，發展節能降耗產業勢在必行，而對于能耗大戶――電廠熱力系統而言，節能減排是其發展的必由之路。因此應當加強思想重視和技術創新，以確保我國電廠電力事業的可持續發展。

參考文獻

[1]劉建偉.火電廠熱力系統節能技術探討[J].城市建設理論研究，2011(31).

篇10

2實踐教學方法的探討

2.1增加與本課程相關前沿科學實踐問題的介紹

增加與“電力系統分析”課程相關聯的現代化科技知識的介紹，這對提高學生對該課程的興趣和了解有很大幫助，比如對電網大數據、電網智能化現代化等結合實際電網進行講解，而作為電氣工程專業學生，結合這些最新領域實際知識對“電力系統分析”課程中的電網數據計算了解更深刻。

2.2結合企業對實踐教學探討

對于農業大學，本課程在教學過程中也要增加地方電力企業相關專業內容，提高對行業知識的認識，重視理論和實踐能力的協同發展，定位于培養高素質和應用型的卓越工程師人才。請企業工程師進課堂，對電力系統、發電機短路現象分析以及自動勵磁調節系統、柔性輸電裝置的特性等內容知識講解。爭取培養學生應用意識，將書本知識和電力企業實踐結合，培養學生成為專業的電力工程師，同時也培養學生的實踐創新能力。通過理論知識和企業實踐，使學生掌握地方電力的基本情況，具有初步的電力實踐技能，進一步提高學生解決實際問題的能力。

2.3建立課外實習基地

電氣工程專業在阿克蘇電力公司、農一師電力公司建立實習基地。在每年的6月份組織農電和電氣工程專業大三學生為期10天的參觀實習。在實習過程中，通過對調度中心、各個電壓等級的變電站、無人智能電站、發電廠以及營業收費廳等熟悉和學習，充分了解電力系統的結構和工作狀況，通過課外實習基地，不僅使學生加深了理論知識的理解，還使學生拓寬了視野，加深了地方電力系統的認知，提高了學生繼續探索電力知識的積極性。

2.4增加提高實踐認知的輔助教學環節

在開設“電力系統分析”課程設計時，對于復雜的“電力系統分析”內容包括穩態分析、短路分析、潮流計算等設計，引進了“電力系統分析仿真”軟件，利用阿克蘇電網、農一師地方電網等實際運行電力系統數據，通過地方實際電網模擬操作電網運行，使學生在校就能獲得與實際系統操作幾乎相同的訓練。

2.5實驗方法及實驗手段的改革

完善實驗教學考核方法。在“電力系統分析”實驗中，主體是學生，實驗的考核依據是：做實驗的平時表現、操作是否能完成、報告填寫是否認真和詳細等部分組成。每次實驗成績都作為總成績的一部分，全部實驗的成績作為最終成績。在學生開始做實驗后，要引導學生提出問題、分析問題，最后能獨立解決問題，對學生提出的疑問，要啟發他們獨立思考問題，舉一反三，對專業知識的實際應用有更深的理解。對電力系統仿真實驗臺，學生分組完成潮流分析實驗、短路電流計算實驗以及整個系統工作實驗等重要實驗。從實驗方案的設計包括各類計算、線路搭接到實驗分析和撰寫報告等系統工作都由實驗小組通過合作來完成，有效鍛煉了學生的團隊合作精神。

3結語

“電力系統分析”課程教學主要為了培養學生能力，尤其是工程實踐能力，必須熟練掌握理論知識和實踐知識（包括實驗和實習設計等）。學校是發揮教、科、研優勢的地方，通過和企業合作、依托地方政府才能發揮學校的作用，完善服務平臺，構建開放式的服務體系。在教學過程中形成一種以學生為中心，以培養他們創新能力作為目標，不但培養學生的理論基礎知識，還有過硬的工程實踐能力。通過和地方企事業單位合作，拓寬實習合作領域范圍，形成“電力系統分析”課程的實踐創新培養模式，克服“電力系統分析”課程以往實踐教學的不足。為了提高“電力系統分析”課程的實驗教學應該做到：一是要以培養學生創新能力和激發學生興趣為出發點，注重實驗、實習質量，努力做到讓學生從枯燥的理論教學中找到興趣點。二是通過地方電力企業的實習，讓學生了解電力系統各個組成部分的工作過程和工作原理，對電力系統有了全局認識，增強應用意識。

作者:李建軍 孟令鵬 楊偉杰 單位:塔里木大學

參考文獻

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篇11

Analysis of power system harmonic load model

LU Hui?hui1， SU Cheng?yue1， ZHANG Wen?jia2， ZHOU Huai?jie1， LIU Jing?tao2， LIU Li?bin1

（1.Guangdong University of Technology， Guangzhou 510006， China； 2.Guangzhou Power Supply station Co.， Ltd.， Guangzhou 510730， China）

Abstract： As the nonlinear load power increases， the harmonic distortion problem in power systems is serious. The common nonlinear load is discussed in this paper. A complete nonlear load simulation model was constructed to supply power to asynchronous motor by the rectifier frequency circuits and a transformer converting 110 kV to 400 V. Only the harmonic distortion rate of the third phase bridge rectifier circuit module is more than 32%， but harmonic components is greatly reduced by adding a harmonic elimination module in the model. The simulation results show that the total harmonic distortion rate of the nonlinear load is not more than 1.40%， which complies with the relevant state standards， and provides a theoretical base of harmonic prevention and control for enterprises.

Keywords： power system； harmonic analysis； load model； rectifying frequency conversion

0 引 言

諧波使電能質量下降，影響發電、供電和用電設備的安全經濟運行，產生較大的危害已得到公認。目前國內外對電力系統的諧波分析大部分都是研究公用電網諧波的整體狀況，沒有對諧波負載進行細化分析。研究方向主要包括有：公用電網諧波評估[1?3] 、諧波對計量的影響[4]、諧波的檢測方法[5?7]、針對諧波的濾波設計[8?9]等。較少深入研究負載內部產生諧波的機理。本文從電動機、整流器等具體負載著手，建立相應的理論模型分析其產生諧波的原因，為深入地開展諧波研究提供理論依據。

1 電子電力變流電路產生諧波原理

電子電力變流電路包括：交流/直流變換器又稱整流器、直流/交流逆變器、交直交變頻器等。其中應用最廣泛的是整流器，很多負載模型都是基于整流電路建立的。常用的整流設備有二極管和晶閘管構成的單相和三相整流器。從控制的角度區分，有不控、半控、全控之分。目前采用全控的PWM方式6脈沖整流較多，如圖1所示，下面對a相電流波形進行傅里葉級數展開有：

[ia=23πIdsinωt-15sin5ωt-17sin7ωt+111sin11ωt+113sin13ωt-117sin17ωt-119sin19ωt…] （1）

三相電流相角依次相差120°，其有效值與直流電流的關系為[I=23Id]，當控制角[α≠0]時，只需用[ωt-α]代替[ωt]代入上式即可。則電流基波與各次諧波有效值分別為：

[I1=6πId，In=6nπId， n=6m±1] （2）

式中：[n]為特征諧波次數，[n=pm±1，][p]為逆變器脈動數，[m]為正整數。

2 基于Matlab構造負載模型

2.1 整流器模型

圖1（a）中，原理圖電路由三相交流電源[Ua，Ub，Uc，]整流變壓器T、晶閘管VT1～VT6、負載[R]以及觸發電路組成，由于晶閘管的單向可控導電性能，在負載上可以得到方向不變的直流電，改變晶閘管的控制角，可以調節輸出直流電壓和電流的大小。晶閘管觸發電路輸出脈沖與電源同步是電路正常工作的重要條件。三相橋式全控電路是應用最廣泛的整流電路，六個晶閘管依次相隔60°觸發其必須采用雙脈沖觸發或寬脈沖觸發方式，以保證每一瞬間都有兩個晶閘管同時導通。三相橋式整流電路的仿真使用模型庫中的三相橋和觸發器的集成模塊，其仿真模型如圖1（b）所示，仿真波形分析如圖2所示。

表1 三相電流各次諧波含量及總畸變率 %

[諧波次數＼&3＼&5＼&7＼&9＼&11＼&13＼&15＼&17＼&19＼&THD＼&A相＼&0.14＼&25.68＼&11.41＼&0.13＼&10.57＼&6.02＼&0.13＼&6.58＼&3.82＼&31.56＼&B相＼&1.39＼&25.51＼&10.48＼&1.36＼&9.63＼&4.73＼&1.17＼&5.49＼&2.84＼&30.54＼&C相＼&1.53＼&26.65＼&10.41＼&1.45＼&10.64＼&5.59＼&1.19＼&5.98＼&4.20＼&32.20＼&]

三相電壓源SPWM逆變器是在通用變頻器中使用最多的，仿真模型如圖3所示。

通過對整流和逆變電路模型的建立和諧波分析，可以看出兩者產生的總諧波畸變率很高，電流諧波畸變率甚至達到42.54%，表明逆變電路是電力負載的一大諧波源。

2.2 交流電機模型

交流電機是一個多變量非線性系統，其靜態和動態特性以及控制技術遠比直流電機復雜。為了設計一個靜態和動態特性都較為理想的交流調速系統，需要建立起交流電機合適的數學模型。三相異步機的模型是首先將三相輸入電壓變換為二相坐標系（dq坐標系）上的電壓，同時也將計算所得的二相電流轉換為三相坐標系上的電流[10]。交流異步電動機的轉速表達式為：

[n=60f（1-s）p] （3）

式中：[n]為異步電動機的轉速；[f]為電動機電源的頻率；s為電動機轉差率；[p]為電動機極對數。由上式可知，轉速[n]與頻率[f]成正比，只要改變頻率[f]即可改變電動機的轉速，電動機轉速調節范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。轉速開環恒壓頻比控制（V/F）其特點是控制電路結構簡單、成本較低，能夠滿足大多數場合交流電動機調速控制的要求。

圖3 三相逆變電路模型及諧波分析圖

圖4是一個V/F控制變頻調速仿真圖，圖中由直流電源經過逆變器變成交流電給交流異步電機供電。逆變器由PWM控制，控制PWM的頻率就可以控制電壓的大小，進而可以控制電機的轉速，最下面的部分就是V/F恒壓控制部分。

對電路B相諧波電流分析如圖5所示，B相的總畸變率（THD）為2.45%，主要的成分還是5次、7次、11次諧波，分別占有1.73%、1.19%、0.74%，符合特征諧波次數[n=6m±1。]

圖5 交流電機諧波分析圖

3 綜合仿真實驗分析與研究

前面已介紹各分立負載模型，下面是綜合的非線性負載模型，電路包含變壓器、整流器、中間直流電路、逆變器、濾波器、異步電機等，如圖6所示。該電路由110 kV的電壓經過變壓器降為400 V，然后經過整流變頻電路，再添加一個無源LC濾波器分別給三相電路進行濾波，參數經過計算和調試，實現對高次諧波進行最大的抑制，如圖7所示，最后給異步電機供電，以及通過反饋環路控制PWM的頻率就可以控制電壓的大小，進而可以控制電機的轉速如圖6下部分，最后測出各相電流的諧波成分見表2，其畸變率大大降低，總畸變率為1.4%。

表2 A，B，C三相的電流畸變率 %

[次數 /次＼&3＼&5＼&7＼&9＼&11＼&13＼&15＼&17＼&19＼&總畸變率＼&A相＼&0.14＼&0.94＼&0.66＼&0.14＼&0.34＼&0.21＼&0.12＼&0.16＼&0.15＼&1.34＼&B相＼&0.19＼&0.95＼&0.63＼&0.25＼&0.22＼&0.07＼&0.19＼&0.06＼&0.01＼&1.40＼&C相＼&0.11＼&0.83＼&0.88＼&0.16＼&0.23＼&0.28＼&0.18＼&0.15＼&0.16＼&1.40＼&]

4 結 論

本文基于Matlab建立電力系統中產生諧波負載仿真模型，仿真結果表明，對采用6脈波變流器的負載，產生的諧波含量比較符合理論公式，可控變流裝置交流側電流含6k±1（k為正整數）次諧波；各次諧波有效值與諧波次數成反比；與基波有效值的比值為諧波的倒數。通過綜合構造出一個110 kV變壓為400 V，經整流變頻等電路給異步電機供電的完整的非線性負載模型，在模型中加入濾波器后的仿真結果表明，其非線性負載的諧波總畸變率不大于1.40%，諧波成分大大降低，符合國家有關標準，為企業減少向電網注入諧波成分提供參考。

參考文獻

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篇12

中圖分類號：F470.6 文獻標識碼：A 文章編號：

1 概述

電力行業作為一個重要的基礎產業和公用事業，對于國家經濟和民生穩定起著促進和發展作用，在國家經濟和社會安全中發揮著不可替代的作用。電氣能源從發電廠、變電站、傳輸和分配線電源用戶，有數以千計的設備控制和保護裝置。這些裝置分布在各種不同的環境和地區，會產生不同類型的故障，影響電力系統的正常運行和用戶的正常用電。電力供應用戶的各種故障和意外事故造成的停電，會給工業和農業生產及人們的生活造成不同程度的損失，并導致工業產品的產量下降、質量降低，嚴重的會造成設備損壞。停電也將威脅到人身安全，給社會和人們造成經濟損失，供電可靠性不僅涉及到了供電企業的生存和發展，更直接關系到地區用戶的用電安全性和可靠性，甚至關系到該地區的發展，因此，如何保障電力網絡的安全和可靠運行，一直是各供電企業研究的一個重要問題。

2 電力系統可靠性的概況

可靠性是指在預定條件下，一個組件、設備或系統完成規定功能的能力。可靠性的特性指標稱之為可靠度，可靠度越高，意味原件可靠運行的概率越高，故障少，維修費用低，工作壽命長；可靠性低，意味著電力設備壽命短暫，出現過多的故障，維修成本高，直接關系到企業的經濟利益。電力發展在整個開發過程中，可靠性貫穿于產品和系統每一個環節。可靠性工程涉及到故障統計和數據處理，系統的可靠性定量評估對電力設備的操作和維護具有重要作用，下面從充裕性和安全性兩個方面來進行闡述。

2.1 充裕性

充裕性是指電力系統在保持用戶的持續供應電力總需求和總電能的能力，考慮到系統計劃停運的系統組件和非計劃停運的合理期望值，也被稱為在靜態條件下電力系統的靜態可靠性。充裕性是滿足用戶的電力和電能的確定性指標要求，在系統運行時，各種維修備件需要足夠備用容量的百分比概率指標，如缺乏電力概率，可以說功率不足時間預期值或電量不足期望值等。

2.2 安全性

安全性是電力系統承受突然的干擾，如突然短路或系統組件意外損壞的能力，也稱為動態可靠性。電力系統承受突然的干擾和不間斷的現場為用戶在動態條件下的能力。確定性指標一般采用安全性來表示，例如，最常用的N-1準則以及一個特定的故障是否可保持穩定或正常地提供電源。

2.3 充裕性與安全性及其他安全指標

電力系統發展的規劃和運營計劃，特別是在電力計劃評估的可靠性，經常使用充裕性指標，電網規劃和運行管理則經常使用安全性指標來進行可靠性評估。電源系統的可靠性是靠定量指標來衡量的，以滿足不同應用的需求，并促進預測的可靠性，進行了提出大量的指標，以下列舉了更多的例子：

（1）概率：可靠度、可用性等。

（2）頻率：平均每單位時間的故障數。

（3）平均持續時間：第一次故障的平均持續時間，第二次故障的平均持續時間，第三次故障的平均持續時間等。

（4）期望值：一年中故障發生的期望天數。

這些類型的指標從不同的角度描述每一個可靠性的系統狀態，其中每一個都有其優點和局限性，在實際應用中常綜合使用各種指標來描述相同的系統狀態，所以，這些指標彼此之間可以彌補其他指環的不足之處，例如，電源故障的概率和頻率的指標無法衡量要大小的量度，預計將取得積極的指標，可以彌補這一不足指標，有些（如概率指標）可以使用兩個組件和系統，但也可修復組件和系統，但所使用的指標的頻率和平均持續時間可修復組件和系統。

3 提高供電可靠性的技術措施

加大電網建設的力度，以提高供電的可靠性。第一要加速電網的改造，電網的改造可以提高電源的可靠性，這就要求我們在電網方面多加重視。目前，我們正在進行全方位的農村電網改革，也制定了詳細的城市路網規劃。第二要依靠科技進步，提高電力系統的可靠性。推廣狀態檢修和停電檢修，在線監測和紅外溫度測量等科學的手段，在確保安全的帶電作業的情況下，根據實際需要，進行檢測。減少設備停電時間和設備免維修，少維護，延長設備檢修周期。更改設備配置，根據實際情況開展配電網保護自動化工作，隔離故障區段診斷和恢復，對網絡過載實行監控，并實時調整和變化，以減少停電次數。實行電網運行方式轉變和負荷轉移，加快舊站綜合自動化改造。通過研究10kV配電網結線模式，積極開展自動化配電線路（含開關站）工作，根據實際情況來開展自動化改造方案計劃，以滿足配電自動化的要求，逐步落實。第三要求我們必須加強線路絕緣，提高供電系統的可靠性。供電系統供應主要設備安排停電的供電可靠率，架空線路占了很大的比例。提高絕緣性對提高電源的可靠性有著很大的幫助，提高電源線供應能力使一個小型的路徑具有低故障率的特點，增加鋪設的電纜數量，在新建的線路使用電纜。如在對地理因素了解不足的情況下，建議更換的電線絕緣導線，以提高抵御自然災害的能力。嘗試每年對配電設備進行檢修，根據具體的技術設備條件的改變，根據實際運行的缺陷和嚴重程度，決定是否在同一時間靈活地基于條件進行維護改進布線。在多用戶的線路，確保該線以靈活的方式和在適當的負載水平上運行，特別是在多用戶線，如果10kV架空線路處于污染較嚴重的地區和雷電破壞的地區，可以使用20kV等級，進行低壓電網改造，低壓電纜應逐步取代原有的接戶線，解決用戶負載的增加線路容量不足的故障。第四，由于臺架升高，對臺區要加強改造，以避免意外停電造成事故。改造時，必須嚴格按照設計標準實施規劃步驟，改造要一步一步實施，還要加強城市建設規劃，使市政建設協調發展。把宣傳工作做好，加強協調與合作，以解決實際工作中存在的問題。對于低電壓臺區改造，在維護和檢查工作中要加大加強配網維護力度，尤其是多用戶和永久性故障線路，發現缺陷要及時解決。提高設備的完好水平，盡可能按照環網的設計，一步到位。第五是防止事故的發生，做好事故發生后的維修工作。對于臺風多發地區，應密切關注天氣預報，做好意外的防護，并采取適當的預防措施，以減輕其影響。

4 提高供電可靠性的組織措施

第一，要對指標進行分解，以確定供電可靠性指標的直接原因。第二，提前做好對供電可靠指標的控制工作，然后加強規劃和管理臨時停電時間。停電時間盡可能短，要加強協調、合作和其他方面的改革，統籌安排計劃停電，使輸電、變電、配電和施工在同一時間完成；利用處理事故的時間，在斷電的的維護前提下進行對預接線交換機或其他設備的檢修工作。第三，我們必須制定具體的管理和考核制度及其他相關系統，提高系統的可靠性，使得電源管理日趨完善，最大限度地減少停電時間，提高供電可靠性。第四，要加強對基礎信息資料的收集和整理，對基本數據進行完善。幫助準確地統計數據信息，以確定影響供電可靠性的主要原因，并及時做出改善，加強配電系統的數據管理，盡量做到數據同步和轉型，加強統籌協調供電部門與用戶之間的關系。做好宣傳工作，以減少重復停電和破壞性停電。

5 結語

總之，作為一個重要的服務行業——電力行業，與國家經濟和民生息息相關。必須建立一個完善供電系統，努力提高供電可靠率，增加電力供應能力，使故障的發生率控制在最低點，從而使得客戶的滿意度逐漸提升。

篇13

Keywords: power supply enterprise; loss; cause; management measures

中圖分類號：TM7 文獻標識號：A

一．前言

供電企業成為經濟發展的支柱性產業，企業經營與管理好與不好的評價，主要是看企業的管理體制和運行機制是否有利于促進企業生產經營呈健康的狀態和發展，是否有利于提高企業自身的經濟效益，是否有利于帶動全社會經濟增長。但從近年供電企業的發展和持續供電能力方面來看，供電企業的管理中，針對生產、經營的諸多類型的問題，對供電企業的發展影響不大；而電能損耗是制約發展的嚴重問題；盡管供電企業在管理、技術降損方面，投入了大量的人力、財力和物力，但是在管理水平、技術水平和電網規劃等方面，存在管理上的差距、技術措施不到位和防范措施失控的問題。在電網結構方面存在迂回供電、長距離輸電導致供電半徑過大、導線截面過小導致導線超載、無功補償容量不足或投切不及時而導致欠補或過補、變壓器空載和輕載現象嚴重等；在管理方面存在計量裝置檢（校）驗不及時、人為性地竊電、抄表有估抄或漏抄的情況、樹木碰觸導線接地、線路或設備的接點出現接觸不良而過熱、400伏用電設備配置不合理等問題；上述的無論是電網結構方面還是管理方面存在的問題，一是會給電網的運行帶來不安全的因素，影響供電的持續性；二是造成電能的損耗量，無法估算。

二．電能損耗的涵義與分類

電能經電氣設備、線路輸送、管理、分配的過程中，電能有一定的損失，稱為理論線損；線損電能量占供電量的百分比稱之為線路損失率，簡稱為線損率。按照種類可將損耗分為：理論線損、管理線損、統計線損和定額線損這四種。理論線損是線路運行過程中的正常消耗，是不可控制的損耗；管理線損是抄、核、收的過程中，由抄取數、核對、收費時或計量裝置的缺陷或出現人為性地控制，而與供出的數據形成的誤差而造成的損失，是可以控制的；統計線損即為考核線損，是購、售電量，通過電能表累計的數值，經過計算的差值，即供電量與售電量兩者的差值，它是上級考核企業線損計劃指標完成情況的唯一依據；統計線損等于理論線損與管理線損之和。而定額線損是根據歷史損耗的數據，結合當前的水平，以及未來的發展形式，確定出損失。

綜合上述的定義而言，只有管理線損是可以控制的，而出現在管理的損耗中含有一部分的損耗，也就是我們所說存在電網結構方面問題造成的損耗，我們把這個損耗定義為技術損耗。通過采取相應的措施，對管理損耗和技術損耗進行管控和治理，就會有效降抵非正常性的損耗。

（一）降損策略的研究與方法

一是健全和完善企業統計臺帳和原始記錄，不間斷記錄變化的數據，保證企業原始臺帳的完整性和系統性。二是杜絕上報數據和統計指標填報的隨意性，實時性統計的數據具有真實性、與上次數據具有可比性和借鑒性。三是統計的數據，出現不正常的趨勢，能夠及時組織管理、生產、營銷相關人員進行討論、分析不正常的因素，制定如何控制不正常因素的措施和方案。四是建立有效的約束考核機制，針對控制措施方案的實施情況，采取現場跟蹤監督執行情況，對執行后的效果進行跟蹤檢驗。

綜上所述，首先是按照臺賬針對每一條線路的結構、長度、導線型號、容量、負荷按照時段，計算出理論線損；對每個月上報的實際供、用電量，算出實際線損，實際線損值與理論線損對比、與歷史最好的數值對比后，再進行檢查線損數值大的根本性原因是出自哪些方面，把有因果關系可能的和不太確定的因素全部找出來后，再到現場進行逐一驗證—整改、完善—再驗證，就會達到在管控措施實施后降低損耗的效果。

1、針對管理失控原因造成的損耗，如計量裝置檢（校）驗不及時、人為性地竊電、抄表有估抄或漏抄的情況、樹木碰觸導線接地、線路或設備的接點出現接觸不良而過熱、400伏用電設備配置不合理等方面問題造成的損耗增大等問題，應采取下列措施：

計量工作的好壞直接影響線損的準確性，必須應用符合標準的電能表和精確高的互感器，嚴格執行輪校輪換周期，保證校驗質量。對人為性或隨機性出現的缺陷或故障，必須查明原因，及時消除或更換，保證計量與用戶用電計量的同時性；應用遠距離的抄表的系統，抄取用戶表計與考核表統一抄表時間同時進行，應抄戶數與用電戶數一致性，就必須在對戶數、抄表準確率、用戶生產用電負荷與用電量上進行全面性的核對；這樣不但能夠有效杜絕估、漏抄現象；還能夠對計量裝置的計量結果的正確率做出判別；更有效是能夠查出人為性竊電的現象。

設備、線路運行持續、可靠，是嚴格按照規定的技術參數運行，有效防止隨機性的缺陷和樹障造成的接地故障和抵御惡劣天氣條件達到正常運行的；設備、線路出現的缺陷、樹障等問題，在沒有達到動作值的臨界狀態時，還會造成電能的損耗（損耗量與電壓、電流和接地電阻值呈正比例關系），通過加強管理、及時消除缺陷和清理樹障來保證安全、經濟運行。

針對用戶的用電設備選擇、配置做好前期的指導性工作，即按生產設備的功率總和來確定主設備的容量，防止大馬拉小車和過載問題的出現；按照主設備的容量來確定無功補償裝置的容量，防止出現欠補或過補現象。

2、針對電網結構方面存在迂回供電、長距離輸電導致供電半徑過大、導線截面過小導致導線超載、無功補償容量不足或投切不及時而導致欠補或過補、變壓器空載和輕載現象嚴重等問題，①應按照技術標準納入技術改造的范疇；即迂回、長距離的電力線路，進行直線式地貫通性改造，保證線路的首端電壓與末端電壓值相差不大于10%；②嚴格按照供電負荷、線路長度、導線型號計算電壓降和持續載流量，對其載流量與供電負荷相差較大的線路，及時納入技術改造計劃；③針對運行中的線路，出現增容后，及時督促調度部門計算增容后的保護定值；協調生產部門按照增容后來進行調整與負荷相匹配的電流互感器；④實時考核功率因數，在電源端要達到0.97,末端要保證控制在0.95左右；無功補償裝置的投入或退出在這個范圍內進行調控。

三．結束語

供電企業實現降損是首要工作，而管理過程中如何與技術措施相互對應、與管理措施的執行與落實，是與有效機制的長周期運用有必然的關系；完善激勵與考核機制是提高員工執行力、正確運用管理、技術手段的必要措施，是實現降低損耗的“催化劑”。針對降損的具體措施我們必須從多角度，多方向尋找切入點，通過管理、生產、營銷和用戶的共同努力，實現管理水平的不斷改進與提升，提高供電線路的利用率，來促進供電企業的經濟效益。

參考文獻：