電力系統(tǒng)研究分析匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇電力系統(tǒng)研究分析范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

引言

對于電力系統(tǒng)的調(diào)度和規(guī)劃來說，潮流評估是一個強(qiáng)大且重要的工具和手段。確定性潮流分析需要系統(tǒng)提供各方面條件的精確數(shù)值才能保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，比如需求、發(fā)電量、網(wǎng)絡(luò)情況等。然而，隨著新能源時代的到來，世界上的電力系統(tǒng)中出現(xiàn)越來越多的不確定性情r，特別是分布式能源比如新能源的并網(wǎng)，將導(dǎo)致許多難以預(yù)測的副作用。所謂分布式發(fā)電，即將電力能源互相連接到分布式網(wǎng)絡(luò)中。雖然分布式發(fā)電在技術(shù)、社會經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)等方面帶來了許多無與倫比的優(yōu)勢，但是我們深知任何事物都有其兩面性，這項技術(shù)也擁有消極的一面。分布式發(fā)電，特別是飛速發(fā)展的新能源，在對系統(tǒng)性能的不確定性方面的理論研究尚未成熟，需要一代又一代的中國優(yōu)秀電氣工程師投入大量精力研究。

1 不確定性潮流分析研究方法概論

在這樣一種不確定的情況下，確定性潮流計算無法準(zhǔn)確深刻地揭示電力系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)。因此，在如今的潮流計算研究中，基于不確定性觀點(diǎn)下的潮流分析與計算受到廣泛研究者的關(guān)注。當(dāng)今的研究中，概率潮流分析通常認(rèn)為是系統(tǒng)調(diào)度與規(guī)劃的理想助力。概率潮流分析方法致力于模擬母線電壓和線電流隨不確定性系統(tǒng)中的參數(shù)改變而變化的狀態(tài)分析，幫助電力系統(tǒng)工程師分析系統(tǒng)未來的狀態(tài)變化趨勢，這樣在發(fā)生系統(tǒng)發(fā)生重大變化時可以提前作出相關(guān)的決策。如果這些系統(tǒng)中具有不確定性的狀態(tài)量擁有充足的歷史數(shù)據(jù)，現(xiàn)行的研究中主要采用基于概率論觀點(diǎn)下的數(shù)學(xué)工具和模型來處理這類不確定性。然而，在電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，很多不確定性的系統(tǒng)變量的歷史數(shù)據(jù)往往不完整，或者變量的取值是通過經(jīng)驗推測的等。這些情況的存在將嚴(yán)重影響基于概率論建立的系統(tǒng)概率潮流分析模型的精確度。在電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，對不確定變量的狀態(tài)分析更加困難，一些不確定變量是概率性的，一些是可能性的，并且這兩類不確定變量時常出現(xiàn)交叉耦合的情況。因此在這種情況下，同時考慮概率性和可能性的不確定性變量的影響是現(xiàn)行的研究方向，這也就是我們所謂的不確定性潮流分析問題。

至今為止，許多杰出的研究者和工程師提出了大量針對實(shí)際工程系統(tǒng)中不確定性現(xiàn)象分析方法，并且很多已經(jīng)在研究中廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)70年代開始，電氣工程師就已經(jīng)提出了基于概率論的系統(tǒng)不確定性潮流分析方法。由于當(dāng)時新能源研究和分布式發(fā)電技術(shù)還沒有像現(xiàn)在這樣普及，影響因素種類較為單一，因此在當(dāng)時這種概率潮流方法取得了非常顯著的效果。各種研究成果在時間的檢驗下演變，如今蒙特卡洛模擬作為一種基于概率論的概率潮流分析方法，在研究中廣泛使用，被認(rèn)為是先進(jìn)系統(tǒng)潮流分析中普遍通用的概率模擬方法。這里對普遍通用的含義進(jìn)行粗略的說明，電氣工程師在大量的理論推演和實(shí)踐中證明，蒙特卡洛模擬的結(jié)果在各種規(guī)模不同的電力系統(tǒng)中均表現(xiàn)得顯著而準(zhǔn)確，因為被當(dāng)作模擬結(jié)果的參考值。蒙特卡洛方法的實(shí)際應(yīng)用案例很多，當(dāng)前在新能源發(fā)電并網(wǎng)與分布式發(fā)電的研究中基本上作為一種技術(shù)標(biāo)中采用，并且各種蒙特卡洛相關(guān)方法還在開發(fā)中。

2 不確定性潮流分析中的挑戰(zhàn)

歷史的車輪滾動向前，基于概率論的潮流分析方法的研究還在繼續(xù)發(fā)展。如今新能源與分布式方面的研究日新月異，歷史的車輪殘酷地碾過，電氣工程師們面臨著不斷出現(xiàn)的技術(shù)難題。我們前面提到，當(dāng)關(guān)于不確定變量的歷史數(shù)據(jù)或其概率分布函數(shù)已知時，這種概率潮流方法才能取得較為顯著的結(jié)果。這是由于概率潮流的理論基礎(chǔ)中有一個假設(shè)，電網(wǎng)中所有類型不確定性變量都可以用基于概率論的方式表示出來，這種基于概率論的表示具體是就概率分布函數(shù)而言。通常在現(xiàn)在的電網(wǎng)中，由于層出不窮的因素的影響，比如歷史數(shù)據(jù)不精確或稀缺、數(shù)據(jù)的保密性等等，在信息不足的情況下無法得出這些不確定性變量的概率分布函數(shù)。在這種情況中，概率理論的基石被打破，因此電氣工程科研工作者必須轉(zhuǎn)向其他研究不確定性現(xiàn)象的理論中尋求一線生機(jī)；哪怕天寒地凍，路遙馬亡，也要在理論上找到突破口，為電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化發(fā)展掃清一切障礙。最終這些偉大的電氣工程師們研究發(fā)現(xiàn)，可能性理論正好可以填補(bǔ)這部分理論空白。基于這種想法，有研究者嘗試過使用模糊建模的技術(shù)分析潮流中的不確確定性，全新的探索也一直在繼續(xù)。

系統(tǒng)工程師們都知道，工程系統(tǒng)中均具有多種不同類型的不確定性狀態(tài)變量，這是工程界通行的法則。實(shí)際的工程系統(tǒng)中，一些不確定性變量是概率性的（基于概率性理論描述），一些是可能性的（基于可能性理論描述），這些變量在系統(tǒng)中相互糾纏耦合，純粹的概率性的和純粹的可能性的不確定性變量是不存在的，因此單獨(dú)應(yīng)用某一個理論分析這些不確定性的結(jié)果令人十分懊惱。

工程實(shí)踐中，一種結(jié)合兩種理論的方法應(yīng)運(yùn)而生，而且工程的實(shí)用性知道我們必須把兩種理論結(jié)合起來分析。這種基于概率和不確定理論的方法飛速發(fā)展，引起學(xué)者的廣泛關(guān)注。現(xiàn)在研究中，一個主要的研究貢獻(xiàn)是使用證據(jù)理論作為“膠水理論”，將概率理論與可能性理論“粘結(jié)”結(jié)合后應(yīng)用到電力系統(tǒng)潮流分析，同時基于能源時代的大背景，綜合考慮各種負(fù)載、風(fēng)能和太陽能等新能源發(fā)電、汽輪機(jī)分布式發(fā)電、電動交通工具等因素。實(shí)際建模中，將各種負(fù)載、風(fēng)能和太陽能等新能源發(fā)電中的不確定性變量當(dāng)作概率性的，汽輪機(jī)分布式發(fā)電、電動交通工具等看成可能性的不確定性變量。

3 結(jié)束語

在這篇論文中，我們從歷史唯物主義的角度討論了潮流分析的發(fā)展和研究情況，并且就研究中出現(xiàn)的困難和挑戰(zhàn)出發(fā)，介紹了一代代優(yōu)秀的電氣工程研究者的解決方案。以史為鏡，這是一代代優(yōu)秀電力系統(tǒng)研究者的思想精華之所在。我們站在巨人的肩膀上，把握住未來電力系統(tǒng)不確定性潮流分析的發(fā)展和研究方向。為此，立志科研，在電力系統(tǒng)未來半百時光的發(fā)展中，愿成為其健壯發(fā)展的堅實(shí)后盾！

參考文獻(xiàn)

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[2]丁明，李生虎，黃凱.基于蒙特卡羅模擬的概率潮流計算[J].電網(wǎng)技術(shù)，2001（11）.

篇（2）

關(guān)鍵詞： ADE7878；加權(quán)截取； 樣條插值；FFT；諧波快速分析

Key words： ADE7878；weighted interception；spline interpolation；FFT；rapid analysis of harmonic

中圖分類號：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）02-0154-05

0 引言

近年來，隨著大量電力電子元件及其它非線性設(shè)備的使用[1]，使得電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重惡化，已經(jīng)影響到用電設(shè)備，諧波問題已經(jīng)與電磁干擾、功率因數(shù)降低并列為電力系統(tǒng)中的三大公害。及時準(zhǔn)確地掌握電網(wǎng)中的諧波分量參數(shù)[2]，才能為諧波治理提供良好的依據(jù)，維護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

ADE7878作為三相電能測量IC，因其精度高、使用靈活而在電網(wǎng)信號分析中得到廣泛應(yīng)用[3]，但其在諧波分析中存在明顯不足。ADE7878的采樣間隔為125us，每個周波采樣160個點(diǎn)，不是2的整數(shù)冪，因而無法進(jìn)行常規(guī)基-2FFT運(yùn)算，這也限制了其在電能質(zhì)量分析中的應(yīng)用。

在進(jìn)行FFT變換時，通常要求采樣點(diǎn)數(shù)N是2的整數(shù)冪，不滿足這個條件時可以直接進(jìn)行DFT運(yùn)算，但是計算效率較低；也可以通過簡單增添有限長的零取樣序列來使N為2的整數(shù)冪，但對于ADE7878的應(yīng)用，N=160，28=256，27=228，需補(bǔ)零96個點(diǎn)，頻譜會發(fā)生很大變化，從計算的效率上看也不經(jīng)濟(jì)。本文提出一種針對ADE7878采樣特點(diǎn)的快速精確計算電力系統(tǒng)諧波參數(shù)的方法和裝置。

為克服ADE7878在諧波分析方面存在的上述不足，本文提供一種電力系統(tǒng)諧波快速分析方法及運(yùn)行裝置。本算法中采用漢寧窗對電壓、電流采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)截取，對截取的信號進(jìn)行組合數(shù)FFT，先進(jìn)行常規(guī)基-2FFT變換，再進(jìn)行5點(diǎn)DFT變換，在保證計算精度的前提下，提高了效率。在此基礎(chǔ)上通過插值修正，得到最終的準(zhǔn)確的諧波分析結(jié)果。

1 基于ADE7878智能電表硬件設(shè)計

ADE7878是Analog Device公司（ADI）設(shè)計生產(chǎn)的一款高精度多功能三相電能計量專用芯片，內(nèi)置多個二階型模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字積分器、基準(zhǔn)電壓源電路和所必需的信號處理電路，可以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)基本電參量的測量以及對電網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測的功能[4]。

ADE7878可以工作在三線制或四線制系統(tǒng)中[5]，而且對電路的接法也不受限制，可以對電網(wǎng)運(yùn)行的電參量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集并發(fā)送到上層控制芯片，方便控制芯片對電參量數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理。ADE7878的電壓和電流通道[6]為24bit 型ADC，電壓和電流有效值在動態(tài)范圍為1000：1的動態(tài)下小于0.1%，電能在動態(tài)1000：1下小于0.1%，在動態(tài)3000：1下小于0.2%。ADE7878與上層控制芯片之間具有多種靈活的通信方式，如SPI、I2C和HSDC。ADE7878提供四種工作模式[7]，其中有一種正常模式和三種低功耗模式，這樣可以保證系統(tǒng)在斷電情況下能及時作出相應(yīng)的處理，提高了系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。

1.1 基于ADE7878智能電表硬件整體設(shè)計

由于ADE7878具有工作環(huán)境多樣、測量精度高、通信接口靈活等優(yōu)點(diǎn)，使得ADE7878在電力儀器儀表中的應(yīng)用十分廣泛。

智能電表的硬件電路設(shè)計包含以下幾個部分：DSP最小系統(tǒng)設(shè)計、信號采樣電路設(shè)計、實(shí)時時鐘電路設(shè)計、數(shù)據(jù)存儲電路設(shè)計、RS485通信電路設(shè)計、控制電路設(shè)計以及智能電表供電電源設(shè)計。ADE7878智能電表硬件整體設(shè)計如圖1所示。

本文智能電表采用ADE7878電能計量芯片進(jìn)行相關(guān)電參量數(shù)據(jù)的采集。ADE7878采用3.3V供電，外加16.384MHz石英晶體振蕩器，待測電流信號采用差分形式輸入，待測電壓信號采用單端輸入方式，電壓、電流信號輸入范圍為-0.5V～0.5V。ADE7878的I/O最大耐壓為±2V，因此需要添加相應(yīng)的保護(hù)電路。ADE7878的電路設(shè)計如圖2所示。

圖2中，IAP/IAN、IBP/IBN、ICP/ICN、INP/INN分別對應(yīng)A、B、C三相電流和零線電流經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的差分電壓輸入信號。VAP、VBP、VCP、VN對應(yīng)的是A、B、C三相電壓輸入信號和零線電壓輸入信號，這些信號輸入口的最大電壓變化范圍是-0.5V～0.5V。REF為ADE7878基準(zhǔn)電壓的參考引腳，通過此引腳可以訪問片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源。片內(nèi)基準(zhǔn)電壓的標(biāo)稱值為1.2V，也可以在此引腳上連接1.2V±8%的外部基準(zhǔn)電壓源。這兩種情況下，都需要外加一個4.7uF鉭電容和一個0.1uF的陶瓷電容并聯(lián)來對此引腳進(jìn)行去耦。芯片復(fù)位后，使能片內(nèi)1.2V基準(zhǔn)電壓源。

1.2 電壓信號采樣電路設(shè)計

電壓信號采樣電路的設(shè)計是信號采集電路的關(guān)鍵部分之一[8]。根據(jù)智能電表的需求分析，配電網(wǎng)一側(cè)的設(shè)計參考電壓范圍為3×65V～465V。在第二章中，已經(jīng)對電壓信號采樣的方案設(shè)計做出了說明，本文中電壓信號采集選擇高精度電壓互感器完成。使用電壓互感器進(jìn)行電壓信號采樣電路設(shè)計，會產(chǎn)生一定的相位延遲，并且不同的設(shè)計方法產(chǎn)生的測量相位延遲也不同，但均可以在后續(xù)軟件設(shè)計中進(jìn)行修正。

本文選擇的是電壓互感器是山東力創(chuàng)公司設(shè)計生產(chǎn)的一款高精度電流型電壓互感器LCTV31CE-2mA/2mA。這種電壓互感器的一次側(cè)和二次側(cè)的電流比為1：1，環(huán)路額定電流值為2mA，互感器體積小，電路設(shè)計較為簡單。

由于ADE7878的電壓測量輸入范圍是-0.5V～0.5V，電流型電壓互感器的二次側(cè)額定回路電流為2mA，因此，選擇249Ω（1%）精密電阻作為電壓互感器二次側(cè)取樣電阻比較合適。由于電壓互感器二次側(cè)和一次側(cè)的回路電流為1：1，因此選擇249kΩ（1%）精密電阻作為電壓互感器一次側(cè)的限流電阻較為合適[9]。這樣設(shè)計可以使得一次側(cè)輸入電壓上限達(dá)到500V，完全可以滿足配電網(wǎng)65V～465V的設(shè)計參考電壓需求。

通過電壓互感器、限流電阻、取樣電阻，已經(jīng)將配電網(wǎng)的交流大電壓信號轉(zhuǎn)換成了可測量交流小電壓信號，但待測信號送入ADE7878芯片之前還要經(jīng)過濾波電路和信號調(diào)理電路，使得輸入信號便于測量。電壓信號采樣電路設(shè)計如圖3所示。

由于電壓互感器的使用，會使得測量的信號與實(shí)際信號之間存在較大的相位誤差，圖3中所示的電壓采樣電路，電壓信號的相位延遲在30°左右。可以對這個電壓信號采集電路進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的電壓采樣電路如圖4所示。

按照改進(jìn)后的電壓采樣電路進(jìn)行電壓測量，可將信號的相位延遲控制在5°左右。

1.3 電流信號采樣電路設(shè)計

對于交流電流信號的測量，最后送入ADE7878的電流信號為差分電壓信號的形式，因此需要將交流電流信號變換為差分電壓信號的形式。根據(jù)智能電表的需求分析，配電網(wǎng)一側(cè)的設(shè)計參考額定電流為5A～20A，并且有一定的過流過載要求。

為了給設(shè)計留有余量，取樣電阻選擇15Ω（1%）的高精度金屬膜電阻。詳細(xì)電路設(shè)計如圖5所示。

圖5中，電流互感器的二次總負(fù)載為30Ω，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于LCTA21CE-40A/20mA所要求的二次側(cè)額定負(fù)載最大為100Ω，因此這樣的電路設(shè)計可以獲得較好的線性。

根據(jù)ADE7878元器件自身的特性，在ADE7878的信號輸入端，還應(yīng)該添加1kΩ和33nF的電容并聯(lián)，進(jìn)一步對輸入信號進(jìn)行濾波去耦。

由于ADE7878的模擬信號輸入端有最大承受電壓

±2V的限制，因此在信號輸入端應(yīng)該添加電壓鉗位電路，以免影響測量精度，甚至燒壞元器件。本項目中所選的電壓鉗位元件是BAV99。±2V電壓產(chǎn)生電路如圖6所示。采用的是電阻分壓方式從±5V電源之間產(chǎn)生±2V電源。

2 基于加權(quán)截取及樣條插值的智能電表諧波快速分析算法

2.1 加權(quán)截取

2.1.1 電壓電流信號采樣

利用微處理器設(shè)置定時器中斷，每500us讀取一次ADE7878寄存器VAWV、VBWV、VCWV、IAWV、IBWV以及ICWV，連續(xù)采樣四個周期，獲得電力系統(tǒng)三相電壓、電流信號瞬時值序列vA（n）、vB（n）、vC（n）、iA（n）、iB（n）及iC（n），采樣點(diǎn)數(shù)N=60，離散采樣序號n∈[0，N-1]。

2.1.2 漢寧窗加窗截斷

3 實(shí)驗及分析

本文所設(shè)計的智能電表電能質(zhì)量監(jiān)測功能包括監(jiān)測各相斷相、失流、過負(fù)荷、全失壓、電壓電流逆相序次數(shù)、各相電壓電流的2～19次諧波分析等。相對于其它電能質(zhì)量指標(biāo)來說，諧波含量是電能質(zhì)量中較為重要的一個指標(biāo)。本文在測試中重點(diǎn)對智能電表對電網(wǎng)諧波分析的功能進(jìn)行了詳細(xì)的測試。

本文中智能電表具備2～19次諧波分析功能。為了方便實(shí)驗比對，選擇美國福祿克公司設(shè)計生產(chǎn)的F434型三相諧波分析儀作為標(biāo)準(zhǔn)儀器用于實(shí)驗數(shù)據(jù)對比。Fluke F434型三相諧波分析儀如圖8所示。在本文的實(shí)驗設(shè)計中，由于ADE7878的采樣間隔為125us，每個周波采樣160個點(diǎn)，不是2的整數(shù)冪，因而無法進(jìn)行常規(guī)基-2FFT運(yùn)算，故普通FFT采用的是以零補(bǔ)齊的方式，而本文提出的算法由于不受2的整數(shù)冪限制，沒有零補(bǔ)齊。由表1及圖9的實(shí)驗結(jié)果可知，本文所提出的諧波分析算法經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)諧波測試分析儀Fluke F434驗證，誤差控制在0.2510%-1.9646%之間，且本文算法2～19次諧波分析測試結(jié)果均優(yōu)于普通FFT結(jié)果，且在2次諧波處誤差獲得最大2.1%的降幅。

4 結(jié)論

本文方法解決了ADE7878電能計量芯片在諧波分析時無法進(jìn)行常規(guī)FFT的問題。將160個采樣數(shù)據(jù)份分成5組，分別進(jìn)行32點(diǎn)的基-2FFT，充分利用基-2FFT算法的高效性，既保證數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，又提高了諧波分析的效率；采用漢寧窗截取采樣序列，減少頻譜泄漏；采用插值修正算法克服了非同步采樣引起的柵欄效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

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[8]王金明，于小娟，孫建軍，等.ADE7878在新型配變監(jiān)測計量終端上的設(shè)計應(yīng)用[J].電測與儀表，2010，47（Z2）：142-145.

篇（3）

隨著我國電力通信事業(yè)的不斷發(fā)展，光纖通信技術(shù)逐漸取代了原來的微波通信技術(shù)，我國很多地區(qū)的電力通信網(wǎng)已經(jīng)采用了光纖通信技術(shù)，光纖復(fù)合地線(OPGW)和全介質(zhì)自承式光纜(ADSS)等電力特種光纖應(yīng)用技術(shù)日趨成熟并得到大量使用。隨著光纖復(fù)合地線和光纖復(fù)合相線等電力特種光纖的大規(guī)模使用和長時間運(yùn)行，光纖易出現(xiàn)老化和外力損傷，光纖線路故障已成為影響電力通信系統(tǒng)安全關(guān)鍵因素。

1.電力系統(tǒng)光纖通信網(wǎng)種光纖簡介

我國電力由于電力系統(tǒng)的特殊性，電力系統(tǒng)光纖通信網(wǎng)建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，一些專門用于電力光纖通信系統(tǒng)的的特種光纖也逐漸產(chǎn)生。電力特種光纖主要包括光纖復(fù)合相線、光纖復(fù)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(zhì)自承光纜等幾種。目前，光纖復(fù)合地線和全介質(zhì)自承光纜在我國應(yīng)用較多，以下做簡要說明。

1.1光纖復(fù)合地線

光纖復(fù)合地線又稱地線復(fù)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(hù)等優(yōu)點(diǎn)。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(fù)合地線不僅可以對輸電導(dǎo)線抗雷閃放電提供屏蔽保護(hù)，還可以通過復(fù)合在地線中的光纖來傳輸信息。除了具有優(yōu)越的光學(xué)性能外，還完全滿足架空地線的機(jī)械、電氣性能要求。常見的光纖復(fù)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(yè)城市主要集中在東部沿海地區(qū)，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(fù)合地線對于進(jìn)一步發(fā)展我國電力工業(yè)，進(jìn)一步提高輸電容量有著非常重要的意義。

1.2全介質(zhì)自承式光纜

全介質(zhì)自承式光纜是一種使用全介質(zhì)材料并能夠承受自重及外界負(fù)荷的光纜。由于采用了全介質(zhì)材料，不含金屬，因此光纜可以耐受高壓強(qiáng)電的影響。全介質(zhì)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(shù)量很大的光纖芯數(shù)，因此在我國得到電力部門的廣泛應(yīng)用。全介質(zhì)自承式光纜一般應(yīng)用于已建成的220kV及以下的輸電線路，尤其是區(qū)域變電所之間的通信線路。全介質(zhì)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(tǒng)光纖故障分析

在電力系統(tǒng)光纖通信網(wǎng)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(huán)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(zāi)害、火災(zāi)火燒等。

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

全介質(zhì)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(zhì)自承式光纜表面產(chǎn)生電腐蝕的最主要原因。電弧產(chǎn)生的高熱，使外護(hù)套表面的溫度升高，產(chǎn)生樹枝化的電痕，直至燒穿光纜的外護(hù)套，最后造成斷纜事故發(fā)生。光纜鋁絲端部電暈放電引起的劣化，造成光纜的出現(xiàn)電腐蝕。若全介質(zhì)自承式光纜的懸掛點(diǎn)位置較為偏高，導(dǎo)致全介質(zhì)自承式光纜承受的空間電位和電場強(qiáng)度大大超過設(shè)計水平，引起光纜表面電腐蝕。

3.電力系統(tǒng)通信光纖保養(yǎng)與維護(hù)

對于光纖復(fù)合地線，首先要選擇合理的光纖外護(hù)套。當(dāng)前，光纖外護(hù)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(fù)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(dá)450℃。用戶可根據(jù)工程具體情況，合理選擇光纖外護(hù)套，已達(dá)到保護(hù)光纜的作用。

于全介質(zhì)自承式光纜，首先要選擇電場強(qiáng)度小于25kV的地方作為光纜掛點(diǎn)，避免發(fā)生導(dǎo)線鞭擊光纜。其次，要根據(jù)電場強(qiáng)度合理的選擇光纜外護(hù)套材料，當(dāng)空間電勢小于12kV時，采用黑色高密度聚乙烯外護(hù)套。當(dāng)空間電勢在12～25kV時，則可采用黑色高密度抗電痕外護(hù)套。在污染較為嚴(yán)重的地區(qū)，應(yīng)對光纜進(jìn)行特殊處理，減少表面污層形成。

4.小結(jié)

電力系統(tǒng)通信是電力工業(yè)的一部分，能夠保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文簡要分析了電力系統(tǒng)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(yǎng)和維護(hù)做了簡要的分析。■

【參考文獻(xiàn)】

篇（4）

經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展使得整個社會對電力電量的需求呈現(xiàn)快速增長趨勢，在用電量逐年增大的過程中，一些個人或企業(yè)受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動，使用了多種技術(shù)手段進(jìn)行竊電，以降低企業(yè)的運(yùn)行成本。這種行為對電力相關(guān)企業(yè)帶來了非常大的經(jīng)濟(jì)損失。對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以看出，竊電的主要方式為分流竊電，即對用于計量電量的電能表的電流端子進(jìn)行短接等處理。這種竊電方式不僅可以幫助用戶減少使用電量的計量，還具有檢測難度高、不易察覺等特點(diǎn)。為增強(qiáng)對分流竊電行為的檢測效果，降低或避免電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，必須在電力計量系統(tǒng)中采取必要的防分流竊電措施。

1、電力計量系統(tǒng)概述

我國目前所使用的電力計量方式主要有三種：高供高計、高供低計以及低供低計。其中，高供高計方式主要針對供電電壓高于10KV的供電系統(tǒng)，需要使用到高壓電壓和電流互感器；高供低計方式主要針對10KV以下的供電系統(tǒng)，需要使用低壓電流互感器；低壓低計主要用于對城鄉(xiāng)普通用戶的供電系統(tǒng)進(jìn)行計量，不需要使用額外的計量設(shè)備，只需要使用普通的電能表即可完成計量工作。

針對電力計量系統(tǒng)的分流竊電技術(shù)主要集中在高壓電力用戶中，該類用戶用電需求量大，在竊電所帶來的經(jīng)濟(jì)效益明顯，很難得到準(zhǔn)確的監(jiān)測。因而在電力計量系統(tǒng)中所采取的防分流竊電技術(shù)也主要集中在高壓電力計量系統(tǒng)中。

2、分流竊電檢測理論模型

實(shí)際應(yīng)用中，高壓電力系統(tǒng)所使用的接線方式以三相三線制為主，這種情況下的電能表對電量進(jìn)行計量時需要分別計量多個電流線圈的電流量才能夠獲得準(zhǔn)確的電能使用情況。若對三相電路中接入電能表的線路進(jìn)行部分短接則會造成某一部分線路的短接，使得實(shí)際流入電能表中用于計量的電流量與使用量之間出現(xiàn)差值，從而達(dá)到竊電的目的。

考慮到計量系統(tǒng)中A相和C相的電流互感器連接方式相同，可以建立計量模型如下圖1。圖1中將三相計量系統(tǒng)中不同連接范圍的導(dǎo)線阻抗以及電能表所具有的內(nèi)部阻抗進(jìn)行了等效。圖2為采用了分流竊電技術(shù)后的等效電路模型

對上述兩圖進(jìn)行分析可以獲得最終的防分流竊電技術(shù)所需要監(jiān)控的參數(shù)表達(dá)式：

從上式中可以看出，理想情況下的電流互感器二次繞組端的電壓與電流比要大于為分流竊電后的電壓與電流比。也就是說，通過監(jiān)測計量系統(tǒng)中得到的電壓與電流比即可判斷該計量系統(tǒng)中是否存在分流竊電現(xiàn)象。

3、分流檢測監(jiān)控技術(shù)

針對第2節(jié)中提出的監(jiān)測參數(shù)可以設(shè)計一種檢測電壓電流比的分流監(jiān)控裝置，利用該裝置對高壓電力計量系統(tǒng)中的電壓電流比進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集電路、單片機(jī)以及相關(guān)的設(shè)備構(gòu)成。

3.1單片機(jī)

在單片機(jī)的型號選擇方面可以采用AT公司生產(chǎn)的ATmega16處理器，該處理器的16K內(nèi)置ROM可用于存儲處理器的執(zhí)行程序，ISP串行接口可用于連接通用計算機(jī)進(jìn)行程序下載和數(shù)據(jù)上傳。除此之外，ATmega16處理器還集成了多種系統(tǒng)級功能，可有效降低防分流竊電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度。

3.2數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器主要功能是對用于進(jìn)行電能計量的電壓值和電流值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。由于ATmega16處理器中內(nèi)置ADC部件，故數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)信息可直接輸入到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。需要注意的是，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，需要對A相線路以及C相線路的電壓分別進(jìn)行采集。

3.3其他設(shè)備

為配合搭建分流竊電監(jiān)測系統(tǒng)，除了上述兩部分核心器件外還需要在系統(tǒng)中配置數(shù)據(jù)存儲芯片、時鐘芯片、液晶顯示器以及操作所使用的鍵盤等。這些設(shè)備可以為分流竊電監(jiān)測系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)和狀態(tài)的記錄與顯示、時鐘的同步、功能變更等功能。

3.4軟件實(shí)現(xiàn)

為保證防分流竊電技術(shù)能夠得到正確的執(zhí)行和應(yīng)用，需要對整個分流竊電監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程實(shí)現(xiàn)，保證各項功能正常運(yùn)行。

篇（5）

0引言

隨著科技的發(fā)展，能源問題日益受到國際社會的重視。風(fēng)力發(fā)電是解決當(dāng)前突出的能源和環(huán)境問題的有效手段，是目前世界上增長速度最快的能源和最有發(fā)展前景的新能源技術(shù)[1]。目前，對風(fēng)能的利用也已達(dá)到商用階段[2]。在大電網(wǎng)難以達(dá)到的孤立地區(qū)，如海島、牧區(qū)，以前都使用燃料昂貴的柴油發(fā)電機(jī)。而這些地區(qū)，卻有著較豐富的風(fēng)能資源，在這些地區(qū)推廣風(fēng)力發(fā)電已是新能源建設(shè)中的一項重要工作。

風(fēng)能總體上是一種豐富的可再生資源，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電可以在一定程度上節(jié)約一次能源的消耗和減少環(huán)境污染，然而，風(fēng)能資源的地域分布具有明顯的差異性，并且在時間和空間上的分布具有很大的不均勻性[3]。由于風(fēng)速經(jīng)常處于變化的狀態(tài)，從而造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出力的波動，且這種變化不受控制，進(jìn)而難以預(yù)測。孤立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量較小、輸配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、用戶負(fù)荷單一，這些特點(diǎn)使得孤立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性對整個系統(tǒng)來說尤為重要。為了保證用戶供電的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)，以及對今后孤立電網(wǎng)的建設(shè)有更好的改進(jìn)，提高供電質(zhì)量，因此對孤立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評估是必不可少的。本文擬以東南沿海的某海島為研究對象，根據(jù)該島用電負(fù)荷和風(fēng)速等數(shù)據(jù)，依照中國電力企業(yè)聯(lián)合所的2005--2010年全國電力可靠性指標(biāo)，對其孤立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行研究。

1 可靠性概念和分析方法

所謂電力系統(tǒng)可靠性，是指在電力系統(tǒng)按照可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和一定的用戶需求的情況下，對其不間斷地供應(yīng)電能的能力所進(jìn)行的度量[4]。由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，對其整體進(jìn)行可靠性的評估會有一定的困難。

通常，電力系統(tǒng)可靠性分析可以分為充裕度與安全性兩個方面。其中，充裕度是從靜態(tài)的角度出發(fā)，用于評價系統(tǒng)持續(xù)供應(yīng)以滿足用戶電能需求的能力；安全性則是從暫態(tài)的角度出發(fā)，用于評價系統(tǒng)承受突然擾動后繼續(xù)保持穩(wěn)定的能力。電力系統(tǒng)規(guī)模龐大，為了更準(zhǔn)確地進(jìn)行可靠性分析評估，對電力系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析時可將其劃分成三個子系統(tǒng)。基于電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，可將其劃分為發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)三部分來進(jìn)行可靠性評估：1、發(fā)電系統(tǒng)可靠性，是指評估統(tǒng)一并網(wǎng)運(yùn)行的全部發(fā)電機(jī)組，按可接受標(biāo)準(zhǔn)及期望數(shù)量來滿足電力系統(tǒng)負(fù)荷電能需求的能力的度量。為確定電力系統(tǒng)能否保證電力供應(yīng)所需的發(fā)電容量，因此衡量發(fā)電系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)是系統(tǒng)的充裕度，通常衡量系統(tǒng)充裕度的方法用概率方法。2、輸電系統(tǒng)可靠性，其可靠性包括充裕度和安全性。充裕度指標(biāo)分為負(fù)荷點(diǎn)指標(biāo)和系統(tǒng)指標(biāo)兩類，兩者均采用故障篩選技術(shù)。安全性指標(biāo)為了評估系統(tǒng)對突發(fā)故障的經(jīng)受能力，其主要通過因故障引起的負(fù)荷損失量來度量。3、配電系統(tǒng)可靠性，它的指標(biāo)主要評估的是充裕度。其典型的分析方法是故障模式影響分析法和可靠度預(yù)測分析法。

隨著科技的不斷進(jìn)步，我國電力系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的時期，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)大區(qū)域互聯(lián)、特高壓交直流混合輸電。由于系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，從而使得停電可能會導(dǎo)致巨大的財產(chǎn)損失和人員傷亡。所以，對電力系統(tǒng)進(jìn)行合理的可靠性評估有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文依據(jù)大陳海島上的星星風(fēng)電場一年的實(shí)際運(yùn)行情況，針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行規(guī)律和其配電網(wǎng)自身的特點(diǎn)，建立的它們的可靠性數(shù)學(xué)模型，用發(fā)電系統(tǒng)可靠性分析方法對該海島風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析，證明該海島風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠滿足電網(wǎng)穩(wěn)定性指標(biāo)，對負(fù)荷的電力供應(yīng)可以達(dá)到安全、可靠的要求。

2 海島孤立電力系統(tǒng)可靠性的特點(diǎn)

我國的海島資源非常豐富，根據(jù)1996年第一次《全國海島綜合調(diào)查報告》的數(shù)據(jù)指出，我國面積在500m2以上的海島共有6961個（港澳臺及海南島除外，海南島本島和臺灣、香港、澳門所屬有的410個海島）其中有人居住的海島為433個，人口達(dá)452.7萬人。這些海島大多擁有豐富的漁業(yè)資源、旅游資源以及風(fēng)能資源，因此對海島的開發(fā)將是今后國家建設(shè)中的一項重要工作。考慮到海島的交通不便，距離大陸架較遠(yuǎn)，傳統(tǒng)的柴油發(fā)電已經(jīng)不能滿足海島的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保發(fā)展需要，因此，海島孤立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是既利于環(huán)保又有利于海島經(jīng)濟(jì)建設(shè)的項目。

在海島孤立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，本文重點(diǎn)關(guān)注的是確定電力系統(tǒng)能否有充足的發(fā)電容量來滿足用電負(fù)荷的需要。海島孤立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)是發(fā)電系統(tǒng)的充裕度。通過前一章可知，可靠性分析方法有確定性方法和概率方法。確定性方法，主要根據(jù)長期累計的發(fā)電系統(tǒng)可靠性資料、負(fù)荷預(yù)測資料和電源配置以及規(guī)劃設(shè)計人員的經(jīng)驗來確定。概率方法，即電力不足概率法（loss of load probability，LOLP）、電力不足頻率、持續(xù)時間法（frequency and duration，F(xiàn)&D）和模擬法。任何估計發(fā)電系統(tǒng)充裕度的概率方法的基本途徑在原理上都相同，均由3部分組成，如圖2.1所示：

圖2.1 發(fā)電系統(tǒng)可靠性分析原理示意圖

將發(fā)電系統(tǒng)模型和發(fā)電系統(tǒng)負(fù)荷模型相結(jié)合形成適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險模型后，即可計算出一系列的可靠性指標(biāo)。這些指標(biāo)通常不考慮輸電網(wǎng)絡(luò)的約束（惟一例外的是互聯(lián)系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線），也不反映任何特定用戶負(fù)荷點(diǎn)的供電不足，但能衡量整個發(fā)電系統(tǒng)的充裕度[5]。

篇（6）

1 引言

隨著中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)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(kuò)大電網(wǎng)規(guī)模勢在必行。但是另一方面，城鎮(zhèn)化建設(shè)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(diào)和矛盾的問題導(dǎo)致了目前大型城市電網(wǎng)的建設(shè)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(fā)而動全身，一旦發(fā)生故障，可能會造成城市中心區(qū)大面積停電，社會影響極其嚴(yán)重。比如2012年發(fā)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(fā)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(jīng)濟(jì)損失都無法估量，引起的社會反響更是成為全國關(guān)注的焦點(diǎn)。而造成這些大停電的原因除了設(shè)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(yīng)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(fēng)險，結(jié)合該風(fēng)險分析提出了一種減少倒閘操作步驟的新方案，進(jìn)而得出優(yōu)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(nèi)設(shè)備開展月度檢修工作，圖1所示是當(dāng)日該變電站A的電氣主接線圖。220kV側(cè)是雙母線結(jié)構(gòu)、分別為220kV1M和2M，母聯(lián)2012開關(guān)在運(yùn)行狀態(tài)；110kV側(cè)是雙母單分段結(jié)構(gòu)、分別是110kV1M和2M、6M，母聯(lián)1012及分段1026開關(guān)均在運(yùn)行狀態(tài)。

圖1 220kV變電站A電氣接線圖

現(xiàn)變電檢修人員計劃對110kV分段1026開關(guān)進(jìn)行防水防潮改造及一次設(shè)備檢修維護(hù)工作，申請將110kV分段1026開關(guān)由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。為了確保電網(wǎng)的供電可靠性以及高壓側(cè)、中壓側(cè)零序網(wǎng)絡(luò)的一致，在停電前，調(diào)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(guān)由掛220kV1M倒至220kV2M運(yùn)行；

（2）變電站A的#2主變變高2202開關(guān)由掛220kV2M倒至220kV1M運(yùn)行；

（3）變電站A的#3主變變中1103開關(guān)由由掛110kV1M倒至110kV6M運(yùn)行；

（4）變電站A的#1主變變高和變中中性點(diǎn)接地運(yùn)行；

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

我們發(fā)現(xiàn)，該意見需要對220kV變電站A進(jìn)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(fù)雜，很容易在倒母線的過程中出現(xiàn)雙母跳閘的風(fēng)險，從而引起大面積停電，造成不利的社會反響。

進(jìn)一步分析操作方案可以發(fā)現(xiàn)，之所以要進(jìn)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(diǎn)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(jìn)行了步驟（1）、（2）以及（4）的操作。

3 新倒閘操作方案

通過節(jié)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(wǎng)操作風(fēng)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(jié)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(guān)由由掛110kV 1M倒至110kV 6M運(yùn)行；

（2）變電站A的#1主變中中性點(diǎn)接地運(yùn)行；

（3）變電站A斷開110kV分段1026開關(guān)。

在該方案中，倒閘操作步驟被精簡，而且不再涉及關(guān)鍵的220kV的倒母線操作，基本杜絕了220kV發(fā)生雙母跳閘導(dǎo)致大面積停電的風(fēng)險，提高了電網(wǎng)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(wǎng)供電的可靠性。

4 新倒閘操作方案結(jié)論與分析

對于同一個變電站內(nèi)的變壓器，我們可以認(rèn)為各臺變壓器高壓側(cè)、中壓側(cè)以及低壓側(cè)的阻抗分別相等；另外，降壓三繞組變壓器的中壓側(cè)阻抗一般為一個較小的負(fù)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(cè)阻抗最大[2]，在方案1中，則當(dāng)110kV 1M、2M側(cè)的110kV線路發(fā)生短路故障時，當(dāng)高壓側(cè)阻抗比低壓側(cè)阻抗大較多時，兩種方案得出的零序電流相差不大。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)阻抗較小時，也會進(jìn)一步減小，從而和也會更加接近。

因此，當(dāng)變壓器低壓側(cè)的阻抗較小時，我們可以采用方案2替代方案1進(jìn)行倒母線操作，所產(chǎn)生的零序電流偏差很小，對零序保護(hù)影響很小，而且方案2同樣保證了電網(wǎng)的供電可靠性。

另外值得注意的是，當(dāng)采用方案2進(jìn)行倒母線操作后，若110kV 側(cè)的110kV線路發(fā)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(hù)的誤動風(fēng)險。考慮到目前電力系統(tǒng)繼電保護(hù)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）

一、引言

電力工業(yè)是為國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展提供能源的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是關(guān)系國計民生的公用事業(yè)。但日益復(fù)雜的電力系統(tǒng)，發(fā)生故障的幾率也在不斷增加，某些擾動可能導(dǎo)致大面積停電和穩(wěn)定性問題尖銳化，嚴(yán)重時系統(tǒng)可能失去穩(wěn)定。

目前電力系統(tǒng)中的常用的故障分析系統(tǒng)有故障錄波系統(tǒng)、輸電線路行波測距系統(tǒng)、小電流接地選線系統(tǒng)和電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)為分析電網(wǎng)故障、確定電力系統(tǒng)在特定情況下的運(yùn)行狀況提供了強(qiáng)有力的支持。這一類應(yīng)用的共同點(diǎn)是都要對某些模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析和計算，從而實(shí)現(xiàn)不同故障分析系統(tǒng)的功能。但目前處理錄波數(shù)據(jù)的系統(tǒng)一般只針對具體的應(yīng)用而開發(fā)，相互之間盡管在數(shù)據(jù)處理方面有許多共性，卻是由不同公司各自開發(fā)的，系統(tǒng)的開放性差，只適用于某一種特定的應(yīng)用，缺少平臺化的設(shè)計思想。這樣就形成了所謂的“自動化孤島”現(xiàn)象。

二、故障數(shù)據(jù)分析平臺的功能分析

目前電力系統(tǒng)中常用的故障數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)有以下幾種：

（一）故障錄波分析系統(tǒng)

故障錄波系統(tǒng)是電力系統(tǒng)發(fā)生故障及振蕩時能自動記錄的一種系統(tǒng)，它可以記錄因短路故障、系統(tǒng)振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等大擾動引起的系統(tǒng)電流、電壓及其導(dǎo)出量，如有功、無功及系統(tǒng)頻率的全過程變化現(xiàn)象。主要用于檢測繼電保護(hù)與安全自動裝置的動作行為，了解系統(tǒng)暫態(tài)過程中系統(tǒng)各電參量的變化規(guī)律，校核電力系統(tǒng)計算程序及模型參數(shù)的正確性，故障錄波已成為分析系統(tǒng)故障的重要依據(jù)。

系統(tǒng)主要由電流(電壓)智能監(jiān)視模塊、通信鏈路、監(jiān)視微機(jī)和分析軟件四部分組成，該系統(tǒng)將多個智能監(jiān)視模塊統(tǒng)一編址，通過通信網(wǎng)與分析主機(jī)相連，組成故障錄波系統(tǒng)。每一個智能監(jiān)視模塊相當(dāng)于一個獨(dú)立的微型故障錄波器，在線監(jiān)視一條線路的運(yùn)行狀況，連續(xù)采集數(shù)據(jù)。當(dāng)該線路發(fā)生異常時，相應(yīng)模塊連續(xù)采集一段設(shè)定時間段的線路運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后，將異常出現(xiàn)時刻前后各一段設(shè)定時間的數(shù)據(jù)作為故障錄波信息保存，并上傳給分析主機(jī)；分析主機(jī)將模塊上傳的數(shù)據(jù)加以保存、遠(yuǎn)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(tǒng)

當(dāng)輸電線路發(fā)生故障后，必須通過尋線找出故障點(diǎn)，并根據(jù)故障造成的損壞程度判斷線路能否繼續(xù)運(yùn)行還是須停電檢修。行波測距是目前應(yīng)用廣泛的故障測距方法，其基本原理是：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，在故障點(diǎn)將產(chǎn)生向兩端運(yùn)行的暫態(tài)行波，暫態(tài)行波在傳播過程中遇到不均勻介質(zhì)時，將發(fā)生折射和反射，因此在故障點(diǎn)和母線檢測處暫態(tài)行波會發(fā)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(tǒng)安裝在廠站端，采用集中組屏式結(jié)構(gòu)，一般包括行波采集裝置、T－GPS電力系統(tǒng)同步時鐘以及當(dāng)?shù)靥幚頇C(jī)三部分。行波采集裝置主要負(fù)責(zé)暫態(tài)電流信號的采集、緩存以及暫態(tài)啟動，并生成啟動報告；T－GPS負(fù)責(zé)提供精確同步脈沖信號及全球統(tǒng)一時間信息；當(dāng)?shù)靥幚頇C(jī)由一臺工控機(jī)構(gòu)成，負(fù)責(zé)接收、存儲來自裝置的暫態(tài)啟動報告，并與安裝在線路對端所在變電所內(nèi)的行波采集與處理系統(tǒng)交換啟動數(shù)據(jù)，從而自動給出雙端行波故障測距結(jié)果。

（三）小電流接地選線系統(tǒng)

電力系統(tǒng)配電網(wǎng)故障中絕大部分是單相接地故障。由于故障電流小，系統(tǒng)可帶故障繼續(xù)運(yùn)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(shè)備和人身安全性、降低對通訊系統(tǒng)電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。但長時間帶故障運(yùn)行，特別是間歇性弧光接地故障時，過電壓容易使電力設(shè)備出現(xiàn)新的接地點(diǎn)使事故擴(kuò)大；同時故障電流可能使故障點(diǎn)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(fā)生故障時須準(zhǔn)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(tǒng)的共性：首先進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和存儲，再由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析、計算及各種特征的提取等操作，最后對所得結(jié)果進(jìn)行保存、顯示和打印等。但目前不同的故障處理系統(tǒng)只針對具體應(yīng)用開發(fā)，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(shù)設(shè)置模塊可以對平臺運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使平臺在合適的狀態(tài)下運(yùn)行。前置機(jī)通過規(guī)約處理模塊與站端裝置進(jìn)行通信，接收不同監(jiān)測裝置上傳的各種錄波數(shù)據(jù)，包括對不同通信規(guī)約傳輸數(shù)據(jù)的打包與解規(guī)約。數(shù)據(jù)通訊模塊負(fù)責(zé)與后臺機(jī)交換信息，若從裝置收到的錄波數(shù)據(jù)格式不符合Comtrade標(biāo)準(zhǔn)則先調(diào)用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊然后再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)交給數(shù)據(jù)通訊模塊。

故障處理模塊負(fù)責(zé)把接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將數(shù)據(jù)分析后通過數(shù)據(jù)庫管理模塊送入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，故障處理模塊還提供與高級應(yīng)用程序的接口。報表管理模塊從數(shù)據(jù)庫中取得數(shù)據(jù)生成各種報表，裝置參數(shù)整定模塊在后臺機(jī)上發(fā)送參數(shù)整定命令，通過前置機(jī)發(fā)到裝置以調(diào)整裝置的運(yùn)行狀態(tài)。裝置運(yùn)行監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)監(jiān)測與控制裝置運(yùn)行狀況的功能，告警模塊處理裝置上報或是系統(tǒng)操作所產(chǎn)生的各種告警信息。

當(dāng)用戶要查看錄波數(shù)據(jù)曲線時調(diào)用錄波查詢模塊查找到滿足要求的數(shù)據(jù)，再通過錄波曲線顯示模塊對要分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看。用戶權(quán)限設(shè)置模塊設(shè)定用戶的使用權(quán)限，以提高平臺的安全性。

四、結(jié)束語

本文提出的電力系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)分析平臺，遵循標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、分布式、分層次的設(shè)計原則，具有良好的通用性和可擴(kuò)展性，為開發(fā)故障錄波系統(tǒng)、行波測距、小電流接地故障監(jiān)測和電能質(zhì)量監(jiān)測等以處理錄波數(shù)據(jù)為主的信息管理系統(tǒng)提供全面的底層支持。平臺的使用可以提高軟件的重復(fù)利用率，避免重復(fù)開發(fā)，減少電力企業(yè)的投資，有利于提高電網(wǎng)的運(yùn)行和管理自動化水平。

參考文獻(xiàn)

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

篇（8）

一、引言

當(dāng)今，為了更好地為國家整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及電力技術(shù)的不斷提高，新電力設(shè)備不斷的使用，電力系統(tǒng)越來越復(fù)雜。而復(fù)雜的電力系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行成為電力系統(tǒng)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。只有電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性才能持續(xù)保證電力的供應(yīng)，進(jìn)而保證工業(yè)經(jīng)濟(jì)和人民的日常生活。

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性運(yùn)行問題開始受到關(guān)注最初是在上世紀(jì)40年代，之后由于電力系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)在技術(shù)創(chuàng)新和互聯(lián)網(wǎng)等方面上，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性運(yùn)行一直發(fā)展相當(dāng)緩慢，以至于穩(wěn)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(tǒng)出現(xiàn)的幾起大型的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性破壞引發(fā)的事故（如用電負(fù)荷超高導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰的事故等），例如，在西方發(fā)達(dá)國家就曾出現(xiàn)過由于穩(wěn)定問題出現(xiàn)的大面積停電導(dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失[1，2]。因此，當(dāng)前電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題越來越引起了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，并認(rèn)為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行成為制約電力系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸[3]。

目前，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題分析開始得到不斷的發(fā)展，現(xiàn)在按照對失穩(wěn)機(jī)理的認(rèn)識，電力系統(tǒng)的分析方法可以分為兩類即靜態(tài)和動態(tài)分析方法。為了更好地指導(dǎo)以后的電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和及時發(fā)現(xiàn)問題，在此對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題的分析方法進(jìn)行分析。

二、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題及其分類

電力系統(tǒng)穩(wěn)定是指當(dāng)受到一定的擾動時（或者小擾動或者大擾動），系統(tǒng)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(nèi)恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不會發(fā)生崩潰或者偏低的情況。然而，在實(shí)際總往往受到擾動后無法在短時間內(nèi)恢復(fù)到允許值或者出現(xiàn)崩潰等極端情況，此為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題出現(xiàn)問題。

如何避免電力系統(tǒng)不穩(wěn)定首先要確定是何種擾動導(dǎo)致的，即分析穩(wěn)定失穩(wěn)的機(jī)理。由于穩(wěn)定劃分的標(biāo)準(zhǔn)不同，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題的具體的分類也有差異。例如，導(dǎo)致失穩(wěn)的擾動規(guī)模來看，分為小擾動和大擾動；根據(jù)失穩(wěn)事故時間的場景來看，分為暫態(tài)穩(wěn)定、中期穩(wěn)定和長期穩(wěn)定等問題。

三、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題的分析方法

根據(jù)前面所提到的電力系統(tǒng)失穩(wěn)的機(jī)理，目前的電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法主要有兩類，即靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法和動態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法。

1.靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法

當(dāng)電力系統(tǒng)受到的干擾較小不足以引起系統(tǒng)的自發(fā)振蕩等問題的時候，可以認(rèn)為系統(tǒng)是靜態(tài)的。靜態(tài)分析方法是以潮流方程為基礎(chǔ)的分析方法。該分析方法比較成熟，當(dāng)前應(yīng)用較廣。該方法的本質(zhì)是認(rèn)為電壓穩(wěn)定是符合潮流問題，而電壓穩(wěn)定與否關(guān)鍵是找到穩(wěn)定與失穩(wěn)的臨界點(diǎn)，即通常所說的電力網(wǎng)絡(luò)中的潮流極限，并通過各種方法求得此點(diǎn)并掌握失穩(wěn)與穩(wěn)定臨界的極限狀態(tài)的不同特征作為失穩(wěn)的崩潰點(diǎn)[4]。

根據(jù)這一原理，該類靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法又可以細(xì)分為潮流多解法、靈敏度分析方法、奇異值分析法和連續(xù)潮流方法等。

其中，靈敏度法相對來說計算過程比較簡單，結(jié)果也非常清楚，適合于單臺發(fā)動機(jī)單負(fù)荷的電力系統(tǒng)中應(yīng)用。奇異值法則是更加關(guān)注雅克比矩陣的奇異性對穩(wěn)定性的影響，該方法計算簡單，技術(shù)成熟，應(yīng)用很廣。

2.動態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法

其實(shí)，電力系統(tǒng)不能簡單歸類為靜態(tài)狀態(tài)，實(shí)質(zhì)上電力系統(tǒng)更多的被認(rèn)為是動態(tài)系統(tǒng)，即通常系統(tǒng)受到的干擾力都是很大的，容易使原來的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化。因為系統(tǒng)中很多因素是動態(tài)可變的，正是因為可變性導(dǎo)致了電壓失穩(wěn)。例如發(fā)電機(jī)的參數(shù)和動態(tài)特征、無功補(bǔ)償設(shè)備特征等。

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

在此介紹以下暫態(tài)電壓穩(wěn)定分析方法。與靜態(tài)相比，暫態(tài)是否穩(wěn)定主要考慮的是電力系統(tǒng)在受到較大的擾動時電力系統(tǒng)的主要單元（這里主要指的是發(fā)動機(jī)）能否還能保持原來狀態(tài)運(yùn)行。在研究此類問題的時候，通常需要進(jìn)行簡化。暫態(tài)穩(wěn)定分析的方法可分為兩類：數(shù)值解法和直接解法。

四、結(jié)論

為了更好地服務(wù)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定非常重要。特別是在當(dāng)前長距離、高功率輸送電力的系統(tǒng)中，這就需要業(yè)內(nèi)人士掌握相應(yīng)評定電壓穩(wěn)定的技術(shù)，探索出更為準(zhǔn)確和貼切實(shí)際的穩(wěn)定性值班，這樣可以更好地服務(wù)于社會。

參考文獻(xiàn)

[1]胡學(xué)浩.美加聯(lián)合電網(wǎng)大面積停電事故的反思和啟示閉.電網(wǎng)技術(shù)2003，27（9）：2-6

[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(tǒng)電壓穩(wěn)定性分析方法及展望[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013，4：125.

篇（9）

中圖分類號：F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

在現(xiàn)今社會，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在安全可靠的前提下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不僅對國民經(jīng)濟(jì)具有重大意義，對國家政治也有重要影響。因此，面對日趨復(fù)雜的系統(tǒng)和日益增長的用戶需求，如何保證電網(wǎng)“安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)”運(yùn)行，一直以來都是電力系統(tǒng)工程技術(shù)人員和學(xué)者的研究的重要課題之一。

一、無功優(yōu)化的意義

電力系統(tǒng)無功優(yōu)化是保證系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一種有效手段，是提高電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量的重要措施之一。實(shí)現(xiàn)無功功率的優(yōu)化可以改善電壓的分布、提高用戶端的電壓質(zhì)量、減少電力傳輸(主要是線路和變壓器)的電能損耗，從而降低電力成本，同時也能提高電力傳輸能力和穩(wěn)定運(yùn)行水平。

隨著自動化技術(shù)的日益成熟，基于傳統(tǒng)的安全監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的高級應(yīng)用軟件如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹顟B(tài)估計、調(diào)度員潮流正逐步趨于實(shí)用化，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行功能的再擴(kuò)展，開發(fā)電網(wǎng)電壓、無功優(yōu)化控制系統(tǒng)。隨著電力通信的飛速發(fā)展，我們可以在現(xiàn)有的自動化系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行無功優(yōu)化計算，下達(dá)控制指令，利用電力通信信道，將這些指令傳遞給變電站的綜合自動化系統(tǒng)，投切電容器、調(diào)節(jié)變壓器分接頭，來實(shí)現(xiàn)無功功率的最優(yōu)控制，將線損降低到最低，使SCADA/EMS系統(tǒng)的效益更加直觀、明顯。

二、靜態(tài)無功優(yōu)化調(diào)度的模型與算法

1、數(shù)學(xué)模型

電力系統(tǒng)無功優(yōu)化調(diào)度問題通常表示成含約束條件的非線性數(shù)學(xué)模型。從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)的經(jīng)典模型是將系統(tǒng)的有功損耗最小化作為目標(biāo)函數(shù)，從系統(tǒng)安全性角度出發(fā)的模型是將系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)（如節(jié)點(diǎn)電壓幅值）偏離期望值之平方和最小或者電壓穩(wěn)定裕度最大作為目標(biāo)函數(shù)，或者同時考慮這兩者構(gòu)成多目標(biāo)模型，此外，還有以無功注入總成本最小為目標(biāo)的模型。在電力市場環(huán)境下，如考慮到無功功率的發(fā)電和運(yùn)行成本，則可以采用有功和無功的發(fā)電總成本最小化作為目標(biāo)函數(shù)。

2、求解方法

無功優(yōu)化的求解方法主要有非線性規(guī)劃法（Non-Linear Programming，NLP）、線性規(guī)劃法（Linear Programming，LP）等常規(guī)的無功優(yōu)化方法以及人工智能搜索方法等。

（1）常規(guī)優(yōu)化方法

NLP能直接處理非線性的目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)，應(yīng)用較廣泛的NLP方法主要有簡化梯度法、牛頓法和二次規(guī)劃法。

雖然ORPD問題屬于最優(yōu)潮流問題中的一個特例，目標(biāo)函數(shù)和約束條件是非線性的，但應(yīng)用求解經(jīng)濟(jì)調(diào)度的各種NLP方法來求解ORPD問題時或多或少都存在計算量大、收斂性差、穩(wěn)定性不好等問題。簡化梯度法對罰函數(shù)和梯度步長的選取要求嚴(yán)格，收斂慢，且不能有效地處理函數(shù)的不等式約束。盡管二次規(guī)劃法的精確性及可靠性較好，但其計算時間隨問題規(guī)模的增加而急劇增長，在求解臨界可行問題時會出現(xiàn)不收斂。牛頓法具有快速收斂的特點(diǎn)，但尚不能有效處理電壓無功優(yōu)化控制中的大量不等式約束。

（2）專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

20世紀(jì)80年代專家系統(tǒng)被引入到電網(wǎng)電壓無功控制領(lǐng)域。有研究者提出了一種便于為實(shí)時控制建立專家系統(tǒng)的方法，靈敏度樹，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了電力系統(tǒng)電壓無功控制的專家系統(tǒng)，以協(xié)助操作人員監(jiān)視母線電壓并選擇最有效的控制方法來處理電壓越限情況。也有學(xué)者采用專家系統(tǒng)和模糊集求解ORPD問題，在一系列規(guī)則中引入啟發(fā)式控制，根據(jù)隸屬度函數(shù)來度量規(guī)則的適應(yīng)度。慮到僅依賴于專家系統(tǒng)或者ANN方法進(jìn)行ORPD求解難度很大，因而常將其作為常規(guī)算法的輔助和補(bǔ)充來發(fā)揮作用。

（3）內(nèi)點(diǎn)法

自N.Karmarkar于1984年提出具有多項式時間可解性的線性規(guī)劃內(nèi)點(diǎn)算法以來，各種內(nèi)點(diǎn)法相繼被提出，并已被擴(kuò)展應(yīng)用于求解二次規(guī)劃和直接非線性規(guī)劃模型。它們的主要優(yōu)點(diǎn)是計算時間對問題的規(guī)模不敏感，計算速度快，收斂性好。但如何探測和處理優(yōu)化過程中的不可行解的問題是內(nèi)點(diǎn)法的一個障礙。

（4）啟發(fā)式搜索算法

近年來，啟發(fā)式搜索算法在全局優(yōu)化問題中得到了密切關(guān)注和廣泛應(yīng)用。如模擬退火算法、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、進(jìn)化策略、粒子群游算法、免疫算法、Tabu搜索算法以及這些算法的組合方法]等。而其中最引人矚目的是遺傳算法（Genetic Algorithms，GA）。

三、動態(tài)無功優(yōu)化調(diào)度的模型與算法

在進(jìn)行無功調(diào)度時將是在高電壓環(huán)境下進(jìn)行操作、切換控制設(shè)備，如這些情況出現(xiàn)得很頻繁，就會破壞設(shè)備的絕緣強(qiáng)度、縮短設(shè)備的使用壽命，并形成事故隱患。此外，頻繁調(diào)節(jié)控制設(shè)備還加重了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，容易產(chǎn)生操作錯誤，不利于系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

因此，在動態(tài)無功優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型中引入了變壓器抽頭和補(bǔ)償裝置投切開關(guān)允許動作次數(shù)的限制。現(xiàn)有建模方法主要是將一天的負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)劃分成若干（如24）個時段，然后以整天的能量損耗最小或者24時段內(nèi)總網(wǎng)損最小為目標(biāo)，并將控制變量的動作次數(shù)作為直接約束，從而獲得全天各時段的無功調(diào)度模式，形成了十分復(fù)雜的時空耦合問題，常會受負(fù)荷預(yù)測結(jié)果精度的影響。

劉明波給出了動態(tài)無功優(yōu)化問題中嚴(yán)格意義下的非線性混合整數(shù)數(shù)學(xué)模型，介紹了各種離散控制設(shè)備每天的最大允許動作次數(shù)相同時的優(yōu)化結(jié)果，顯示了動態(tài)無功優(yōu)化取得的控制設(shè)備動作次數(shù)的降低是以有功網(wǎng)損的升高為代價的。

為簡化動態(tài)無功優(yōu)化問題，通常的做法是簡化狀態(tài)解空間以達(dá)到降維效果：任曉娟通過啟發(fā)式規(guī)則確定控制設(shè)備的動作序列，采用一種稀疏矢量方法對控制變量進(jìn)行一定的簡化，將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化成靜態(tài)優(yōu)化模型，適合于求解高中壓配電網(wǎng)的動態(tài)無功優(yōu)化問題；文獻(xiàn)Sharif S S將負(fù)荷曲線劃分成若干時段，離散控制變量在每一個時段中的取值相同，在時段數(shù)較少（小于最大允許動作次數(shù)）的情況下自動滿足動作次數(shù)限制，然后進(jìn)一步在各個大時段（interval）中再細(xì)分出若干個周期（period），對每個周期只使用連續(xù)變量、依據(jù)實(shí)時負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，以盡可能地降低網(wǎng)損。由于過分強(qiáng)調(diào)了動作次數(shù)約束而減少時段的分區(qū)，很多情況下無法調(diào)動所有設(shè)備進(jìn)行無功優(yōu)化。

Liang R H根據(jù)預(yù)測的24時段負(fù)荷數(shù)據(jù)，將變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓裝置的動作次數(shù)和無功補(bǔ)償投切次數(shù)作為約束，采用動態(tài)規(guī)劃法求解。由于狀態(tài)數(shù)量龐大，求解效率不高。

Wong Y K認(rèn)為無功優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)除了通常被普遍采用的網(wǎng)損最小化和電壓合格化之外，還應(yīng)增加控制設(shè)備的操作最小化。因此目標(biāo)函數(shù)中增加各個控制變量的變化量罰函數(shù)，并依據(jù)經(jīng)驗人為地根據(jù)各控制變量操作優(yōu)先級的不同分配不同的罰因子，可惜各個罰因子沒有真正的物理意義，取值缺乏科學(xué)依據(jù)。

潘哲龍則將網(wǎng)損和動作元件數(shù)作為兩項懲罰項，加入到越限元件數(shù)最小化的目標(biāo)函數(shù)中，采用一種分布式并行計算的遺傳算法進(jìn)行求解，不過該文也沒有給出罰因子的選取方法。

倪煒提出在實(shí)時無功優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)中考慮控制變量的調(diào)節(jié)代價：以各臺設(shè)備的成本與調(diào)節(jié)故障導(dǎo)致的損失費(fèi)用之和除以壽命期內(nèi)的有效調(diào)節(jié)次數(shù)。

展望

隨著ORPD問題研究工作的深入，其控制次序問題和負(fù)荷模型問題將會凸現(xiàn)出來。控制次序的問題涉及應(yīng)用層面，而目前無功優(yōu)化控制的應(yīng)用基本仍停留在離線的水平上，因而該問題的理論研究也不夠深入，實(shí)際上，即使優(yōu)化后得到一個可行解，在調(diào)節(jié)逐個設(shè)備的過程中也不一定能夠保證不出現(xiàn)臨時越限現(xiàn)象。負(fù)荷模型問題更是目前研究的一個盲點(diǎn)。實(shí)際上負(fù)荷與電壓的關(guān)系相當(dāng)密切，由于無功優(yōu)化的結(jié)果往往導(dǎo)致部分狀態(tài)變量逼近約束邊界，負(fù)荷與電壓的相互作用過程將會產(chǎn)生新的越限。由于負(fù)荷模型的研究本身是一個難點(diǎn)，通常將負(fù)荷視為恒功率，這種被普遍采用的假設(shè)值得推敲。

參考文獻(xiàn)

篇（10）

鐵路是國家的重要基礎(chǔ)設(shè)施、國家的大動脈、大眾化交通方式之一，它具有運(yùn)輸能力大、成本低、能耗少、速度高、適應(yīng)性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)。在綜合交通體系中處于骨干地位，如果沒有鐵路的現(xiàn)代化就難以實(shí)現(xiàn)國家的現(xiàn)代化。由于中國幅員遼闊、內(nèi)陸深廣、人口眾多，資源分布及工業(yè)布局不均衡，鐵路運(yùn)輸在各種運(yùn)輸方式中的優(yōu)勢更加突出，在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中具有特殊的地位和作用。

鐵路技術(shù)裝備和信息技術(shù)的現(xiàn)代化是實(shí)現(xiàn)鐵路現(xiàn)代化的重點(diǎn)任務(wù)之一，鐵路技術(shù)裝備是鐵路運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)基礎(chǔ)，它包括線路、車站、電力、通信信號設(shè)備，機(jī)車、車輛、裝備、給水設(shè)備和建筑物以及電氣化鐵路的供電設(shè)施等。

近年來隨著運(yùn)行管理模式的改革和技術(shù)進(jìn)步，提高了電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平、改善供電質(zhì)量，達(dá)到了減人增效的目的，提高處理事故的靈活性和電網(wǎng)的穩(wěn)定性、安全性，提高了鐵路供電單位的經(jīng)濟(jì)效益和勞動生產(chǎn)率。先進(jìn)的電力裝備、良好的供電質(zhì)量記憶一流的服務(wù)水平，已成為鐵路對電力需求的重要組成部分。在電力的管理中，需要有一套完善的用電管理系統(tǒng)，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，及時掌握低壓配電網(wǎng)運(yùn)行狀況。利用高科技手段提高用電效率，節(jié)約成本，給用電管理提供直接、便利的技術(shù)支持，為符合預(yù)測、電力調(diào)度、用電管理、配套服務(wù)奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

1　典型鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)組成

為了充分發(fā)揮鐵路電力的貫穿作用，確保鐵路用電的安全可靠，減少其對鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)造成的影響，所以電力遠(yuǎn)動技術(shù)被引入到鐵路電力系統(tǒng)中，電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)在我國的廣泛應(yīng)用時間并不長，大致經(jīng)歷了三個階段，分別是：有觸點(diǎn)式階段、布線邏輯式階段和軟件化階段等。

鐵路10kv電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)是一個綜合的鐵路供電和設(shè)備運(yùn)行管理系統(tǒng)，由鐵路供電的特殊要求決定其需要采集的數(shù)據(jù)量。鐵路電力本文由收集整理遠(yuǎn)動系統(tǒng)一般選用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要包括遠(yuǎn)動控制主站、運(yùn)動終端和通信通道三部分。

鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)對鐵路供電所、電力線路及信號電源進(jìn)行情況等的實(shí)時監(jiān)測控制，消滅了事故隱患、加快事故的處理速度、保證了鐵路行車的供電需求。

鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)采用n鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，即一臺遠(yuǎn)動控制主站對應(yīng)著n個被控端，系統(tǒng)一般除了具有遙控、遙信、遙控功能外，還應(yīng)具有判斷和切除線路故障的功能。鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)如圖所示：

1.1　遠(yuǎn)動控制主站

遠(yuǎn)動控制主站主要是指在電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計算機(jī)控制系統(tǒng)，它是整個電網(wǎng)調(diào)度管理控制系統(tǒng)的心臟部分，一般采用計算機(jī)局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分布式控制系統(tǒng)，以計算機(jī)設(shè)備為核心，以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為單元進(jìn)行配置。它主要負(fù)責(zé)相關(guān)信息的收集與處理及綜合管理等，對沿線配電所及各站信號電源實(shí)施遙測、遙信和遙控，對個站貫通線和自閉線上的高壓分段開關(guān)實(shí)現(xiàn)遙控與遙信。

系統(tǒng)的硬件配置主要有前置機(jī)、后臺處理機(jī)、維護(hù)工作站、模擬屏、操作員節(jié)點(diǎn)機(jī)等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備及相應(yīng)的人機(jī)接口設(shè)備，設(shè)置了實(shí)時數(shù)據(jù)打印，文檔管理報表打印機(jī)、實(shí)時監(jiān)視及衛(wèi)星時鐘同步等外圍設(shè)備。

應(yīng)用軟件是整個系統(tǒng)的靈魂，應(yīng)用軟件協(xié)調(diào)完成同各個遠(yuǎn)動終端的數(shù)據(jù)通訊任務(wù)；應(yīng)用軟件把硬件系統(tǒng)采集的各種數(shù)據(jù)如電壓、電流、電量等經(jīng)過計算后以合理的方式顯示出來供操作人員參考；操作人員的操作也要通過應(yīng)用軟件才能執(zhí)行；應(yīng)用軟件還有很多其它功能。應(yīng)用軟件的好壞將直接影響整個遠(yuǎn)動系統(tǒng)的應(yīng)用水平。

1.2　運(yùn)動終端

運(yùn)動終端設(shè)備分為配電所監(jiān)控終端（rtu）、桿上開關(guān)監(jiān)控終端（ftu）及信號電源監(jiān)控終端（stu）。

運(yùn)動終端采集的數(shù)據(jù)有利于分析正常時的負(fù)荷變化和故障時的變化情況，為科學(xué)分析判斷故障和合理調(diào)配資源提供了依據(jù)。

配電所綜合自動化安裝集中式rtu，根據(jù)整個系統(tǒng)的配電功能要求，rtu實(shí)現(xiàn)對配電所的遙測、遙信和遙控，將配電所基礎(chǔ)單元的所有保護(hù)信息通過遠(yuǎn)動系統(tǒng)上送主站，以滿足遠(yuǎn)方遙測、遙信、遙控、遙視等在線監(jiān)測和遠(yuǎn)方診斷及維護(hù)的要求。

桿上開關(guān)控制終端ftu以配電遠(yuǎn)動控制終端為核心單元，配以不銹鋼控制箱體、操作機(jī)構(gòu)、智能充電裝置、免維護(hù)蓄電池以及其它外圍設(shè)備。它主要安裝在電力貫通線、自閉線的分段開關(guān)上，用來檢測和控制開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，測量電路的電流、電壓和有功功率及無功功率等電氣量，采集高壓遠(yuǎn)動負(fù)荷開關(guān)、高壓線路過流、短路遙信、高壓線路接地遙信等遙信量，保存十個故障錄波數(shù)據(jù)供系統(tǒng)事故分析。

信號電源監(jiān)控終端stu設(shè)在沿線車站信號機(jī)械室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對信號樓電源遙測、遙信、遙控功能。stu以配電遠(yuǎn)動控制平臺為核心單元，與桿上開關(guān)監(jiān)控終端ftu等遠(yuǎn)動控制終端共同組成車站的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)發(fā)它們的數(shù)據(jù)至遠(yuǎn)動控制主站，完成遠(yuǎn)動控制功能。它主要檢測電力貫通線經(jīng)變壓器輸出的信號電源的電器參量，采集信號電源相電壓、相電流及有功功率、功率因數(shù)、正序、負(fù)序等模擬量及低壓遠(yuǎn)動斷流器過流、短路遙信等遙信量。記錄兩路信號電源的低壓遠(yuǎn)動斷路器在發(fā)生過流、速跳閘時故障點(diǎn)前后各5個周期的電壓、電流波形曲線，保存十個故障錄波數(shù)據(jù)供系統(tǒng)故障分析。另外還記錄發(fā)生越限時，越限點(diǎn)前后各5s的電壓、電流有效值的故障曲線。

遠(yuǎn)動終端主要包括數(shù)據(jù)輸入輸出模塊、數(shù)據(jù)通訊部分、電源部分等三個部分組成。

1.3　通信信道

通信信道是遠(yuǎn)動系統(tǒng)中的最重要的組成部分。借助于通信信道，各遠(yuǎn)動終端盒遠(yuǎn)動控制主站得以相互交換信息和信息共享，提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，減少了連接電纜和設(shè)備數(shù)量，實(shí)現(xiàn)終端遠(yuǎn)方監(jiān)控。

遠(yuǎn)動通道物理結(jié)構(gòu)一般采用由光纜構(gòu)成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，動態(tài)備用運(yùn)行方式；遠(yuǎn)動控制主站通過遠(yuǎn)動通道查詢報文查詢遠(yuǎn)動終端的數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)動終端如有數(shù)據(jù)則上送遠(yuǎn)動控制主站，如無數(shù)據(jù)則回答正常應(yīng)答報文。

由于鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)本身沒有通信線路，遠(yuǎn)動控制主站通過鐵路通信系統(tǒng)提供的專用主／備光纖數(shù)字通道與被控終端進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，光纖數(shù)字通道采用環(huán)形結(jié)構(gòu)。主控站采用雙以太網(wǎng)配置，在邏輯上與被控站通信構(gòu)成點(diǎn)對點(diǎn)通信方式。

2　電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)的主要功能

鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)的主要任務(wù)就是將表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和各發(fā)電廠和變電所的有關(guān)實(shí)時信息采集到遠(yuǎn)動控制主站；把遠(yuǎn)動控制主站的命令發(fā)往遠(yuǎn)動終端，對設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

從遠(yuǎn)動終端發(fā)往控制主站的信息有測量量和狀態(tài)量，測量量有有功功率、無功功率、電壓、電流、頻率和水庫的水位等。狀態(tài)量有斷路器、隔離開關(guān)的位置狀態(tài)、自動裝置、繼電保護(hù)的動作狀態(tài)，發(fā)電機(jī)組、遠(yuǎn)動設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。

主要功能包括遙測、遙信、遙控、打印；具有對線路故障進(jìn)行檢測的能力；有對實(shí)時數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析和處理的能力；具有對遠(yuǎn)動終端在線自檢和顯示的功能；對用戶畫面和用戶數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)在線修改、編輯和定義的功能；本文由收集整理所有計算機(jī)有自啟動、自恢復(fù)功能；冗余配置的雙主機(jī)系統(tǒng)，有可自動切換和手動切換的功能；對操作人員可進(jìn)行模擬培訓(xùn)和演示功能等。

2.1　遙測、遙信及遙控功能

遙測、遙信和遙控功能是鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)的最基本的功能。應(yīng)用通信技術(shù)傳送被測變量的測量值稱之為遠(yuǎn)程測量，簡稱遙測；應(yīng)用通信技術(shù)完成對設(shè)備狀態(tài)信息的監(jiān)視稱之為遠(yuǎn)程信號，簡稱遙信；調(diào)度控制中心發(fā)送給發(fā)電廠或變電所的遠(yuǎn)程命令有控制命令及調(diào)節(jié)命令，應(yīng)用通信技術(shù)完成改變運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的命令稱之為遠(yuǎn)程命令，又稱之為遙控。

當(dāng)調(diào)度中心需要直接抑制發(fā)電廠、變電所中的某些設(shè)備，就會發(fā)出相應(yīng)的控制命令，這種應(yīng)用通信技術(shù)完成對有兩個確定狀態(tài)的運(yùn)行設(shè)備的控制成為遠(yuǎn)程切換。在中國，通常把遠(yuǎn)程切換稱為遙控。

隨著科技的進(jìn)步，鐵路遠(yuǎn)動系統(tǒng)的功能根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際需要還在不斷地擴(kuò)展，為了有助于分析電力系統(tǒng)的事故、保證遠(yuǎn)動裝置的正常運(yùn)行和便于維護(hù)，還具有自檢查、自診斷等功能等。

2.2　線路故障檢測

遠(yuǎn)動系統(tǒng)在線路故障檢測也發(fā)揮了重要的作用，當(dāng)故障發(fā)生時采用過電流檢測原理，即可判斷線路電流是否超過整定值來檢測故障。由ftu檢測到故障并上報主站，主站系統(tǒng)首先要完成故障的自動定位，在確認(rèn)線路失電的情況下自動遙控斷開故障線段兩側(cè)的負(fù)荷開關(guān)，隔離故障點(diǎn)，然后，自動下發(fā)遙控命令閉合兩側(cè)配電所出現(xiàn)開關(guān)，恢復(fù)非故障線段的供電，并給出提示信息和故障的處理報告，供調(diào)度員進(jìn)一步分析。故障發(fā)生時，主站自動查找故障區(qū)間內(nèi)所有的ftu暫態(tài)3i0值，找到最大值所在的ftu，則故障點(diǎn)位于該ftu相鄰的一側(cè)。然后比較該ftu兩側(cè)的暫態(tài)3i0值，找到較大者，并比較最大值與較大值暫態(tài)零序電流的方向，如果相同，則故障點(diǎn)位于最大值ftu的另一側(cè)；如果相反，則故障點(diǎn)位于兩者之間。同時利用零序電壓3i0值作為故障處理的啟動條件和閉鎖條件，提高故障檢測和定位的準(zhǔn)確性。主站系統(tǒng)根據(jù)ftu上報的線路電壓數(shù)據(jù)，高壓斷相故障的位置應(yīng)該在第一個出現(xiàn)任意線電壓或相電壓低于斷相故障電壓上限門檻值（如小于180v），而且大于斷相電壓下限門檻值（不為0）的開關(guān)和與其相鄰的上游開關(guān)之間。

3　電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)存在的問題

就目前而言，我國的電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)尚在建設(shè)之中，還沒有形成規(guī)模，在鐵路的供電網(wǎng)絡(luò)、路網(wǎng)供電方供電設(shè)備等與國外的差距還是很大[2-3]，從而導(dǎo)致供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行水平偏低，線路操作、倒閘作業(yè)、故障搶修、恢復(fù)供電等效率偏低，頻繁的導(dǎo)致了許多重特大安全事故的發(fā)生，造成了重大的人員和財產(chǎn)損失，故應(yīng)加快鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)建設(shè)提高供電網(wǎng)絡(luò)整體運(yùn)行水平，減少人員使用

量，減少事故發(fā)生概率。

3.1　運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)備的干擾

遠(yuǎn)動系統(tǒng)設(shè)備屬高度集成化的弱電設(shè)備，其絕緣水平較低，對外界的干擾較為敏感，對于雷電等強(qiáng)電磁脈沖和過電壓的耐受能力很低。而遠(yuǎn)動設(shè)備工作環(huán)境卻是極易受到電磁干擾的強(qiáng)電場所，這些干擾對數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。這些干擾主要包括來自自然環(huán)境的干擾，放電過程產(chǎn)生的干擾和來自電網(wǎng)的干擾等。

為了防止此類干擾對遠(yuǎn)動系統(tǒng)的影響，可采取一些措施，如屏蔽措施、系統(tǒng)接地設(shè)計、濾波器的設(shè)計以及印刷電路板的設(shè)計等[3]，采用合理的抗干擾措施能夠明顯的電力遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)的安全性及可靠性。

3.2　運(yùn)動系統(tǒng)的通訊通道

路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)中通訊通道的設(shè)置方式主要以利用公網(wǎng)遠(yuǎn)程撥號方式為主。這種方式產(chǎn)生的原因主要由鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的歷史原因所造成。電力遠(yuǎn)動技術(shù)進(jìn)人鐵路電力系統(tǒng)時，全路還未組建dmis、tmis等系統(tǒng)。為了解決電力遠(yuǎn)動的通訊通道問題，可以采取以下解決方案，如：電力線載波、利用公網(wǎng)各站端遠(yuǎn)程撥號上網(wǎng)、用戶單位自行敷設(shè)通訊線等。隨著時間的推移，利用公網(wǎng)各站端遠(yuǎn)程撥號上網(wǎng)方式逐漸在路內(nèi)電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著鐵路內(nèi)部dmis、tmis等系統(tǒng)的組建，鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)完全可以借用它們的通訊通道，與這些系統(tǒng)組成綜合管理或綜合調(diào)度中心。鐵路電力系統(tǒng)是為鐵路通信信號設(shè)備供電的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的正常工作是鐵路通信信號設(shè)備正常工作的基本條件，因此，該系統(tǒng)的信息也應(yīng)該屬于行車安全信息。由此可見，鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)應(yīng)該可以與dmis、tmis等系統(tǒng)合并，形成綜合管理或綜合調(diào)度系統(tǒng)。

3.3　遠(yuǎn)動系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計

由于現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸和指揮控制系統(tǒng)都是電氣化系統(tǒng)，以及一些跟列車行駛有關(guān)的新設(shè)備都更多的引入了自動化，鐵路用戶對鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性提出了更高的要求，所以需要建立可靠、完善的鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)，這里主要的是遠(yuǎn)動系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計[4]。