電力系統研究分析大全11篇

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0 引言

能源和環境是每個國家發展戰略中不可忽略的重要的兩個環節[1]。自從上世紀工業革命以來，各國的工業技術水平得到了飛速發展，人類生存質量得到了顯著的提高，以火力發電為主的電網系統控制技術已經得到了相當完善的研究與應用。但與此同時，環境污染問題也變得越發嚴重。并且隨著以煤炭、石油為主的傳統能源的日益短缺，開發利用新型的、清潔的、可再生的能源，已經成為了當務之急。

隨著低碳經濟的概念在全球范圍內的推廣，并且伴隨著只能電網技術的飛速發展，開展基于可再生能源的電網控制技術研究，逐漸成為了各國科研人員的關注重點。以風力發電和太陽能發電為代表的新能源發電技術逐漸走進了人們的視野，并且受到了越來越多的關注。可以說，新能源發電系統是未來電力系統發展的必然方向，也是我國十二五工業4.0轉型順利推進的前提保障。所以，開展基于新能源發電系統的研究與應用，對于我國進一步提升國家競爭力，提升工業技術水平，具有十分重要的戰略意義。

1 分布式風力發電系統國內外研究現狀

分布式發電系統按照其能源來源分類，大致可以分為分布式風力發電系統與分布式太陽能發電系統。其中，風力發電以其資源保有量大、發電成本低，發電系統運行容錯率高的特點，逐漸成為各國分布式新能源發電系統研究的主流方向。

分布式風力發電系統主要由以下部件組成：風輪機、發電機、儲能裝置以及分布式風力發電系統控制器組成。隨著機械控制技術的發展，風輪機經歷了定槳距到變槳距的演變歷程，其中，定槳距風輪機以其相對較高的控制穩定度，成為了分布式風力發電系統的首選。

目前，風力發電機以永磁同步電機、雙饋異步電機和無刷直流電機3大類為主。其中，永磁同步電機功率密度低，且機械結構復雜，加工難度成本高，逐漸被后兩個取代，而雙饋異步電機同樣存在系統控制策略設計復雜的問題。無刷直流電機是近年來電氣研究領域的新發現，其勵磁、電樞繞組均設置在轉子上，電流換向無需輔助裝置，已經在風力發電市場中有了一席之地。

風力發電系統控制器，一直以來都是風力發電系統研究的核心技術難點之一。其承擔著系統各運行部件的實時監控、最大風能跟蹤，負載需求管理等功能。隨著DSP，FPGA等集成電路芯片的誕生，系統控制器的設計也由原先的硬件控制設計轉為軟件研發為主。可以說，系統控制器的設計水準，很大程度上決定了整個分布式風力發電系統的運行性能。

2 分布式風力發電系統控制設計

本文建立的分布式風力發電系統如圖1所示。其基本運行原理如下：風輪機捕獲風能，然后經無刷直流發電機將風能轉換為電能，無刷直流輸出端直接構造系統直流母線，直流負載直接掛接在直流母線上工作，交流負載可以通過直流母線電壓外接逆變器實現供電，蓄電池通過雙向DC/DC與直流母線交聯，分布式風力發電系統控制器實現整個系統的監控、控制、調節功能，當雙向DC/DC失效時，分布式風力發電系統控制器可以利用相關接觸器控制，實現雙向DC/DC的切投，此時蓄電池可以直接通過匯流條與直流母線相連，從而實現了系統的備份運行。

雙向DC/DC的設計選擇是影響系統運行性能的關鍵。因雙向DC/DC具有能量雙向流動的特性，因此，僅采用一套電路即可實現蓄電池充放電的實時控制，可以顯著節約系統硬件成本。基于控制復雜度考慮，雙向DC/DC拓撲中的電子開關管不易過多，所以本文選擇雙向雙管正激電路，其只需要2路兩兩互補的導通驅動信號，即可實現系統需求的控制功能。

風力發電機與風輪機的合理選型，也是影響風力發電系統效率的另一個關鍵因素之一。基于無刷直流電機結構簡單、運行可靠、容錯率高的特點，本文選擇電勵磁無刷直流電機作為系統發電機，將其與定槳距風輪機采用傳動軸直接連接的方式，降低了機械部件之間的損耗，并可進一步提高系統運行效率。

分布式風力發電系統控制器是整個系統的核心部分，本文以主流的DSP2812為控制器基礎單元，在芯片內部駐留母線電壓、蓄電池電流雙閉環控制策略，結合風輪機自身最大風能輸出-轉速特性，可以通過控制器調節雙向DC/DC的電子開關管占空比，實現系統的最大風能跟蹤，并且完成直流母線電壓的調壓控制。

3 結語

本文在介紹分布式風力發電系統的國內外研究現狀的基礎上，以無刷直流發電機為核心構架，在此基礎上提出一種分布式風力發電系統，對該系統各關鍵組成部分進行了基本原理分析，并對該分布式風力發電系統控制策略進行了詳細論證，初步論證了系統控制原理的可實現性。后續研究可以圍繞系統仿真、系統樣機試驗驗證展開，從而以更深入的切入點，論證本文所設計的分布式分布式風力發電系統的運行特性。并且，隨著鋰電池技術的發展，可以考慮用鋰電池代替鉛酸、鎳鎘蓄電池的方案可能性，以期得到更好的系統控制性能，最終實現一種高效、可靠的分布式風力發電系統。

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隨著我國電力通信事業的不斷發展，光纖通信技術逐漸取代了原來的微波通信技術，我國很多地區的電力通信網已經采用了光纖通信技術，光纖復合地線(OPGW)和全介質自承式光纜(ADSS)等電力特種光纖應用技術日趨成熟并得到大量使用。隨著光纖復合地線和光纖復合相線等電力特種光纖的大規模使用和長時間運行，光纖易出現老化和外力損傷，光纖線路故障已成為影響電力通信系統安全關鍵因素。

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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中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 20-0000-02

一、引言

目前用于衡量一個國家信息技術發展程度的重要標志之一就是通信技術，這也是各個國家競相發展的主要內容，很多具有現實意義的通信技術已經形成了具有規模化的生產和應用。而電力線載波通信和網絡通信技術的結合又是通信領域內的一次巨大的飛躍，具有極大的現實意義[1]。

二、含義

電力線通信全稱是電力線載波通信，是指利用高中壓電力線或低壓配電線（380/220V用戶線）作為信息傳輸媒介進行語音或數據傳輸的一種特殊通信方式[2]。該技術的具體工作方式通常是把載有信息的信號加載到電流上然后用電力線進行傳輸，接受端的適配器把傳送的信號從電流中分離出來并且傳送到計算機或電話上進而實現信息的傳遞。該技術的關鍵和優勢是不需要重新布線，利用現有的無處不在的電力線，只需要終端用戶插上電源插頭或接線就可以完成信息傳送。通過電力線進行寬帶上網進行網絡IP數字信號的傳輸已經成為電力線傳輸信息的最普遍的應用。

三、現狀

電力線通信技術出現于20世紀20年代初期，當時主要用于電話信號的傳輸，后來技術進展逐漸加快。已經出現了共同的家用電力線網絡通訊技術標準。在中國，20世紀40年代開始逐步進行電力線通信應用。在2001年8月，第一個實驗網絡在沈陽建成；2001年12月國電通信中心在北京某居民區開展電力線通信應用試驗；福建省電力試驗研究院又研制成功了“數字化輸電線路技術”的核心產品，并在北京某生活小區成功地進行了因特網接入試驗，初步取得較理想效果。目前，高速電力線通信已經為寬帶接入通信做出了巨大貢獻。

中國的電力通信網絡經過若干年的辛苦建設，已經初具規模，從通信電纜和電力線載波通信方式到包含光纖、微波、衛星等多種通信方式并用的覆蓋全國30多個省（市、區）的交叉式立體通信網絡。整個中國電力系統電力通信的發展，從無到有，從小到大，并且占據了越來越強大的地位。隨著通信行業的成熟發展以及在社會中作用的不斷提高，以電力線通信為基礎的業務在各種信息的傳輸場合得到了巨大的應用。不但在電力系統的發電、送電、變電、配電、用電等部分的聯合運轉中卓有成效，而且在保證電力系統電網安全、經濟、穩定、可靠的運行方面發揮了應有的作用。另外在各行各業如客戶服務中心、營銷系統、地理信息系統（GIS）、視頻會議、人力資源管理系統、辦公自動化系統（OA）、IP電話等多種數據業務方面和基建、行政、水庫調度、防汛、燃料調度、電力調度、繼電保護等場合得到發展。雖然電力線通信對于電力系統自身的經濟效益的取得沒有很直接的體現，但是它能夠產生并隱含在電力系統管理及生產中的經濟效益是極其巨大的。

四、電力線通信具體應用

電力線通信方式利用其獨特的成熟的發展優勢越來越被社會所重視，因為輸電線路是架設電力特殊光纜的極好資源，經濟、快速、安全、可靠；而遍布全國各大城市的電纜管道和電桿是建設光纖接入網的極好資源；電力線通信技術日益成熟，為用戶接入提供了首選手段；其它具有電力特色的技術，如無源光纖接入、無線寬帶、多點擴頻系統等，使電力資源得到充分有效的利用和發揮。

（一）可以發揮自身優勢促進本系統發展

目前國內外研究出來很多可供電力部門所使用的防盜設備或軟件，但是這些設備或系統大部分是與目前電力部門所主要依靠的并且普遍使用的電力線沒有任何的關系，是一套獨立與電力線的設備，這就給電力部門造成了很大的壓力。例如在防竊電方面，現在的竊電者越來越會采用高科技手段進行盜竊，對于使用普通GSM報警器對變壓器設備進行防盜的場合，作用不大，因為盜竊者會利用GSM屏蔽器先把報警器屏蔽而不能報警，然后再對電力能源進行盜竊或對電表箱進行破壞，因此給電力系統帶來很多的不安全因素。

電力系統本身最主要也是最基本的功能就是輸配電，那么除了這個作用，電力系統還可以對本系統中其它功能的實現做出巨大貢獻，比如電力系統的智能抄表、變壓器防盜、電力系統電表箱防盜、遠程電力防盜系統等均可以利用電力線來實現。我國在早期的實際電力應用中，由于電網環境比較惡劣，信道衰減大、干擾較強和波動范圍大等特點，導致數據采集的準確率和實時性不能全面的滿足用戶對實際通信的需求。但是隨著數字技術的不斷改進和發展，改善并提高了電力線通信的可用性和可靠性，并且不需要大規模改造電力系統現有設備，只需增加相應裝置，利用電力線實時傳輸信號和設備狀態至集中的控制位置并采用專門的軟件進行識別。電力線通信技術的應用前景變得越來越廣闊，對于電力系統本身的發展會起到非常大的促進作用。

電力線通信和輸配電線路具有等時性，只要電力輸電線架通到哪里，電力通信就可以延伸到哪里，目前我國110kV輸電線路上和35kV的農網上還有大量的電力線載波機在運行，龐大的電力線載波通信擔負著電網內調度和遠程信息的傳輸，對電力系統的安全、穩定、經濟運行起著重要的作用，因此對這種廉價的電力系統具有的信道資源應該大力開發，加以合理的發展和利用，使之與高速信息傳遞技術長期并存，互為補充[3]。對電力系統的現代化電力管理提供傳輸通道，實現電力、數據和圖像信息綜合業務傳輸的通信技術。

（二）可以作為常規通信介質使用

在我國，電力系統已經普及，電力線幾乎遍布城鄉、四通八達，利用這種與用戶直接相連的220W380V低壓電力線進行高速傳輸信息，不但可以免除布線這個最麻煩的環節，而且具有覆蓋范圍廣、連接方便的顯著優點，電力線通信網絡被認為是提供“最后一公里”通信解決方案中最具競爭力的技術之一[3]。與常規通信介質網絡相比較，電力線通信基礎設施完備，無需任何布線，避免了對建筑物的損壞，節約資源，節省資金、人力、物力和時間。

電力線通信這個傳輸媒介是全球覆蓋最廣闊的網絡，無需新布線就可以將信號傳輸到任何有電的地方，不受地形、地貌的影響，投資少，施工期短，設備簡單，可以同其他通信手段一起實現網絡互聯。如果使用高壓輸電線進行信息傳送，那么這種通信方式可靠性會更高，因為高壓輸電線結構穩固，安全設計系數比光纖的安全設計系數還要高很多。

（三）現代生活智能管理的美好展望

實現現代家居的智能自動化管理的有效手段常采用低速的電力線通信網絡，通過在住宅內遍布的電源插座，可對智能家用電器連網，并通過網關與外部連接。住宅主人在家可以享受數字化住宅設施的舒適和便利，在外可以通過接入的網絡及時了解和設定住宅內設施。高速的電力線通信網絡可以為人們提供Internet接入服務，并且可以享受居家視聽一體化的服務。通過電力線通信實現網絡瀏覽、網上購物、視頻點播以及可視電話等[4]。利用電力線通信的永久連接在線，可構建住宅樓宇自動化系統，如防火、防盜、防有毒氣體泄漏的保安監控系統讓上班族倍感放心，醫療急救系統讓住有老人、兒童或病人的家庭心里踏實。以上技術有些已經在國外成為現實，而其它甚至更好的未來正在探求之中。可以預測，電力線通信網絡這一新技術對促進經濟發展必將帶來新的機遇。尤其對于中國這樣的發展中國家，經濟實力不夠強大，要趕超發達國家的信息化水平，需要投入巨大的資金，而電力線通信網絡提供了另一種可能的技術手段，這種技術手段可以幫助我們以較少的投入加快國家信息化的進程，加快腳步研究出適合中國電力網環境的電力線通信網絡技術[5]。

五、總結

在現代社會，電力供應在人們的工作和生活中扮演著非常重要的角色。電力系統本身優勢明顯，不但可以為本系統做到最好的服務和管理，還可以發揮其它功效，從而使其優勢進一步得到更大的發揮，可以有效解決自身的功耗問題，使電力系統的經濟損失顯著減少，并提高了電力使用的安全性和可靠性。基于電力線通信的系統研究可以使用的區域范圍廣泛，不僅用于分布集中的住宅區，更可以主要應用于大型工礦企業和自助變電站、儲存倉庫、金融的房間、停車場等，使電力系統發揮出巨大的作用。

電力線通信技術是一個剛剛興起的研究課題，在國內外仍處于不成熟的初期研究階段，需要我們從概念定義、理論研究、技術標準、工程試點以及管制政策等方面進行大量不懈的深入研究，才能夠取得美好的前景。

參考文獻：

[1]靳保康.低壓電力線路通訊網絡技術發展的研究[J].計算機光盤與軟件應用，2013，8：289-290.

[2]李洪民.電力線通信技術及其應用[J].數字技術與應用，2013，6：42，44.

[3]王軍凱.電力線載波通信電路設計[J].中小企業管理與科技，2013，6：269.

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電力系統通信設備中采用大量的微電子設備，運行中對雷擊的敏感性較高，各地發生的雷電損害電力通信系統現象經常出現，對于電力系統的穩定性造成了較大影響。如何有效增強電力通信系統的防雷擊能力，對于保障電力系統的正常運行具有重要意義，各級電力主管部門和企業應當強化對電力通信你系統的防雷擊研究工作，為電力系統的有效、穩定運行創造良好條件。

1 電力通信系統雷擊損害產生的原因

目前，微電子設備在電力系統運行中得到了普遍運用，但是微電子設備絕緣強度相對不高，耐壓能力不足，受雷擊影響的可能性較大，對于電力通信系統而言，微電子設備較多，如計算機網絡以及指揮系統和公用天線等，受雷擊干擾的影響較為明顯。雷擊主要通過直擊雷以及感應雷擊兩種方式對電力通信系統的設備產生影響，直擊雷的殺傷力最為強烈，能夠損毀通信設備，導致系統無法正常運行，當前在建筑防雷接地設施配備中做得較為到位，在雷電多發季節能夠有效保護各種設備，有效降低了直擊雷對電力通信系統的損害概率。與此相對的是感應雷擊的破壞性，由于雷擊引發較大的磁場，感應雷擊和脈沖電壓有可能繞過防雷接地體系對微電子設備進行破壞，主要可能有以下幾種途徑：一是在雷擊電流沿著接地引線進入地表的過程中，電流過于強大會造成具有明顯沖擊力的電磁脈沖，對電力通信系統的微電子設備運行產生干擾，影響運行效果；二是雷擊擊中區域靠近通信線路，引發地表電位暫時性飆高，對電力系統中一些敏感性高的設備形成反擊，損壞設備功能導致無法正常運行，甚至癱瘓；三是在天線以及電纜等設備被雷擊之后，由于內部傳播引發較大的感應電壓，導致電力系統中的微電子設備受到損壞，嚴重影響整個系統的運行。

2 電力通信系統雷擊損害造成的巨大影響

雷擊災害對電力通信系統造成的危害性是巨大的，能夠對相關的敏感設備造成破壞性的損失，甚至會導致線路癱瘓，引發整個電力系統的無法正常運行。當前，電力技術不斷發展，以微電子設備為代表的敏感性設備與原件不斷增多，在敏感性與精密度不斷提高的同時，其耐壓性也在相應降低，電力通信系統在維護與建設過程中的微小失誤有時就會造成敏感設備的損壞，雷擊事件的破壞力更為強大，對于系統的安全運行具有較大隱患。雷擊較為輕微的狀態下，能夠引發信號傳輸不暢，影響系統設備的正常運行以及出現誤動，如果雷擊強度較大則會損壞電力通信系統中的元件或者設備，導致徹底無法正常工作，甚至會破壞數據、癱瘓系統，造成大面積停電等惡性事故。所以，強化電力系統防雷保護是維護整個通信系統有效運行的重要手段，必須在建設與維護中切實加強。

3 增強電力通信系統防雷能力的主要途徑

3.1 提高電力通信系統外部保護能力

在整個電力通信系統的防雷保護工作中，外部保護具有基礎性作用，對于避免直擊雷擊對系統的損害意義重大，防止設備損害和造成系統癱瘓。一般來講，對其進行外部保護主要是強化防雷接地系統的建設，安裝避雷針和相應的接地裝置，但是部分地區忽略了建筑物內部金屬設施的接地防雷處理，有可能導致雷電傳入，所以在強化建筑物外部避雷和接地處理的同時，要完善建筑內部金屬構筑物和防雷體系的連接，充分提高整個電力系統的外部保護能力，提升電力通信系統的安全運行水平。

3.2 提高電力通信系統內部防護能力

在電力通信系統內部防護工作中，要抓好三個方面的防護，首先要抓好電源的防護工作，一旦建筑被雷擊之后，電流有可能借助電線對電力通信系統進行入侵并產生嚴重后果。這一環節，電源高壓部位一般都設置有專門的高壓避雷設施，受到雷擊損害的可能性不高，但是對應的低壓線路由于保護設施不足，受到雷擊并受損的可能性較大，所以在電源保護環節要重點抓好電源低壓部位的針對性保護，建議在建筑的總配電盤以及每一層的配電箱和重要設備的進線部位增設電涌保護設備，借助于分離科技分散雷擊的能量，并將其導入地表，有效保護電力通信系統各項設備的安全，保障正常運行。其次，要強化對線纜的防護工作，因為光電纜屬于電力通信系統中的重要部件，在輸送電力以及信號等方面意義重大，強化對線纜部件的防雷能力，能夠保護線纜設備，保障整個電力通信系統的有效運行。引發線纜損壞的主要原因的感應雷擊的破壞，在建筑物被雷擊，電流沿接地引線傳輸的過程中，能夠在線路中出現階段性的巨大電磁脈沖，嚴重影響線纜內部信號傳輸以及電力傳輸，導致整個電力通信系統運行出現故障。所以，在開展防雷接地系統設置中，要保證系統內部劍術構筑物全部熱鍍鋅處理，按照需求對線纜開展升級，隔離動力電纜，低電壓電纜傳入鋼管，并減少電纜間距離，從而實現電纜之間感應回路強度下降的效果。另外，還要開展建筑內部金屬結構等電位連接處理，縮小電位差，提高線纜安全運行的保障能力。另外，還要強化通信設備的防護工作，由于整個電力通信系統中的設備大多數為微電子設備，擊穿功率偏小，應當開展多重防雷處理，借助于建筑物法拉第籠以及設備屏柜金屬殼、自身金屬殼等開展逐級屏蔽，提高防雷效果。要做好系統設備防雷接地工作，同時做好電力通信系統設備以及周邊金屬部件的等電位連接，最大限度地避免感應雷擊破壞系統設備，保證整個系統的有效運行。

綜上所述，在電力通信系統建設與運行中，要充分重視防雷工作并有效落實到工作之中，在思想上重視，設施上完善，管理上細化，有效提高電力信息系統的運行安全性與穩定性。

參考文獻：

[1]（德）彼得·哈塞（PeterHasse）著，傅正財，葉蜚譽譯.低壓系統防雷保護[M].中國電力出版社，2005.

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1 引言

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（6）

隨著社會經濟的不斷發展，安全用電在社會的各個方面越來越重要，一方面供電企業不斷地完善自身的設備為用電客戶提供優質的服務，另一方面廣大的用電客戶也在不斷地要求供電部門提供更多高效的設備保障其用電，隨著更多的設備進入電力行業，電能的應用形式也在發生著不斷的變化。但隨著電子技術應用的深度和廣度的出現，電力系統中的波形失真日益增大，電力系統中產生的高次諧波卻危害著電力系統的穩定運行，高次諧波能使得電力系統運行時電壓波形產生畸形，使電網癱瘓，對一些電容器也會造成巨大的損害。

電力系統中的三相交流電電壓產生的波形基本上是正弦波，正常的波形基本上是無直流和高次諧波之分。但隨著電力設備的發展和運用產生的諧波對電網造成的污染，有些用電器產生的非線性負荷及沖擊負荷對電力系統發、供、用電設備的安全經濟運行造成不良影響和危害。因此，防止和治理電力系統中的高次諧波成為目前電力系統中重要的問題。

1 高次諧波的定義及其產生原因分析

目前對于諧波的定義的說法較多，而國際上普遍認為諧波是一個有周期的正弦波的分量，其頻率是基波的整數倍。當電力系統的頻率為額定頻率50Hz, 則基波頻率為50Hz、2次諧波頻率為100Hz、3次諧波頻率為150Hz等。而目前在電力系統中存在危害的諧波較多，高次諧波的危害越來越大，這也是今后電力系統改革中首要解決的問題。

由于各種非線性的電子元件日益應用到電力系統中，使得原本能產生正弦波的電源由于非線性元件的存在使在系統中和用戶處的線路中總會產生高次諧波的電流和電壓，產生高次諧波的元件比較多，例如一些交流電動機、電焊機、電石爐、變壓器和感應電爐等, 化工行業的高頻爐、電解設備, 鋼鐵行業的大型軋鋼機，鐵道部門的電氣機車、電車公司的整流站等, 家用電器如電視機等。最為嚴重的是大型的整流裝置和電弧爐, 它們產生的高次諧波電流最為突出, 是造成電力系統中諧波污染的最主要的因素。

在電力系統中運用的電氣設備都能產生高次諧波，并對電力系統的安全運行產生很大的影響，在這里可通過以下設備進行分析：整流裝置是電力系統中最重要的諧波源，例如在很多的設備中都是用整流裝置，例如電視機、電池充電器、電力機車等；電弧爐因為在燃燒方面不夠穩定，容易產生三相諧波電流；變壓器則由于鐵芯處于飽和狀態，磁化的曲線呈非線性，電流畸變也會變大，這是一種穩態的諧波源。在某些電網中，由于供電線路較長，負荷較輕，充電功率大，并且沒有電抗器作為補充裝置等因素會造成電網的電壓過高，使得電流波形畸變嚴重。電力機車主要是采用工頻單向全波整流電路系統，因此它與整流裝置一樣會產生諧波也會污染電網的安全運行；而家用電器中的電視機被稱為是產生諧波電流的罪魁禍首，原因是電視機的回路一般是采用二級管橋式全波整流，在使用時會產生較強的奇次諧波電流，尤其是目前廣大用戶普遍使用的彩色電視機較為嚴重，奇次波具有負序特性，在電網中能夠引起電壓產生畸變的現象。隨著家用電器的越來越普及的運用，一些家用電器，例如電冰箱、洗衣機、空調、吸塵器等電器也在走進千家萬戶，但這些用電設備會有繞組設備的不平衡電流的變化，也對電網的波形產生影響。此外。交流發電機也會在電力系統中產生高次諧波，原因是交流同步發電機定子繞組在布置上不可能做到完全的對稱，總會導致轉子磁極不對稱情況的出現，結果會造成轉子和定子鐵芯之間有不均勻的空隙，同時會造成發電機定子、轉子間氣隙磁通分布不均勻，也會存在有非工頻正弦波分量產生，但由于隱極發電機采用的是比較短的繞組以及分布繞組，并采用了三相定子繞組星形接線的方式，降低了5、7次以及3次諧波量，因此使得交流發電機的諧波分量較小。

2 高次諧波的危害

隨著越來越多的設備在電力系統中的應用，以及大功率的整流器和變頻調速裝置的普及，這些設備所產生的高次諧波對電力系統的各個方面都產生了重大的影響甚至是危害。

2.1 對用電戶用電質量的影響

由于電力系統中注入了諧波電流會在電網上產生諧波壓降，從而會導致電壓以及電流的波形發生畸變的現象，從而影響了電能的質量，使電力系統受到干擾。

2.2 對配電網的危害

電力系統中產生的高次諧波在有色金屬中可以把基波的電流近似的認為是均勻分布的，由于肌膚效應而導致的電流往往是積聚在導體的表層，同時使得電流回路中的電阻增大，這樣的情況下導體的有效電阻會逐漸增加，在電阻增加的情況下會使得電網內部功率的損耗以及能量的損失增加，與此同時，高次諧波還可能引起電壓諧振，從而在線路上出現局部的高電壓。眾所周知，過高的電壓有可能會擊穿線路中電力設備的絕緣層，導致電路的用電的不安全或者是對周圍的人群以及建筑產生不利影響。

2.3 降低用電設備的使用壽命

電力系統是由眾多的電力設備組成的，這些用電設備在維護電力系統的穩定方面起到了重要的作用，因此，切實維護好電力設備的安全是保障電力供應的一個有效的途徑。

圖 1 非線性負荷的電流波形

在電力供應過程當中，由于諧波的增大會導致電壓的增大，在并聯中對電容器的危害更為嚴重，通過圖1分析計算得出，當電壓升高10%時，電容器的溫升將會提高7%左右，在不考慮局部介質損耗的情況下，電容器的壽命將會減小到原來的70%左右，可見對用電設備的危害是如此嚴重

2.4 對電阻、電感負荷的影晌

在電力系統中，諧波對電動機也能產生影響，尤其是能夠引起電動機附加的損耗的產生，尤其是當電動機中的諧波電流的頻率和零部件的固有的頻率相等或者相近時就會引起機械共振的產生，或者是使電壓產生畸變。如果畸變的系數較大而沒有得到及時的調整則會引起燈泡的壽命縮短或者導致電動器發生故障。

2.5 對測表計的影響

對于電能表來說，理論上相同頻率的電壓和電流能構成功率，假設輸入的電流或者電壓有一方含有諧波，即使電流中該次諧波的真實的功率為零，在電能表內任由輸入的純正弦工頻電流因畸變而引起的同頻率諧波會相互作用，也會形成虛假的諧波功率, 使電能測量出現隨機的或正或負的誤差。所產生的這種誤差雖有可能部分相互抵消, 也有可能存在, 致使電能計量的準確度大大地降低。

2.6 干擾通信系統

在電力系統中，輸電線路上流過的3、5、7、11等幅值較大的奇次低頻諧波電流在通過磁場耦合時, 在鄰近電力線的通信線路中會產生相應的干擾電壓, 這些干擾電壓會影響通信系統的工作, 主要是影響通信線路通話的清晰度。此外, 由高壓直流（HVDC）換流站換相過程中所產生的電磁噪聲（3~10kHz）也會影響電力載波通信, 對于電力設備的安全運行也帶來了極大的隱患。

2.7 對計算機和其它精密電子控制設備的影晌

幾乎所有的數字線路的邏輯元件都會有自己的閥電平和干擾線號的容限，假如諧波的干擾超過容限，就可能會破壞觸發器和存儲器所保存的信息，排除干擾后, 它仍會在系統內部的存儲器件里留下痕跡, 系統也不會再恢復到原來的工作狀態。即使含有微處理器系統里的程序沒遭到破壞, 若地址總線受到強烈的干擾, 也會有程序失控的危險, 使系統進人預想不到的狀態, 甚至陷人意外停機狀態。

3 對高次諧波的抑制的相關對策分析

3.1 增加整流變壓器裝置

目前比較傳統的抑制諧波的方法就是增加整流變壓器，由于整流變壓器具有的二次側向數較多，并且波形脈動次數也多，因此次數較低的諧波被消去的也越多。例如當整流相數為12相時，5次諧波電流為基波電流的5%左右，但6相時的諧波電流則是基波電流的18.5%。

3.2 增加無源濾波器裝置

無源濾波器是利用電路中諧振的原理對諧波形成低阻的電路，從而達到一定的濾波的目的，它由電容器、電抗器以及電阻組合而成，采用與諧波源并聯的方式，一方面有濾波的功能，一方面還有無功補償的需要。一般其投資成本較低，效率較高，結構也極為簡單，并且在運行方面也比較穩定。但目前由于這種方式要耗費大量的材料成本，況且對諧波的抑制效果并不是很明顯，目前基本上不是很采用這種方式。

3.3 有源電力濾波器的普遍使用

有源電力濾波器是目前采用的一種全型的、并且能夠從動態方面去抑制諧波的電力電子裝置。它是先從補償對象中檢測出諧波電流, 再利用可控的功率半導體器件（補償裝置）向電網注入與諧波源諧波分量（電流或電壓幅值相等、相位相反的諧波分量（電流或電壓）, 使電源的總諧波為0, 達到實時補償諧波的目的, 其原理構成如圖2所示。

圖2 并聯有源濾波器的結構圖

目前有源濾波器按其接入電網的方式, 可分為串聯和并聯兩種方式。直到目前運用到電力系統中的AFP裝置, 絕大多數采用的是電壓逆變器的并聯型結構。近年來, 為了發揮有源濾波器的優勢, 提高性能, 減少容量, 降低成本, 增強適用性, 又設計出采用變流裝置專門去減少諧波的裝置。

4 結論及展望

隨著經濟和社會的發展，越來越多的電子元件被用在了電力系統中，尤其是大量的線性負荷的出現，使得電力系統中產生了大量諧波，一些比較傳統常規的抑制諧波產生的措施不能有效的使用，在這樣的情況之下，一些新型的的抑制諧波產生的措施和手段也被普及，在今后如何抑制減少諧波的產生方面應更加積極地找尋方法使今后的電力系統更加的安全穩定，保障電力運行的安全。

參考文獻：

[1] 臧正保.電網高次諧波的影響及抑制[J].電氣技術與自動化,2004（3）.

[2] 呂來泰.電網高次諧波的危害及抑制措施[J].電氣開關,2007（3）.

篇（7）

自從20世紀90年代到現在，隨著計算機技術、通信技術、控制技術和功率電子技術的發展，這些技術漸漸由理論轉入實驗階段，并且已經進入應用領域，這些技術的出現對電力自動化產生了巨大的影響，電力自動化技術也隨著迎來了新的時代。因此，提高電力系統自動化程度顯得尤為必要。然而，目前電力系統自動化仍然存在諸多問題，如何很好地解決這些問題，使電力系統自動化更好地為我國電力發展乃至經濟的發展服務，已經成為擺在廣大電力工作者面前的一大難題。

本文主要結合筆者多年的實際一線工作經驗，首先闡述了配電自動化的基本概念，并且從不同的角度對電力系統自動化的相關技術進行闡述，旨在為我國電力自動化發展提供理論依據，對推動我國電力事業的發展具有重要的現實意義。

1 配電自動化的基本涵義

我們所說的配電自動化，就是指采用先進的科學技術，將配電用戶的數據、配電網數據以及配電網的結構、地理位置、圖形特點以及離線數據等進行集成，進而構成一個完整的自動化網絡系統，保證配電設備以及網絡的正常運行，而且還要保證事故狀態下對配電網絡的保護、監測和控制，實現配電網絡的現代化管理。通過實現配電網絡的自動化管理，不但可以有效地提高電能質量，而且可以成本較低，滿足多樣化的用戶需求，還可以使得企業管理效率得到一定的提高。

（1）饋線自動化。所謂饋線自動化，就是指對饋線電路進行監測、控制和保護。對饋電路出現的故障進行診斷，進行故障隔離和重構網絡等。還可以實現對饋電路各項指標的遠程監控，供電和調壓等。

（2）配電管理系統。電力系統自動化的核心環節是配電管理系統，其也是整個配電自動化系統的管理中心、監控中心以及需求側管理。需求側管理可以采取一系列的經濟手段和技術措施，使用戶和供電方一起參與進行供電管理。因為需求側管理關系到供需雙方的利益，而且關聯到電力管理體制，因此，需要通過相關法律法規來進行制約，讓電力市場進行宏觀調控。我們可以看出，電力供需雙方不但是買賣關系，更是合作伙伴，需求側管理必將受到電力市場的重視。

2 電力自動化相關技術研究

2.1 功能分布技術研究

電力系統自動化與通信網絡息息相關，為達到功能的逐步下發分布，對系統功能結構進行分層分布配網自動化已經成為了一種必然，我們將電力系統功能部分分為三層：主站、子站和饋線，這樣可以使得事故能夠迅速響應。層與層之間主要是通過光纖太網、光纖以太網及環網、多線網以及無線網和電力載波等信道形式進行通信。綜合考慮，目前較為良好的通信方式為電力載波，相比于先前的電力載波方式，那些都是高頻信號與語音信號共同構建的，主要通過線路端點之間的阻波器進行服務通信。由于電力系統網絡節點較多，實際情況下還不能解決電力電子自動化實際客觀需要，因此淘汰了阻波器。然而現在最新的通信技術，使得載波技術擴展運用范圍，尤其是開發了擴頻原理的處理器芯片（DSP）并且加以利用，理論結合實踐，就初步來看，相關實驗數據表明其運用前景很好，具有很強大的發展前途。

2.2 配電網系統保護技術研究

對配電網的保護實際上就是對饋電線路的保護，而且主要是維護配電網存在不穩定的因素，隨著時代性的經濟發展需要，電力服務用戶的不斷追求質量，進而提升了電力系統的故障排除能力。也就是說當用電需求不斷變大的情況下，電力系統的可靠性和供電質量也有了大幅度提高。我們要重點抓配電網的維護工作，在配電網管理保護工作中，我們要做到饋線故障排除、隔離故障以及對供電電力管理系統的恢復等工作。饋電核心工作的基礎上基于通信技術，是對配電網整體數據的優化，進而加以控制。對其整體優化促使了配電SCADA、配電高級應用（PAS）等技術的不斷改進與完善。

2.3 主站一體化技術研究

隨著用戶生活水平的不斷提高，這就使得用戶對供電的可靠性提出了更高的要求。由于電力企業是一個相對比較大的整體，其內部各個部門相對獨立，各個系統和部門很難快速地實現信息互聯和共享，這也是擺在廣大電力工作者面前的一大難題，也是今后廣大電力工作者需要協力解決的問題。在今后的電力工作中，我們可以將功能相對獨立的部門綜合集中起來，組成信息共享一體化系統。也就是將各個部門的地理信息、數據信息、配電管理系統以及監控系統等自動化系統結合起來，構成一個信息互聯和共享的通訊平臺。

3 結語

綜上所述，電力自動化的發展是電力系統的一場技術革命，作為一名電力系統工作者，我們要不斷學習新的電力技術知識，不斷充實自己，保持電力系統自動化技術的先進性，不斷提高電力系統的自動化程度，只有這樣，才能不斷地提高電能質量，減少電力設備維護費用和運營成本，提高電力設備利用率，帶來比較可觀的經濟效益和社會效益，對推動我國電力事業發展具有重要的現實意義。

參考文獻

[1]李延娜.電力自動化發展現狀及展望[J].科技資訊，2011（34）：12-13.

篇（8）

中圖分類號TM6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）112-0146-02

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).

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中圖分類號：TM621文獻標識碼： A

1、空冷系統概述

我國空冷技術研究工作開始于上世紀 60年代，1964年由哈爾濱空調機廠、蘭洲石油機械研究所、北京石油設計院共同開發研制的首臺空氣冷卻器裝在錦西石油五廠投入運行。1966年在哈爾濱工業大學試驗電站的 50kW機組上，首次進行了直接空冷系統的試驗。1967年在山西侯馬電廠 1.5MW機組上進行了直接空冷系統的工業性試驗。20世紀80年代慶陽石化總廠自備電站 3MW機組的直接空冷系統投運。我國應用的大型空冷技術項目是在20世紀80年代末期，1987年采用引進混凝式間接空冷系統，同時引進混凝式間接空冷技術的2×200MW混凝式間接空冷機組在山西大同第二發電廠投產，這為國產化大型空冷機組的運行提供了工程實踐經驗。

我國從1990年開始了200MW級機組混凝式空冷系統的設計工作。1993年在內蒙豐鎮電廠投產的 4×200MW混凝式間接空冷機組以及1993年在山西太原第二熱電廠投產 的2×200MW表凝式間接空冷系統（采用黃銅管HSn70-1A表面式凝汽器，散熱器是引進德國GEA公司技術生產的鋼管鋼翅片散熱器）是國家“八五”攻關的兩個課題，兩個項目的第一臺機組均在1993年投入生產運行。 2004年10月華能山西榆社投產了 2×300MW亞臨界直接空冷機組，是當時我國單機容量為最大的直接空冷機組； 2005年4月在山西大同二電廠投產了 2×600MW亞臨界直接空冷機組，是當時我國單機容量為最大的直接空冷機組。截止到2009年底，國家發改委核準的空冷機組容量已經達到了近85000MW，我國空冷機組的總裝機容量達到了近78000 MW，訂貨超過了100000MW。在建或準備建設的1000MW超超臨界空冷機組超過10臺，可以說無論在數量上還是在單機容量上我國的空冷機組都走在了世界前列。

2、電廠空冷系統的分類

（1）直接空冷系統:

直接空冷技術的發展主要是圍繞直接空冷凝汽器管束進行的，汽輪機排汽將幾乎全部在凝汽器中冷凝成冷凝水。汽輪機排出的蒸汽在凝汽器翅片管束內流動，空氣的流動也對蒸汽起到了直接冷卻的作用。此外，由于直接空冷凝汽器的突出特點，已經逐漸在世界各國進行了技術研究并得到了廣泛的推廣。在現有運行的機組中，強制的通風方式其可調控性能較好，因此也被應用到各領域中去。由于間接空冷凝汽器系統相對于直接空冷凝汽器系統設備多、維修量大、運行的難度也大。所以只能是水冷凝汽器系統和直接空冷凝汽器系統之間的一個過渡，而直接空冷凝汽器則是今后發電系統的發展方向。

（2）混合式（海勒式）間接空冷機組：

汽輪機排汽進入混合式凝汽器通過大量循環水混合冷卻（循環水水質和凝結水水質相同），少部分水進入正常的回熱系統，大部分水進入布置在空冷塔的散熱管束，被空氣冷卻。

（3）表面式（哈蒙式）間接空冷系統：汽輪機排汽進入表面式凝汽器通過大量循環水將其冷卻，循環水再進入布置在空冷塔周圍的管束，被空氣冷卻。

由于我國空冷機組多建在北方缺水地區，冬季寒冷對防凍要求較高，凝結水溫和背壓不能過低；夏季高溫天氣歷時較短，因此在新建工程中，大多數采用了直接空冷系統。

直接空冷系統受環境風的風向及風速等氣象因素的影響也較明顯。國內已發生過因強對流氣象條件導致汽輪機跳閘的事故。不利風向將影響進風、排風條件，產生熱回流，直接影響機組效率。間接空冷系統對環境氣象條件的敏感性和受環境氣象條件影響變化較小。

空冷系統技術比較（以兩臺330MW為例）

2×330MW機組的配置方案

表面式間接空冷系統按對環境風敏感程度較低的散熱器在塔內水平布置方案考慮，如采用立式布置散熱器，冷卻塔尺寸與混合式間接空冷系統基本相當。

3.1投資費用比較

3.2 耗水量運行費用比較（以兩臺330MW為例）

3.3 耗電量運行費用比較（以兩臺330MW為例）

3.4 年總費用差比較

4．結論

我國是一個嚴重缺水的國家，人均淡水資源只有世界平均值得1/5,我國東北、華北、西北地區缺水更為嚴重。隨著人口的增長，人均淡水資源占有率不斷地下降，對水的需求量卻不斷地增加，節水已成為我國國計民生的大事，水資源的可持續利用是社會可持續發展的先決條件，各行各業節約用水、合理用水已成為國家的一項戰略國策。我國的工業用水中，濕冷機組冷卻用水構成占較大比重，一臺1000MW的濕冷機組日耗水量11萬噸之多，如果機組建設大量濕冷機組，水資源的矛盾將日趨激烈，水資源的平衡將被打破，將會嚴重威脅社會發展和人類生存，而空冷機組盡管煤耗稍高，但無廢水排放和水的蒸發，故在我國富煤缺水的地區建設空冷發電機組，變輸煤為輸電，節約大量的淡水資源符合我國發展的戰略方針、政策。

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1 電力營銷系統

電力營銷系統以業擴報裝、電能計量、用電管理、營業計費和線損管理等關鍵業務為核心，在各業務模塊之上提供服務模塊和分析模塊。服務模塊包括電話服務、因特網服務和客戶中心服務等，側重于為電力用戶提供各種快捷優質的服務；而分析模塊則包括綜合業務查詢、基于歷史數據的統計、效益分析和決策支持，側重于為企業領導提供及時準確的決策依據。因此，一切為電力系統正常運行提供決策的原始數據都可歸結為營銷數據范疇。

1.1 營銷系統數據來源

營銷系統的海量數據由管理信息系統、地理信息系統、SCADA系統以及電網運行的實時信息系統、負荷管理系統、電能量計費系統、配變檢測系統、計量檢定的運行數據所組成。隨著電力企業信息化建設的快速發展，各系統已產生并積累了較為龐大的歷史數據。

1.2 營銷系統的數據特點

（1）數據多。在電力營銷系統中，數據主要分為由各種裝置實時采集的現場數據和由調度中心多種系統在運行過程中產生的大量數據，數據來源多。另外，電力系統屬于大規模奇異非線性動態大系統，在對其進行特征描述時往往涉及到上千個狀態變量。傳統的處理方法是對系統進行降維或簡約化處理，這在一定程度上影響了最終結果的精度。

（2）數據種類混雜。營銷系統是一個標準的混雜系統，其上層（如調度中心）給出的（調度）決策主要是邏輯性的操作指令，而下層控制（如發電機的勵磁與調速控制）主要是連續性的，為了達到系統多目標優化控制的目的，應將不同性質的上層和下層控制有機地對合起來。

（3）數據質量差。在營銷系統中，采集到的數據往往存在含有噪聲、缺失、不正確等情況。

（4）對數據的要求高。當系統處于緊急狀態甚至瓦解狀態時，必須制定實時在線快速決策，使系統重新回到正常狀態。

2 電力數據倉庫

2.1 數據庫到數據倉庫

傳統的數據庫技術是以單一的數據資源，即數據庫為中心，進行事務處理、批處理、決策分析等各種數據處理工作，主要的劃分為兩大類：操作型處理和分析型處理。操作型處理也叫事務處理，是指對數據庫聯機的日常操作，通常是對一個或一組紀錄的查詢和修改，主要為企業的特定應用服務的，注重響應時間，數據的安全性和完整性；分析型處理則用于管理人員的決策分析，經常要訪問大量的歷史數據。而傳統數據庫系統優于企業的日常事務處理工作，而難于實現對數據分析處理要求，已經無法滿足數據處理多樣化的要求。操作型處理和分析型處理的分離成為必然。

近年來，隨著數據庫技術的應用和發展，人們嘗試對DB中的數據進行再加工，形成一個綜合的，面向分析的環境，以更好支持決策分析，從而形成了數據倉庫技術（簡稱DW）。數據倉庫彌補了原有的數據庫的缺點，將原來的以單一數據庫為中心的數據環境發展為一種新環境：體系化環境。

2.2 電力數據的抽取

電力數據的抽取是數據進入倉庫的入口。由于數據倉庫是一個獨立的數據環境，它需要通過抽取過程將數據從聯機事務處理系統、外部數據源、脫機的數據存儲介質中導入到數據倉庫。數據倉庫的數據并不要求與聯機事務處理系統保持實時的同步，因此數據抽取可以定時進行，但多個抽取操作執行的時間、相互的順序、成敗對數據倉庫中信息的有效性則至關重要。

在技術發展上，數據抽取所涉及的單個技術環節都已相對成熟，其中有一些是躲不開編程的，但整體的集成度還很不夠。目前市場上所提供的大多是數據抽取工具。這些工具通過用戶選定源數據和目標數據的對應關系，會自動生成數據抽取的代碼。但數據抽取工具支持的數據種類是有限的；同時數據抽取過程涉及數據的轉換，它是一個與實際應用密切相關的部分，其復雜性使得不可嵌入用戶編程的抽取工具往往不能滿足要求。因此，實際的數據倉庫實施過程中往往不一定使用抽取工具。從市場發展來看，以數據抽取、異構互連產品為主項的數據倉庫廠商一般都很有可能被其它擁有數據庫產品的公司吞并。在數據倉庫的世界里，它們只能成為輔助的角色。

2.3 電力數據的存儲和管理

電力數據倉庫的真正關鍵是數據的存儲和管理。數據倉庫的組織管理方式決定了它有別于傳統數據庫的特性，同時也決定了其對外部數據表現形式。要決定采用什么產品和技術來建立數據倉庫核心，則需要從數據倉庫的技術特點著手分析。數據倉庫遇到的第一個問題是對大量數據的存儲和管理。這里所涉及的數據量比傳統事務處理大得多，且隨時間的推移而累積。從現有技術和產品來看，只有關系數據庫系統能夠擔當此任。目前不少關系數據庫系統已支持數據分割技術，能夠將一個大的數據庫表分散在多個物理存儲設備中，進一步增強了系統管理大數據量的擴展能力。采用關系數據庫管理數百個GB甚至到TB的數據已是一件平常的事情。一些廠商還專門考慮大數據量的系統備份問題，好在數據倉庫對聯機備份的要求并不高。

電力數據倉庫要解決的第二個問題是并行處理。在傳統聯機事務處理應用中，用戶訪問系統的特點是短小而密集；對于一個多處理機系統來說，能夠將用戶的請求進行均衡分擔是關鍵，這便是并發操作。而在數據倉庫系統中，用戶訪問系統的特點是龐大而稀疏，每一個查詢和統計都很復雜，但訪問的頻率并不是很高。此時系統需要有能力將所有的處理機調動起來為這一個復雜的查詢請求服務，將該請求并行處理。因此，并行處理技術在數據倉庫中比以往更加重要。

在針對數據倉庫的TPC-D基準測試中，比以往增加了一個單用戶環境的測試，成為“系統功力”（QPPD）。系統的并行處理能力對QPPD的值有重要影響。目前，關系數據庫系統在并行處理方面已能做到對查詢語句的分解并行、基于數據分割的并行、以及支持跨平臺多處理機的群集環境和MPP環境，能夠支持多達上百個處理機的硬件系統并保持性能的擴展能力。

3 建立月度營銷分析制度，做好營銷數據的月度分析

對于市場營銷部門，完備科學的月銷售分析能達到以下目的：

（1）分析全局的當月電量、線損、欠費余額，同期增長率，較上月增長率。

（2）引導縣局和營銷部門負責人關注自己的銷售和電費回收是否健康。

（3）引導縣局和營銷部門負責人關注當月重要客戶的銷售。

（4）客觀公正地評估各縣局和有關部門的銷售貢獻。

通過此辦法可以看到供電局當月的售電量、累計售電量、增長率、同期增長率等，還可以看到各類別電量及所占的比例。更重要的是，可以看到縣局的售電、排名情況，要求后三名說明原因，給其他營銷負責人相應的指導和壓力。通過建立有效的電力營銷數據分析系統，供電局實現了實時的銷售監控和周期性的分析反饋及控制，為提高企業經營業績奠定了基礎。

4 總結

對與電力企業的營銷數據的分析是為了能夠更好的利用，電力營銷的數據庫的建立上就要做到數據的及時錄入與完全錄入，以便系統在做數據分析時能夠根據現實的情況給出一個具體的參考結果。

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關鍵詞：電力系統；電力運行；充裕性；安全性

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。