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第1篇

【關(guān)鍵詞】CPPS；同步PMU；開(kāi)放式通信；分布式控制

【Abstract】The construction of future smart grid became achievable due to the rapid development of embedded system， computing technology and communications technology. Modeling of Cyber-Physical Power System which based on CPS technology gave a new way to build the future smart grid. The platform of CPPS was studied and analyzed in a preliminary step. Synchronous PMU， open communication network， distributed control which was applied to CPPS was introduced.

【Key words】CPPS； Synchronous PMU； Open communication network； Distributed control

0 引言

受能源危機(jī)、環(huán)保壓力的推動(dòng)，以及用戶對(duì)電能質(zhì)量（QoS）要求的不斷提高，當(dāng)代電力系統(tǒng)不再符合社會(huì)的發(fā)展需求，智能電網(wǎng)（Smart Grid）成為未來(lái)電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。智能電網(wǎng)的發(fā)展原因主要有以下幾個(gè)方面：

1）分布式電源（Distributed Generation，DG）大量接入電網(wǎng)導(dǎo)致的系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題。由于DG的大量接入使電網(wǎng)變成一個(gè)故障電流和運(yùn)行功率雙向流動(dòng)的有源網(wǎng)絡(luò)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和脆弱度，因此亟需發(fā)展智能電網(wǎng)以解決DG大量接入電網(wǎng)導(dǎo)致的系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題。

2）電力用戶對(duì)電能質(zhì)量（QoS）要求的不斷提高。現(xiàn)代社會(huì)短時(shí)間的停電也會(huì)給高科技產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨額的經(jīng)濟(jì)損失，近年來(lái)發(fā)生的大停電事故更是給社會(huì)帶來(lái)了難以估量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，亟需建立堅(jiān)強(qiáng)自愈的智能電網(wǎng)以提供優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。

論文主體結(jié)構(gòu)如下：第1部分介紹了近年來(lái)信息物理系統(tǒng)（Cyber Physical System ，CPS）技術(shù)的發(fā)展以及CPS與智能電網(wǎng)的相互關(guān)系；第2部分介紹了電力信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical Power System，CPPS）的硬件平臺(tái)模型；第3部分介紹了同步相量測(cè)量裝置（Phasor Measurement Units，PMU）技術(shù)；第4部分對(duì)CPPS中的開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了初步分析；第5部分對(duì)CPPS的分布式控制技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹；最后第6部分做出全文總結(jié)。

1 CPS與智能電網(wǎng)的相互關(guān)系

CPS技術(shù)的發(fā)展得益于近年來(lái)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等的高速發(fā)展，其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界隨時(shí)隨地的控制。CPS通過(guò)嵌入數(shù)量巨大、種類繁多的無(wú)線傳感器而實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的環(huán)境感知，通過(guò)高性能、開(kāi)放式的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部安全、及時(shí)、可靠地通信，通過(guò)高精度、可靠的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自主協(xié)調(diào)、遠(yuǎn)程精確控制的目標(biāo)[1]。

CPS技術(shù)已經(jīng)在倉(cāng)儲(chǔ)物流、自主導(dǎo)航汽車、無(wú)人飛機(jī)、智能交通管理、智能樓宇以及智能電網(wǎng)等領(lǐng)域得以初步研究應(yīng)用[2]。

將CPS技術(shù)引入到智能電網(wǎng)中，可以得到電力信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical Power System，CPPS）的概念。為了分析CPPS與智能電網(wǎng)的相互關(guān)系，首先簡(jiǎn)單回顧一下智能電網(wǎng)的概念。目前關(guān)于智能電網(wǎng)的概念較多，并且未達(dá)成一致結(jié)論。IBM中國(guó)公司高級(jí)電力專家Martin Hauske認(rèn)為智能電網(wǎng)有3個(gè)層面的含義：首先利用傳感器對(duì)發(fā)電、輸電、配電、供電等環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；然后把獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行傳輸、收集、整合；最后通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析、挖掘，達(dá)到對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化管理的目的[3-4]。

從上文關(guān)于CPS和智能電網(wǎng)的介紹中可以看出，CPS與智能電網(wǎng)在概念上有相通之處，它們均強(qiáng)調(diào)利用前沿通信技術(shù)和高端控制技術(shù)增強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的環(huán)境感知和控制能力。因此，在CPS基礎(chǔ)上建立的CPPS為促進(jìn)電力一次系統(tǒng)與電力信息系統(tǒng)的深度融合，最終實(shí)現(xiàn)構(gòu)建完整的智能電網(wǎng)提供了新的思路和實(shí)現(xiàn)途徑。

2 CPPS的硬件平臺(tái)架構(gòu)

基于分布式能源廣泛接入電網(wǎng)所引起的系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題以及建立堅(jiān)強(qiáng)自愈智能電網(wǎng)的總體目標(biāo)，建立安全、穩(wěn)定、可靠的智能電網(wǎng)成為未來(lái)電力系統(tǒng)研究的重要方向，同時(shí)也是CPPS研究的主要內(nèi)容。

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段主要有基于電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)監(jiān)測(cè)的SCADA/EMS系統(tǒng)和側(cè)重于電磁暫態(tài)過(guò)程監(jiān)測(cè)的各種故障錄波儀，保護(hù)控制方式主要有基于SCADA主站的集中控制方式和基于保護(hù)控制裝置安裝處的就地控制方式[5]。就地控制方式易于實(shí)現(xiàn)，并且響應(yīng)速度快，但是由于利用的信息有限，控制性能不夠完善，不能預(yù)測(cè)和解決系統(tǒng)未知故障，對(duì)于電力系統(tǒng)多重反應(yīng)故障更不能準(zhǔn)確動(dòng)作。集中控制方式利用系統(tǒng)全局信息，能夠優(yōu)化系統(tǒng)控制性能，但是計(jì)算數(shù)據(jù)龐大、通信環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)響應(yīng)速度慢，并且現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)主要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析，不能對(duì)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行進(jìn)行有效地控制。

針對(duì)目前電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、控制手段的不足，要建立堅(jiān)強(qiáng)自愈的未來(lái)智能電網(wǎng)，必須建立相應(yīng)的廣域保護(hù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，CPPS的硬件平臺(tái)就是在此基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。

CPPS的硬件平臺(tái)6層體系架構(gòu)如圖1所示，主要包括：物理層（電力一次設(shè)備）、傳感驅(qū)動(dòng)層（同步PMU）、分布式控制層（智能終端單元STU、智能電子裝置IED等）、過(guò)程控制層（控制子站PLC）、高級(jí)優(yōu)化控制層（SCADA主站控制中心）和信息層（開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò)）。

其中，底層的物理層是指電力系統(tǒng)的一次設(shè)備，如發(fā)電廠、輸配電網(wǎng)等。傳感驅(qū)動(dòng)層主要用于對(duì)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，測(cè)量參數(shù)包括電流、電壓、相角等，在CPPS中廣泛使用的測(cè)量裝置是同步PMU。分布式控制層主要包括各STU/IED，為廣域保護(hù)的分布式就地控制提供反饋控制回路。過(guò)程控制層主要指樞紐發(fā)電廠和變電站的控制子站，是CPPS的重要組成部分，通過(guò)收集多個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，建立系統(tǒng)層面的控制回路，并做出相應(yīng)的控制決策。高級(jí)優(yōu)化控制層是指調(diào)度中心控制主站，主要為電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行提供人工輔助優(yōu)化控制。頂層的信息層即智能電網(wǎng)的開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò)，注意信息層并不是單獨(dú)的一層，而是重疊搭接CPPS的各個(gè)分層，為CPPS內(nèi)部各組件提供安全、及時(shí)、可靠的通信。

上文給出了CPPS的硬件平臺(tái)模型，但要在電力系統(tǒng)中具體實(shí)現(xiàn)CPPS，涉及諸多方面的技術(shù)難題，下面對(duì)CPPS中的同步PMU、開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò)以及分布式控制等分別加以簡(jiǎn)單介紹。

3 同步PMU測(cè)量技術(shù)

同步PMU是構(gòu)建CPPS的基礎(chǔ)，它為CPPS中廣域保護(hù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了豐富的測(cè)量數(shù)據(jù)。同步PMU裝置主要對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)部的同步相量進(jìn)行測(cè)量和輸出，裝設(shè)點(diǎn)包括大型發(fā)電廠、聯(lián)絡(luò)線落點(diǎn)、重要負(fù)荷連接點(diǎn)以及HVDC、SVC等控制系統(tǒng)，測(cè)量數(shù)據(jù)包括線路的三相電壓、三相電流、開(kāi)關(guān)量以及發(fā)電機(jī)端的三相電壓、三相電流、開(kāi)關(guān)量、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁信號(hào)、氣門(mén)開(kāi)度信號(hào)、AGC、AVC、PSS等控制信號(hào)[6]。利用測(cè)得的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度分析，為電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制提供依據(jù)。

同步PMU的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

其中，GPS接收模塊將精度在±1微秒之內(nèi)的秒脈沖對(duì)時(shí)脈沖與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器和CPU單元，作為數(shù)據(jù)采集和向量計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源。由電壓、電流互感器測(cè)得的三相電流、電壓經(jīng)過(guò)濾波整形和A/D轉(zhuǎn)換后，送到CPU單元進(jìn)行離散傅里葉計(jì)算，求出同步相量后再進(jìn)行輸出。注意，發(fā)電機(jī)PMU除了測(cè)量機(jī)端電壓、電流和勵(lì)磁電壓、電流以外，還需接入鍵相脈沖信號(hào)用以測(cè)量發(fā)電機(jī)功角[7]。

4 CPPS的開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò)

建立CPPS的開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該在保證安全、及時(shí)、可靠的通信的基礎(chǔ)上，使系統(tǒng)具有高度的開(kāi)放性，支持自動(dòng)化設(shè)備與應(yīng)用軟件的即插即用，支持分布式控制與集中控制的結(jié)合。對(duì)于建立的開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò)，需要進(jìn)行通信實(shí)時(shí)性分析、網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性分析。

4.1 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用

IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)作為新一代的網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)而運(yùn)用于智能變電站中，支持設(shè)備的即插即用和互操作，使智能變電站具有高度的開(kāi)放性。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)是智能變電站的網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)正在進(jìn)一步發(fā)展成為智能電網(wǎng)的通信標(biāo)準(zhǔn)[8]，因此，使用IEC 61850作為CPPS通信網(wǎng)路的通信標(biāo)準(zhǔn)是最佳選擇。

IEC 61850的核心技術(shù)[9]包括面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)、XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）技術(shù)、軟件復(fù)用技術(shù)、嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)以及高速以太網(wǎng)技術(shù)等。

4.2 通信網(wǎng)絡(luò)配置與分析

對(duì)于CPPS開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)配置，可參考智能變電站的三層二網(wǎng)式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)配置，構(gòu)建CPPS的3層式通信網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。

其中，底層為位于發(fā)電廠、變電站和重要負(fù)荷處的大量PMU、STU/IED，分別負(fù)責(zé)采集實(shí)時(shí)信息和執(zhí)行保護(hù)控制功能。中間層為控制子站（過(guò)程控制單元PLC），每個(gè)控制子站與多個(gè)PMU、STU/IED相連，以完成該分區(qū)系統(tǒng)層面的保護(hù)控制，并根據(jù)需要將數(shù)據(jù)上傳到SCADA主站控制中心。SCADA主站控制中心接收各控制子站的上傳數(shù)據(jù)，處理以后將控制信息下發(fā)到各控制子站，以實(shí)現(xiàn)CPPS的廣域保護(hù)控制功能。注意，各層設(shè)備均嵌入GPS實(shí)現(xiàn)精確對(duì)時(shí)，保證全系統(tǒng)的同步數(shù)據(jù)采樣。

5 CPPS的分布式控制機(jī)理

要建立堅(jiān)強(qiáng)自愈的智能電網(wǎng)，必須利用新型控制機(jī)理建立可靠的電力控制系統(tǒng)。根據(jù)電力故障擴(kuò)大的路徑和范圍以及故障的時(shí)間演變過(guò)程，文獻(xiàn)[10-11]中提出建立時(shí)空協(xié)調(diào)的大停電防御框架，建立了電力系統(tǒng)的3道防線，為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的廣域動(dòng)態(tài)保護(hù)控制奠定了良好的基礎(chǔ)。

電力系統(tǒng)的分布式控制（Distributed Control，DC）是相對(duì)于傳統(tǒng)的SCADA主站集中控制方式而言的，指的是多機(jī)系統(tǒng)，即用多臺(tái)計(jì)算機(jī)（指嵌入式系統(tǒng)，包括PLC控制子站和STU/IED等）分別控制不同的設(shè)備和對(duì)象（如發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、保護(hù)裝置等），各自構(gòu)成獨(dú)立的子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，通過(guò)對(duì)任務(wù)的相互協(xié)調(diào)和分配而完成系統(tǒng)的整體控制目標(biāo)[12]。分布式控制的核心特征就是“分散控制，集中管理”。在電力系統(tǒng)的3道防線的基礎(chǔ)上，結(jié)合分布式控制技術(shù)，建立CPPS的3層控制架構(gòu)，如圖4所示。

其中，分布式控制層主要是在故障發(fā)生的起始階段（緩慢開(kāi)斷階段）采取的控制措施，其控制目標(biāo)應(yīng)該是保證系統(tǒng)在不嚴(yán)重故障下的穩(wěn)定性，防止故障的蔓延。過(guò)程控制層是在系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)（級(jí)聯(lián)崩潰開(kāi)始階段）所采取的廣域緊急控制措施，需要付出較大的代價(jià)。通常針對(duì)可能會(huì)使系統(tǒng)失穩(wěn)的特定故障，往往需要投切非故障設(shè)備以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。廣域的緊急控制措施應(yīng)該在故障被識(shí)別出的第一時(shí)間立即實(shí)施，控制措施實(shí)施越晚，控制效果越差。優(yōu)化控制層是在前兩層控制均拒動(dòng)或欠控制而沒(méi)有取得控制效果，同時(shí)在檢測(cè)到各種不穩(wěn)定現(xiàn)象后所采取的控制措施，通常需要進(jìn)行多輪次的切負(fù)荷和振蕩解列。在電力恢復(fù)階段，要有自適應(yīng)的黑啟動(dòng)和自痊愈的控制方案。

6 結(jié)語(yǔ)

將CPS方法引入到電力系統(tǒng)中，建立CPPS的模型平臺(tái)，為建立堅(jiān)強(qiáng)自愈的智能電網(wǎng)提供新的思路。文中對(duì)CPPS中的同步PMU測(cè)量技術(shù)、開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布式控制技術(shù)分別進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。

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第2篇

Abstract： In recent years， with the use of a large number of power electronic components and other nonlinear devices， the harmonic pollution has affected the serious deterioration， which has affects the electrical equipment. The harmonic problem has become the three major pollutions in the power system with electromagnetic interference and power factor reduction. As a three-phase electric energy meter measurement， ADE7878 is widely used in the power grid signal analysis because of its high precision and flexible method. However， due to the defects of the sampling interval， there are obvious deficiencies in harmonic analysis. Aimed at this problem， this paper proposes a rapid analysis method for power system harmonic based on the weighted interception and spline interpolation. It can ensure the accuracy and improve the efficiency. The final experiment proves that the harmonic analysis results are correct.

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(hào)：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）02-0154-05

0 引言

近年來(lái)，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(wèn)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(shí)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(cè)量IC，因其精度高、使用靈活而在電網(wǎng)信號(hào)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(gè)周波采樣160個(gè)點(diǎn)，不是2的整數(shù)冪，因而無(wú)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(shí)，通常要求采樣點(diǎn)數(shù)N是2的整數(shù)冪，不滿足這個(gè)條件時(shí)可以直接進(jìn)行DFT運(yùn)算，但是計(jì)算效率較低；也可以通過(guò)簡(jiǎn)單增添有限長(zhǎng)的零取樣序列來(lái)使N為2的整數(shù)冪，但對(duì)于ADE7878的應(yīng)用，N=160，28=256，27=228，需補(bǔ)零96個(gè)點(diǎn)，頻譜會(huì)發(fā)生很大變化，從計(jì)算的效率上看也不經(jīng)濟(jì)。本文提出一種針對(duì)ADE7878采樣特點(diǎn)的快速精確計(jì)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(duì)電壓、電流采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)截取，對(duì)截取的信號(hào)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(jì)算精度的前提下，提高了效率。在此基礎(chǔ)上通過(guò)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(jì)

ADE7878是Analog Device公司（ADI）設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一款高精度多功能三相電能計(jì)量專用芯片，內(nèi)置多個(gè)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(hào)處理電路，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)基本電參量的測(cè)量以及對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(duì)電路的接法也不受限制，可以對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的電參量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并發(fā)送到上層控制芯片，方便控制芯片對(duì)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(dòng)態(tài)范圍為1000：1的動(dòng)態(tài)下小于0.1%，電能在動(dòng)態(tài)1000：1下小于0.1%，在動(dòng)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(shí)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(jì)

由于ADE7878具有工作環(huán)境多樣、測(cè)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(jì)包含以下幾個(gè)部分：DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、信號(hào)采樣電路設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)、RS485通信電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)以及智能電表供電電源設(shè)計(jì)。ADE7878智能電表硬件整體設(shè)計(jì)如圖1所示。

本文智能電表采用ADE7878電能計(jì)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(cè)電流信號(hào)采用差分形式輸入，待測(cè)電壓信號(hào)采用單端輸入方式，電壓、電流信號(hào)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(jì)如圖2所示。

圖2中，IAP/IAN、IBP/IBN、ICP/ICN、INP/INN分別對(duì)應(yīng)A、B、C三相電流和零線電流經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的差分電壓輸入信號(hào)。VAP、VBP、VCP、VN對(duì)應(yīng)的是A、B、C三相電壓輸入信號(hào)和零線電壓輸入信號(hào)，這些信號(hào)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(guò)此引腳可以訪問(wèn)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(gè)4.7uF鉭電容和一個(gè)0.1uF的陶瓷電容并聯(lián)來(lái)對(duì)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(hào)采樣電路設(shè)計(jì)

電壓信號(hào)采樣電路的設(shè)計(jì)是信號(hào)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(jì)參考電壓范圍為3×65V～465V。在第二章中，已經(jīng)對(duì)電壓信號(hào)采樣的方案設(shè)計(jì)做出了說(shuō)明，本文中電壓信號(hào)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(hào)采樣電路設(shè)計(jì)，會(huì)產(chǎn)生一定的相位延遲，并且不同的設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生的測(cè)量相位延遲也不同，但均可以在后續(xù)軟件設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)較為簡(jiǎn)單。

由于ADE7878的電壓測(cè)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(jì)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(jì)參考電壓需求。

通過(guò)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(hào)轉(zhuǎn)換成了可測(cè)量交流小電壓信號(hào)，但待測(cè)信號(hào)送入ADE7878芯片之前還要經(jīng)過(guò)濾波電路和信號(hào)調(diào)理電路，使得輸入信號(hào)便于測(cè)量。電壓信號(hào)采樣電路設(shè)計(jì)如圖3所示。

由于電壓互感器的使用，會(huì)使得測(cè)量的信號(hào)與實(shí)際信號(hào)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(hào)的相位延遲在30°左右。可以對(duì)這個(gè)電壓信號(hào)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(cè)量，可將信號(hào)的相位延遲控制在5°左右。

1.3 電流信號(hào)采樣電路設(shè)計(jì)

對(duì)于交流電流信號(hào)的測(cè)量，最后送入ADE7878的電流信號(hào)為差分電壓信號(hào)的形式，因此需要將交流電流信號(hào)變換為差分電壓信號(hào)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(jì)參考額定電流為5A～20A，并且有一定的過(guò)流過(guò)載要求。

為了給設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(hào)輸入端，還應(yīng)該添加1kΩ和33nF的電容并聯(lián)，進(jìn)一步對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波去耦。

由于ADE7878的模擬信號(hào)輸入端有最大承受電壓

±2V的限制，因此在信號(hào)輸入端應(yīng)該添加電壓鉗位電路，以免影響測(cè)量精度，甚至燒壞元器件。本項(xiàng)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(hào)采樣

利用微處理器設(shè)置定時(shí)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(gè)周期，獲得電力系統(tǒng)三相電壓、電流信號(hào)瞬時(shí)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(hào)n∈[0，N-1]。

2.1.2 漢寧窗加窗截?cái)?/p>

3 實(shí)驗(yàn)及分析

本文所設(shè)計(jì)的智能電表電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能包括監(jiān)測(cè)各相斷相、失流、過(guò)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(duì)于其它電能質(zhì)量指標(biāo)來(lái)說(shuō)，諧波含量是電能質(zhì)量中較為重要的一個(gè)指標(biāo)。本文在測(cè)試中重點(diǎn)對(duì)智能電表對(duì)電網(wǎng)諧波分析的功能進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)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(yàn)比對(duì)，選擇美國(guó)福祿克公司設(shè)計(jì)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(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比。Fluke F434型三相諧波分析儀如圖8所示。在本文的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，由于ADE7878的采樣間隔為125us，每個(gè)周波采樣160個(gè)點(diǎn)，不是2的整數(shù)冪，因而無(wú)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(méi)有零補(bǔ)齊。由表1及圖9的實(shí)驗(yàn)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(cè)試分析儀Fluke F434驗(yàn)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(cè)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(jì)量芯片在諧波分析時(shí)無(wú)法進(jìn)行常規(guī)FFT的問(wèn)題。將160個(gè)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)。

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第3篇

關(guān)鍵詞：電力線；載波技術(shù)；通信技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 20-0000-02

一、引言

目前用于衡量一個(gè)國(guó)家信息技術(shù)發(fā)展程度的重要標(biāo)志之一就是通信技術(shù)，這也是各個(gè)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展的主要內(nèi)容，很多具有現(xiàn)實(shí)意義的通信技術(shù)已經(jīng)形成了具有規(guī)模化的生產(chǎn)和應(yīng)用。而電力線載波通信和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的結(jié)合又是通信領(lǐng)域內(nèi)的一次巨大的飛躍，具有極大的現(xiàn)實(shí)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(jìn)行語(yǔ)音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信方式[2]。該技術(shù)的具體工作方式通常是把載有信息的信號(hào)加載到電流上然后用電力線進(jìn)行傳輸，接受端的適配器把傳送的信號(hào)從電流中分離出來(lái)并且傳送到計(jì)算機(jī)或電話上進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。該技術(shù)的關(guān)鍵和優(yōu)勢(shì)是不需要重新布線，利用現(xiàn)有的無(wú)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(guò)電力線進(jìn)行寬帶上網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)IP數(shù)字信號(hào)的傳輸已經(jīng)成為電力線傳輸信息的最普遍的應(yīng)用。

三、現(xiàn)狀

電力線通信技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)20年代初期，當(dāng)時(shí)主要用于電話信號(hào)的傳輸，后來(lái)技術(shù)進(jìn)展逐漸加快。已經(jīng)出現(xiàn)了共同的家用電力線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在中國(guó)，20世紀(jì)40年代開(kāi)始逐步進(jìn)行電力線通信應(yīng)用。在2001年8月，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)在沈陽(yáng)建成；2001年12月國(guó)電通信中心在北京某居民區(qū)開(kāi)展電力線通信應(yīng)用試驗(yàn)；福建省電力試驗(yàn)研究院又研制成功了“數(shù)字化輸電線路技術(shù)”的核心產(chǎn)品，并在北京某生活小區(qū)成功地進(jìn)行了因特網(wǎng)接入試驗(yàn)，初步取得較理想效果。目前，高速電力線通信已經(jīng)為寬帶接入通信做出了巨大貢獻(xiàn)。

中國(guó)的電力通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)若干年的辛苦建設(shè)，已經(jīng)初具規(guī)模，從通信電纜和電力線載波通信方式到包含光纖、微波、衛(wèi)星等多種通信方式并用的覆蓋全國(guó)30多個(gè)省（市、區(qū)）的交叉式立體通信網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)中國(guó)電力系統(tǒng)電力通信的發(fā)展，從無(wú)到有，從小到大，并且占據(jù)了越來(lái)越強(qiáng)大的地位。隨著通信行業(yè)的成熟發(fā)展以及在社會(huì)中作用的不斷提高，以電力線通信為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)在各種信息的傳輸場(chǎng)合得到了巨大的應(yīng)用。不但在電力系統(tǒng)的發(fā)電、送電、變電、配電、用電等部分的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)中卓有成效，而且在保證電力系統(tǒng)電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行方面發(fā)揮了應(yīng)有的作用。另外在各行各業(yè)如客戶服務(wù)中心、營(yíng)銷系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、視頻會(huì)議、人力資源管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（OA）、IP電話等多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面和基建、行政、水庫(kù)調(diào)度、防汛、燃料調(diào)度、電力調(diào)度、繼電保護(hù)等場(chǎng)合得到發(fā)展。雖然電力線通信對(duì)于電力系統(tǒng)自身的經(jīng)濟(jì)效益的取得沒(méi)有很直接的體現(xiàn)，但是它能夠產(chǎn)生并隱含在電力系統(tǒng)管理及生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益是極其巨大的。

四、電力線通信具體應(yīng)用

電力線通信方式利用其獨(dú)特的成熟的發(fā)展優(yōu)勢(shì)越來(lái)越被社會(huì)所重視，因?yàn)檩旊娋€路是架設(shè)電力特殊光纜的極好資源，經(jīng)濟(jì)、快速、安全、可靠；而遍布全國(guó)各大城市的電纜管道和電桿是建設(shè)光纖接入網(wǎng)的極好資源；電力線通信技術(shù)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(shù)，如無(wú)源光纖接入、無(wú)線寬帶、多點(diǎn)擴(kuò)頻系統(tǒng)等，使電力資源得到充分有效的利用和發(fā)揮。

（一）可以發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)促進(jìn)本系統(tǒng)發(fā)展

目前國(guó)內(nèi)外研究出來(lái)很多可供電力部門(mén)所使用的防盜設(shè)備或軟件，但是這些設(shè)備或系統(tǒng)大部分是與目前電力部門(mén)所主要依靠的并且普遍使用的電力線沒(méi)有任何的關(guān)系，是一套獨(dú)立與電力線的設(shè)備，這就給電力部門(mén)造成了很大的壓力。例如在防竊電方面，現(xiàn)在的竊電者越來(lái)越會(huì)采用高科技手段進(jìn)行盜竊，對(duì)于使用普通GSM報(bào)警器對(duì)變壓器設(shè)備進(jìn)行防盜的場(chǎng)合，作用不大，因?yàn)楸I竊者會(huì)利用GSM屏蔽器先把報(bào)警器屏蔽而不能報(bào)警，然后再對(duì)電力能源進(jìn)行盜竊或?qū)﹄姳硐溥M(jìn)行破壞，因此給電力系統(tǒng)帶來(lái)很多的不安全因素。

電力系統(tǒng)本身最主要也是最基本的功能就是輸配電，那么除了這個(gè)作用，電力系統(tǒng)還可以對(duì)本系統(tǒng)中其它功能的實(shí)現(xiàn)做出巨大貢獻(xiàn)，比如電力系統(tǒng)的智能抄表、變壓器防盜、電力系統(tǒng)電表箱防盜、遠(yuǎn)程電力防盜系統(tǒng)等均可以利用電力線來(lái)實(shí)現(xiàn)。我國(guó)在早期的實(shí)際電力應(yīng)用中，由于電網(wǎng)環(huán)境比較惡劣，信道衰減大、干擾較強(qiáng)和波動(dòng)范圍大等特點(diǎn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確率和實(shí)時(shí)性不能全面的滿足用戶對(duì)實(shí)際通信的需求。但是隨著數(shù)字技術(shù)的不斷改進(jìn)和發(fā)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(guī)模改造電力系統(tǒng)現(xiàn)有設(shè)備，只需增加相應(yīng)裝置，利用電力線實(shí)時(shí)傳輸信號(hào)和設(shè)備狀態(tài)至集中的控制位置并采用專門(mén)的軟件進(jìn)行識(shí)別。電力線通信技術(shù)的應(yīng)用前景變得越來(lái)越廣闊，對(duì)于電力系統(tǒng)本身的發(fā)展會(huì)起到非常大的促進(jìn)作用。

電力線通信和輸配電線路具有等時(shí)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(guó)110kV輸電線路上和35kV的農(nóng)網(wǎng)上還有大量的電力線載波機(jī)在運(yùn)行，龐大的電力線載波通信擔(dān)負(fù)著電網(wǎng)內(nèi)調(diào)度和遠(yuǎn)程信息的傳輸，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要的作用，因此對(duì)這種廉價(jià)的電力系統(tǒng)具有的信道資源應(yīng)該大力開(kāi)發(fā)，加以合理的發(fā)展和利用，使之與高速信息傳遞技術(shù)長(zhǎng)期并存，互為補(bǔ)充[3]。對(duì)電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化電力管理提供傳輸通道，實(shí)現(xiàn)電力、數(shù)據(jù)和圖像信息綜合業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。

（二）可以作為常規(guī)通信介質(zhì)使用

在我國(guó)，電力系統(tǒng)已經(jīng)普及，電力線幾乎遍布城鄉(xiāng)、四通八達(dá)，利用這種與用戶直接相連的220W380V低壓電力線進(jìn)行高速傳輸信息，不但可以免除布線這個(gè)最麻煩的環(huán)節(jié)，而且具有覆蓋范圍廣、連接方便的顯著優(yōu)點(diǎn)，電力線通信網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是提供“最后一公里”通信解決方案中最具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)之一[3]。與常規(guī)通信介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)相比較，電力線通信基礎(chǔ)設(shè)施完備，無(wú)需任何布線，避免了對(duì)建筑物的損壞，節(jié)約資源，節(jié)省資金、人力、物力和時(shí)間。

電力線通信這個(gè)傳輸媒介是全球覆蓋最廣闊的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需新布線就可以將信號(hào)傳輸?shù)饺魏斡须姷牡胤剑皇艿匦巍⒌孛驳挠绊懀顿Y少，施工期短，設(shè)備簡(jiǎn)單，可以同其他通信手段一起實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。如果使用高壓輸電線進(jìn)行信息傳送，那么這種通信方式可靠性會(huì)更高，因?yàn)楦邏狠旊娋€結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，安全設(shè)計(jì)系數(shù)比光纖的安全設(shè)計(jì)系數(shù)還要高很多。

（三）現(xiàn)代生活智能管理的美好展望

實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代家居的智能自動(dòng)化管理的有效手段常采用低速的電力線通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)在住宅內(nèi)遍布的電源插座，可對(duì)智能家用電器連網(wǎng)，并通過(guò)網(wǎng)關(guān)與外部連接。住宅主人在家可以享受數(shù)字化住宅設(shè)施的舒適和便利，在外可以通過(guò)接入的網(wǎng)絡(luò)及時(shí)了解和設(shè)定住宅內(nèi)設(shè)施。高速的電力線通信網(wǎng)絡(luò)可以為人們提供Internet接入服務(wù)，并且可以享受居家視聽(tīng)一體化的服務(wù)。通過(guò)電力線通信實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽、網(wǎng)上購(gòu)物、視頻點(diǎn)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(gòu)建住宅樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，如防火、防盜、防有毒氣體泄漏的保安監(jiān)控系統(tǒng)讓上班族倍感放心，醫(yī)療急救系統(tǒng)讓住有老人、兒童或病人的家庭心里踏實(shí)。以上技術(shù)有些已經(jīng)在國(guó)外成為現(xiàn)實(shí)，而其它甚至更好的未來(lái)正在探求之中。可以預(yù)測(cè)，電力線通信網(wǎng)絡(luò)這一新技術(shù)對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展必將帶來(lái)新的機(jī)遇。尤其對(duì)于中國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)實(shí)力不夠強(qiáng)大，要趕超發(fā)達(dá)國(guó)家的信息化水平，需要投入巨大的資金，而電力線通信網(wǎng)絡(luò)提供了另一種可能的技術(shù)手段，這種技術(shù)手段可以幫助我們以較少的投入加快國(guó)家信息化的進(jìn)程，加快腳步研究出適合中國(guó)電力網(wǎng)環(huán)境的電力線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[5]。

五、總結(jié)

在現(xiàn)代社會(huì)，電力供應(yīng)在人們的工作和生活中扮演著非常重要的角色。電力系統(tǒng)本身優(yōu)勢(shì)明顯，不但可以為本系統(tǒng)做到最好的服務(wù)和管理，還可以發(fā)揮其它功效，從而使其優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步得到更大的發(fā)揮，可以有效解決自身的功耗問(wèn)題，使電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)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(tǒng)研究可以使用的區(qū)域范圍廣泛，不僅用于分布集中的住宅區(qū)，更可以主要應(yīng)用于大型工礦企業(yè)和自助變電站、儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)、金融的房間、停車場(chǎng)等，使電力系統(tǒng)發(fā)揮出巨大的作用。

電力線通信技術(shù)是一個(gè)剛剛興起的研究課題，在國(guó)內(nèi)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工程試點(diǎn)以及管制政策等方面進(jìn)行大量不懈的深入研究，才能夠取得美好的前景。

參考文獻(xiàn)：

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第4篇

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)分析；電力通信設(shè)備檢修；自動(dòng)分析平臺(tái)

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.164

0 前言

電力通信網(wǎng)絡(luò)是國(guó)家電網(wǎng)公司除電網(wǎng)外的實(shí)體網(wǎng)絡(luò)，是國(guó)家電網(wǎng)公司在發(fā)展過(guò)程中的重要組成部分，是國(guó)家電網(wǎng)公司安全生產(chǎn)的保障，也是各類電力調(diào)度生態(tài)和信息管理業(yè)務(wù)的主要載體，只有做好電力通信設(shè)備檢修工作，才能有效地促進(jìn)電力行業(yè)快速發(fā)展，保證電力設(shè)備的使用安全。

1 大數(shù)據(jù)下的電力通信概述

1.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，大數(shù)據(jù)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，大數(shù)據(jù)被人們稱作為一種巨量的資料信息，需要全新的處理模式才能保證數(shù)據(jù)信息處理過(guò)程中具有較強(qiáng)的決策力、觀察力和流程優(yōu)化能力，同時(shí)還可以在一定程度上增加數(shù)據(jù)信息的資產(chǎn)[1]。將大數(shù)據(jù)融入到電力通信設(shè)備檢修工作中，可以有效的提高檢修工作的質(zhì)量與效率。現(xiàn)階段，我國(guó)電力通信網(wǎng)絡(luò)比較常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)組成方式主要有SDH網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)在使用過(guò)程中主要以星型、鏈型、環(huán)型的形式出現(xiàn)，并以電力通信傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的形式進(jìn)行操作，如圖一所示。使用大數(shù)據(jù)將其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，只有這樣才能將電力通道傳輸系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而促進(jìn)電力行業(yè)快速發(fā)展。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，常常會(huì)限制一些電力網(wǎng)路規(guī)模的建設(shè)，要想改變這一現(xiàn)狀就需要采用混合的電力通信網(wǎng)絡(luò)以組成的方式進(jìn)行。對(duì)于電力通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的主要形式將其制作成對(duì)應(yīng)的雙纖環(huán)網(wǎng)構(gòu)架，從而提高電力通信設(shè)備的安全性與可靠性。

1.2 業(yè)務(wù)在通信網(wǎng)中的承載關(guān)系

大數(shù)據(jù)在分析電力通信設(shè)備影響業(yè)務(wù)自動(dòng)分析平臺(tái)時(shí)，常常將業(yè)務(wù)在通信網(wǎng)中的承載關(guān)系進(jìn)行劃分，主要包括了以下幾點(diǎn)：（1）底層承載平面：如圖1所示.使用專業(yè)的MSTP傳輸系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸與重組；（2）業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平面：主要包括了相關(guān)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、行政交網(wǎng)絡(luò)等部分。其中的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)主要包括了電力通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將其中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳遞[2]。不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所承載的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)交換，提高數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性；（3）業(yè)務(wù)平面：該業(yè)務(wù)主要包括了語(yǔ)音業(yè)務(wù)、行政電話業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)調(diào)度業(yè)務(wù)等部分組成。并通過(guò)大數(shù)據(jù)將其中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，只有這樣才能保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息可以正常傳遞下去。

2 大數(shù)據(jù)下的電力通信SDH傳送網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制

2.1 SDH網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備保護(hù)

要想通過(guò)大數(shù)據(jù)對(duì)電力通信設(shè)備的影響業(yè)務(wù)自動(dòng)化進(jìn)行分析，就需要使用SDJ網(wǎng)絡(luò)設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)，根據(jù)電力通信的現(xiàn)狀為其制定有效的保護(hù)機(jī)制。在一般情況下，保護(hù)機(jī)制會(huì)在一些單獨(dú)的網(wǎng)元設(shè)備中進(jìn)行運(yùn)行，并對(duì)網(wǎng)元設(shè)備中的電源盤(pán)、主控板卡、支路板進(jìn)行保護(hù)，從而保證電力通信設(shè)備可以正常運(yùn)行下去[3]。

2.2 SDH網(wǎng)絡(luò)中的線路保護(hù)

SDH網(wǎng)絡(luò)在對(duì)電力通信進(jìn)行保護(hù)時(shí)，常常會(huì)以多元化的形式進(jìn)行，只有這樣才能保證電力通信設(shè)備可以正常進(jìn)行傳輸工作。SDH網(wǎng)絡(luò)下的相關(guān)線路主要由子網(wǎng)連接、復(fù)用段保護(hù)而形成的。其中的子網(wǎng)連接保護(hù)可以將其在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊中進(jìn)行應(yīng)用，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。使用該網(wǎng)絡(luò)還有這、傳輸數(shù)據(jù)較快，隨意換轉(zhuǎn)等作用；而復(fù)合段保護(hù)與子網(wǎng)連接的差距較大，主要體現(xiàn)在對(duì)電力通信終端口級(jí)的保護(hù)，保護(hù)設(shè)備可以正常運(yùn)行，完成現(xiàn)對(duì)應(yīng)的工作[4]。但是在使用過(guò)程中不適合將在電力通信通道中進(jìn)行應(yīng)用。同時(shí)還可以使用1+1的形式進(jìn)行復(fù)合段的保護(hù)。

3 大數(shù)據(jù)下的電力通信設(shè)備檢修影響業(yè)務(wù)分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

要想使用大數(shù)據(jù)對(duì)電力通信設(shè)備檢修影響業(yè)務(wù)平臺(tái)分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，就需要做到以下幾點(diǎn)：（1）檢修分析對(duì)象，了解分析對(duì)象，并將電力通信中的主板卡、網(wǎng)元、光纜纖芯、光纜段進(jìn)行定期檢修，只有這樣才能保證電力通信設(shè)備的使用安全；（2）做好電力通信分析工作，并將其進(jìn)行定期檢修做好檢修工作的記錄，總結(jié)其中的數(shù)據(jù)信息，使用大數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出電力通信設(shè)備中所在的問(wèn)題；（3）分析步驟，在使用大數(shù)據(jù)對(duì)電力通信設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行檢修時(shí)，要對(duì)業(yè)務(wù)、板卡、線路板、支路板進(jìn)行檢測(cè)，并了解其中所承載的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。在檢查過(guò)程中，如果要對(duì)板卡進(jìn)行檢查的話就需要將原有的業(yè)務(wù)狀態(tài)進(jìn)行終端。如果的交叉版、時(shí)鐘版的話就需要找出其中的網(wǎng)元承載業(yè)務(wù)。如果是一些備用卡板的話就需要將業(yè)務(wù)進(jìn)行停止使用，將其中的相關(guān)線路進(jìn)行日常檢查，只有這樣才能保證電力通信設(shè)備的使用安全。

4 總結(jié)

電力通信業(yè)務(wù)的主要核心內(nèi)容與電力通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行穩(wěn)定性有著非常重要的關(guān)系，同時(shí)也是保障人們用電安全的關(guān)鍵之一。隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，這在一定程度上提高了電力運(yùn)營(yíng)的難度，對(duì)電力通信業(yè)務(wù)的需求也越來(lái)越高。因此，大數(shù)據(jù)融入到電力通信業(yè)務(wù)中去才能滿足現(xiàn)代化社會(huì)的需求，并做好網(wǎng)絡(luò)電力通信業(yè)務(wù)，從而促進(jìn)電力企業(yè)快速發(fā)展，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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第5篇

關(guān)鍵字：海島；孤立系統(tǒng)；風(fēng)力發(fā)電；可靠性分析

0引言

隨著科技的發(fā)展，能源問(wèn)題日益受到國(guó)際社會(huì)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(wèn)題的有效手段，是目前世界上增長(zhǎng)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(duì)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(xiàng)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(shí)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(dòng)，且這種變化不受控制，進(jìn)而難以預(yù)測(cè)。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(jiǎn)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)尤為重要。為了保證用戶供電的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)，以及對(duì)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(duì)孤立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估是必不可少的。本文擬以東南沿海的某海島為研究對(duì)象，根據(jù)該島用電負(fù)荷和風(fēng)速等數(shù)據(jù)，依照中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合所的2005--2010年全國(guó)電力可靠性指標(biāo)，對(duì)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(duì)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(duì)其整體進(jìn)行可靠性的評(píng)估會(huì)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(gè)方面。其中，充裕度是從靜態(tài)的角度出發(fā)，用于評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)系統(tǒng)承受突然擾動(dòng)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(píng)估，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析時(shí)可將其劃分成三個(gè)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(lái)進(jìn)行可靠性評(píng)估：1、發(fā)電系統(tǒng)可靠性，是指評(píng)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(lái)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(píng)估系統(tǒng)對(duì)突發(fā)故障的經(jīng)受能力，其主要通過(guò)因故障引起的負(fù)荷損失量來(lái)度量。3、配電系統(tǒng)可靠性，它的指標(biāo)主要評(píng)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(cè)分析法。

隨著科技的不斷進(jìn)步，我國(guó)電力系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的時(shí)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(huì)導(dǎo)致巨大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。所以，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行合理的可靠性評(píng)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(chǎng)一年的實(shí)際運(yùn)行情況，針對(duì)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(duì)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(duì)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(guó)的海島資源非常豐富，根據(jù)1996年第一次《全國(guó)海島綜合調(diào)查報(bào)告》的數(shù)據(jù)指出，我國(guó)面積在500m2以上的海島共有6961個(gè)（港澳臺(tái)及海南島除外，海南島本島和臺(tái)灣、香港、澳門(mén)所屬有的410個(gè)海島）其中有人居住的海島為433個(gè)，人口達(dá)452.7萬(wàn)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(duì)海島的開(kāi)發(fā)將是今后國(guó)家建設(shè)中的一項(xiàng)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(xiàng)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(lái)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(guò)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(zhǎng)期累計(jì)的發(fā)電系統(tǒng)可靠性資料、負(fù)荷預(yù)測(cè)資料和電源配置以及規(guī)劃設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)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(shí)間法（frequency and duration，F(xiàn)&D）和模擬法。任何估計(jì)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(xiǎn)模型后，即可計(jì)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(gè)發(fā)電系統(tǒng)的充裕度[5]。

將發(fā)電系統(tǒng)充裕度表示為一個(gè)隨機(jī)變量，由某一時(shí)刻系統(tǒng)中總的發(fā)電機(jī)組運(yùn)行容量和負(fù)荷功率之差決定，如式2-1所示：

第6篇

關(guān)鍵詞：高次諧波；電容器；抑制

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，安全用電在社會(huì)的各個(gè)方面越來(lái)越重要，一方面供電企業(yè)不斷地完善自身的設(shè)備為用電客戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，另一方面廣大的用電客戶也在不斷地要求供電部門(mén)提供更多高效的設(shè)備保障其用電，隨著更多的設(shè)備進(jìn)入電力行業(yè)，電能的應(yīng)用形式也在發(fā)生著不斷的變化。但隨著電子技術(shù)應(yīng)用的深度和廣度的出現(xiàn)，電力系統(tǒng)中的波形失真日益增大，電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的高次諧波卻危害著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，高次諧波能使得電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)電壓波形產(chǎn)生畸形，使電網(wǎng)癱瘓，對(duì)一些電容器也會(huì)造成巨大的損害。

電力系統(tǒng)中的三相交流電電壓產(chǎn)生的波形基本上是正弦波，正常的波形基本上是無(wú)直流和高次諧波之分。但隨著電力設(shè)備的發(fā)展和運(yùn)用產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)造成的污染，有些用電器產(chǎn)生的非線性負(fù)荷及沖擊負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)、供、用電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成不良影響和危害。因此，防止和治理電力系統(tǒng)中的高次諧波成為目前電力系統(tǒng)中重要的問(wèn)題。

1 高次諧波的定義及其產(chǎn)生原因分析

目前對(duì)于諧波的定義的說(shuō)法較多，而國(guó)際上普遍認(rèn)為諧波是一個(gè)有周期的正弦波的分量，其頻率是基波的整數(shù)倍。當(dāng)電力系統(tǒng)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(tǒng)中存在危害的諧波較多，高次諧波的危害越來(lái)越大，這也是今后電力系統(tǒng)改革中首要解決的問(wèn)題。

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

在電力系統(tǒng)中運(yùn)用的電氣設(shè)備都能產(chǎn)生高次諧波，并對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響，在這里可通過(guò)以下設(shè)備進(jìn)行分析：整流裝置是電力系統(tǒng)中最重要的諧波源，例如在很多的設(shè)備中都是用整流裝置，例如電視機(jī)、電池充電器、電力機(jī)車等；電弧爐因?yàn)樵谌紵矫娌粔蚍€(wěn)定，容易產(chǎn)生三相諧波電流；變壓器則由于鐵芯處于飽和狀態(tài)，磁化的曲線呈非線性，電流畸變也會(huì)變大，這是一種穩(wěn)態(tài)的諧波源。在某些電網(wǎng)中，由于供電線路較長(zhǎng)，負(fù)荷較輕，充電功率大，并且沒(méi)有電抗器作為補(bǔ)充裝置等因素會(huì)造成電網(wǎng)的電壓過(guò)高，使得電流波形畸變嚴(yán)重。電力機(jī)車主要是采用工頻單向全波整流電路系統(tǒng)，因此它與整流裝置一樣會(huì)產(chǎn)生諧波也會(huì)污染電網(wǎng)的安全運(yùn)行；而家用電器中的電視機(jī)被稱為是產(chǎn)生諧波電流的罪魁禍?zhǔn)祝蚴请娨暀C(jī)的回路一般是采用二級(jí)管橋式全波整流，在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)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(jī)較為嚴(yán)重，奇次波具有負(fù)序特性，在電網(wǎng)中能夠引起電壓產(chǎn)生畸變的現(xiàn)象。隨著家用電器的越來(lái)越普及的運(yùn)用，一些家用電器，例如電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、吸塵器等電器也在走進(jìn)千家萬(wàn)戶，但這些用電設(shè)備會(huì)有繞組設(shè)備的不平衡電流的變化，也對(duì)電網(wǎng)的波形產(chǎn)生影響。此外。交流發(fā)電機(jī)也會(huì)在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生高次諧波，原因是交流同步發(fā)電機(jī)定子繞組在布置上不可能做到完全的對(duì)稱，總會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁極不對(duì)稱情況的出現(xiàn)，結(jié)果會(huì)造成轉(zhuǎn)子和定子鐵芯之間有不均勻的空隙，同時(shí)會(huì)造成發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子間氣隙磁通分布不均勻，也會(huì)存在有非工頻正弦波分量產(chǎn)生，但由于隱極發(fā)電機(jī)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(fā)電機(jī)的諧波分量較小。

2 高次諧波的危害

隨著越來(lái)越多的設(shè)備在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及大功率的整流器和變頻調(diào)速裝置的普及，這些設(shè)備所產(chǎn)生的高次諧波對(duì)電力系統(tǒng)的各個(gè)方面都產(chǎn)生了重大的影響甚至是危害。

2.1 對(duì)用電戶用電質(zhì)量的影響

由于電力系統(tǒng)中注入了諧波電流會(huì)在電網(wǎng)上產(chǎn)生諧波壓降，從而會(huì)導(dǎo)致電壓以及電流的波形發(fā)生畸變的現(xiàn)象，從而影響了電能的質(zhì)量，使電力系統(tǒng)受到干擾。

2.2 對(duì)配電網(wǎng)的危害

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

2.3 降低用電設(shè)備的使用壽命

電力系統(tǒng)是由眾多的電力設(shè)備組成的，這些用電設(shè)備在維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定方面起到了重要的作用，因此，切實(shí)維護(hù)好電力設(shè)備的安全是保障電力供應(yīng)的一個(gè)有效的途徑。

圖 1 非線性負(fù)荷的電流波形

在電力供應(yīng)過(guò)程當(dāng)中，由于諧波的增大會(huì)導(dǎo)致電壓的增大，在并聯(lián)中對(duì)電容器的危害更為嚴(yán)重，通過(guò)圖1分析計(jì)算得出，當(dāng)電壓升高10%時(shí)，電容器的溫升將會(huì)提高7%左右，在不考慮局部介質(zhì)損耗的情況下，電容器的壽命將會(huì)減小到原來(lái)的70%左右，可見(jiàn)對(duì)用電設(shè)備的危害是如此嚴(yán)重

2.4 對(duì)電阻、電感負(fù)荷的影晌

在電力系統(tǒng)中，諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)也能產(chǎn)生影響，尤其是能夠引起電動(dòng)機(jī)附加的損耗的產(chǎn)生，尤其是當(dāng)電動(dòng)機(jī)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(shí)就會(huì)引起機(jī)械共振的產(chǎn)生，或者是使電壓產(chǎn)生畸變。如果畸變的系數(shù)較大而沒(méi)有得到及時(shí)的調(diào)整則會(huì)引起燈泡的壽命縮短或者導(dǎo)致電動(dòng)器發(fā)生故障。

2.5 對(duì)測(cè)表計(jì)的影響

對(duì)于電能表來(lái)說(shuō)，理論上相同頻率的電壓和電流能構(gòu)成功率，假設(shè)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(shí)的功率為零，在電能表內(nèi)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(huì)相互作用，也會(huì)形成虛假的諧波功率, 使電能測(cè)量出現(xiàn)隨機(jī)的或正或負(fù)的誤差。所產(chǎn)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(jì)量的準(zhǔn)確度大大地降低。

2.6 干擾通信系統(tǒng)

在電力系統(tǒng)中，輸電線路上流過(guò)的3、5、7、11等幅值較大的奇次低頻諧波電流在通過(guò)磁場(chǎng)耦合時(shí), 在鄰近電力線的通信線路中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的干擾電壓, 這些干擾電壓會(huì)影響通信系統(tǒng)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(guò)程中所產(chǎn)生的電磁噪聲（3~10kHz）也會(huì)影響電力載波通信, 對(duì)于電力設(shè)備的安全運(yùn)行也帶來(lái)了極大的隱患。

2.7 對(duì)計(jì)算機(jī)和其它精密電子控制設(shè)備的影晌

幾乎所有的數(shù)字線路的邏輯元件都會(huì)有自己的閥電平和干擾線號(hào)的容限，假如諧波的干擾超過(guò)容限，就可能會(huì)破壞觸發(fā)器和存儲(chǔ)器所保存的信息，排除干擾后, 它仍會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)部的存儲(chǔ)器件里留下痕跡, 系統(tǒng)也不會(huì)再恢復(fù)到原來(lái)的工作狀態(tài)。即使含有微處理器系統(tǒng)里的程序沒(méi)遭到破壞, 若地址總線受到強(qiáng)烈的干擾, 也會(huì)有程序失控的危險(xiǎn), 使系統(tǒng)進(jìn)人預(yù)想不到的狀態(tài), 甚至陷人意外停機(jī)狀態(tài)。

3 對(duì)高次諧波的抑制的相關(guān)對(duì)策分析

3.1 增加整流變壓器裝置

目前比較傳統(tǒng)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(cè)向數(shù)較多，并且波形脈動(dòng)次數(shù)也多，因此次數(shù)較低的諧波被消去的也越多。例如當(dāng)整流相數(shù)為12相時(shí)，5次諧波電流為基波電流的5%左右，但6相時(shí)的諧波電流則是基波電流的18.5%。

3.2 增加無(wú)源濾波器裝置

無(wú)源濾波器是利用電路中諧振的原理對(duì)諧波形成低阻的電路，從而達(dá)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(lián)的方式，一方面有濾波的功能，一方面還有無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枰Ｒ话闫渫顿Y成本較低，效率較高，結(jié)構(gòu)也極為簡(jiǎn)單，并且在運(yùn)行方面也比較穩(wěn)定。但目前由于這種方式要耗費(fèi)大量的材料成本，況且對(duì)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(dòng)態(tài)方面去抑制諧波的電力電子裝置。它是先從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流, 再利用可控的功率半導(dǎo)體器件（補(bǔ)償裝置）向電網(wǎng)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(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波的目的, 其原理構(gòu)成如圖2所示。

圖2 并聯(lián)有源濾波器的結(jié)構(gòu)圖

目前有源濾波器按其接入電網(wǎng)的方式, 可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。直到目前運(yùn)用到電力系統(tǒng)中的AFP裝置, 絕大多數(shù)采用的是電壓逆變器的并聯(lián)型結(jié)構(gòu)。近年來(lái), 為了發(fā)揮有源濾波器的優(yōu)勢(shì), 提高性能, 減少容量, 降低成本, 增強(qiáng)適用性, 又設(shè)計(jì)出采用變流裝置專門(mén)去減少諧波的裝置。

4 結(jié)論及展望

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，越來(lái)越多的電子元件被用在了電力系統(tǒng)中，尤其是大量的線性負(fù)荷的出現(xiàn)，使得電力系統(tǒng)中產(chǎn)生了大量諧波，一些比較傳統(tǒng)常規(guī)的抑制諧波產(chǎn)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(chǎn)生的措施和手段也被普及，在今后如何抑制減少諧波的產(chǎn)生方面應(yīng)更加積極地找尋方法使今后的電力系統(tǒng)更加的安全穩(wěn)定，保障電力運(yùn)行的安全。

參考文獻(xiàn)：

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第7篇

【關(guān)鍵詞】電力；自動(dòng)化；通信網(wǎng)絡(luò)；分析

1 電力自動(dòng)化的通信方式

通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化對(duì)通信系統(tǒng)的要求取決于計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化水平、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的規(guī)模和復(fù)雜程度等因素。針對(duì)電力自動(dòng)化系統(tǒng)及其特點(diǎn)，通信系統(tǒng)應(yīng)具有以下特性：

（1）保證通信可靠性；

（2）滿足目前和適應(yīng)將來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸速率；

（3）雙工通信（個(gè)別情況下可用單工）；

（4）通信不能受停電和故障的影響；

（5）易于操作且維護(hù)工作量小

（6）保證建設(shè)費(fèi)用。

下面對(duì)目前新興的幾種通信方式作相應(yīng)介紹：

1.1 擴(kuò)頻通信方式

擴(kuò)頻通信是一種先進(jìn)的信息傳輸方式，其信號(hào)占用的帶寬遠(yuǎn)大于一般常規(guī)通信方式所需的最小帶寬。頻帶的展寬是通過(guò)編碼及調(diào)制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與所傳送的信息數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)。接收端則用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來(lái)解擴(kuò)并恢復(fù)信息數(shù)據(jù)。

在無(wú)線電通信中射頻信號(hào)的帶寬與所傳信息的帶寬是相比擬的。如用調(diào)幅信號(hào)來(lái)傳送語(yǔ)聲信息，其帶寬為語(yǔ)聲信息帶寬的兩倍。現(xiàn)今使用的電話、廣播系統(tǒng)中，無(wú)論是采用調(diào)幅、調(diào)頻或脈沖編碼調(diào)制制式，處理增益值一般都在十多倍范圍內(nèi)，統(tǒng)稱為“窄帶通信”。而擴(kuò)頻通信的處理增益值高達(dá)數(shù)百、上千，稱為“寬帶通信”。一般說(shuō)來(lái)，擴(kuò)頻通信最初是在軍事、公安通信中應(yīng)用，后又發(fā)展到個(gè)人業(yè)余通信、體育競(jìng)賽通信、證卷交易所通信和數(shù)字立體聲廣播等。擴(kuò)頻通信應(yīng)用于電力部門(mén)是在該技術(shù)解密以后，是在地調(diào)或縣調(diào)通信中最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N新型通信方式。這是人們?cè)陔娏ψ詣?dòng)化系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用方面正在努力探索的一種通信方式，重點(diǎn)在于組網(wǎng)技術(shù)。擴(kuò)頻通信可組織綜合通信業(yè)務(wù)，同時(shí)傳輸話音、數(shù)據(jù)和圖像信號(hào)，有豐富的接口終端，可接電話機(jī)、交換機(jī)和調(diào)度總機(jī)，以及配電自動(dòng)化系統(tǒng)終端設(shè)備等。

1.2 光纖通信

自光纖通信問(wèn)世以來(lái)的短短一二十年間，其發(fā)展異常迅速，光纖通信的傳輸速率不斷提高，無(wú)中繼傳輸距離逐步加長(zhǎng)。許多國(guó)家已建立了不同規(guī)模的光纖通信網(wǎng)絡(luò)，一般是首先應(yīng)用于市內(nèi)局間中繼、長(zhǎng)途干線，繼而廣泛應(yīng)用于電力、鐵道、公路、化工、公安等部門(mén)的專用網(wǎng)。光纖局部區(qū)域網(wǎng)、用戶網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展也很迅速。隨著波分復(fù)用技術(shù)的日趨成熟，光纖巨大的帶寬資源得以充分利用，使得一根光纖的傳輸容量很快地?cái)U(kuò)大幾倍至幾十倍。

光纖通信的主要特點(diǎn)有：頻帶寬、通信容量大；損耗低、中繼距離長(zhǎng)；可靠性高、抗電磁干擾能力強(qiáng)；通信網(wǎng)絡(luò)具有自愈功能；無(wú)串話干擾、保密性好；線徑細(xì)、重量輕、柔軟；節(jié)約有色金屬，原材料資源豐富；隨著光纖成本不斷下降，其經(jīng)濟(jì)效益也越來(lái)越顯著，光纖通信也逐漸成為電力自動(dòng)化通信的主力軍。

1.3 電力線載波通信（PLC）

用電力線實(shí)現(xiàn)可靠的通信一直是電力工業(yè)界致力研究的課題之一。經(jīng)過(guò)幾十年的努力，輸電線上的電力線載波通信已由過(guò)去專門(mén)提供話音業(yè)務(wù)發(fā)展到傳輸繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)、計(jì)算機(jī)控制信息等綜合業(yè)務(wù)，逐漸接近了實(shí)用化和商業(yè)化階段。

在配電網(wǎng)電力線上實(shí)現(xiàn)通信與在輸電網(wǎng)電力線上實(shí)現(xiàn)通信其基本原理相同，但兩者的環(huán)境條件有很大不同。首先，在設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)時(shí)的最基本要求是保證有足夠大的信噪比，相比之下配電網(wǎng)電力線上的噪聲與干擾是非常嚴(yán)重的。其次還有配電網(wǎng)絡(luò)的阻抗隨之發(fā)生變化引發(fā)的問(wèn)題以及信號(hào)的失真問(wèn)題。

隨著遠(yuǎn)程自動(dòng)化抄表、電力負(fù)荷管理、配電網(wǎng)絡(luò)信息管理、智能住宅小區(qū)等技術(shù)市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，各國(guó)電力部門(mén)對(duì)開(kāi)發(fā)以中低壓配電網(wǎng)電力線為媒介的電力通信系統(tǒng)表現(xiàn)出極大的興趣。美國(guó)的PLC產(chǎn)品已經(jīng)越來(lái)越多的用于公共事業(yè)和商業(yè)服務(wù)，預(yù)計(jì)到2002年銷售額可達(dá)10億美元。韓國(guó)將投資1780萬(wàn)美元開(kāi)發(fā)研制2～10Mbps的電力線路調(diào)制解調(diào)器，并將在今后5年內(nèi)為韓國(guó)帶來(lái)50億美元的收益。利用配電線傳輸高速數(shù)據(jù)信息可以使電網(wǎng)管理更加規(guī)范合理，對(duì)實(shí)現(xiàn)電能和高速數(shù)據(jù)的雙重傳輸具有重要的實(shí)際意義。此外，電力公司本身即具有網(wǎng)絡(luò)遍及所有家庭和單位的先天優(yōu)勢(shì)，由此帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)投資費(fèi)用的節(jié)省極為可觀，而且隨著互連網(wǎng)的發(fā)展，可以為用戶提供更廣泛、更全面的服務(wù)。

2 電力自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)的建議模式

從目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)在電力自動(dòng)化的通信方式方面還沒(méi)有一個(gè)具體的標(biāo)準(zhǔn)，不僅如此，從科研和開(kāi)發(fā)階段來(lái)說(shuō)基本上是屬于起步階段，因此，在實(shí)際應(yīng)用方面往往會(huì)缺少一些現(xiàn)成的可供參考的標(biāo)準(zhǔn)模式。對(duì)于本文前面部分所講的幾種通信方式，可以說(shuō)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但還沒(méi)有一種通信方式能夠完全滿足這種網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、點(diǎn)數(shù)多、可靠性要求高的電力系統(tǒng)自動(dòng)化通信。為了讓這個(gè)問(wèn)題逐漸得以解決，可以在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用中多設(shè)置一些試點(diǎn)，對(duì)每種通信方式的性能、可靠性和價(jià)格等方面做詳細(xì)比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇合適的通信方式作為將來(lái)電力系統(tǒng)自動(dòng)化通信的主要模式并加以推廣應(yīng)用，以下將提出一套電力自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)的建議模式，該模式的指導(dǎo)思想在于：在沒(méi)有一個(gè)完全滿足和適合電力系統(tǒng)自動(dòng)化的通信方式之前，應(yīng)當(dāng)綜合利用現(xiàn)階段這些通信方式的各自優(yōu)點(diǎn)來(lái)組織一個(gè)分區(qū)分層的配電自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)。

第一層：市區(qū)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化分站和配電管理中心之間的通信可以通過(guò)目前規(guī)劃的光纖網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成，而外縣市電力自動(dòng)化分站與配電管理中心之間的通信則通過(guò)目前規(guī)劃的SDH微波通信進(jìn)入市區(qū)光纖網(wǎng)絡(luò)后送到配電管理中心。

第二層：每一個(gè)電力自動(dòng)化分站負(fù)責(zé)本區(qū)的電力自動(dòng)化信息的處理并負(fù)責(zé)與配電管理中心的聯(lián)系，對(duì)于本區(qū)所在的如變電所、大用戶、主要線路開(kāi)關(guān)站等主要站點(diǎn)與配電自動(dòng)化分站之間的通信可以采用光纖通信或一點(diǎn)多址無(wú)線通信方式來(lái)完成。

第三層：對(duì)于每個(gè)變電所所帶的一些小的配電站和線路開(kāi)關(guān)等與變電所之間可以采用擴(kuò)頻通信、800MHz窄帶無(wú)線通信方式或電力線載波的通信方式。

第四層：對(duì)于居民區(qū)內(nèi)部讀表、負(fù)荷控制、自動(dòng)供電和調(diào)節(jié)電表等一些服務(wù)，可以通過(guò)前面所述的電力線調(diào)制解調(diào)器利用已經(jīng)布好的低壓電力線進(jìn)行通信。這一層的實(shí)現(xiàn)屬于將來(lái)配電自動(dòng)化的發(fā)展相對(duì)成熟以后的事務(wù)范疇，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)用戶端的自動(dòng)控制和抄表等，或者目前新建小區(qū)需要和提前考慮的部分，它屬于自動(dòng)化發(fā)展的方向和最終目的。

3 結(jié)語(yǔ)

通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為電力系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、控制和管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提供了先進(jìn)的工具和技術(shù)基礎(chǔ)，龐大而復(fù)雜的電力系統(tǒng)要組成綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，必須有先進(jìn)、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支撐，同時(shí)也要求通信系統(tǒng)能抵御來(lái)自于閃電、電暈、開(kāi)關(guān)操作等產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾。在設(shè)計(jì)和選擇電力自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)配電站的實(shí)際需求、地理位置和規(guī)模進(jìn)行綜合的考慮，只有這樣才能夠讓電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]張莘茸.探討電力自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全[J].科技資訊，2011（02）.

第8篇

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；暫態(tài)穩(wěn)定；分析方法

中圖分類號(hào)：TM712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 02-0000-01

一、引言

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，對(duì)于我們?nèi)缃竦纳鐣?huì)來(lái)說(shuō)是非常重要的。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性出現(xiàn)了問(wèn)題，意思是指在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)候，受到外界的干擾，會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行數(shù)值的變化。

在電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性出現(xiàn)的問(wèn)題當(dāng)中，我們主要可以分為兩大類，分別是靜態(tài)穩(wěn)定與暫態(tài)穩(wěn)定。靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)由于受到外界的干擾之后，不會(huì)出現(xiàn)周期性的變化，而自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的電力系統(tǒng)狀態(tài)。而另一種暫態(tài)穩(wěn)定就是在電力系統(tǒng)在受到外界的干擾之后，不會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，而以一種新的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)繼續(xù)運(yùn)行。所以我們要從不同的分析方法來(lái)分析電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

二、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定分析

上面我們也說(shuō)過(guò)，靜態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定是指在電力系統(tǒng)受到外界的干擾之后，本身的運(yùn)行周期不會(huì)發(fā)生變化，而在干擾之后會(huì)自行的恢復(fù)的原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)，這樣的電力系統(tǒng)就是靜態(tài)穩(wěn)定。靜態(tài)穩(wěn)定是基本上不需要我們來(lái)進(jìn)行研究的，因?yàn)檫@樣的電力系統(tǒng)，它會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)回來(lái)，不會(huì)對(duì)我們的生活造成太大的影響。而暫態(tài)穩(wěn)定在受到外界的干擾之后，不但會(huì)出現(xiàn)本身運(yùn)行周期的變化，在震蕩之后，并不會(huì)回到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)，而是以一種新的狀態(tài)來(lái)運(yùn)行。接下來(lái)我們將分別分析兩中電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。

首先我們要講述的是靜態(tài)穩(wěn)定的電力系統(tǒng)，這種靜態(tài)的電力系統(tǒng)可以由以下這樣的方法來(lái)分析，比如說(shuō)全特征值分析法以及部分特征值分析法等。

首先我們可以用全特征值分析法來(lái)分析，在整個(gè)電力系統(tǒng)形成了雅可比矩陣A后，我們可以應(yīng)用QR算法來(lái)完成整個(gè)矩陣的全部特征值，通過(guò)這樣的方法來(lái)判斷整個(gè)電力系統(tǒng)是不是靜態(tài)穩(wěn)定，這種方法具有的特點(diǎn)是占用的內(nèi)存太大，同時(shí)整個(gè)預(yù)算的過(guò)程又太慢了，同時(shí)要是在計(jì)算大規(guī)模的電力系統(tǒng)的時(shí)候，就有可能出現(xiàn)誤差，所以這種計(jì)算分析方法只能夠應(yīng)用于一些中小規(guī)模的電力系統(tǒng)，對(duì)于大規(guī)模的電力系統(tǒng)的實(shí)用性并不大[1]。

還有一種是部分特征值計(jì)算法，對(duì)于這種分析方法來(lái)說(shuō)，主要就是為了關(guān)注整個(gè)矩陣中與需要分析目標(biāo)相關(guān)的那一部分特征值，對(duì)于出現(xiàn)了震蕩的不穩(wěn)現(xiàn)象時(shí)，也是主要關(guān)注其中較大的特征值。采用這樣的分析方法主要是針對(duì)在整個(gè)電力系統(tǒng)的低頻震蕩的分析，在整個(gè)矩陣中采取其中的主導(dǎo)特征值，這種從矩陣的部分特征值來(lái)分析的方法中，有點(diǎn)是將矩陣進(jìn)行降階后在進(jìn)行分析，而有的分析方法卻是直接在用矩陣來(lái)進(jìn)行的分析計(jì)算的。以上的都是利用矩陣的特征值來(lái)進(jìn)行的分析，其實(shí)在除了利用特征值來(lái)分析電力系統(tǒng)的穩(wěn)定外，還可以用到的另一種就是頻域分析法。

三、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析

這中電力系統(tǒng)是在受到外界的干擾之后，不會(huì)恢復(fù)的到原來(lái)狀態(tài)的一種電力穩(wěn)定系統(tǒng)。這是在電力系統(tǒng)受到外界大的擾動(dòng)而引發(fā)的一種電磁的暫態(tài)過(guò)程，這種過(guò)程還會(huì)牽扯出機(jī)械運(yùn)動(dòng)的暫態(tài)過(guò)程一種相對(duì)要復(fù)雜的一種過(guò)程。在整個(gè)過(guò)程中，由于這種過(guò)程太過(guò)復(fù)雜，所以在分析這中電力系統(tǒng)的穩(wěn)定的時(shí)候，我們需要注意一些問(wèn)題。第一是不要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)暫態(tài)過(guò)程的影響，應(yīng)該電力系統(tǒng)中交流系統(tǒng)的變化。不考慮在頻率變化時(shí)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)中對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)的影響。在這樣的情況下，對(duì)于暫態(tài)穩(wěn)定我們可以用以下這兩中方法來(lái)進(jìn)行分析，分別是數(shù)值解法以及直接解法這兩種。

（一）數(shù)值解法

這種方法是在了解完暫態(tài)系統(tǒng)的微分方程以及它的代數(shù)方程之后，來(lái)計(jì)算求解的。主要應(yīng)用的是各種的數(shù)值積分法來(lái)進(jìn)行的求解來(lái)進(jìn)行的計(jì)算分析。在這種利用各種方程來(lái)進(jìn)行的計(jì)算的基礎(chǔ)上，我們可以拓展出交替求解法以及聯(lián)力求解法來(lái)。

首先我們要先分析的是交替求解法，這種方法可以在積分方程與代數(shù)方程兩種方程中來(lái)選擇。數(shù)值解法還應(yīng)該要考慮的是對(duì)各種方程特性的適應(yīng)性。在這中數(shù)值解法中主要應(yīng)用到的方程可以有以下的一些方程，比如說(shuō)穩(wěn)定歐拉法、高斯-塞德?tīng)柕ā⒖咕仃嚨ǖ取Ｔ谶@么多的計(jì)算方法中[2]，有一種梯形隱試積分法在計(jì)算電力暫態(tài)穩(wěn)定當(dāng)中具有很好的適應(yīng)性。在如今的計(jì)算暫態(tài)穩(wěn)定的方法中，都認(rèn)為梯形積分法是最理想的一種方法了。

（二）直接解法

這種解法的中心思想是，在整個(gè)電力系統(tǒng)遭受到外界的干擾之后，不管是什么情況下，都會(huì)恢復(fù)到穩(wěn)定的狀態(tài)。所以直接法就是在整個(gè)狀態(tài)的空間中找到一個(gè)穩(wěn)定的平衡點(diǎn)，在以這個(gè)點(diǎn)為中心，將周邊的范圍作為一個(gè)穩(wěn)定的區(qū)域，再使用李雅普諾夫函數(shù)來(lái)計(jì)算分析。要是出現(xiàn)的擾動(dòng)不在穩(wěn)定域內(nèi)，也不可以說(shuō)整個(gè)系統(tǒng)就是不穩(wěn)定的，這也是在直接解法所占有的保守性特性。在直接的解法當(dāng)中，還有一些實(shí)用的方法主要有不穩(wěn)定平衡點(diǎn)法，勢(shì)能界面法，單機(jī)能量函數(shù)法等。這些方法都可以應(yīng)用到各種復(fù)雜的電力系統(tǒng)中去。

在整個(gè)暫態(tài)穩(wěn)定的分析方法中，除了上述的幾種方法之外，還有一種是概率分析方法，這種應(yīng)用各個(gè)方面的因素來(lái)得出某些概率的方法也可以用來(lái)檢測(cè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

四、結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定在整個(gè)中國(guó)電網(wǎng)中，是占據(jù)著非常重要的作用的，它直接會(huì)影響到一個(gè)國(guó)家的發(fā)展與進(jìn)步。所以本文通過(guò)分析電力系統(tǒng)的各種穩(wěn)定性的方法，來(lái)提取出對(duì)于電力系統(tǒng)有幫助的穩(wěn)定性分析方法，希望對(duì)于我國(guó)的電力系統(tǒng)有幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛禹勝.運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性量化理論[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

第9篇

關(guān)鍵詞：火電廠空冷技術(shù)、直接空冷、間接空冷。

中圖分類號(hào)：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1、空冷系統(tǒng)概述

我國(guó)空冷技術(shù)研究工作開(kāi)始于上世紀(jì) 60年代，1964年由哈爾濱空調(diào)機(jī)廠、蘭洲石油機(jī)械研究所、北京石油設(shè)計(jì)院共同開(kāi)發(fā)研制的首臺(tái)空氣冷卻器裝在錦西石油五廠投入運(yùn)行。1966年在哈爾濱工業(yè)大學(xué)試驗(yàn)電站的 50kW機(jī)組上，首次進(jìn)行了直接空冷系統(tǒng)的試驗(yàn)。1967年在山西侯馬電廠 1.5MW機(jī)組上進(jìn)行了直接空冷系統(tǒng)的工業(yè)性試驗(yàn)。20世紀(jì)80年代慶陽(yáng)石化總廠自備電站 3MW機(jī)組的直接空冷系統(tǒng)投運(yùn)。我國(guó)應(yīng)用的大型空冷技術(shù)項(xiàng)目是在20世紀(jì)80年代末期，1987年采用引進(jìn)混凝式間接空冷系統(tǒng)，同時(shí)引進(jìn)混凝式間接空冷技術(shù)的2×200MW混凝式間接空冷機(jī)組在山西大同第二發(fā)電廠投產(chǎn)，這為國(guó)產(chǎn)化大型空冷機(jī)組的運(yùn)行提供了工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

我國(guó)從1990年開(kāi)始了200MW級(jí)機(jī)組混凝式空冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。1993年在內(nèi)蒙豐鎮(zhèn)電廠投產(chǎn)的 4×200MW混凝式間接空冷機(jī)組以及1993年在山西太原第二熱電廠投產(chǎn) 的2×200MW表凝式間接空冷系統(tǒng)（采用黃銅管HSn70-1A表面式凝汽器，散熱器是引進(jìn)德國(guó)GEA公司技術(shù)生產(chǎn)的鋼管鋼翅片散熱器）是國(guó)家“八五”攻關(guān)的兩個(gè)課題，兩個(gè)項(xiàng)目的第一臺(tái)機(jī)組均在1993年投入生產(chǎn)運(yùn)行。 2004年10月華能山西榆社投產(chǎn)了 2×300MW亞臨界直接空冷機(jī)組，是當(dāng)時(shí)我國(guó)單機(jī)容量為最大的直接空冷機(jī)組； 2005年4月在山西大同二電廠投產(chǎn)了 2×600MW亞臨界直接空冷機(jī)組，是當(dāng)時(shí)我國(guó)單機(jī)容量為最大的直接空冷機(jī)組。截止到2009年底，國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)的空冷機(jī)組容量已經(jīng)達(dá)到了近85000MW，我國(guó)空冷機(jī)組的總裝機(jī)容量達(dá)到了近78000 MW，訂貨超過(guò)了100000MW。在建或準(zhǔn)備建設(shè)的1000MW超超臨界空冷機(jī)組超過(guò)10臺(tái)，可以說(shuō)無(wú)論在數(shù)量上還是在單機(jī)容量上我國(guó)的空冷機(jī)組都走在了世界前列。

2、電廠空冷系統(tǒng)的分類

（1）直接空冷系統(tǒng):

直接空冷技術(shù)的發(fā)展主要是圍繞直接空冷凝汽器管束進(jìn)行的，汽輪機(jī)排汽將幾乎全部在凝汽器中冷凝成冷凝水。汽輪機(jī)排出的蒸汽在凝汽器翅片管束內(nèi)流動(dòng)，空氣的流動(dòng)也對(duì)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(diǎn)，已經(jīng)逐漸在世界各國(guó)進(jìn)行了技術(shù)研究并得到了廣泛的推廣。在現(xiàn)有運(yùn)行的機(jī)組中，強(qiáng)制的通風(fēng)方式其可調(diào)控性能較好，因此也被應(yīng)用到各領(lǐng)域中去。由于間接空冷凝汽器系統(tǒng)相對(duì)于直接空冷凝汽器系統(tǒng)設(shè)備多、維修量大、運(yùn)行的難度也大。所以只能是水冷凝汽器系統(tǒng)和直接空冷凝汽器系統(tǒng)之間的一個(gè)過(guò)渡，而直接空冷凝汽器則是今后發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展方向。

（2）混合式（海勒式）間接空冷機(jī)組：

汽輪機(jī)排汽進(jìn)入混合式凝汽器通過(guò)大量循環(huán)水混合冷卻（循環(huán)水水質(zhì)和凝結(jié)水水質(zhì)相同），少部分水進(jìn)入正常的回?zé)嵯到y(tǒng)，大部分水進(jìn)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(tǒng)：汽輪機(jī)排汽進(jìn)入表面式凝汽器通過(guò)大量循環(huán)水將其冷卻，循環(huán)水再進(jìn)入布置在空冷塔周圍的管束，被空氣冷卻。

由于我國(guó)空冷機(jī)組多建在北方缺水地區(qū)，冬季寒冷對(duì)防凍要求較高，凝結(jié)水溫和背壓不能過(guò)低；夏季高溫天氣歷時(shí)較短，因此在新建工程中，大多數(shù)采用了直接空冷系統(tǒng)。

直接空冷系統(tǒng)受環(huán)境風(fēng)的風(fēng)向及風(fēng)速等氣象因素的影響也較明顯。國(guó)內(nèi)已發(fā)生過(guò)因強(qiáng)對(duì)流氣象條件導(dǎo)致汽輪機(jī)跳閘的事故。不利風(fēng)向?qū)⒂绊戇M(jìn)風(fēng)、排風(fēng)條件，產(chǎn)生熱回流，直接影響機(jī)組效率。間接空冷系統(tǒng)對(duì)環(huán)境氣象條件的敏感性和受環(huán)境氣象條件影響變化較小。

空冷系統(tǒng)技術(shù)比較（以兩臺(tái)330MW為例）

2×330MW機(jī)組的配置方案

表面式間接空冷系統(tǒng)按對(duì)環(huán)境風(fēng)敏感程度較低的散熱器在塔內(nèi)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(tǒng)基本相當(dāng)。

3.1投資費(fèi)用比較

3.2 耗水量運(yùn)行費(fèi)用比較（以兩臺(tái)330MW為例）

3.3 耗電量運(yùn)行費(fèi)用比較（以兩臺(tái)330MW為例）

3.4 年總費(fèi)用差比較

4．結(jié)論

我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，人均淡水資源只有世界平均值得1/5,我國(guó)東北、華北、西北地區(qū)缺水更為嚴(yán)重。隨著人口的增長(zhǎng)，人均淡水資源占有率不斷地下降，對(duì)水的需求量卻不斷地增加，節(jié)水已成為我國(guó)國(guó)計(jì)民生的大事，水資源的可持續(xù)利用是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的先決條件，各行各業(yè)節(jié)約用水、合理用水已成為國(guó)家的一項(xiàng)戰(zhàn)略國(guó)策。我國(guó)的工業(yè)用水中，濕冷機(jī)組冷卻用水構(gòu)成占較大比重，一臺(tái)1000MW的濕冷機(jī)組日耗水量11萬(wàn)噸之多，如果機(jī)組建設(shè)大量濕冷機(jī)組，水資源的矛盾將日趨激烈，水資源的平衡將被打破，將會(huì)嚴(yán)重威脅社會(huì)發(fā)展和人類生存，而空冷機(jī)組盡管煤耗稍高，但無(wú)廢水排放和水的蒸發(fā)，故在我國(guó)富煤缺水的地區(qū)建設(shè)空冷發(fā)電機(jī)組，變輸煤為輸電，節(jié)約大量的淡水資源符合我國(guó)發(fā)展的戰(zhàn)略方針、政策。

參考文獻(xiàn)：