电力系统研究分析汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇电力系统研究分析范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

引言

对于电力系统的调度和规划来说，潮流评估是一个强大且重要的工具和手段。确定性潮流分析需要系统提供各方面条件的精确数值才能保证分析结果的准确性，比如需求、发电量、网络情况等。然而，随着新能源时代的到来，世界上的电力系统中出现越来越多的不确定性情r，特别是分布式能源比如新能源的并网，将导致许多难以预测的副作用。所谓分布式发电，即将电力能源互相连接到分布式网络中。虽然分布式发电在技术、社会经济和环境保护等方面带来了许多无与伦比的优势，但是我们深知任何事物都有其两面性，这项技术也拥有消极的一面。分布式发电，特别是飞速发展的新能源，在对系统性能的不确定性方面的理论研究尚未成熟，需要一代又一代的中国优秀电气工程师投入大量精力研究。

1 不确定性潮流分析研究方法概论

在这样一种不确定的情况下，确定性潮流计算无法准确深刻地揭示电力系统运行的状态。因此，在如今的潮流计算研究中，基于不确定性观点下的潮流分析与计算受到广泛研究者的关注。当今的研究中，概率潮流分析通常认为是系统调度与规划的理想助力。概率潮流分析方法致力于模拟母线电压和线电流随不确定性系统中的参数改变而变化的状态分析，帮助电力系统工程师分析系统未来的状态变化趋势，这样在发生系统发生重大变化时可以提前作出相关的决策。如果这些系统中具有不确定性的状态量拥有充足的历史数据，现行的研究中主要采用基于概率论观点下的数学工具和模型来处理这类不确定性。然而，在电力系统实际运行中，很多不确定性的系统变量的历史数据往往不完整，或者变量的取值是通过经验推测的等。这些情况的存在将严重影响基于概率论建立的系统概率潮流分析模型的精确度。在电力系统实际运行中，对不确定变量的状态分析更加困难，一些不确定变量是概率性的，一些是可能性的，并且这两类不确定变量时常出现交叉耦合的情况。因此在这种情况下，同时考虑概率性和可能性的不确定性变量的影响是现行的研究方向，这也就是我们所谓的不确定性潮流分析问题。

至今为止，许多杰出的研究者和工程师提出了大量针对实际工程系统中不确定性现象分析方法，并且很多已经在研究中广泛应用。从上世纪70年代开始，电气工程师就已经提出了基于概率论的系统不确定性潮流分析方法。由于当时新能源研究和分布式发电技术还没有像现在这样普及，影响因素种类较为单一，因此在当时这种概率潮流方法取得了非常显著的效果。各种研究成果在时间的检验下演变，如今蒙特卡洛模拟作为一种基于概率论的概率潮流分析方法，在研究中广泛使用，被认为是先进系统潮流分析中普遍通用的概率模拟方法。这里对普遍通用的含义进行粗略的说明，电气工程师在大量的理论推演和实践中证明，蒙特卡洛模拟的结果在各种规模不同的电力系统中均表现得显著而准确，因为被当作模拟结果的参考值。蒙特卡洛方法的实际应用案例很多，当前在新能源发电并网与分布式发电的研究中基本上作为一种技术标中采用，并且各种蒙特卡洛相关方法还在开发中。

2 不确定性潮流分析中的挑战

历史的车轮滚动向前，基于概率论的潮流分析方法的研究还在继续发展。如今新能源与分布式方面的研究日新月异，历史的车轮残酷地碾过，电气工程师们面临着不断出现的技术难题。我们前面提到，当关于不确定变量的历史数据或其概率分布函数已知时，这种概率潮流方法才能取得较为显著的结果。这是由于概率潮流的理论基础中有一个假设，电网中所有类型不确定性变量都可以用基于概率论的方式表示出来，这种基于概率论的表示具体是就概率分布函数而言。通常在现在的电网中，由于层出不穷的因素的影响，比如历史数据不精确或稀缺、数据的保密性等等，在信息不足的情况下无法得出这些不确定性变量的概率分布函数。在这种情况中，概率理论的基石被打破，因此电气工程科研工作者必须转向其他研究不确定性现象的理论中寻求一线生机；哪怕天寒地冻，路遥马亡，也要在理论上找到突破口，为电力系统的现代化发展扫清一切障碍。最终这些伟大的电气工程师们研究发现，可能性理论正好可以填补这部分理论空白。基于这种想法，有研究者尝试过使用模糊建模的技术分析潮流中的不确确定性，全新的探索也一直在继续。

系统工程师们都知道，工程系统中均具有多种不同类型的不确定性状态变量，这是工程界通行的法则。实际的工程系统中，一些不确定性变量是概率性的（基于概率性理论描述），一些是可能性的（基于可能性理论描述），这些变量在系统中相互纠缠耦合，纯粹的概率性的和纯粹的可能性的不确定性变量是不存在的，因此单独应用某一个理论分析这些不确定性的结果令人十分懊恼。

工程实践中，一种结合两种理论的方法应运而生，而且工程的实用性知道我们必须把两种理论结合起来分析。这种基于概率和不确定理论的方法飞速发展，引起学者的广泛关注。现在研究中，一个主要的研究贡献是使用证据理论作为“胶水理论”，将概率理论与可能性理论“粘结”结合后应用到电力系统潮流分析，同时基于能源时代的大背景，综合考虑各种负载、风能和太阳能等新能源发电、汽轮机分布式发电、电动交通工具等因素。实际建模中，将各种负载、风能和太阳能等新能源发电中的不确定性变量当作概率性的，汽轮机分布式发电、电动交通工具等看成可能性的不确定性变量。

3 结束语

在这篇论文中，我们从历史唯物主义的角度讨论了潮流分析的发展和研究情况，并且就研究中出现的困难和挑战出发，介绍了一代代优秀的电气工程研究者的解决方案。以史为镜，这是一代代优秀电力系统研究者的思想精华之所在。我们站在巨人的肩膀上，把握住未来电力系统不确定性潮流分析的发展和研究方向。为此，立志科研，在电力系统未来半百时光的发展中，愿成为其健壮发展的坚实后盾！

参考文献

[1]武历忠，徐诚.电力系统潮流计算[J].云南电力技术，2016（04）.

[2]丁明，李生虎，黄凯.基于蒙特卡罗模拟的概率潮流计算[J].电网技术，2001（11）.

篇（2）

关键词： ADE7878；加权截取； 样条插值；FFT；谐波快速分析

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

中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）02-0154-05

0 引言

近年来，随着大量电力电子元件及其它非线性设备的使用[1]，使得电网谐波污染严重恶化，已经影响到用电设备，谐波问题已经与电磁干扰、功率因数降低并列为电力系统中的三大公害。及时准确地掌握电网中的谐波分量参数[2]，才能为谐波治理提供良好的依据，维护电网的安全运行。

ADE7878作为三相电能测量IC，因其精度高、使用灵活而在电网信号分析中得到广泛应用[3]，但其在谐波分析中存在明显不足。ADE7878的采样间隔为125us，每个周波采样160个点，不是2的整数幂，因而无法进行常规基-2FFT运算，这也限制了其在电能质量分析中的应用。

在进行FFT变换时，通常要求采样点数N是2的整数幂，不满足这个条件时可以直接进行DFT运算，但是计算效率较低；也可以通过简单增添有限长的零取样序列来使N为2的整数幂，但对于ADE7878的应用，N=160，28=256，27=228，需补零96个点，频谱会发生很大变化，从计算的效率上看也不经济。本文提出一种针对ADE7878采样特点的快速精确计算电力系统谐波参数的方法和装置。

为克服ADE7878在谐波分析方面存在的上述不足，本文提供一种电力系统谐波快速分析方法及运行装置。本算法中采用汉宁窗对电压、电流采样数据进行加权截取，对截取的信号进行组合数FFT，先进行常规基-2FFT变换，再进行5点DFT变换，在保证计算精度的前提下，提高了效率。在此基础上通过插值修正，得到最终的准确的谐波分析结果。

1 基于ADE7878智能电表硬件设计

ADE7878是Analog Device公司（ADI）设计生产的一款高精度多功能三相电能计量专用芯片，内置多个二阶型模数转换器、数字积分器、基准电压源电路和所必需的信号处理电路，可以实现对电网基本电参量的测量以及对电网电能质量进行监测的功能[4]。

ADE7878可以工作在三线制或四线制系统中[5]，而且对电路的接法也不受限制，可以对电网运行的电参量数据进行实时采集并发送到上层控制芯片，方便控制芯片对电参量数据进行后续处理。ADE7878的电压和电流通道[6]为24bit 型ADC，电压和电流有效值在动态范围为1000：1的动态下小于0.1%，电能在动态1000：1下小于0.1%，在动态3000：1下小于0.2%。ADE7878与上层控制芯片之间具有多种灵活的通信方式，如SPI、I2C和HSDC。ADE7878提供四种工作模式[7]，其中有一种正常模式和三种低功耗模式，这样可以保证系统在断电情况下能及时作出相应的处理，提高了系统整体的稳定性。

1.1 基于ADE7878智能电表硬件整体设计

由于ADE7878具有工作环境多样、测量精度高、通信接口灵活等优点，使得ADE7878在电力仪器仪表中的应用十分广泛。

智能电表的硬件电路设计包含以下几个部分：DSP最小系统设计、信号采样电路设计、实时时钟电路设计、数据存储电路设计、RS485通信电路设计、控制电路设计以及智能电表供电电源设计。ADE7878智能电表硬件整体设计如图1所示。

本文智能电表采用ADE7878电能计量芯片进行相关电参量数据的采集。ADE7878采用3.3V供电，外加16.384MHz石英晶体振荡器，待测电流信号采用差分形式输入，待测电压信号采用单端输入方式，电压、电流信号输入范围为-0.5V～0.5V。ADE7878的I/O最大耐压为±2V，因此需要添加相应的保护电路。ADE7878的电路设计如图2所示。

图2中，IAP/IAN、IBP/IBN、ICP/ICN、INP/INN分别对应A、B、C三相电流和零线电流经过转换后的差分电压输入信号。VAP、VBP、VCP、VN对应的是A、B、C三相电压输入信号和零线电压输入信号，这些信号输入口的最大电压变化范围是-0.5V～0.5V。REF为ADE7878基准电压的参考引脚，通过此引脚可以访问片内基准电压源。片内基准电压的标称值为1.2V，也可以在此引脚上连接1.2V±8%的外部基准电压源。这两种情况下，都需要外加一个4.7uF钽电容和一个0.1uF的陶瓷电容并联来对此引脚进行去耦。芯片复位后，使能片内1.2V基准电压源。

1.2 电压信号采样电路设计

电压信号采样电路的设计是信号采集电路的关键部分之一[8]。根据智能电表的需求分析，配电网一侧的设计参考电压范围为3×65V～465V。在第二章中，已经对电压信号采样的方案设计做出了说明，本文中电压信号采集选择高精度电压互感器完成。使用电压互感器进行电压信号采样电路设计，会产生一定的相位延迟，并且不同的设计方法产生的测量相位延迟也不同，但均可以在后续软件设计中进行修正。

本文选择的是电压互感器是山东力创公司设计生产的一款高精度电流型电压互感器LCTV31CE-2mA/2mA。这种电压互感器的一次侧和二次侧的电流比为1：1，环路额定电流值为2mA，互感器体积小，电路设计较为简单。

由于ADE7878的电压测量输入范围是-0.5V～0.5V，电流型电压互感器的二次侧额定回路电流为2mA，因此，选择249Ω（1%）精密电阻作为电压互感器二次侧取样电阻比较合适。由于电压互感器二次侧和一次侧的回路电流为1：1，因此选择249kΩ（1%）精密电阻作为电压互感器一次侧的限流电阻较为合适[9]。这样设计可以使得一次侧输入电压上限达到500V，完全可以满足配电网65V～465V的设计参考电压需求。

通过电压互感器、限流电阻、取样电阻，已经将配电网的交流大电压信号转换成了可测量交流小电压信号，但待测信号送入ADE7878芯片之前还要经过滤波电路和信号调理电路，使得输入信号便于测量。电压信号采样电路设计如图3所示。

由于电压互感器的使用，会使得测量的信号与实际信号之间存在较大的相位误差，图3中所示的电压采样电路，电压信号的相位延迟在30°左右。可以对这个电压信号采集电路进行改进，改进后的电压采样电路如图4所示。

按照改进后的电压采样电路进行电压测量，可将信号的相位延迟控制在5°左右。

1.3 电流信号采样电路设计

对于交流电流信号的测量，最后送入ADE7878的电流信号为差分电压信号的形式，因此需要将交流电流信号变换为差分电压信号的形式。根据智能电表的需求分析，配电网一侧的设计参考额定电流为5A～20A，并且有一定的过流过载要求。

为了给设计留有余量，取样电阻选择15Ω（1%）的高精度金属膜电阻。详细电路设计如图5所示。

图5中，电流互感器的二次总负载为30Ω，远远低于LCTA21CE-40A/20mA所要求的二次侧额定负载最大为100Ω，因此这样的电路设计可以获得较好的线性。

根据ADE7878元器件自身的特性，在ADE7878的信号输入端，还应该添加1kΩ和33nF的电容并联，进一步对输入信号进行滤波去耦。

由于ADE7878的模拟信号输入端有最大承受电压

±2V的限制，因此在信号输入端应该添加电压钳位电路，以免影响测量精度，甚至烧坏元器件。本项目中所选的电压钳位元件是BAV99。±2V电压产生电路如图6所示。采用的是电阻分压方式从±5V电源之间产生±2V电源。

2 基于加权截取及样条插值的智能电表谐波快速分析算法

2.1 加权截取

2.1.1 电压电流信号采样

利用微处理器设置定时器中断，每500us读取一次ADE7878寄存器VAWV、VBWV、VCWV、IAWV、IBWV以及ICWV，连续采样四个周期，获得电力系统三相电压、电流信号瞬时值序列vA（n）、vB（n）、vC（n）、iA（n）、iB（n）及iC（n），采样点数N=60，离散采样序号n∈[0，N-1]。

2.1.2 汉宁窗加窗截断

3 实验及分析

本文所设计的智能电表电能质量监测功能包括监测各相断相、失流、过负荷、全失压、电压电流逆相序次数、各相电压电流的2～19次谐波分析等。相对于其它电能质量指标来说，谐波含量是电能质量中较为重要的一个指标。本文在测试中重点对智能电表对电网谐波分析的功能进行了详细的测试。

本文中智能电表具备2～19次谐波分析功能。为了方便实验比对，选择美国福禄克公司设计生产的F434型三相谐波分析仪作为标准仪器用于实验数据对比。Fluke F434型三相谐波分析仪如图8所示。在本文的实验设计中，由于ADE7878的采样间隔为125us，每个周波采样160个点，不是2的整数幂，因而无法进行常规基-2FFT运算，故普通FFT采用的是以零补齐的方式，而本文提出的算法由于不受2的整数幂限制，没有零补齐。由表1及图9的实验结果可知，本文所提出的谐波分析算法经标准谐波测试分析仪Fluke F434验证，误差控制在0.2510%-1.9646%之间，且本文算法2～19次谐波分析测试结果均优于普通FFT结果，且在2次谐波处误差获得最大2.1%的降幅。

4 结论

本文方法解决了ADE7878电能计量芯片在谐波分析时无法进行常规FFT的问题。将160个采样数据份分成5组，分别进行32点的基-2FFT，充分利用基-2FFT算法的高效性，既保证数据处理的准确性，又提高了谐波分析的效率；采用汉宁窗截取采样序列，减少频谱泄漏；采用插值修正算法克服了非同步采样引起的栅栏效应。

参考文献：

[1]陈盛燃，邱朝明.国外城市配电自动化概况及发展[J].广东输电与变电技术，2008（4）：64-67.

[2]张红，王诚梅.电力系统常用交流采样方法比较[J].华北电力技术，1999（4）：25-27.

[3]谷晓津.浅析三相四线费控智能电能表特点及功能[J].科学之友，2011（32）：36-38.

[4]刘耀勇，李树广.智能电网的数据采集系统研究[A].2010年航空试验测试技术峰会论文集[C].2010：273-276.

[5]吴晓静.基于DSP的单元串联多电平高压变频器的研究与实现[D].东南大学，2010.

[6]王金明，于小娟，孙建军，等.ADE7878在新型配变监测计量终端上的设计应用[J].电测与仪表，2010，47（Z2）：142-145.

[7]郭忠华.基于ADE7878芯片的电力参数测量仪的设计[J].电工电气，2010（12）：25-30.

[8]王金明，于小娟，孙建军，等.ADE7878在新型配变监测计量终端上的设计应用[J].电测与仪表，2010，47（Z2）：142-145.

篇（3）

随着我国电力通信事业的不断发展，光纤通信技术逐渐取代了原来的微波通信技术，我国很多地区的电力通信网已经采用了光纤通信技术，光纤复合地线(OPGW)和全介质自承式光缆(ADSS)等电力特种光纤应用技术日趋成熟并得到大量使用。随着光纤复合地线和光纤复合相线等电力特种光纤的大规模使用和长时间运行，光纤易出现老化和外力损伤，光纤线路故障已成为影响电力通信系统安全关键因素。

1.电力系统光纤通信网种光纤简介

我国电力由于电力系统的特殊性，电力系统光纤通信网建设是一项复杂的系统工程，一些专门用于电力光纤通信系统的的特种光纤也逐渐产生。电力特种光纤主要包括光纤复合相线、光纤复合地线、金属自承光缆、相/地线缠绕光缆、相/地捆绑光缆和全介质自承光缆等几种。目前，光纤复合地线和全介质自承光缆在我国应用较多，以下做简要说明。

1.1光纤复合地线

光纤复合地线又称地线复合光缆、光纤架空地线，是指在电力传输线路的地线中含有供通信用的光纤单元，兼具地线和光纤的作用，具有使用可靠，不需维护等优点。但总投资额较大，主要适用于新建线路或旧线路更换地线时使用。光纤复合地线不仅可以对输电导线抗雷闪放电提供屏蔽保护，还可以通过复合在地线中的光纤来传输信息。除了具有优越的光学性能外，还完全满足架空地线的机械、电气性能要求。常见的光纤复合地线主要有不锈钢管型、铝管型和铝骨架型三大类。由于我国地域广阔，电力传输线路长，特别是是水电资源大部分集中在西部，而工业城市主要集中在东部沿海地区，因此这就需要大量的长距离超高压架空线来输送电力，光纤复合地线对于进一步发展我国电力工业，进一步提高输电容量有着非常重要的意义。

1.2全介质自承式光缆

全介质自承式光缆是一种使用全介质材料并能够承受自重及外界负荷的光缆。由于采用了全介质材料，不含金属，因此光缆可以耐受高压强电的影响。全介质自承式光缆具有重量轻、价格适中，在线路架时可带电操作，可提供数量很大的光纤芯数，因此在我国得到电力部门的广泛应用。全介质自承式光缆一般应用于已建成的220kV及以下的输电线路，尤其是区域变电所之间的通信线路。全介质自承式光缆可分为中心束管和层绞束管两大类。

2.电力通信系统光纤故障分析

在电力系统光纤通信网中，光纤的故障主要包含以下两个方面：一是光纤在长期使用过程中逐渐老化。造成光纤老化的原因是多方面的，主要因素有电腐蚀、环境腐蚀性等。二是光纤由于外力破坏而收到损伤。如虫蚁鼠咬、偷盗剪断、雷击灾害、火灾火烧等。

光纤复合地线较易收到雷电攻击而损坏，由于有的输电线路经过的地理环境或气象条件比较恶劣，光纤复合地线为了避免雷击对相线的伤害，又是与输电导线一共架设在架空线路的最上部，因此光纤复合地线遭受雷击而断股是无法避免的。一般而言，光纤复合地线架设较多的地方断股故障比较多，且断股大多数出现在档距中。从材质上来说，外层为单丝直径较小绞线或铝合金绞线的光纤复合地线更易发生断股。多数情况下，外层断股与光纤复合地线内层结构型式无关，因此断股大多数未对光纤通信造成影响。因此，要在耐雷方面进一步提高光纤复合地线的性能。

全介质自承式光缆则较易收到电腐蚀的伤害。干带电弧是造成全介质自承式光缆表面产生电腐蚀的最主要原因。电弧产生的高热，使外护套表面的温度升高，产生树枝化的电痕，直至烧穿光缆的外护套，最后造成断缆事故发生。光缆铝丝端部电晕放电引起的劣化，造成光缆的出现电腐蚀。若全介质自承式光缆的悬挂点位置较为偏高，导致全介质自承式光缆承受的空间电位和电场强度大大超过设计水平，引起光缆表面电腐蚀。

3.电力系统通信光纤保养与维护

对于光纤复合地线，首先要选择合理的光纤外护套。当前，光纤外护套有铝管、钢管和塑料管三种管材。其中塑料管造价低，塑料管光纤复合地线最高承受短路电流引起的短时温升不能超过180℃；而铝管造价相对较低，承受短时温升的能力不超过300℃；不锈钢管造价高，承受短时温升的能力可达450℃。用户可根据工程具体情况，合理选择光纤外护套，已达到保护光缆的作用。

于全介质自承式光缆，首先要选择电场强度小于25kV的地方作为光缆挂点，避免发生导线鞭击光缆。其次，要根据电场强度合理的选择光缆外护套材料，当空间电势小于12kV时，采用黑色高密度聚乙烯外护套。当空间电势在12～25kV时，则可采用黑色高密度抗电痕外护套。在污染较为严重的地区，应对光缆进行特殊处理，减少表面污层形成。

4.小结

电力系统通信是电力工业的一部分，能够保证电力系统安全、稳定、经济运行。随着光纤通信技术的不断发展，光纤通信技术在电力通信系统中得到了广泛的应用。本文简要分析了电力系统中常用的特种光纤，并分析了常见的光纤故障，最后对光纤的保养和维护做了简要的分析。■

【参考文献】

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经济的高速发展使得整个社会对电力电量的需求呈现快速增长趋势，在用电量逐年增大的过程中，一些个人或企业受经济利益驱动，使用了多种技术手段进行窃电，以降低企业的运行成本。这种行为对电力相关企业带来了非常大的经济损失。对现有数据进行分析可以看出，窃电的主要方式为分流窃电，即对用于计量电量的电能表的电流端子进行短接等处理。这种窃电方式不仅可以帮助用户减少使用电量的计量，还具有检测难度高、不易察觉等特点。为增强对分流窃电行为的检测效果，降低或避免电力企业的经济损失，必须在电力计量系统中采取必要的防分流窃电措施。

1、电力计量系统概述

我国目前所使用的电力计量方式主要有三种：高供高计、高供低计以及低供低计。其中，高供高计方式主要针对供电电压高于10KV的供电系统，需要使用到高压电压和电流互感器；高供低计方式主要针对10KV以下的供电系统，需要使用低压电流互感器；低压低计主要用于对城乡普通用户的供电系统进行计量，不需要使用额外的计量设备，只需要使用普通的电能表即可完成计量工作。

针对电力计量系统的分流窃电技术主要集中在高压电力用户中，该类用户用电需求量大，在窃电所带来的经济效益明显，很难得到准确的监测。因而在电力计量系统中所采取的防分流窃电技术也主要集中在高压电力计量系统中。

2、分流窃电检测理论模型

实际应用中，高压电力系统所使用的接线方式以三相三线制为主，这种情况下的电能表对电量进行计量时需要分别计量多个电流线圈的电流量才能够获得准确的电能使用情况。若对三相电路中接入电能表的线路进行部分短接则会造成某一部分线路的短接，使得实际流入电能表中用于计量的电流量与使用量之间出现差值，从而达到窃电的目的。

考虑到计量系统中A相和C相的电流互感器连接方式相同，可以建立计量模型如下图1。图1中将三相计量系统中不同连接范围的导线阻抗以及电能表所具有的内部阻抗进行了等效。图2为采用了分流窃电技术后的等效电路模型

对上述两图进行分析可以获得最终的防分流窃电技术所需要监控的参数表达式：

从上式中可以看出，理想情况下的电流互感器二次绕组端的电压与电流比要大于为分流窃电后的电压与电流比。也就是说，通过监测计量系统中得到的电压与电流比即可判断该计量系统中是否存在分流窃电现象。

3、分流检测监控技术

针对第2节中提出的监测参数可以设计一种检测电压电流比的分流监控装置，利用该装置对高压电力计量系统中的电压电流比进行实时监测。系统主要由数据采集电路、单片机以及相关的设备构成。

3.1单片机

在单片机的型号选择方面可以采用AT公司生产的ATmega16处理器，该处理器的16K内置ROM可用于存储处理器的执行程序，ISP串行接口可用于连接通用计算机进行程序下载和数据上传。除此之外，ATmega16处理器还集成了多种系统级功能，可有效降低防分流窃电系统的实现难度。

3.2数据采集器

数据采集器主要功能是对用于进行电能计量的电压值和电流值进行数据采集。由于ATmega16处理器中内置ADC部件，故数据采集器所采集的数据信息可直接输入到单片机中进行数据处理。需要注意的是，在进行数据采集时，需要对A相线路以及C相线路的电压分别进行采集。

3.3其他设备

为配合搭建分流窃电监测系统，除了上述两部分核心器件外还需要在系统中配置数据存储芯片、时钟芯片、液晶显示器以及操作所使用的键盘等。这些设备可以为分流窃电监测系统提供数据和状态的记录与显示、时钟的同步、功能变更等功能。

3.4软件实现

为保证防分流窃电技术能够得到正确的执行和应用，需要对整个分流窃电监测系统进行软件编程实现，保证各项功能正常运行。

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随着我国国民经济和电力事业的快速发展，电力系统中的无功补偿问题逐渐凸现出来，对无功补偿方案及其控制手段的要求越来越高。据调查显示，目前我国在无功补偿控制模型之应用与算法上仍存在着一些问题和不足，实际运用中捉襟见肋。无功补偿是确保电力系统正常运行的一种非常重要的措施，通过无功补偿可以有效地将电力系统中的各项性能指标恢复到最佳的工作状态，进而实现电力运行的最优化与经济效益、社会效益的最大化。正所谓知己知彼方能百战百胜，为了实现这一目标，我们只有从自身出发，真正认清我国电力系统无功补偿的现状，才能在日后的改进和完善过程中有的放矢。

一、无功补偿及其机理

（一）无功补偿

无功补偿全名无功功率补偿，它是为电力供电系统提供电网功率因数的一种重要手段，通过无功补偿可以有效降低变压器和输送线路上的能量耗损，从而提高电力系统供电效率并改善供电的环境。由此可见，无功补偿装置作为无功补偿的重要抓手，在电力系统的供电过程起到了至关重要的作用。实践证明，选择合适的无功补偿装置，不但可以最大限度地减少供电网络中的能量损耗，而且可以使供电电网的质量大幅度提高。若无功补偿装置选择不当，则会使电力系统出现电压波动及谐波增大等现象。一般而言，当交流电通过纯电阻时，电能将转化成大量的热能，然而当其通过纯容性或纯感性负载时并不做功，即没有消耗任何电能，为无功功率。从实践来看，电力系统中的实际负载不可能是纯容性负载或纯感性负载，多是混合型的负载，这就使得电流通过电力系统时有部分电能不会做功，即无功功率。此时的无功功率因数会小于1，为了进一步提高电能利用率，势必要采用无功补偿的方法。

（二）无功补偿的机理

无功补偿的机理：电力系统电网的输出功率主要包括两部分，即有功功率和无功功率。前者主要是指电力系统中直接消耗的电能，将电能转化成机械能、热能以及化学能等，并利用此能量来做功，因此将这些功率称作有功功率；后者则不需要消耗任何电能，只是将电能转换成另一种形式的能量而已，这种能量作为用电设备做功的必须条件，它主要是在电网与电能之间进行周期性的转换，因此称作无功功率。比如，电磁元件在建立磁场时占用的电能以及电容器在建立电场时占的电能等。一般而言，电流在电感元件中做功时会滞后电压九十度，而在电容元件中做功时会超前电压九十度。在同种电路中，电感电流和电容电流的方向正好相反。

1、无功补偿具体实现形式。将具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷的装置并联在同一个电路之中，这样电能就会在两种不同负荷的装置之间来回的交换，感性功率负荷所需的无功功率就可以通过容性功率负荷输出的无功功率来实现补偿。

2、无功补偿的作用。无功补偿可以有效增加电力系统电网中的有功功率之比例常数，减少电力系统发、供电装置的设计容量并减少资金投入。比如，当电力系统功率因数由cosΦ=0.8增加至cosΦ=0.95时，若安装1千瓦的电容器则可以节省设备容量为0.52千瓦；相反，若增加0.52千瓦则相当于增加了发、供电装置的容量。由此可见，对新建或改建的电力工程而言，一定要充分地考虑好无功补偿的问题，这样可以通过减少用电设备的容量设计来减少资金的投入。同时，还通过无功补偿还可以有效地降低线路中的能量损耗，根据公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%可知，1-cosΦ是无功补偿之后的功率因数，cosΦ为补偿前的无功功率因数，二者的关系是cosΦ>1-cosΦ，因此提高无功功率因数之后，电线上的能量耗损也就下降了，从而减少了设计中的容量考虑，增加了电网中的有功功率输送比例，为供电企业实现经济效益提供了保证。

二、无功补偿的方法与现状

（一）目前无功补偿的主要方法

基于以上对无功补偿的分析，无功补偿主要是采用了低压无功补偿的技术，就该技术使用现状而言，其具体方法主要有随机补偿、随器补偿以及跟踪补偿三种。具体分析如下：

1、随机补偿法。随机补偿法主要是把电动机与低压电容器组并连在一起，通过有效的控制设备对保护装置和电动机进行同时投切。该种无功补偿方法一般适用于电动机的无功耗损上，它以补励磁无功为主，可以有效地制约用电单位的无功负荷。随机补偿方的要点在于通过对电动机与电容器组的同时控制，来实现无功补偿，因此其优点主要表现为：当用电设备运行时，可以及时有效地进行无功补偿；当用电设备停止运行时，无功补偿设备也会同时退去。这种补偿法不但大大提高了无功补偿的效率，而且也减少了频繁调整的次数，更加方便、快捷。此外，随机补偿法还具有投资少、占空小、安装易、维护简单以及事故发生率低等特点，因此它是一种不可多得的无功补偿节电技术，并在当前电力系统供电过程中发挥着重要的作用。

2、随器补偿法。随器补偿法主要是通过低压保险设备将低压电容器连接在配电变压器的一侧，其作用是补偿电变压器空载无功功率。变压器在空载和轻载时的无功负荷主要表现为变压器空载励磁无功，而配变空载无功是用电企业无功负荷的重要组成部分。对于那些轻负载的配电变压器而言，该无功耗损将在供电量中的占有比例非常大，因而导致了电价的增加。随器补偿法的优点主要表现在接线比较简单、管理方便以及自动补偿能力强等方面。因此，采用随器补偿的方法，可以提高配电变压器的功率，降低无功耗损，在现代供电系统中也经常使用。

3、跟踪补偿法。跟踪补偿法主要是将无功补偿投切设备作为控制与保护装置，并将低压电容器组补偿于大用户母线上的一种无功补偿方式。该补偿发法主要适用于专用配变客户，不但可以替代随器与随机两种补偿方式，而且效果非常明显。跟踪补偿法的优点主要表现为：运行方式比较灵活、运行维护的工作量比较小，与随器和随机补偿法相比，不但使用寿命有所延长，而且运行更加安全、可靠。但这种补偿方法有其自身的缺点，主要表现为：其控制和保护装置比较复杂、初期投资较多，但当三种补偿法的经济性比较接近时，应当首先跟踪补偿法。

（二）无功补偿现状

电力系统无功补偿现状主要表现在无功补偿装置的使用现状上。作为传统电力系统的主要负荷，异步电动机的使用使电力电网产生了感性的无功电流，而电力装置的功率因数一般都非常的低，这就导致了电力电网中会出现无功电流。为了保证供电质量，无功补偿将目前保持电力系统高质量供电的主要手段。无功补偿技术，主要经历了同步调相机开关投切式固定电容器静止的无功补偿器 即SVC静止的无功发生器即SVG等演变过程。随着科技的不断进步，静止无功补偿技术逐渐进入无功补偿领域。静止无功补偿技术主要是利用静止开关投切电容器、电抗器等设备，通过吸收和发出无功率电流来提高整个电力系统中的功率因数，从而稳定电力系统的电压。通过改变对可控饱和电抗器控制绕组中的电流可以有效控制铁心饱和度，进而改变系统中电抗器之电抗、改变无功电流大小。 随着科学电子技术的不断进步，目前已经出现了利用自换相变流电路的静止无功补偿装置，即静止无功发生器（SVG）。无功补偿技术已经得到了广泛的应用，目前来看，国际国内除了对SVC与SVG 无功补偿进了探讨之外，正在研究动态无功补偿技术以及交-交变频电路、赌流式自换相桥电路等静止变流器。其本质都是通过无功补偿来降低能耗，提高电力系统的供电能力和控制能力。

结语

总而言之，电力系统无功补偿技术对我国电力事业的发展具有非常重要的作用，因此我们应当不断实现思想创新和技术创新，为电力事业的发展保驾护航。

参考文献

[1]赵汉文.浅谈电力系统无功补偿的现状[J].城市建设理论研究（电子版），2011（33）.

[2]崔瑜.电力系统无功优化与无功补偿研究[J].中小企业管理与科技，2011（19）.

[3]齐玉莲.王立忠.电力系统静止无功补偿技术的现状及发展[J].黑龙江科技信息，2008（30）.

[4]曾纪添.电力系统无功补偿及电压稳定性研究综述[J].南方电网技术，2008（01）.

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1 引言

随着中国经济高速发展，电能的消耗也不断增加，城市用电紧张的问题日益凸显，因此，增建变电站、扩大电网规模势在必行。但是另一方面，城镇化建设的加快也造成了人口的迁移，越来越多的人涌向城市，这就造成了原本就稀缺的城市土地资源越来越匮乏。这两个同样尖锐却又存在不可调和矛盾的问题导致了目前大型城市电网的建设越来越集约化，一个500kV中心变电站可能同时存在十回甚至更多的出线。牵一发而动全身，一旦发生故障，可能会造成城市中心区大面积停电，社会影响极其严重。比如2012年发生的深圳市“4.10”停电事件、2013年上海市“6.3”停电事件[1]以及2014年发生的东莞“4.11”停电事件，每一次大停电事件对这些超级城市的经济损失都无法估量，引起的社会反响更是成为全国关注的焦点。而造成这些大停电的原因除了设备折旧、母线短路故障之外，敏感时段（早上7：00-夜间23：00）的人为操作也是主要原因之一。相较于前两个因素的不确定性，敏感时间段的人为操作是更应该也更可控的一个基本要素。因此，对于大中型城市，减少在城市正常工作时间段的电力倒闸操作显得尤为必要。

本文通过一个具体的计划工作倒闸操作案例，分析了初始倒闸操作方案中存在的风险，结合该风险分析提出了一种减少倒闸操作步骤的新方案，进而得出优化后的操作方案。

2 案例分析

某市供电局计划对220kV变电站A内设备开展月度检修工作，图1所示是当日该变电站A的电气主接线图。220kV侧是双母线结构、分别为220kV1M和2M，母联2012开关在运行状态；110kV侧是双母单分段结构、分别是110kV1M和2M、6M，母联1012及分段1026开关均在运行状态。

图1 220kV变电站A电气接线图

现变电检修人员计划对110kV分段1026开关进行防水防潮改造及一次设备检修维护工作，申请将110kV分段1026开关由运行状态转为检修状态。为了确保电网的供电可靠性以及高压侧、中压侧零序网络的一致，在停电前，调度给出如下停电意见：

（1）将220kV变电站A的#3主变变高2203开关由挂220kV1M倒至220kV2M运行；

（2）变电站A的#2主变变高2202开关由挂220kV2M倒至220kV1M运行；

（3）变电站A的#3主变变中1103开关由由挂110kV1M倒至110kV6M运行；

（4）变电站A的#1主变变高和变中中性点接地运行；

（5）变电站A断开110kV分段1026开关，断开220kV母联2012开关

我们发现，该意见需要对220kV变电站A进行两次220kV的倒母线操作以及一次110kV倒母线操作，涉及的操作步骤较为复杂，很容易在倒母线的过程中出现双母跳闸的风险，从而引起大面积停电，造成不利的社会反响。

进一步分析操作方案可以发现，之所以要进行如此多地倒闸操作，一方面是为了保证供电的可靠性，采取步骤（3）；另一方面是因为零序电流的特殊性，因为零序电流三相相位一致，只有通过中性点才能可靠流通。为了能保证零序电流的流通，于是操作方案中进行了步骤（1）、（2）以及（4）的操作。

3 新倒闸操作方案

通过节2中的案例分析，我们明确了倒闸操作方案的目的是为了降低电网操作风险，同时也保证零序电流可以可靠流通。因此，我们可以采用另一种倒闸操作方案。以下我们称节2中的方案为方案1，新方案为方案2。

方案2：

（1）变电站A的#3主变变中1103开关由由挂110kV 1M倒至110kV 6M运行；

（2）变电站A的#1主变中中性点接地运行；

（3）变电站A断开110kV分段1026开关。

在该方案中，倒闸操作步骤被精简，而且不再涉及关键的220kV的倒母线操作，基本杜绝了220kV发生双母跳闸导致大面积停电的风险，提高了电网的可靠性。但是，是否这种方式安排就满足方案操作完毕后，110kV1M和2M上有两台主变，110kV 6M也有两台主变，保证了电网供电的可靠性。

4 新倒闸操作方案结论与分析

对于同一个变电站内的变压器，我们可以认为各台变压器高压侧、中压侧以及低压侧的阻抗分别相等；另外，降压三绕组变压器的中压侧阻抗一般为一个较小的负值，变高和变低阻抗绝对值要比变中的阻抗绝对值大，变高侧阻抗最大[2]，在方案1中，则当110kV 1M、2M侧的110kV线路发生短路故障时，当高压侧阻抗比低压侧阻抗大较多时，两种方案得出的零序电流相差不大。当低压侧阻抗较小时，也会进一步减小，从而和也会更加接近。

因此，当变压器低压侧的阻抗较小时，我们可以采用方案2替代方案1进行倒母线操作，所产生的零序电流偏差很小，对零序保护影响很小，而且方案2同样保证了电网的供电可靠性。

另外值得注意的是，当采用方案2进行倒母线操作后，若110kV 侧的110kV线路发生短路故障，会较大一些，此时的零序短路电流会略偏小，因此不存在零序保护的误动风险。考虑到目前电力系统继电保护冗余度的提高，从这个方面一定程度上提高了方案2的可靠性。

篇（7）

一、引言

电力工业是为国民经济和社会发展提供能源的重要基础产业，也是关系国计民生的公用事业。但日益复杂的电力系统，发生故障的几率也在不断增加，某些扰动可能导致大面积停电和稳定性问题尖锐化，严重时系统可能失去稳定。

目前电力系统中的常用的故障分析系统有故障录波系统、输电线路行波测距系统、小电流接地选线系统和电能质量监测系统等，这些系统为分析电网故障、确定电力系统在特定情况下的运行状况提供了强有力的支持。这一类应用的共同点是都要对某些模拟量数据进行记录、分析和计算，从而实现不同故障分析系统的功能。但目前处理录波数据的系统一般只针对具体的应用而开发，相互之间尽管在数据处理方面有许多共性，却是由不同公司各自开发的，系统的开放性差，只适用于某一种特定的应用，缺少平台化的设计思想。这样就形成了所谓的“自动化孤岛”现象。

二、故障数据分析平台的功能分析

目前电力系统中常用的故障数据分析系统有以下几种：

（一）故障录波分析系统

故障录波系统是电力系统发生故障及振荡时能自动记录的一种系统，它可以记录因短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等大扰动引起的系统电流、电压及其导出量，如有功、无功及系统频率的全过程变化现象。主要用于检测继电保护与安全自动装置的动作行为，了解系统暂态过程中系统各电参量的变化规律，校核电力系统计算程序及模型参数的正确性，故障录波已成为分析系统故障的重要依据。

系统主要由电流(电压)智能监视模块、通信链路、监视微机和分析软件四部分组成，该系统将多个智能监视模块统一编址，通过通信网与分析主机相连，组成故障录波系统。每一个智能监视模块相当于一个独立的微型故障录波器，在线监视一条线路的运行状况，连续采集数据。当该线路发生异常时，相应模块连续采集一段设定时间段的线路运行数据，然后，将异常出现时刻前后各一段设定时间的数据作为故障录波信息保存，并上传给分析主机；分析主机将模块上传的数据加以保存、远传和处理，并可将异常波形显示并打印出来。

（二）输电线路行波测距系统

当输电线路发生故障后，必须通过寻线找出故障点，并根据故障造成的损坏程度判断线路能否继续运行还是须停电检修。行波测距是目前应用广泛的故障测距方法，其基本原理是：在电力系统发生故障后，在故障点将产生向两端运行的暂态行波，暂态行波在传播过程中遇到不均匀介质时，将发生折射和反射，因此在故障点和母线检测处暂态行波会发生反射和透射，这样就可以利用两个波头之间的时间差来完成故障定位。

行波采集与处理系统安装在厂站端，采用集中组屏式结构，一般包括行波采集装置、T－GPS电力系统同步时钟以及当地处理机三部分。行波采集装置主要负责暂态电流信号的采集、缓存以及暂态启动，并生成启动报告；T－GPS负责提供精确同步脉冲信号及全球统一时间信息；当地处理机由一台工控机构成，负责接收、存储来自装置的暂态启动报告，并与安装在线路对端所在变电所内的行波采集与处理系统交换启动数据，从而自动给出双端行波故障测距结果。

（三）小电流接地选线系统

电力系统配电网故障中绝大部分是单相接地故障。由于故障电流小，系统可带故障继续运行一定时间，小电流接地方式可显著提高供电可靠性，同时也具有提高对设备和人身安全性、降低对通讯系统电磁干扰等优点。但长时间带故障运行，特别是间歇性弧光接地故障时，过电压容易使电力设备出现新的接地点使事故扩大；同时故障电流可能使故障点永久烧坏，最终引短路故障。因此故障后快速选择故障线路就显得十分重要，在发生故障时须准确选出故障线路，以便及时切除故障。

由以上分析可以得出故障处理系统的共性：首先进行数据的采集和存储，再由数据处理模块进行数据的分析、计算及各种特征的提取等操作，最后对所得结果进行保存、显示和打印等。但目前不同的故障处理系统只针对具体应用开发，缺少通用平台的概念。

三、平台的主要功能模块与工作流程

参数设置模块可以对平台运行的参数进行设置，使平台在合适的状态下运行。前置机通过规约处理模块与站端装置进行通信，接收不同监测装置上传的各种录波数据，包括对不同通信规约传输数据的打包与解规约。数据通讯模块负责与后台机交换信息，若从装置收到的录波数据格式不符合Comtrade标准则先调用数据格式转换模块然后再将转换后的数据交给数据通讯模块。

故障处理模块负责把接收到的数据进行分析处理，将数据分析后通过数据库管理模块送入数据库服务器中，故障处理模块还提供与高级应用程序的接口。报表管理模块从数据库中取得数据生成各种报表，装置参数整定模块在后台机上发送参数整定命令，通过前置机发到装置以调整装置的运行状态。装置运行监控模块实现监测与控制装置运行状况的功能，告警模块处理装置上报或是系统操作所产生的各种告警信息。

当用户要查看录波数据曲线时调用录波查询模块查找到满足要求的数据，再通过录波曲线显示模块对要分析的数据进行查看。用户权限设置模块设定用户的使用权限，以提高平台的安全性。

四、结束语

本文提出的电力系统故障数据分析平台，遵循标准化、模块化、分布式、分层次的设计原则，具有良好的通用性和可扩展性，为开发故障录波系统、行波测距、小电流接地故障监测和电能质量监测等以处理录波数据为主的信息管理系统提供全面的底层支持。平台的使用可以提高软件的重复利用率，避免重复开发，减少电力企业的投资，有利于提高电网的运行和管理自动化水平。

参考文献

[1]刘念、谢驰、滕福生，电力系统安全稳定问题研究[J].四川电力技术. 2004.（1）：1－6.

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中图分类号：TM712 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 02-0000-01

一、引言

电力系统的稳定，对于我们如今的社会来说是非常重要的。电力系统的稳定性出现了问题，意思是指在电力系统正常运行的时候，受到外界的干扰，会出现运行数值的变化。

在电力系统的稳定性出现的问题当中，我们主要可以分为两大类，分别是静态稳定与暂态稳定。静态稳定是指电力系统由于受到外界的干扰之后，不会出现周期性的变化，而自动恢复到原来的电力系统状态。而另一种暂态稳定就是在电力系统在受到外界的干扰之后，不会恢复到原来的状态，而以一种新的运行状态来继续运行。所以我们要从不同的分析方法来分析电力系统的稳定性。

二、电力系统静态稳定分析

上面我们也说过，静态系统稳定是指在电力系统受到外界的干扰之后，本身的运行周期不会发生变化，而在干扰之后会自行的恢复的原来的运行状态，这样的电力系统就是静态稳定。静态稳定是基本上不需要我们来进行研究的，因为这样的电力系统，它会自动调节回来，不会对我们的生活造成太大的影响。而暂态稳定在受到外界的干扰之后，不但会出现本身运行周期的变化，在震荡之后，并不会回到原来的运行状态，而是以一种新的状态来运行。接下来我们将分别分析两中电力系统的稳定。

首先我们要讲述的是静态稳定的电力系统，这种静态的电力系统可以由以下这样的方法来分析，比如说全特征值分析法以及部分特征值分析法等。

首先我们可以用全特征值分析法来分析，在整个电力系统形成了雅可比矩阵A后，我们可以应用QR算法来完成整个矩阵的全部特征值，通过这样的方法来判断整个电力系统是不是静态稳定，这种方法具有的特点是占用的内存太大，同时整个预算的过程又太慢了，同时要是在计算大规模的电力系统的时候，就有可能出现误差，所以这种计算分析方法只能够应用于一些中小规模的电力系统，对于大规模的电力系统的实用性并不大[1]。

还有一种是部分特征值计算法，对于这种分析方法来说，主要就是为了关注整个矩阵中与需要分析目标相关的那一部分特征值，对于出现了震荡的不稳现象时，也是主要关注其中较大的特征值。采用这样的分析方法主要是针对在整个电力系统的低频震荡的分析，在整个矩阵中采取其中的主导特征值，这种从矩阵的部分特征值来分析的方法中，有点是将矩阵进行降阶后在进行分析，而有的分析方法却是直接在用矩阵来进行的分析计算的。以上的都是利用矩阵的特征值来进行的分析，其实在除了利用特征值来分析电力系统的稳定外，还可以用到的另一种就是频域分析法。

三、电力系统暂态稳定分析

这中电力系统是在受到外界的干扰之后，不会恢复的到原来状态的一种电力稳定系统。这是在电力系统受到外界大的扰动而引发的一种电磁的暂态过程，这种过程还会牵扯出机械运动的暂态过程一种相对要复杂的一种过程。在整个过程中，由于这种过程太过复杂，所以在分析这中电力系统的稳定的时候，我们需要注意一些问题。第一是不要考虑发动机对暂态过程的影响，应该电力系统中交流系统的变化。不考虑在频率变化时对整个电力系统中对系统的参数的影响。在这样的情况下，对于暂态稳定我们可以用以下这两中方法来进行分析，分别是数值解法以及直接解法这两种。

（一）数值解法

这种方法是在了解完暂态系统的微分方程以及它的代数方程之后，来计算求解的。主要应用的是各种的数值积分法来进行的求解来进行的计算分析。在这种利用各种方程来进行的计算的基础上，我们可以拓展出交替求解法以及联力求解法来。

首先我们要先分析的是交替求解法，这种方法可以在积分方程与代数方程两种方程中来选择。数值解法还应该要考虑的是对各种方程特性的适应性。在这中数值解法中主要应用到的方程可以有以下的一些方程，比如说稳定欧拉法、高斯-塞德尔迭代法、抗矩阵迭代法等。在这么多的计算方法中[2]，有一种梯形隐试积分法在计算电力暂态稳定当中具有很好的适应性。在如今的计算暂态稳定的方法中，都认为梯形积分法是最理想的一种方法了。

（二）直接解法

这种解法的中心思想是，在整个电力系统遭受到外界的干扰之后，不管是什么情况下，都会恢复到稳定的状态。所以直接法就是在整个状态的空间中找到一个稳定的平衡点，在以这个点为中心，将周边的范围作为一个稳定的区域，再使用李雅普诺夫函数来计算分析。要是出现的扰动不在稳定域内，也不可以说整个系统就是不稳定的，这也是在直接解法所占有的保守性特性。在直接的解法当中，还有一些实用的方法主要有不稳定平衡点法，势能界面法，单机能量函数法等。这些方法都可以应用到各种复杂的电力系统中去。

在整个暂态稳定的分析方法中，除了上述的几种方法之外，还有一种是概率分析方法，这种应用各个方面的因素来得出某些概率的方法也可以用来检测电力系统的稳定性

四、结束语

电力系统的稳定在整个中国电网中，是占据着非常重要的作用的，它直接会影响到一个国家的发展与进步。所以本文通过分析电力系统的各种稳定性的方法，来提取出对于电力系统有帮助的稳定性分析方法，希望对于我国的电力系统有帮助。

参考文献：

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中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）112-0146-02

实践中可以看到，电厂热力系统节能关系着国家节能降耗之大局，同时也是关系着电厂的可持续发展，因此加强对电厂热力系统节能问题的研究，具有非常重大的现实意义。

1电厂热力系统计算常用方法分析

对于热力系统计算而言，主要是对电厂汽轮机组性能进行分析，对热力试验、热力系统改进计算工作进行分析，对热力系统计算的主要目的在于机组热性指标的确定，因此热力系统计算方法的有效选择，成为机组热经济性研究的前提和基础。

常规热平衡法：基于质量、能量平衡，对电厂热力系统数值进行计算。在此过程中，需对电厂热力系统运行过程中的变工情况进行计算，对汽轮机抽汽口、排汽端蒸汽参数和回热系统参数进行明确，目的在于明确汽轮机新膨胀过程线以及该系统具体参数，其中的难点和核心在于计算汽轮机变工况。

等效热降法：该方法主要以新蒸汽流量、热力过程线以及循环初终参数均保持不变为前提条件，以等效热降变化为基础对热力系统自身的热经济性进行分析研究。局部分析热力系统时，等效热降法的应用有效的改进常规热力计算缺陷与不足等问题，并且建立了热力系统分析研究新方法，从而使热力计算实现系统分析。

循环函数法：实践中，根据热力学第二定律之规定，通过分析循环不可逆性，以循环函数式作为现代汽轮机循环节能定量计算的工循环函数法，实际上是一种计算复杂热力系统的有效方法。

熵分析法：在体系熵平衡计算过程中，求出熵产分布与大小，分析熵产影响因素，以此来确定熵产、不可逆损失之间的关系。同时，还有火用分析法，其主要是在热力学定量基础上，以环境为基础对能的本性的全面认识。

代数热力学法：该方法是一种热力系统能量有效分析法，其主要是利用事件矩阵对系统中的相关子系统的能量出入关系。对于火用矩阵而言，其对各股流火用值、分支等进行了定义，对单一系统中的出入流进行了关系性分析，最终得到一个结构矩阵，以此了从全局对全系统和子系统之间的关系趋势进行研究。

2当前国内电厂热力系统问题分析

首先，分析方法存在缺陷，研究局限性比较大。实践中可以看到，对于电厂热力系统的分析方法依然存在欠缺与不足，尤其是使用的计算工具表现出一定的滞后性，需改进和创新。利用计算机进行热力系统节能研究过程中，还存在着很多的问题与不足，通常情况下采用的是传统的局部优化法，而对热力系统的节能分析法研究甚少。同时，研究存在着一定的局限性。本质上来讲，对于热力系统研究长期处于相对固定状态，虽然稳态模式下的研究可促使发电系统一直保持恒定状态，而且在一定程度上也可降低研究复杂度，但是其局限性也是非常明显的，对电厂节能降耗工作可能会产生非常不利的影响。

其次，对电厂热力系统的分析指导存在着问题。节能降耗是当前最需大力支持的项目，实践中必须不断的提升和创新电厂工作观念。实际工作中，管理人员对电厂分析、指导存在着不到位现象，这成为电厂热力系统节能发展的重大桎梏。比如，电厂管理不善、对具体情况分析不到位，则可能会导致电厂管理失控。

3电厂热力系统节能策略

基于以上对电厂热力系统计算方法、存在的主要问题分析，笔者认为实现电厂热力系统的有效节能和降耗，可从以下几个方面着手。

3.1锅炉排烟过程中的余热有效回收和利用

电厂锅炉的排烟温度通常可达150度～160度，若在锅炉上方适当的位置加装暖风扇，则其排烟温度也达150度，因此电厂热力系统运行过程中的锅炉热损失是非常大的。基于此，如何才能降低能耗，有效的利用这些热量，成为一个值得深思的问题。低压省煤器是一种较为有效的节能装置，它实际上就是一个处于锅炉尾部位置的汽、水换热器，与锅炉省煤器相似。然而，通过其内部的并非高压给水，相反则是低压凝结水。其主要有两种连接方式，即低压省煤器在电厂热力系统中的串联和并联。对于低压省煤器而言，其水源来自于低压加热器出口，而且凝结水在低压省煤器中吸收其排烟热量予，待温度升高后，再将其通入低压加热器系统之中。实践中可以看到，串联形式的省煤器经济性比较好，这主要是因为该种形式下流经低压加热器的水量最大；确定低压省煤器受热面以后，锅炉排烟冷却程度以及其热负荷均非常的大，因此对排烟余热循环应用效果非常的好，从而实现了节能减排之目的。

3.2 利用化学方法实现节能减排

电厂热力系统节能减排中的化学方法，主要是基于对装载有抽凝汽式热力机组系统的一些电厂而言的，该方法主要是利用化学水填补凝汽机实现节能减排之目的。将化学水添入到凝汽机之中时，其中的大量氧气会被除掉。同时，运行过程中将雾化设备安装在凝汽机入口位置，从而确保化学补充水雾化，以此来提高电厂热力系统废热回收利用率。实际操作过程中，若能够将凝汽机处理成真空状态，则该种方法的应用效果会更好，节能减排效果也最佳。

3.3减少煤炭用量，提高电厂发电效率

在电厂机组中，全面推广应用性能管理系统，这是一种采用基于离散坐标法描述锅炉内热流密度时空分布特性的创新方法，利用火焰动态计算模型，对火焰中心、高温腐蚀以及炉膛结渣问题进行分析，从而实现了条件的有效优化。此外，在当前的电厂信息化管理系统建设与发展过程中，有效的引入机组运行性能管理模式，可实现主动性能管理功能，并且能够及时发现电厂机组运行中的相关性能问题与不足，提出一些有效的、针对性解决策略，并在此基础上逐步建立健全机组应用性能考核机制。正所谓无规矩不成方圆，因此电厂通过制定有效的管理机制，开有效减少煤炭用量，提高电厂发电效率，同时这也是节能减排的客观要求。

4结论

总而言之，面临当前国内国际能源资源短缺的现状，发展节能降耗产业势在必行，而对于能耗大户――电厂热力系统而言，节能减排是其发展的必由之路。因此应当加强思想重视和技术创新，以确保我国电厂电力事业的可持续发展。

参考文献

[1]刘建伟.火电厂热力系统节能技术探讨[J].城市建设理论研究，2011(31).

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铁路是国家的重要基础设施、国家的大动脉、大众化交通方式之一，它具有运输能力大、成本低、能耗少、速度高、适应性强等众多优点。在综合交通体系中处于骨干地位，如果没有铁路的现代化就难以实现国家的现代化。由于中国幅员辽阔、内陆深广、人口众多，资源分布及工业布局不均衡，铁路运输在各种运输方式中的优势更加突出，在国民经济和社会发展中具有特殊的地位和作用。

铁路技术装备和信息技术的现代化是实现铁路现代化的重点任务之一，铁路技术装备是铁路运输的物质基础，它包括线路、车站、电力、通信信号设备，机车、车辆、装备、给水设备和建筑物以及电气化铁路的供电设施等。

近年来随着运行管理模式的改革和技术进步，提高了电网安全、经济运行水平、改善供电质量，达到了减人增效的目的，提高处理事故的灵活性和电网的稳定性、安全性，提高了铁路供电单位的经济效益和劳动生产率。先进的电力装备、良好的供电质量记忆一流的服务水平，已成为铁路对电力需求的重要组成部分。在电力的管理中，需要有一套完善的用电管理系统，电网运行状态进行实时监测，及时掌握低压配电网运行状况。利用高科技手段提高用电效率，节约成本，给用电管理提供直接、便利的技术支持，为符合预测、电力调度、用电管理、配套服务奠定坚实的基础。

1　典型铁路电力远动系统组成

为了充分发挥铁路电力的贯穿作用，确保铁路用电的安全可靠，减少其对铁路运输生产造成的影响，所以电力远动技术被引入到铁路电力系统中，电力远动系统在我国的广泛应用时间并不长，大致经历了三个阶段，分别是：有触点式阶段、布线逻辑式阶段和软件化阶段等。

铁路10kv电力远动系统是一个综合的铁路供电和设备运行管理系统，由铁路供电的特殊要求决定其需要采集的数据量。铁路电力本文由收集整理远动系统一般选用分层分布式系统结构，主要包括远动控制主站、运动终端和通信通道三部分。

铁路电力远动系统对铁路供电所、电力线路及信号电源进行情况等的实时监测控制，消灭了事故隐患、加快事故的处理速度、保证了铁路行车的供电需求。

铁路电力远动系统采用n链式结构，即一台远动控制主站对应着n个被控端，系统一般除了具有遥控、遥信、遥控功能外，还应具有判断和切除线路故障的功能。铁路电力远动系统如图所示：

1.1　远动控制主站

远动控制主站主要是指在电网调度控制中心的计算机控制系统，它是整个电网调度管理控制系统的心脏部分，一般采用计算机局域网结构，分布式控制系统，以计算机设备为核心，以网络节点为单元进行配置。它主要负责相关信息的收集与处理及综合管理等，对沿线配电所及各站信号电源实施遥测、遥信和遥控，对个站贯通线和自闭线上的高压分段开关实现遥控与遥信。

系统的硬件配置主要有前置机、后台处理机、维护工作站、模拟屏、操作员节点机等网络节点设备及相应的人机接口设备，设置了实时数据打印，文档管理报表打印机、实时监视及卫星时钟同步等外围设备。

应用软件是整个系统的灵魂，应用软件协调完成同各个远动终端的数据通讯任务；应用软件把硬件系统采集的各种数据如电压、电流、电量等经过计算后以合理的方式显示出来供操作人员参考；操作人员的操作也要通过应用软件才能执行；应用软件还有很多其它功能。应用软件的好坏将直接影响整个远动系统的应用水平。

1.2　运动终端

运动终端设备分为配电所监控终端（rtu）、杆上开关监控终端（ftu）及信号电源监控终端（stu）。

运动终端采集的数据有利于分析正常时的负荷变化和故障时的变化情况，为科学分析判断故障和合理调配资源提供了依据。

配电所综合自动化安装集中式rtu，根据整个系统的配电功能要求，rtu实现对配电所的遥测、遥信和遥控，将配电所基础单元的所有保护信息通过远动系统上送主站，以满足远方遥测、遥信、遥控、遥视等在线监测和远方诊断及维护的要求。

杆上开关控制终端ftu以配电远动控制终端为核心单元，配以不锈钢控制箱体、操作机构、智能充电装置、免维护蓄电池以及其它外围设备。它主要安装在电力贯通线、自闭线的分段开关上，用来检测和控制开关的运行状态，测量电路的电流、电压和有功功率及无功功率等电气量，采集高压远动负荷开关、高压线路过流、短路遥信、高压线路接地遥信等遥信量，保存十个故障录波数据供系统事故分析。

信号电源监控终端stu设在沿线车站信号机械室内，实现对信号楼电源遥测、遥信、遥控功能。stu以配电远动控制平台为核心单元，与杆上开关监控终端ftu等远动控制终端共同组成车站的监控节点，并转发它们的数据至远动控制主站，完成远动控制功能。它主要检测电力贯通线经变压器输出的信号电源的电器参量，采集信号电源相电压、相电流及有功功率、功率因数、正序、负序等模拟量及低压远动断流器过流、短路遥信等遥信量。记录两路信号电源的低压远动断路器在发生过流、速跳闸时故障点前后各5个周期的电压、电流波形曲线，保存十个故障录波数据供系统故障分析。另外还记录发生越限时，越限点前后各5s的电压、电流有效值的故障曲线。

远动终端主要包括数据输入输出模块、数据通讯部分、电源部分等三个部分组成。

1.3　通信信道

通信信道是远动系统中的最重要的组成部分。借助于通信信道，各远动终端盒远动控制主站得以相互交换信息和信息共享，提高了电力系统运行的可靠性，减少了连接电缆和设备数量，实现终端远方监控。

远动通道物理结构一般采用由光缆构成的环形结构，动态备用运行方式；远动控制主站通过远动通道查询报文查询远动终端的数据，远动终端如有数据则上送远动控制主站，如无数据则回答正常应答报文。

由于铁路电力远动系统本身没有通信线路，远动控制主站通过铁路通信系统提供的专用主／备光纤数字通道与被控终端进行通信，实现远程监控，光纤数字通道采用环形结构。主控站采用双以太网配置，在逻辑上与被控站通信构成点对点通信方式。

2　电力远动系统的主要功能

铁路电力远动系统的主要任务就是将表征电力系统运行状态和各发电厂和变电所的有关实时信息采集到远动控制主站；把远动控制主站的命令发往远动终端，对设备进行调节和控制。

从远动终端发往控制主站的信息有测量量和状态量，测量量有有功功率、无功功率、电压、电流、频率和水库的水位等。状态量有断路器、隔离开关的位置状态、自动装置、继电保护的动作状态，发电机组、远动设备的运行状态等。

主要功能包括遥测、遥信、遥控、打印；具有对线路故障进行检测的能力；有对实时数据采集、传输、分析和处理的能力；具有对远动终端在线自检和显示的功能；对用户画面和用户数据库实现在线修改、编辑和定义的功能；本文由收集整理所有计算机有自启动、自恢复功能；冗余配置的双主机系统，有可自动切换和手动切换的功能；对操作人员可进行模拟培训和演示功能等。

2.1　遥测、遥信及遥控功能

遥测、遥信和遥控功能是铁路电力远动系统的最基本的功能。应用通信技术传送被测变量的测量值称之为远程测量，简称遥测；应用通信技术完成对设备状态信息的监视称之为远程信号，简称遥信；调度控制中心发送给发电厂或变电所的远程命令有控制命令及调节命令，应用通信技术完成改变运行设备状态的命令称之为远程命令，又称之为遥控。

当调度中心需要直接抑制发电厂、变电所中的某些设备，就会发出相应的控制命令，这种应用通信技术完成对有两个确定状态的运行设备的控制成为远程切换。在中国，通常把远程切换称为遥控。

随着科技的进步，铁路远动系统的功能根据电力系统的实际需要还在不断地扩展，为了有助于分析电力系统的事故、保证远动装置的正常运行和便于维护，还具有自检查、自诊断等功能等。

2.2　线路故障检测

远动系统在线路故障检测也发挥了重要的作用，当故障发生时采用过电流检测原理，即可判断线路电流是否超过整定值来检测故障。由ftu检测到故障并上报主站，主站系统首先要完成故障的自动定位，在确认线路失电的情况下自动遥控断开故障线段两侧的负荷开关，隔离故障点，然后，自动下发遥控命令闭合两侧配电所出现开关，恢复非故障线段的供电，并给出提示信息和故障的处理报告，供调度员进一步分析。故障发生时，主站自动查找故障区间内所有的ftu暂态3i0值，找到最大值所在的ftu，则故障点位于该ftu相邻的一侧。然后比较该ftu两侧的暂态3i0值，找到较大者，并比较最大值与较大值暂态零序电流的方向，如果相同，则故障点位于最大值ftu的另一侧；如果相反，则故障点位于两者之间。同时利用零序电压3i0值作为故障处理的启动条件和闭锁条件，提高故障检测和定位的准确性。主站系统根据ftu上报的线路电压数据，高压断相故障的位置应该在第一个出现任意线电压或相电压低于断相故障电压上限门槛值（如小于180v），而且大于断相电压下限门槛值（不为0）的开关和与其相邻的上游开关之间。

3　电力远动系统存在的问题

就目前而言，我国的电力远动系统尚在建设之中，还没有形成规模，在铁路的供电网络、路网供电方供电设备等与国外的差距还是很大[2-3]，从而导致供电网络运行水平偏低，线路操作、倒闸作业、故障抢修、恢复供电等效率偏低，频繁的导致了许多重特大安全事故的发生，造成了重大的人员和财产损失，故应加快铁路电力远动系统建设提高供电网络整体运行水平，减少人员使用

量，减少事故发生概率。

3.1　运动系统设备的干扰

远动系统设备属高度集成化的弱电设备，其绝缘水平较低，对外界的干扰较为敏感，对于雷电等强电磁脉冲和过电压的耐受能力很低。而远动设备工作环境却是极易受到电磁干扰的强电场所，这些干扰对数据的采集、传输、处理产生影响，进而影响系统的准确性与稳定性。这些干扰主要包括来自自然环境的干扰，放电过程产生的干扰和来自电网的干扰等。

为了防止此类干扰对远动系统的影响，可采取一些措施，如屏蔽措施、系统接地设计、滤波器的设计以及印刷电路板的设计等[3]，采用合理的抗干扰措施能够明显的电力远动监控系统的安全性及可靠性。

3.2　运动系统的通讯通道

路电力远动系统中通讯通道的设置方式主要以利用公网远程拨号方式为主。这种方式产生的原因主要由铁路电力远动系统技术发展的历史原因所造成。电力远动技术进人铁路电力系统时，全路还未组建dmis、tmis等系统。为了解决电力远动的通讯通道问题，可以采取以下解决方案，如：电力线载波、利用公网各站端远程拨号上网、用户单位自行敷设通讯线等。随着时间的推移，利用公网各站端远程拨号上网方式逐渐在路内电力远动系统中占据主导地位。随着铁路内部dmis、tmis等系统的组建，铁路电力远动系统完全可以借用它们的通讯通道，与这些系统组成综合管理或综合调度中心。铁路电力系统是为铁路通信信号设备供电的系统，该系统的正常工作是铁路通信信号设备正常工作的基本条件，因此，该系统的信息也应该属于行车安全信息。由此可见，铁路电力远动系统应该可以与dmis、tmis等系统合并，形成综合管理或综合调度系统。

3.3　远动系统的软硬件设计

由于现代铁路运输和指挥控制系统都是电气化系统，以及一些跟列车行驶有关的新设备都更多的引入了自动化，铁路用户对铁路电力远动系统的稳定性、可靠性提出了更高的要求，所以需要建立可靠、完善的铁路电力远动系统，这里主要的是远动系统的软硬件设计[4]。