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关键词:质量管理 输配电工程 总承包
中图分类号:TU71 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)02(b)-0166-02
质量管理是项目管理中的关键环节,通过对工程建设现场质量管理、设备管理和人员管理,能够有效地提升工程的施工质量,从而更好地建设输配电项目,达到质量标准,提高工程效益。
1 输配电工程质量管理概述
目前,虽然我国的输配电事业取得了很大的进步,但是与国外发达国家相比仍然是比较落后的,基础设施、先进技术等方面还有着很大的问题,这就使得我国的输配电事业的长远发展受到了阻碍。
2 肯尼亚Olkaria220 kV输电总包项目简介
肯尼亚Olkaria220 kV输电总包项目,由国家电网公司南瑞集团总包承建,约80 km长线路,其中220 kV项目段70 km,132 kV段项目约10 km。
该工程项目的组织结构如图1所示。
3 输配电总包工程质量管理现状与存在的主要问题
3.1 输配电总包工程质量管理现状
3.1.1 人员管理
在国外输配电总包工程的人员方面,由于施工技术较为复杂,危险程度也较高,对于人员的专业化素质提出了较高的要求。但是该项目由于距离中国较远,不可能实现大规模的人员调派,一方面是因为派遣成本较高,签证手续周期长也较为繁琐,只能保证专业技术人员的输出;另一方面是分包商尤其是当地的建设单位要求为当地创造更多的就业机会,因此肯尼亚Olkaria220 kV输电总包项目大部分的建设人员是从当地聘用的。这种人员管理方式,由于语言的不通、文化差异等原因,在人员的管理上显得较为困难。
另外,肯尼亚Olkaria220 kV输电总包项目在人员管理方面构建了较为合理的管理体系,并且针对人员的具体技术水平进行了岗位的划定,同时明确人员的质量责任,加强各个岗位和部门之间的沟通与协调。通过项目人力资源的管理提高建设人员的质量意识,实现质量管理工作的参与。
3.1.2 材料、设备管理
在输配电工程当中,材料和设备的应用种类方面是非常繁多的,同时对于一些设备的技术要求也比较高。对于肯尼亚Olkaria220 kV输电总包项目来讲,由于建设地位于非洲地区,当地经济较为落后,在基础设施方面非常不足,因此项目的所有设备几乎全部靠进口。该项目大部分的材料和设备都是在中国进行采购之后再运到当地的,这也使得在进行材料和设备质量控制的时候需要进行采购的相关管理。
该项目部针对当地的实际情况以及输配电工程的具体情况,制定了设备标准的制定,采用国际通用的标准,在投标阶段考虑到其相互间的差异,在总承包合同中应对设备采用标准做出明确规定,避免因标准差异导致设备采购成本的增加。
3.1.3 施工现场管理
肯尼亚Olkaria220 kV输电总包项目国外输配电总包项目在进行现场质量控制中,τ诜职方进行了质量管理体系的建立,分别对分包方的机构设置、人员配备、职责分工进行确定,然后还配备了专职质量检查员,对于管理人员的相关资质证件进行规定,要求持证上岗。
在进场材料方面,注意对材料的合格证、检验报告、3C认证等资料进行核实,通过现场项目部工程组签认才可。在设备方面对于施工设备的规格、型号进行审核。对于施工组织设计、工程施工方案进行审核。
3.2 输配电总包工程质量管理中存在的主要问题
3.2.1 人员管理
施工队伍水平的高低直接影响着工程的施工进度、质量、安全以及成本投入的增加。在该项目当中,由于是在境外施工,不可能大范围地进行人员的转移,因此只是主要的技术人员由中方人员组成,大部分的现场施工人员则是在当地进行聘用。目前,该项目的施工人员素质参差不齐,施工队伍水平低下,这给项目的质量控制管理造成了一定的影响。
3.2.2 材料、设备管理
国际工程承包中的采购是需要多专业配合、多业务交错运作的流程,工程性质、采购物品的种类、项目所在国市场环境等都在不同程度上影响着工程质量。该项目目前虽然针对材料和设备进行了相关标准的制定,但是在实际落实的过程当中,还是存在着检验不严的问题,并且在采购上由于技术标准的不统一存在设备采购混乱的局面,个别零配件必须从国内采购,运输、清关时间较长,一旦设备重要部件损坏,往往修复周期很长,对工期影响比较严重。
3.2.3 施工现场管理
施工单位在制定施工方案时,缺少日常的具体监督管理制度和措施。施工方案未结合电力工程的实际考虑不周而拖延计划工期,没有综合考虑技术的实时、组织人员的管理、施工方案的制定、工艺的设计、建设经济性等方面进行全面分析,造成大量交叉作业和立体施工问题。
4 输配电总包工程质量管理的完善对策
4.1 提高施工与管理人员质量素质
对于工程施工人员来讲,需要对其进行技术的考核和培训,加强对于施工人员的控制,施工前要对施工人员进行一个综合的培训和交底工作,对施工人员从质量、安全、技术等方面进行综合的培训。
4.2 加强对于设备、技术的引进与监督
目前,我国的输配电项目技术得到了不断的发展,取得了不错的成绩,能够进行技术的输出。但是在实际工程当中,还是存在着一定的安全隐患,其中有一部分的隐患来源于配电设备达不到安全要求,因此在进行输配电总包工程质量管理当中,应当选择安全性、可靠性较高的先进设备,结合输配电工程的实际情况,全面掌握输配电设备对于整个工程安全性和施工工艺的影响,充分考虑工程的设计施工安全和质量方面规定,选择适合的、高技术的输配电设备,提高输配电设备采购的质量。
另外,工程设计也是一个非常重要的环节,在实际工程当中可能会进行多次的修改,因此在施工过程中还应当注意对于施工图纸进行严格的复核,实施严格的进场准入制度,对于生产的原材料取样进行检验以及运输储存环境进行检查,保证生产厂家生产的原材料合格,杜绝导致部分原料变质,建立生产、销售质量认可制以及质量检测信息机制在设备的选用、维修上安排专人对施工机械进行定期清洗、养护和维修在采购或使用设备材料时,由质量检验部门共同生产监造和质量监督控制验收,严把质量关。
4.3 改进现场施工质量管理策略
针对施工质量所进行的控制工作在整个输配电工程现场管理工作中占据重要地位。施工单位在对输配电工程项目进行施工以前,一定要对输配电工程所具有的施工质量计划进行制定,对输配电工程施工所具有的工序、技术以及方法等加以明确,减少质量问题的发生。
5 结语
在质量管理当中,人员、材料设备以及现场施工质量管理工作是非常重要的组成部分,只有针对这些方面出现的质量问题进行重点解决,才能有效打击、解决工程质量管理问题,提高工程的质量管理效果。
参考文献
[1] 徐桃红.浅析输配电工程现场管理技巧[J].低碳世界,2016(25):123-124.
关键词 变电站;综合自动化技术;现状;功能;结构
中图分类号 TM7 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0163-01
上世纪末期,变电站的全数字化设备已经在世界各国得到了普遍的应用,随着科技水平的日益提高,尤其是数字化保护设备的研制和自动化操作系统在各个领域中的使用,变电站综合自动化技术也越来越受到推崇和使用。目前,我国变电站自动化技术在实际应用的过程中仍然存在一些需要进一步解决的问题,总体上来看还是取得了一定的成绩。
1 现状
变电站的综合自动化技术的实施涉及的因素有很多方面,就目前的使用现状来看,需要进一步提高的技术问题主要体现在以下几点。
1)功能的重复率比较高,在变电站的各项计量和系统的监测中,每一环节都配置有各自的变送器,这些元件在运行的过程中增大了总的负荷量,也在一定程度上增加了成本的消耗。同时,变送器配置的数量越多,越容易造成系统所传输的数据之间的不一致性。变电站的远动装置和微机监测系统应该实现资源的共享,这样才能及时地进行信息的沟通,如果各自服务于不同的核心元件,就有可能给整个系统的安全可靠性造成影响。
2)变电站的整体设计缺乏一种系统性和条理性,往往是进行功能的简单拼凑,没有将核心技术有机结合在一起,所以在运营的时候,总体效率不高,各个分系统的性能指标也未能达到标准。
3)变电站的综合自动化技术的设计工程还缺乏行之有效的规范,例如在涉及到不同的生产厂家的产品的时候,往往由于规格的不统一造成各个系统之间的联调时间过长,不仅影响了变电站正常的运行和操作,还影响到日后的维护与保养工作的顺利展开,如果不能得到有效的解决,变电站的自动化系统的工作效率就会越来越低,所以改进技术是当务之急,在此基础上再发挥自动化系统的综合功能。
2 功能
变电站综合自动化系统的主要功能体现在以下几点。
1)保护变电站内的所有的电气设备,如实地记录所发生的故障,同时对多套定值进行系统地存储、显示和修改。如果系统出现故障,依据监控系统的指令随时发放警报信息。
2)对自动化系统的状态数据、模拟数据、脉冲数据进行高效地采集,为变电站的正常运行提供可靠的信息依据。状态数据的采集主要包括断路器运行状态、隔离开关运行状态、变压器的分接头信号、变电站的一次设备告警信号等数据信息,现阶段,状态信息的采集方式也包括利用通信手段,这就比传统的信息采集方式更加的边界化。对模拟数据的采集要注意的事项是各个项目的数据采集要符合SCADA系统的标准,对各段母线电压、电流、相位、频率等的检测都要按照科学的步骤。脉冲数据的采集的依据主要是脉冲电度表输出的有关信息,有时也会运用光隔离的手段和系统进行有效对接。
3)对故障进行如实的记录和对所发生的事件进行测量与检查,以保证所存储的数据的真实可靠。变电站的随波测量故障仪器在收集信息的时候,使用的录波器主要有集中式和分散型两种,这两种都有各自的优势与不足,在具体使用的时候要根据具体的情况来甄选。
4)控制和操作闭锁功能。变电站自动化系统的管理人员可以对每一工作环节进行远程的控制,有效避免自动化系统在出现故障时候不能进行及时操作的情况的发生。另外在对历史数据进行记录和处理的时候要主要根据实践的需要进行数据的采集和整理。
3 结构
现阶段,我国变电站综合自动化系统的运行结构主要包括三个方面。
1)分布式的系统结构,这是一种较为常见的结构组成形式,在实际操作过程中的效果也极为理想。它的工作原理是根据变电站内部的监控目标的类型,或者是根据系统中所有的计算机设备的单项功能,把所有的系统设备进行网络连接,在同一操作平台上达到分布式处理的目的。变电站综合自动化系统采用分布式处理的功能结构的优势包括具有很强的拓展性、通用性、开放性。但是在看到优势的时候也不能忽略了它本身所存在的不足之处,例如在变电站的操作过程中,采用分布式的结构功能对外界环境的要求比较高,如果运行的环境比较恶劣,它的正常功能就会减弱很多,且它的抗电磁干扰能力不强,某些情况下进行信息传递的可靠性得不到充分的保证,因此要依据变电站功能的实际使用需求并综合各种因素来进行功能的配置,达到最优的解决方案。
2)集中式的系统结构,这种功能结构是将变电站系统中的所有的软件和硬件装备以及相关的数据信息都进行了集中化的配置,最终变电站的数据输入与输出工作交由前置机来完成,而将数据的具体处理和传讯工作交由后台机来完成。前置机与后台机的相互配合构成了集控式的基本构架。它也存在很多的不足之处,需要将功能进一步地提高与完善。很多变电站都采用的是这种功能结构,这也是工作效率始终都处于同一水平线、未曾有突破的原因。在变电站的系统运行的过程中,会导致前置机的管理任务过多,这包括输入输出数据、保护控制信息、实施系统的检测等,这也导致引线过多,不能为运行系统的整体安全性提供必要的保证,如果前置机在使用的过程中发生了故障,就有可能就会造成数据的丢失,信息的传输效率也会明显地降低。这种功能结构之所以问题频出是因为在最初的设计的时候,没有站在宏观的角度去考虑系统运行的整体状况,而是将各个单元的功能进行“拼凑”,从而组合起来的,所以总体的功能指标明显达不到实际的需求,也就不能很好地实现变电站自动化系统的运行目的。
3)分层分布式的功能结构,分层分布的主要特点是将系统的结构按照变电站系统中的具体功能层次的区别和控制对象的差异进行的层级划分,这就有利于对变电站综合自动化系统实行特殊化管理,只要加强对每一层级的控制和管理,就可以完成系统的总体管理。主要的划分层次包括两级,一是全站控制级,二是就地单元控制级,前者又被称为站级,后者被称为端级。站级系统又分为四个方面,依次是变电站控制系统、变电站监视系统、变电站工程师工作台、同一调度中心的通信系统。这几个方面是相互作用和联系的,各自都有一套运作体系,又有机统一到全站的控制级中。通常情况下,变电站控制系统主要运行的功能包括高效的信息相应功能,迅速处理信息的功能,从而可以完成站内的信息控制等。变电站监视系统主要对系统提供故障检测的服务,及时将扰动记录和各种反馈信息出来,为及时有效地处理奠定良好的基础。变电站工程师工作台的作用主要是对运行的参数进行调试和检测,同时可以进行远端的系统维护。
4 总结
综上所述,变电站的综合自动化系统的技术要求涉及的领域比较多,在实际操作的过程中要注意与变电站的运作情况相一致,针对不同的结构功能实施相应的技术管理策略,将其功能发挥到最大限度。
参考文献
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[2]孟祥忠,魏彬.浅谈变电站综合自动化系统[J].中国科技博览,2008,16.
关键词:配电网自动化;故障区段定位技术;模式;特征;研究进展
一、当前配电自动化系统中故障区段定位的主要模式
在配电自动化系统中,故障区段定位是核心内容。其主要作用是:当线路发生故障时,在最短时间内自动判断并切除故障所在的区段,恢复对非故障区段的供电,从而尽量减少故障影响的停电范围和停电时间。选择科学合理的故障区段定位模式,大大提高配电自动化系统的性能价格比及对供电可靠性的改善程度。当前的配电自动化故障区段定位手段主要是有信道模式、无信道模式以及两者相结合的混合模式三种。
(一)有信道的故障区段定位模式
有信道的故障区段定位模式是指在故障发生后,依靠各分段开关处具有通信功能的柱上开关控制器FTU(Feeder Terminal Unit,馈线终端单元)之间或FTU同配电主/子站之间通过通信设备交换故障信息,判断故障区段位置。这种模式包括基于主/子站监控的集中(远方)判断方式和基于馈线差动保护原理的分散(就地)判断模式。基于主/子站的集中判断方式是以配电自动化监控主站/子站为核心,依靠通信实现整个监控区域内的数据采集与控制。基于馈线差动保护原理的分散判断方式是当故障发生时,各保护开关上的FTU利用高速通信网络同相邻开关上的FTU交换是否过流的信息,从而实现故障的自动判断与隔离。
(二)无信道的故障区段定位模式
无信道的故障区段定位模式是通过线路始端的重合器同线路上的分段开关的配合,就地自主完成故障定位和隔离功能,它包括重合器同过流脉冲计数型分段开关配合、重合器同电压时间型分段开关配合以及重合器间配合等实现方式。重合器同过流脉冲计数型分段开关配合的方式:过流脉冲计数型分段器不能开断短路电流,但能够在一定时间内记忆重合器备开断故障电流动作次数。重合器同电压时间型分段开关配合的方式:故障时线路出口处的重合器跳闸,随后沿线分段器因失压分闸,经延时后重合器第一次重合,沿线分段器依次顺序自动加压合闸,当合闸到故障点所在区段时,引起重合器和分段器第二轮跳闸,并将与故障区段相连的分段器闭锁在分闸位置,再经延时后重合器及其余分段器第二次重合就可以恢复健全区段供电的目的。重合器配合的方式:重合器方式延续了配电网电流保护的原理,自线路末端至线路始端逐级增加启动电流和延时的整定值,实现逐级保护的功能。
(三)有信道集中控制与无信道就地控制相结合的混合模式
有信道集中控制与无信道就地控制相结合的混合模式是结合前面两种模式的特点,对于以环网为主的城市配电网,当系统通信正常时,以集中判断方式为主,当通信异常时,可以在配电终端就地控制;对于农电县级配电网,一次网络既有环网供电,更多的是辐射型供电方式,因此放射形网络的故障定位选用无信道的就地判断方式,环路网络采用集中判断方式。
二、目前配电自动化中故障区段定位手段的特征比较
基于有信道故障区段定位模式的配电自动化系统由于采用先进的计算机技术和通信技术,正常情况下可以实时监控馈线运行情况,实现遥信、遥测、遥控功能及平衡负荷;故障情况下可以综合全局信息,快速完成故障的志别、隔离、负荷转移和网络重构,避免了出线开关多次重合对系统的影响,适用于配电网络结构复杂、负荷密集地区的配电管理系统。但它的缺点是故障的判断和隔离完全依赖通信手段,对通信速率和可靠性要求高,需投入资金较多;通信设备或主站任何一个环节出现问题都有可能导致故障紧急处理的全面瘫痪。
无信道的故障区段定位模式将故障处理下放到设备层自动完成,根本上消除了通信设备可靠性环节对定位功能的影响,具有原理简单,功能独立,封装性好的特点,并且投资比有信道的方式少。重合器同分段开关配合方式的缺陷在于判断故障所需的重合闸次数较多,故障产生的位置距离电源越远,重合闸次数和故障判断时间很长,难以达到馈线保护功能对故障处理快速性的要求;重合器配合的方式通过各开关动作参数整定配合判断并切除故障,无需出线重合器的多次重合闸,但由于配电网存在线路短,故障电流差别不大的特点,容易引起故障时的越级跳闸;并且越靠近出线侧的重合器故障后延时分闸时间很长,不符合故障处理快速性的要求。
有信道和无信道混合模式结合了两者的优点,可以根据地区配电网的时间情况进行有效组合;但它的缺点是存在着控制实现困难、结构复杂的问题,并且不经济。配电自动化系统中,无信道的故障区段定位模式由于减少了通信环节,在故障处理的可靠性和经济性方面都要优于有信道的模式;但故障区段定位过程需要多次投切开关的缺点限制了它进一步提高供电可靠性的能力。
三、基于暂态保护的配电网故障区段定位方法研究进展
目前配电自动化系统所采用的故障区段定位方法延续了电力系统继电保护中电流保护的核心理念,其构成原理建立在检测故障前后工频或接近工频的稳态电压、电流、功率方向、阻抗等电气量的基础上,此领域的研究工作也是围绕着如何提高这种原理的性能展开的。实际上,由于输电线路具有分布参数的特性,当电网发生短路故障时,线路在故障的初始时刻一般都伴随着大量的暂态信号,故障后的初始电弧以及在电弧最终熄灭前的反复短暂熄灭和重燃会在线路上产生较宽频带的高频暂态信号;行波由色散产生的频率较集中的高频信号发生偏移和频率分散,会产生频带较宽的高频信号。这些在故障过程中产生的暂态高频电流电压信号含有比工频信号更丰富的故障信息,如故障发生的时刻、地点、方向、类型、程度等。但由于故障暂态信号具有频带宽,信号幅度较工频微弱,且持续时间短的特点,受信号提取和分析手段的限制,在传统的保护方法里被当做高频噪声滤除掉。但是,随着信号提取及分析技术的快速发展,基于暂态保护原理的故障处理技术越来越受到人们的重视。
参考文献
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[关键词]智能电网;配电线路;配电自动化
中图分类号:TM75 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)14-0206-01
引言
智能输电电网和智能配电电网是智能电网的重要组成部分,与智能输电电网相比较,智能配电网对供电可靠性的提高、配电网运行的优化、管理水平的提升和电能质量的提高均起到更重要的作用。然而,在实际生产过程中存在很多客观的影响因素,大大降低了智能电网的应用效果。要想使智能电网最佳效果表现出来以及确保线路配电的可靠性与安全性,就要将最先进的科学技术应用到智能电网中,从而提高电力系统的服务水平,最终达到促进我国电力行业健康发展的目的。所以,要对智能电网的特点和具体应用进行一定的了解。
1 智能电网及输电概述
智能电网顾名思义就是电网的智能化。在当今社会出现了双向高速集成的通信网络,同时科技的发展催生出的各种先进的技术、决策系统和完善的控制方法,都是促进智能网的建立和发展速度的重要影响因素。同时智能网的建立提高了电网运行的安全度、可靠度和经济效益,使得智能电网的工作效率更高。智能电网涉及到的技术主要包括传感技术和测量技术等,其中自愈、激励、抵御攻击、允许不同发现形是智能电网的基本特征,智能化是电力市场高校优化进行的最大动力。与传统电网存在很大的不同,智能电网的支撑体系是电网技术,该技术在防御各种外界的干扰和攻击发挥的作用更明显,并且能够将清洁能源和可再生能源更有效的融入其中。智能电网在实际生活中表现出的优势是降低了停电次数和电能耗、提高了电力设备的使用效率、性能、电网运行的安全性和可靠性。而智能电网的重要组成部分是智能输电和智能配电,即智能电网的核心体系是配电和用电两方面。在可持续发展的社会大背景下,智能电网也应该围绕新型能源等方面进行研究,其中电力系统配电线路中的职能输电包括三个方面。第一方面,直流输电和柔流技术在智能输电过程中应用,可以充分利用已有的电网资源,进而提高配电线路的输送能源的效率和增加了电网运行的稳定性,即电网得到了优化的同时还降低了输电的成本;第二方面,能源输送及配电线路监测诊断体系的建立和完善,可以保证覆盖的范围达到全国,从而能及时的了解和掌握电力设备运行的基本状态以及微气象信息;第三方面,能源输送实现全国化,做到西电东送和南北互供的效果。
2 智能电网在配电线路中的应用分析
2.1 智能电网配电线路的监测和诊断系统
监测信息、通信网络、线路检测分机、国家电力总部省级电网以及地方电网是智能电网配电线路在线监测与诊断系统的重要组成部分。该系统的最大特点是将多个检测设备的功能进行综合,可以第一时间采集影响风偏、绝缘子污染、舞动、杆塔倾斜及防盗导线温度等方面的信息。通过GPRS 无线网络通讯技术将采集到的信息传送给各个地方电网中心,接受到相应的信息后,电网的相关监测技术工作人员对这些信息进行特定的研究和分析,通过相应的计算方法进行计算,分析得出的实验结果可以确定其具体的功能。智能电网配电线路在线监测与故障诊断系统的最大优点是可以实现全方位全过程地监控配电线路电力设备运行的状态和微气象信息,而该系统的监测主分机也可以刺激设备运行状态参量微气象信息和温度的数据。监测副分机的部件主要是由温度传感器、加速度传感器以及电路等,该部分的主要作用为采集和传输节点加速度和导线温度。智能电网配电线路的线监测与诊断系统的载体是智能电网,其中GPRS无线通信技术和ZIGBEE 无线网两部分均结合其中,这样大大提高了配电线路在监测过程中数据传输的水平,从根本上解决了导线监测数据传输和采集这一难题,最终保证了电网中心可以及时有效的发现和解决异情。由此可见,在线监测与故障诊断系统在智能电网配电线路的应用有效的提升了我国配电线路运行的高效性、可靠性、安全性和经济性,从而最大程度的加快了我国电网实现智能化的步伐。
2.2 配电线路多功能电能表在智能电网的应用
智能电网的配电线路多功能电能表的基础是智能电网,其设计方案是以电能计量芯片和微处理器的方案为基准。与其他的部件相比较,配电线路多功能电能表结构组成部分更加复杂,其部件部分就分为监控与计量传感器、电能计量芯片和RS-485 转换器以及用户标准计量设备等多个部分,该设备可以实现计量电能、显示参数和计量监控等功能,如此一来,可以最大程度地提高了智能电网服务质量。此外,这些电气参数可以在微处理器的外部设备上进行显示和表达。而对于配电监控模块而言,主参数采集的主要设备是RS-485,在微处理器软件中对这些数据进行分析和比较,从而可以以最快的速度判断出配电线路是否存在违章的现象存在。相较于传统的方法,此种方法更加准确和客观。由于AITT026A 的三相电能计量芯片具有精确度高、功能广以及可以在电线路合相和分相的状态下均可以进行精确计算的优点,从而被选用于配电线路多功能电能表中。综述所述,配电线路多功能电能表既可以全方位的监控用户的用电的基本情况,还可以采集和计量对中电器参数,这样可以有效的降低不法分子偷电的现象,从而增加电力系统用电的公平性和合理性,让人们的基本用电权益得到保护。
2.3 智能电网配电线路的配电自动化
根据实际情况分析,如果想实现智能电网配电线路的配电自动化改造,是一项非常庞大和复杂的工程。其中主子站系统的组成如下图。
如果通过对配电线路智能自动化中关键系统的故障进行检测和调试,及时的排除故障而使得系统正常运作,电力系统的各项指标就很容易达到标准。但是由于配电线路设计的范围广、覆盖的面积大使得监控设备和程序复杂,进而导致实现配电线路监控非常困难,因此,要想实现配电线路智能化,需要增加中间设备,这些中间设备就是所谓的配电线路的子站系统。而子站系统的主要职能是检测管理环网柜和设备等,如此一来,更有利于配电线路对数据的采集和监控馈线。其中自动化终端系统的最终目标是开展柱上开关、配置变压器等,同时,该系统还有利于该系统与子站系统、主站系统进行很好的恰接。开展智能电网配电线路配电自动化的另一个优势在于可以提高电力调度的安全性和稳定性,从而最大程度上提升电线路智能化的步伐。
2 结语
科学技术不断发展使得社会全方面的进入了智能化的时代,而人们对供电质量的高要求迫使电网也要全方位步入智能化的时代。我国电力部门也配电线路实现智能化方面投入了大量的工作,因此在近些年,电力系统的智能化也得到了一定的成效。但是,我国电力系统仍然存在不足,仍然需要将创新的方法和技术手段应用到电网中,从而促进电力系统实现智能化。通过电网的智能化,可以满足人们对供电的安全性、可靠性等基本要求,从而提供为人们提供最舒适的供电环境。
参考文献
关键词:智能电网建设;电力工程技术;应用
在智能电网建设不断加剧下,促使电力工程技术得到广泛应用,并逐渐演变为电网建设重要技术支撑,基于此,相关部门需要加大电力工程技术的完善、优化力度,确保电力工程技术得到合理应用的同时,以促进智能电网的建设,尽可能改善电力资源供不应求的现状,从而更好实现节约资源和保证质量等目标,为电网建设提供有力保障。
1分析智能电网建设
现阶段,我国在进行智能电网的建设时,其特征具体表现为:首先,绿色环保。当智能电网实际建设时,除了需要对各项资源进行合理运用,而且还应将环境污染降至最低,确保达到环境保护的目的。其次,电网结构具有一定可靠性。与传统电网对比,智能电网在结构方面得到明显优化,能更好适应环境、天气变化,确保电网运行具有安全性、稳定性特点。再次,经济性特点。在社会迅速发展下,资源问题日益严重,而智能电网建设,通过全方面分析和研究,以实现资源的合理化应用。最后,交互性。当进行能源供应时,在用户和市场的基础上,合理构建交流模式,确保能源市场得到全面发展。
2电力工程技术的浅析
目前,在智能电网建设过程中,电力工程技术的应用相对比较广泛,而通过对其全面分析得出,电力工程技术主要包括以下几点。第一,高压直流输电。当智能电网实际输电过程中,部分设备主要是以直流输电形式为主,因此,将该项技术应用于智能电网的建设中,一直占据重要作用,其原因为:该项技术除了具有一定技术性能,还具有经济性特征,在电网输电环节起到有效的积极作用。第二,能源转换。在世界人口不断增加的形式下,促使能源出现严重匮乏状态,使其成为世界首要解决问题,在此基础上,能源转换技术的出现可以更好解决此类问题。另外,由于该项技术具有低污染和低耗能的优势,可以广泛应用于新能源开发,如太阳能和风能发电等技术,均以取得明显进步。基于此,将该项技术运用在智能电网的建设,可以更好达到电力资源循环的目的,促使智能电网工作效率得到全面提升。第三,电能质量优化技术。对电能质量进行优化时,可以根据电能质量将其进行具体划分,同时对电能评估进行优化,以保证供电接口得到全面分析,从而构建完善评价标准,使其具有技术性、经济性特点。而我国相关部门,则需要科学制定相关规章制度,为评估工作提供有力保障,从而推动电能质量得到全面提升。
3智能电网建设中电力工程技术的应用
3.1应用于电源区域
为了更好符合用户用电需求,应保证电气元件、电子设备具有满足不同用电需求的能力,通过电力工程技术的合理应用,以保证更好提供电源供应,如交流电源或直流电源等。例如:通常情况下,蓄电池的充电操作,则是通过直流充电技术得以完成,然而,变电站通过直流和交流充电方式的运用,或者高频开关电源的应用等,同样可以更好满足该项需求。
3.2应用于发电工程
由于电力工程技术具有较高的技术含量,可以利用电子设备完成电能转化、控制等操作,从而将机电设备和电能消耗降至最低,促使发电机、机电设备工作效率得到全面提升。除此之外,伴随电容技术迅速发展,使功率半导体器件实际容量得到明显扩增,同时逐渐迈向高压发展时代。虽然电子工程技术已经研发许多高效技术,如全自动、大功率的电子器件,具体包括APF(有源滤波器)或DVR(动态电压恢复器)等,此类设备可以更好满足电力系统的需求,使其维持持续运作的状态。
3.3应用于输电过程
在电力工程技术持续发展、智能电网逐渐完善下,促使部分新型装置逐渐受到广泛应用,如果输电工程具有较大的输电容量,且电路相对较长,则可以采取直流输电的方式,将晶闸管交流设备作为送电和受电的逆变装置,该装置的应用,除了可以提高电网的输送容量,还能保证输电系统在恶劣天气条件下,可以保证系统更具安全性、稳定性,如智能调度技术的应用,能对资源进行全面优化和配置,尽最大可能避免出现大面积故障情况,以达到智能调度的目的。
3.4应用措施
为了将电力工程技术合理运用在智能电网的建设,其应用措施主要表现以下几点:首先,实现配电网自动化的目的。当智能电网实际运行中,配电网自动化一直占据重要地位,同时也是智能电网稳定运行的关键,因此,在进行智能电网的建设时,应积极引入自动化技术,以建立配电网自动化系统,并保证通信系统具有开放性的特点,从而更好对工作系统进行有效控制。其次,提高智能电网灵活性的特点。若要实现智能电网的高效运转,则应保证电网结构具有灵活性的特点。然而,当前电能分配过程中,仍然存在较多问题,只有对此类问题进行及时处理和解决,才能确保高压电网更具灵活性和坚固性,促使智能电网建设工作的顺利进行。最后,高效电力设备的积极引入,除了可以向客户提供更加优质的电能,还能更好参与电网建设工作,为电力使用性能的提升起到有效促进作用,进而实现智能电网的稳定运行。
4结束语
总之,在国民经济持续发展下,促使人们生活水平得到明显改善,为了更好推动智能电网的建设,需要对电力工程技术给予全面分析,使其应用效率得到有效提高。本文通过分析智能电网建设发现,电力工程技术在智能电网建设中的应用,具有良好应用前景,在对其进行合理应用后,以实现输电质量、工作效率的全面提升。
参考文献
[1]郭昊坤,吴军基.Agent技术在中国智能电网建设中的应用[J].电网与清洁能源,2014,30(2):12-16.
[2]王承民,孙伟卿,衣涛,等.智能电网中储能技术应用规划及其效益评估方法综述[J].中国电机工程学报,2013,33(7):33-41.
[3]康洪波.移动智能体技术在智能电网中的研究和应用[J].电源技术,2014,38(4):781-782.
关键词:电力体制改革 输电网 扩展 优化
中图分类号:TM715 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)005-047-02
1 引言
近年来,随着电力行业的市场化进程推进以及电力体制改革的深入,我国电力行业在发电、输电、配电、供电等各个环节都发生着剧烈的变化,面临着新的机遇和挑战。作为天然垄断性行业,电力行业面对着有效打破垄断、融入加入WTO后的开放性市场、引入竞争机制等革新任务。
输电环节是电力市场发展的重要一环,随着智能电网建设进程的不断推进,国家将加大对输配电网络的投入和改造,电力市场环境下的输电网的规划与扩展也面临新的课题。传统计划经济体制下的投资扩展和运行管理等方法已经不再适用,输电网与发电侧和用户侧的关系也需要重新定义。
传统的输电网管理环境带有管制性质,政企不分家,形成垄断地位。而市场经济环境下,输电网的规划与建设虽然仍然接收相关政府机构的监督和监管,但是正逐步朝着放松管制、形成自由竞争的方向发展,所以,传统的输电网规划思路在新的环境下,需要重新定义与扩充,体现出市场经济的特征。
下文将结合电力行业的市场化给输电网带来的冲击,分析了输电网面临的机遇与挑战,并结合笔者自身经验,展开研究,对电力市场经济环境下的输电网扩展与优化提出了自己的看法。
2 电力行业的市场化给输电网带来的新挑战
2.1 不确定信息增多
市场化的条件下,输电网市场逐步放开,更多的企业可以参与其中,对输电网建设的成本、人力、技术等各方面都带来了更多的模糊性难预估的不确定信息,笔者将其总结为以下几个方面:
(1)与发电环节相关的不确定性。
在国务院2002年下发的国发[2002]5号文件《关于电力体制改革方案的通知》中,厂网分开、主辅分离是其中的重要内容,发电与输电环节将相互独立,同时,发电市场将全面放开。这使得新形势下,发电侧与输电侧联系大大减弱,各种具备实力的发电企业可以根据自身情况,自主决定范围内的发电电源运行情况,包括电厂选址、装机容量、营运时间等。
另外,由于多主体的发电企业加入竞争的原因,传统计划经济体制下的根据规划方案来执行,并有政策定价的情况一去不复返,市场经济环境下,各企业竞价上网,这给输电网相关的环节报价具有了多种不确定因素,在进行输电网的规划时,需要考虑和处理的电源信息增多。
(2)与用户侧相关的不确定性。
在新的市场经济体制下,电力用户有了更多的选择。可以自主在众多的发电企业中选择电能质量最优、电价最低的一方,这中竞价上网的政策一方面促进了发电企业的运行管理技术改进和相关政策改革,另一方面也使得用户市场的争夺激烈,电价波动频繁,这些都给输电网的运行带来不确定因素。
(3)潮流计算和负荷预测的不确定性。
市场竞争体制的引入使输电网的运行更加灵活多变,用户可以自主选择供电商,供电商也会结合对市场环境的判断来不断调整运行策略,这种用户与市场之间双向的供求关系变化情况下,系统运行的情况频繁改变,给潮流计算和负荷预测带来各种不确定性。
另外,市场环境下,大功率客户可以跨区域选择电力供应企业,进行大规模、远距离的电网交易,带来电网的中转功率,使得在输电网规划中,对输电容量和输送能力的评估日渐重要。
(4)输电网投资的不确定性。
在传统的计划经济体制下,电力行业具有高度垄断性,电网企业的利润空间巨大,几乎不用考虑投资与回报的问题。但是,新的市场经济环境下,形成了独立自由的输配电价,这些电价真实的反映出电网建设和运行的成本,同时,各类民间资本的介入、多家市场购电主体的培育等,输电设备的投入是否能够全部收回成本并盈利,都与定价方式、政策导向、市场定位等有密切关系。
综上可见,在新的市场经济环境下,输电网的扩展优化必须考虑上述相关的不确定因素,电网规划的数学描述方法、电网规划模型等都必须随之变化。
3 电力市场环境下输电网扩展优化规划综述
3.1 输电网扩展优化的数学描述方法
考虑到新环境下,输电网面对的一系列包括发电侧、用户侧、潮流计算、负荷预测等方面的不确定因素增多,所以市场经济环境下的扩展方法也应该考虑模糊因素和算法,建立架构于不确定数学描述方法上的模型,并有效的规划模型基于不确定性的求解算法。
3.2 输电网系统的可靠性指标
在传统的输电网规划中,衡量可靠性的指标主要有如下几种:
(1)频率指标,如系统平均停电频率、切负荷频率等。
(2)持续时间指标,如系统平均停电持续时间、切负荷持续时间等。
(3)能量指标,例如:电量不足期望值等。
在上述指标中,能量指标更加便于向经济性指标转化,因而,在系统规划的可靠性评估中具有重要的作用。
3.3 对输电投资收益的考虑
在传统管制环境下,输电网的投资与成本收益等均由政府管控。而在开放的电力市场下,虽然政府和电力监管部门仍然发挥重要作用,但是,多方投资效益的作用也日渐凸显,投资者能够根据对输电项目的评估,来进行投资决策。
因此,在输电网的规划中,确保投资者的利益和公众利益相平衡,就成为一个重要问题。
3.4 输电网规划的目标和准则
在传统管制环境下的输电网运营体系中,电网的主要任务是以一定的供电可靠性满足系统负荷要求,电网规划模型的目标一般设定为在满足一定可靠性要求的前提下,电网的建设成本最小。
在放松管制的环境下,输电网扩展规划主要应以消除明显影响市场运营效率或降低系统运行可靠性的主要约束以及容纳新的发电项目的能力为目的。
3.5 输电网规划对具体可靠性指标的考虑
下文中,将结合笔者自身经验,给出集中既能够反映市场参与者的期望值,又能够系统市场要求的可靠性指标,并结合作者自身实践给出参考。
(1)线路过负荷和阻塞。
在电网连接薄弱的环节,可能出现线路输送容量无法满足功率传送要求,并导致线路过负荷的现象,称为阻塞。这种现象会对电力市场形成分隔效应,提高电网运行成本,提升某些局部发电商的市场力,削弱市场运行效率。
(2)输电线路损耗和输电容量。
在市场环境下,控制和降低输电线路损耗是提高输电网经济运行水平的有效办法,市场环境下的输电定价研究中,也涉及到网损费用分摊的问题,所以,采用新技术和新方法来降低输电线路损耗,是进行输电网规划和优化的重要环节。
输电容量是电网输送电力的能力,在一定程度上可以表征电力系统的灵活度。市场环境下频繁的双边交易使得电力系统的运行方式和潮流在大范围内发生变化,因此对电网的传输能力提出了较传统体制下更高的要求。
(3)电源规划与总体输电规划相协调。
发电环节与输电环节的分离是电力体制改革的重要内容,并从根本上改变输电规划的理念,如何协调处理市场环境下输电规划与电源规划的关系,是新环境下输电规划所面临的主要挑战之一。
在解除了计划经济对输电网和电源规划的管制后,发电公司和投资者在制定新增电源的位置、装机容量、建设周期和投运时间等问题的决策时,将主要依据对未来电价状况、供求关系变化和相应监管政策。
在市场环境下,处理输电规划与电源关系主要有两种方法:一种是将电源信息作为一种不确定性信息,采用相应不确定性信息处理方法进行处理;另一种方法考虑进行电源与输电网的联合规划,将电源信息与输电网规划再次统一起来,避免不确定性的电源信息对输电规划的影响。
4 结语
随着我国又一轮电力体制改革的不断深入,电力行业的入网壁垒和垄断体制被进一步打破,发电、输电、配电环节相互独立,这些都给传统的输电网扩展与优化带来了从观念到实践的巨大冲击。本文从对电力行业的市场化给输电网带来的新挑战分析入手,从输电网的模型描述、可靠性和投资回报考虑、电源的规划等方面进行了研究。
参考文献:
[1] 郑风雷.输电网扩展的社会经济性评估方法[J].电力系统及其自动化学报,2008(10).
【关键词】:微电网;结构;控制
1、微网结构
微网中的分布式电源分为旋转电机型微源和逆变型微源,以后者为主。逆变型微源经过逆变器变换为交流后经馈线与微网交流母线相连,再经静态开关单点与大电网相连。因此,微网可以实现并网、孤网两种模式运行,提高系统的供电可靠性。
2、微电网的特征
2.1微型化
微型化是微网的首要特征,主要体现在电压等级低,在我国应以380V为主;系统规模小,一般在兆瓦级以下;与终端用户相连,电能就地利用。
2.2自平衡
微网经过归纳调理分布式发电、储能和负荷完成微网内部电量的自平衡,与外部电网电力交流很少。并网运行时,微网内的负荷是其主要电力用户,微网产生的电能应满意就地消纳的准则。离网运行时,经过调理分布式发电和储能系统,保证悉数或部分负荷的供电需要,完成离网状态下微网电量的自平衡。
2.3清洁高效
微网内的分布式电源应以风力发电、光伏发电等清洁动力为主,或者是以动力归纳使用为方针的发电方式,如冷、热、电联供体系,余热余压发电体系等。微网对化石动力的使用应体现出“高效”的特色,动力归纳使用率通常应到达70%以上。一起,微网应配置高效的能量管理体系,使得全部体系运行在经济、节能、环保的状况。
3、微电网的适用范围
3.1满足高渗透率分布式可再生能源的接入和消纳
微网技能的根本意图就是处理分布式可再生能源的大规模接入的问题。分布式电源的接入改变了配电网原先单一、辐射状的网络结构,其大规模使用将对电网计划、操控维护、供电安全、电能质量、调度办理等方面带来许多影响。微网使用储能、和谐操控将多个涣散、不可控的分布式发电和负荷构成一个可控的单一全体,大大降低了分布式发电大规模接入对大电网的冲击。
目前,我国分布式发电在电力系统电源中的比例还很小,对电网的影响甚微,直接接入配电网现阶段仍然是分布式开发可再生能源最经济的发展方式。当局部地区的分布式发电规模较大,已经对配电网运行控制造成较大影响时,则可以考虑采用微网等先进技术手段,消除高渗透率分布式可再生能源接入带来的负面影响。
3.2与大电网联系薄弱,供电能力不足的偏远地区
我国幅员辽阔、对于经济欠发达的农牧地区、偏远山区以及海岛等地区,与大电网联系薄弱,大电网供电投资规模大、供电能力不足且可靠性较低,部分地区甚至大电网难以覆盖,要形成一定规模的、强大的集中式供配电网需要巨额的投资,且因电量较小,整体很不经济。而在这些地区,因地制宜发展小风力发电、太阳能发电、小水电等分布式可再生能源,应用微网技术,则可弥补大电网集中式供电的局限性,解决这些地区的缺电和无电问题。
3.3对电能质量和供电可靠性有特殊要求的电力用户
配电网中的要害用户或灵敏用户如工厂、医院、军事基地等,对电能质量和供电可靠性的请求较高,不只要供给满意其特定设备请求的电能质量,还要可以避免暂时性的停电,满意对主要负荷的不间断供电需要。
一方面,微网能够满足特定用户的电能质量需求。随着当前用电设备数字化程度的提高,其对电能质量也越来越敏感,电能质量问题可以导致终端系统的故障甚至瘫痪,对社会经济发展带来重大损失。另一方面,微网能够实时监测主电网的运行状态,在主电网故障时迅速从公共连接点解列平滑切换到离网运行状态,从而保证内部重要负荷的供电不受影响。
4、前景瞻望
4.1微电网在电力市场的发展趋势
先期间国网也在全部推进分布式电源的使用,鼓舞用户“自发自用、余电上网”,虽然分布式电源虽然优势显着,但也存在一些问题。特别是相对于大电网而言是一个不可控电源,其浸透率提高会损害电力系统的稳定性,所以会依据分布式电源用户所在公变台区和线路的线路负载和容量状况有约束,着也必定程度上影响分布式电源的全部发展。
为了最大限度利用分布式电源的效益,同时协调与大电网的矛盾,所以提出了微网的概念,微网是一个用户侧的电网,它通过一个公共连接点与大电网连接。微网整合了分布式发电的优势,实现了主动式配电,是对智能电网安全性、可靠性、自愈性和生存性重要保障。微网运行将是电力系统发展的必然趋势。
4.2微电网与智能电网
微电网是智能电网的有机组成部分,是对智能电网的有力弥补。微电网建设有利于提高了电力系统面对突发灾难时的抗灾才能。大电网中超大型电站与微电网中涣散微型电站的结合,能够削减电力输送距离、下降输电线路的出资和电力系统的运营本钱,保证电力系统的运转更安全和更经济。
4.3微电网与新能源
随着传统能源储量减少、发电成本上升及新能源发电技术水平越趋成熟,而且由于新能源的高效、无污染特点,都将标志着新能源发电将会被市场所接收。微电网以新能源发电为核心,也必然会被市场所慢慢接收。
结束语
总之,作为电力系统的新典范,微电网与传统电力系统比较具有较多优势。在公共电网遭到扰动过程中,微电网有才能从公共电网中无缝地断开以减小对自身的负荷,进步供电可靠性。在顶峰负荷期间,微电网能够承当电网的负荷来进步电网运转可靠性。微电网能够运用低或零排放发电机组来增强环境效益。有些微源可完成热电联产机制,以给用户减轻电力本钱。因为对微电网缺少深化的研讨和一些晦气的方针条件,使微电网技能的发展变成妨碍。但随着电力电子技能和先进控制技能的不断发展,微电网必将在电力系统中得到广泛的使用。
【参考文献】:
[1]康龙云,郭红霞,吴捷等.分布式电源及其接入电力系统时若干研究课题综述[J].电网技术,2015,34(11):43-47
关键词:通信网络;电力系统;连锁故障
中图分类号:TM711
随着电力系统在通信网络当中的应用与普及,电力系统越来越复杂,系统运行时的不稳定性也随之增加。因此,通信网络中的复杂电力系统出现故障将会给人们日常生产和生活带来诸多不便,不仅存在着潜在的危险,也容易引发事故。基于上述原因,对通信网络环境下的复杂电力系统连锁故障进行探究,从而保证通信网络中的电力系统的正常平稳运行,对于保障我国居民、企业和国家机关等的正常通信、保障社会公共安全和利益、促进社会平稳快速发展等方面有着重要意义。
1通信网络环境下的电力系统概述
1.1通信网络中的电力系统概念
电力系统是指由发电、输电、变电、配电以及用电等环节组成的电能生产与消费系统,将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能,再经输电、变电系统和配电系统将电能供应到各用户手中[1]。将这种电力系统与通信网络相结合,实现为满足用户对信息数据的接收与传达目的而运行的电力系统,称为电力通信系统。
1.2现状分析
目前,电力通信系统的发展较为迅速,为了保障电力系统的顺畅稳定的运行,就必须保证电力通信网络的正常运作,因为越来越多的电力系统信息业务需要通过电力通信网络来完成传递和交换,由此可见电力通信网络是保证电力系统正常、可靠、稳定、安全运行的必要条件。为了使电力系统能够正常的发电、供电以及科学地分配电能,保障电能的质量,能够对系统的故障进行充足的预防和及时的处理,因此,建立一个同步管理调度并相互适应的通信系统是解决以上问题的关键所在。由此可见,电力系统在通信网络中的应用是电力通信系统发展的必然结果,对电力通信系统连锁故障进行预防和处理是电力通信网络实现调度自动化和管理现代化的基础,是确保电网安全、经济调度的有力措施。
1.3特点
电能的产生、输送与分配等过程在我国由专门设立的电力企业进行供应,然而电能在人们的经济活动与日常生活中是以商品的形式存在的,是可以进行市场交易的,又由于其是不具有具体形态的隐形商品,因此其特点主要体现在下述几点:(1)发电、输电、供电、配电以及用电是大约同步的过程,发电设备所产生的电能必须与用户所消耗的电能随时保持持平;(2)人们的经济活动以及国家的经济水平与电能息息相关,因此电力系统具有复杂、高效等特点,对于输电与供电方面一般能够满足跨省或跨区域的远距离送电且输电容量大、电压高、电网覆盖面积广;(3)电力系统的暂态过程非常短暂,运行管理基本上实现自动化;(4)电力系统所发生故障一般较为复杂,且对用户造成的不便与损失也相对较大。
2连锁故障分析
2.1发生原因
电力系统招收一定程度的干扰时可能导致系统发生连锁故障,从电力系统事故发生的原因而言,主要包括外部因素和内部因素两种[2]。可分为如下几方面:(1)环境原因:包括电力系统所处的外部环境、自然气候环境等,恶劣的地理位置可能会导致电气环境的恶化从而使得系统故障开始集中出现。另一方面,自然因素如雨雪、冰雹、地震、海啸等自然灾害等可能会造成电力系统供电、输电等环节出现问题而造成大规模的停电发生。(2)设备原因:电力设备由于老化、检修不彻底等原因在平时运行中不影响正常工作,然而在出现故障时,平日所积累的小故障集中出现而造成大故障的出现,对电力系统的运行操作造成阻碍。(3)人力原因:虽然电力系统已基本普及电气自动化,但是人为失误造成的影响仍然不可忽视,如人为引起的设备误动或拒动等,以及检修和维护不正确等。(4)配置原因:电网的配置不合理,如电磁环网过多或不足等。此外,对配置的保护措施开展力度不够或保护不合理等也会造成电网系统的连锁故障的发生。
2.2电力通信网络系统连锁故障模型
(1)小世界模型和无标度模型。在小世界模型提出前,基于复杂网络理论连锁故障模型一直停留在随即图理论的水平,直到上世纪九十年代末期,小世界模型和无标度模型的诞生使整个复杂网络连锁故障模型研究发生了根本性的转变。小世界模型具有类似的特征路径长度以及很大的聚类系数,并广泛应用于社会的复杂网络中,然而许多大型复杂网络都呈现无标度的特点,随着无标度模型的提出,大量研究发现增长和择优连接是无标度网络的两个重要环节[3]。通过对聚类系数、平均路径长度、度分布等的提取,使人们对多节点的复杂网络的探索成为可能。(2)Motter-Lai模型。该模型采用某节点最短路径的总数来决定节点负荷的模式,对结电容量与初始负荷的关系最初正相关的设想,并根据相应的比例进行提升。此外,该模型各个节点的容量都互不相同,当节点发生故障时可将该节点从整个网络中摘除,连锁故障发生时间远不及网络生长的过程。(3)OPA模型。该模型最早是由美国多所实验室与研究中心的多位业界精英联合研究而出的,包括传输线路、负荷以及发电机的直流潮流模型,该模型旨在研究负荷的动态发展以及大规模断电的全局动力学行为特点,当中所涵括的内容也相对广泛,包括了动态与静态两个变量。其缺陷主要有网络节点数过少、各部分元件特性相似、对电网频率及电压无功特性的体现不足等几个方面。
3防范措施探讨
3.1提高电力装置的质量
电力装置是整个电力系统的根本载体,其决定着整个电力系统的安全可靠性,因此必须要严格电力装置的质量要求。在电力装置的选择上,一定要遵循安全稳定,实用可靠的原则,选择高质量的产品,从而保证电力系统的长期稳定运行。同时,要保证装置与装置之间的相容性,使装置在发挥测算、保护、远程调控时可以协调配合,共同维护电力系统的安全稳定,电力装置质量如果比较好,在电力企业进行扩建改造时也比较容易进行设计,当然,在使用时,旁边应当由监管人员,以防止装置失灵或发出错误信号时可以及时进行维修和调整。
3.2严格分析面临的风险
要严格分析电力系统自动化安全所面临的风险,以保证在遇到危险时能采取正确的方式进行处理,使损失降到最低。首先要根据现实情况和操作者的经验收集风险事故的类型,然后确定各种类型风险发生的可能性和风险一旦发生可能造成的危害结果,从而根据一定的公式计算出风险指数,如果风险在可控的范围内,可以忽略不计,如果风险在限度之外,就需要进一步优化,采取措施加以防范,从而保证电力系统自动化的安全运行。
3.3大停电的预防
大停电对整个电力系统带来的损失较大,通常会造成大面积供电瘫痪。预防大停电可从降低初始扰动概率、及时阻断连锁故障的发展、释放系统压力等几方面来采取措施。
4结束语
综上所述,通过对电力系统的概念及现状的简单介绍,对通信网络环境下电力系统的特点、常见的连锁故障及其发生原因的阐述,并提出相关应对策略,对于提高我国电力通信水平有着重要作用。
参考文献:
[1]曹一家,张宇栋,包哲静.电力系统和通信网络交互影响下的连锁故障分析[J].电力自动化设备,2013(01).
关键词:低压直流;配电技术;电力系统;电力电子技术;换流器;滤波器 文献标识码:A
中图分类号:TM721 文章编号:1009-2374(2016)33-0127-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.33.062
1 概述
近年来,人们对电力系统的要求越来越高,电力电子技术的发展相对成熟,更多先进的、满足人们不同需求的电力技术被应用到电力系统中。比如,相对高压直流配电技术的广泛运用,低压直流配电(简称LVDC)也逐渐得到了国内外学者的关注和电力系统中的运用。虽然早期配电系统中的直流配电技术存在电压过低、容量小和输送距离短等不足,并且一度被交流技术所取代,但是随着电力系统不断完善和改进,直流配电技术在元器件上的改进,如降低换流器的造价成本和耐压值、提高电流输送量等,使本技术重新得到了广大的关注。
从早期的研发到后期的改进,重新得到重视,可以看出低压直流配电技术一直是人们研究的热点,比如LDVC技术分析和问题研究等。研究的重点主要是围绕如何提高电力系统的传输能力和如何最大程度降低传输过程中造成的损耗等。相对交流电来说,后期得到广泛应用的直流配电拥有的优势包括:(1)直流电流不受输电线路电感的影响,从而提高电能输送;(2)直流配电电压要比交流电配电电压高,从而延长了电能的输送距离,保证了电能的输送质量。
本文详细介绍了低压直流配电技术,包括低压直流配电技术的类型、主要元器件和理论基础等,并对此技术中存在的问题加以分析研究。低压直流配电技术一直都是电力领域讨论的重点,在其取得可观成绩的同时,也存在着诸多严重的不足,如输电电压、电容量和输电距离等。随着电力电子技术的逐渐成熟,研究人员只有不断对低压直流配电技术的研究和改进,才能保证电力系统的可靠度和高效运行,满足现代人对电力系统更高的要求。
2 低压直流配电技术的综述
电力系统中,随着高压直流输电技术的不断成熟,其应用范围不断扩大。2009年12月,世界第一个达到±800kV特高压的直流输电工程建成,其起始点是云南,终点为广东,此直流输电线路电压从0kV成功升至800kV。直流配电从此以后便成为在更换线路成本较高时首要的替代选择。相较高压直流配电技术,低压直流配电技术在电力系统的运用较晚,究其原因,低压直流配电技术有其自身的不足,同时人们对这些问题的研究还不够深入,尚未妥善解决,这跟低压直流配电系统分类复杂有一定的关系。因此,相关研究人员有必要进行更深层次的钻研并且解决相应问题是推动整个电力系统安全高效运行的基础。本文在此对低压直流配电技术的分类、主要组成元器件、特点及基本原理做了详细的介绍。
2.1 低压直流配电技术的分类
2.1.1 按拓扑分类。(1)高压输电型。此类型的配电技术系统中的两个交流系统通过连接一条直流线路而相通。用电用户可以与直流系统连接,并且多个用户可从一个变流器中获取电能;(2)辐射型。此类型的低压直流输电系统中与高压输电型有明显不同的是,本系统中的用户与直流系统不直接相连,并且每一个用户对应唯一的变流器。
2.1.2 按直流输电系统中连接方式分类。(1)单极型。单极型的低压直流配电系统是利用一条导线来连接,通常情况以大地或水作为返回回路,显示负极特性。但是,在强的干扰情况下,如电阻率太高或者其他金融结构性干扰等,用金属代替大地作为返回回路,并且使金属回路在低电压下运行。更特别的是,必须用额定电压器来测量每端的直流电源,两级结构的运行可独立开来。(2)双极型。顾名思义,双极型的低压直流配电系统是用正负两条导线连接的,是比较常见的配电系统类型。系统两端在直流侧串接两个换流器,这两个换流器额定电压相同,同样两极运行可独立。需要特别注意的是,接地电流对附近的煤气或天然气管道可产生局部影响,由于管道可作为导体,从而有可能对金属造成腐蚀,因此用大地作为回路时需要妥善解决此类问题。
2.2 低压直流配电系统的组成元件
2.2.1 换流器。换流器是完成交流/直流(AC/DC)和直流/交流(DC/AC)之间变换的元件,由阀桥和带负载调分接头的变压器组成,其中阀桥是由电力电子元件的六脉或十二脉电路组成。
2.2.2 平波电抗器。平波电抗器串联在换流器的每个极上,其规模和规模相对都较大,用途是减小直流线路内的谐波电压和电流、保证轻载电流的连续、防止逆变器的性能降低和一旦发生短路时能够限制整流器的峰值电流等。
2.2.3 滤波器。滤波器就是一个过滤掉交流电与直流电运行中产生的谐波形式的元件,从而避免或降低干扰因素对电力电子元件的影响。
2.2.4 无功源。换流器在工作过程中离不开无功功率,因此换流器周围需要安装无功功率装备,同时交流滤波器在运行过程中也会产生部分无功功率。
2.2.5 接地。通常情况下,直流系统以大地为接地;特殊情况下,如大地电流过大或电阻率过高时需要特别安装接地极。
2.2.6 直流线路。架空线或电缆可以用来做直流线路。
2.3 直流配电技术特点
直流配电技术主要采用直流形式进行电能输送,其相对交流配电技术有一定的优势。
2.3.1 可靠性高。直流配电线路中需要两根导线,其线路可靠度相对同电压等级的交流线路要高。当其中一条线路出现故障时,另一条线路与大地构成回路,继续输送功率,对于处理不完全故障的反应速度相比,直流配电技术更快,修复时间更短,甚至可以通过其他手段来自动排除故障、恢复线路正常运行等。
2.3.2 效率更高。在直流配电系统中产生的损耗很小,比如相对交流电产生的损耗,直流电中除了电力电子变换器损耗外,几乎没有无功功率的网络损耗和集肤效应损耗。随着科技的不断完善,变换器的效率也在快速提高。
2.4 换流器理论
由上述对低压直流配电系统主要组成元件的叙述和特点的分析,本段对其中换流器理论加以分析。对换流器理论的研究就要从换流器的电路、交流电流跟相位的关系以及逆变器的工作原理等方面进行。
2.4.1 换流器电路。换流器电路主要是三相全波桥式电路形式,三相全波桥式电路形式相较其他接线模式有更高的电压器利用率。换流变换器通常在交流侧具有带负载调分接头用来控制电压,通常用中性点接地的星形接线或者三角形接线。系统内部恒定电压和频率,是直流电流在恒定状态下将电子器件作为安全可靠的开关。接通电源时,电阻为零;在断开状态下电阻无限增大。
2.4.2 交流电流和相位的关系。交流电流和相位关系的判定可通过变量和常量设置来确定。无论是整流还是逆变状态,换流器都需要吸收无功功率来进行正常运行。在各常量达到标准时便可实现无功补偿。
2.4.3 逆变器。与HVDC系统逆变侧的交流输出不同的是,低压直流配电的交流输出可以是单相。因为低压配电网的形式主要是辐射型,线路多数连接用户和电源。由于用户一般情况下只使用单相交流电,因此逆变单元可只利用单相逆变或者三相逆变。
3 低压直流配电存在的问题
3.1 谐波
大量电力电子器件的广泛运用产生了谐波。低压直流配电系统中的变流器主要由电力电子电路组成,本节主要分析了变电器中谐波的特性,并对滤波器设计做简要说明。
3.1.1 低压直流配电系统交流侧的谐波。低压直流配电系统交流侧产生的谐波,其波形并未有换相重叠或没有脉动现象,可以采用设定或假定的方式对正弦换相的电压和换流器的间隔程度加以计算等。
3.1.2 滤波器。凭借当前的研究水平,研究谐波的方法目前有两种:设置滤波器和改造谐波源。通过改变滤波器电容来提高整流装置相数和无功补偿部分功能,这样能同时减轻无功补偿装置负担和降低设备运行成本。
3.2 谐波与无功补偿
低压直流配电系统主要通过无功功率来控制电压,且低压直流配电系统的无功功率损耗较大,因此无功补偿技术在低压直流配电系统运行中尤为重要。要实现更好地控制无功功率,可通过电容器并联方法,将电容器并联既节约成本、操作简单,又方便灵活,成为控制无功功率的主要方式。
3.2.1 谐波对并联电容器影响。谐波电流在电容器基波上的叠加使电容器的电流增加了利用价值,温度的升高容易降低电容器的寿命。
3.2.2 电容器并联对谐波影响。电容器并联后参与到低压直流配电系统的运行,造成系统谐波阻抗感性或者容性的变化。另外,针对特定的谐波来说,电容器并联可能还会与低压直流配电系统发生并联谐振等现象。
3.3 电力电子元件可靠性
变流器被运用到低压直流配电系统中是影响电力电子元器件寿命、干扰系统电路可靠度和引发电力电子元件故障的因素。寿命问题继而影响到了元件的维护成本和整个系统中换流器的运行成本。
3.4 低压直流配电的电能质量标准
低压直流配电系统连接了用户和电力系统,用户侧交流用电系统和整流变压器一侧电能质量的评价考核应与交流系统的要求一致。低压直流配电系统的完善是为了更加高效地进行电能输送,因此保证换流器的效率、线路的可靠性和电力电子元件的寿命是电力系统正常、高效运行的基础。
参考文献
[1] 林立功,高永乐.低压直流配电技术分析和存在的问 题[J].电工电气,2013,3(9).