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【關鍵詞】電力系統;概率優化調度
一、前言
電力系統是由發輸電、變電、配電和用電等環節組成的電能生產與消費系統,主要作用就是把一次資源轉換成動力供人們生產生活,目前,全球社會生產生活主要動力都來源于電能資源產生的動力,雖然目前倡導綠色能源、太陽能和風能,但是,這些能源開發技術要求比較高,所以,電力依然是現在最重要的動力來源。為了保證電力資源的有效供應,就要努力克服電力系統運行過程中存在的各種問題,充分協調電力系統在運行中存在的各種不確定因素,并根據這些不確定因素的概率進行風險評估和對預知風險進行預防。以此來促進電力系統的安全經濟性運行,推動電力行業的改革和發展,提高國家的綜合經濟水平。電力系統調度的示意圖如圖1所示:
圖1 電力系統調度分級管理示意圖
概率優化調度的含義是指,在電力系統運行過程中利用概率優化調度對影響系統順利運行的各種不穩定因素進行協調,把經濟價值作為引導電力系統概率優化調度的引導線索,實現電力行業社會效益為導向,統籌運行過程中存在的風險為電力系統調度概率優化的基本含義。
概率優化的特點主要由四個方面,其一,具有安全性和可靠性,在電力系統中使用概率優化的方法,必然會以經濟價值為尺度,電力系統概率優化是不需要人為干預,所以具有安全性和可靠性的特點;其二,概率優化是以系統整體指標為中心的方式,概率優化以系統運行中出現的小概率事件判斷對整個系統的影響,在對風險的判斷上具有全面性;其三,概率優化調度對電力系統運行中存在的風險具有預知功能,風險事故的發生是由過去和現在存在的問題累計造成的,在對電力系統進行概率優化分析的時候,利用對運行中存在的不穩定因素,結合時間因素的情況下,對未知風險的預測,這種對風險的預測是有準確性的;其四,概率優化調度具有經濟性,電力行業在發展中也要追求社會效益和經濟效益,概率優化就是以實現企業社會效益為導向,因此,概率優化調度是符合經濟發展規律的。
二、電力系統概率優化調度存在的問題
(一)風險評估與系統優化調度決策之間的問題
在電力系統中風險評估,主要是通過度量電力系統的質量安全水平,為優化調度決策提供信息。但是,目前電力系統中的風險評估研究延續了可靠性評估的流程,在風險評估中主要是對已知運行方式的評估,忽略了對電力系統運行條件下未來運行方式的風險評估。例如,風險評估專家在評估電力工程電網進行有效風險估測的時候,會根據電網線的質量進行使用壽命的預測估計,對于在使用過程中暴風、雨、血對電網線的影響沒有進行詳細分析,這就導致電網系統的壽命達不到預期年限,或者在超出使用年限電網線老化造成安全事故的情況。
(二)風險度量和表達與電力系統概率優化調度之間的問題
在電力行業中,傳統的風險度量值是一個期望值,電力系統概率優化調度是具體的實施方案,這兩者并沒有充分結合起來,沒有辦法為運行調度部門進行概率優化調度工作提供調整策略,不能得出直觀準確的風險評估值,運行調度人員也無法在把握風險水平的基礎上制定具體實施方案。
(三)電力系統經濟性、安全性和概率優化調度之間的問題
有研究結果顯示,電力系統中經濟性和安全性不可能同時存在,兩者是矛盾體。在電力系統中要充分保證各項工程安全順利運行,人力、物力和財力的耗費是巨大的。所以,在傳統電力系統中經濟性和安全性是無法同時兼顧的。如何在電力系統概率優化調度實現兩者的兼容,對電力系統的發展具有重要意義。
(四)機組故障與概率優化調度之間存在的問題
在電力系統中,發電機在運行過程中可能存在隨機停運的問題,這個隨機事件會對電力系統概率優化調度產生重要作用。在電力系統實際運行過程中,發電機組隨機停運的概率是比較大的,目前的可靠性研究分析是難以反映出概率優化調度所對應的電力系統在運行過程中的風險水平。市場需求的負荷波動性,對發電機組優化調度決策的經濟型和有效性都會產生較大的影響,如果實際需求負荷和平均期望值相差太遠,對發電機組的影響會更大。
三、電力系統概率優化調度理論研究
(一)電力系統概率優化調度理論運行風險研究
隨著電力系統規模的擴大和電力系統的復雜程度增加,傳統的可靠性研究已經不能直接應用在電力系統的風險評估和概率優化調度決策中了,主要是因為它們的本質不同,兩者的研究方向哦側重點和表達上都是有差別的。因此,在電力系統對運行風險進行評估決策就要將可靠性研究和概率優化調度理論兩者融合考慮。
關于電力系統運行風險研究思路,主要是對設備元件的壽命建立直觀的模型、電力系統運行過程中隨機擾動因素進行預測、隨機因素對電力系統影響程度綜合分析以及概率優化調度決策。總之,對于運行風險的研究,依靠風險評估方法展開,在風險研究思路中也借鑒了可靠性研究的優點。
(二)概率優化調度理論和風險相結合
風險指的是對未來毫無預見性出現的事故,但是風險具有累積性,所以人們可以根據對已知情況的了解來推測未來情況,以便于能夠采用相對應的措施把未來可能造成的損失降低到最小程度。電力系統在運行中的風險因素包括:運行條件、度量和運行中不確定因素,概率優化調度可以對這些風險因素做出分析,以此來制定出降低電力系統在未來運行中帶來的風險。
(三)發電機組的概率優化調度
基于發電機組的重要性和在電力系統中實際運行過程中存在的隨機停運問題,電力系統的概率優化調度理論可以制訂出優化調度決策。概率優化調度是圍繞機組負荷平衡進行調度研究,充分根據機組隨機停運等故障和負荷波動,進一步結合電力系統概率優化調度理論對風險水平的作用能力,實現保證發電機組旋轉能量和市場需求中中斷負荷的優化配置。在電力系統運行下獲取機組故障和負荷波動,是實現電力系統概率優化調度的基本條件。運行狀態下的發電機組狀態概率規律是依據運行條件的發生變化和隨著時間的推延發生變化,在電力系統概率優化調度中機組未來運行狀態的最佳概率是通過滾動修訂完成的,然而要實現這個目標,就要對電力系統大量元件進行基礎研究。對于發電機組概率優化調度理論研究主要數學模型中的費用函數和目標函數,把發電機組輸出功率和機組停運事件發生的概率放進費用函數中進行詳細分析,在分析過程中可以看出來,在機組發生停運狀態下,為了保持電力系統供需平衡,仍在運行的發電機組就要在做調整,這些安全矯正措施都會產生相應的費用,對費用的詳細分析可以讓電力行業對預知的風險提前做好準備,以便于在實際機組發生停運事件的時候,電力系統還可以順利運行,社會的生產生活才不會受到影響。
當然,在對機組故障做概率優化調度分析的時候,要考慮其中的約束條件,其中約束主要表現為一定時間里,機組壽命等其他特性決定機組輸出功率是有限制的。對機組數學模型的概率優化調度分析包括:考慮發電機組停運事件的概率和具體的調度成本,只有這樣機組功率等式約束力和出力現值才能相等,即電力系統概率優化調度。
(四)電力系統概率優化調度理論在輸電元件停運問題的研究
電力系統中輸電是整個環節中相當重要的環節之一,它主要是把在電力系統中完成轉換的一次能源輸送到生產生活的各個環節,因此,輸電網絡的安全性和可靠性對于整個電力系統的運行有著極其重要的作用。輸電元件停運會引起系統混亂的問題,它會造成輸電網絡中斷,從而影響人們的生產生活和整個電力系統的安全運行,電力系統構建概率優化調度理論,可以有效的協調輸電元件故障停運事件發生的概率和帶來的嚴重影響,解決安全性和經濟性之間的問題。概率優化系統主要是通過將輸電元件發生故障的概率、維持電力系統運行的成本、發生停運事故的安全矯正成本和電網負荷平衡聯系起來,有效量化產生的矛盾,實現電力協調概率優化調度決策。對輸電元件停運問題的研究主要采用的是概率優化中的目標函數建模法,目標函數清晰的描述了輸電元件停運造成事故前后,其電力系統中輸電元件的狀態以及引發事故的概率,在輸電元件故障發生后電網的載荷程度,在目標函數中加入電網安全價值函數,從而構成概率優化調度中對于輸電元件安全性和經濟性的融合。
當然,在輸電元件停運問題中運用概率優化調度理論,也要注意使用目標函數的約束條件,即輸電元件停運矯正調整措施的牽制。
(五)概率優化對于電力系統中綜合效益的重要意義
隨著市場經濟大發展,電力行業為了自身的發展,也提高了對電力系統整體運行帶來的綜合效益的重視程度,即成本和收益。為協調電力系統中運行綜合效益的概率優化調度,在概率優化調度之前,要對運行過程中隨機事件發生的概率做一定的考慮,調度決策要考慮發電側和負荷需求側的函數,從而制定適應電力系統綜合效益的調度決策。在制定調度決策時要注意的內容具體包含注意輸電元件故障停運事件發生的概率和機組停運的概率。只有這樣才能概率優化調度決策和故障后果之間的有效銜接,實現電力系統綜合效益的目標,避免調度方式中存在的弊端對調度決策的影響。
(六)電力系統概率優化調度問題解算方式
在構建電力系統的概率優化調度理論過程中從不同的研究層面對概率優化調度理論進行了數學模型的分析,系統的分析了概率優化調度方式對電力系統運行的安全性、可靠性和經濟性發展的重要意義。但是,將概率優化調度運用到實際的電網中還是有很多問題需要解決的,概率優化調度解算方式主要是通過分析可靠性研究模型的優點,吸取傳統的分解處理方法,以此降低問題的解算規模,提高解算效率。解算問題的快速解決法概率優化調度在電力系統中的應用奠定了良好基礎,電力系統自身就是復雜的系統,概率優化調度的應用是為了化復雜為簡便,因此,在建立概率優化調度理論的時候要以最簡單高效的方式,這樣才能便于電力系統的采用,也才能起到概率優化在電力系統中作用。
四、結束語
本文通過對電力系統概率優化調度的概念分析,以建立數學模型的方式從不同研究層面具體剖析了概率優化在電力系統中發揮的巨大作用,構建概率優化調度可以實現電力系統安全、可靠和經濟的順利運行,有效實現了電力系統中運行風險和調度決策之間的有機結合。全球經濟一體化的發展,國家與國家之間的交流越來越頻繁,保證電力系統安全、有效和順利的運行,才能保證生產生活的發展,避免在經濟發展中由于電力系統出現問題影響整個經濟系統的癱瘓,使電力系統高效發展,促進概率優化調度理論和電力系統的融合是有重要意義的。概率優化調度理論在電力系統應用中各個方面的優點已經充分展現出來,兩者的有機整合不僅能促進電力行業的快速、順利的發展,也能促進國家經濟的高效發展。
參考文獻
[1]查浩,韓學山,楊朋朋等.電網運行狀態下的概率優化調度[J].中國電機工程學報,2008,28(28):54-60.
[2]查浩.電力系統概率優化調度理論研究[D].山東大學,2009.
[3]張勇軍,任震.電力系統動態無功優化調度的調節代價[J].電力系統自動化,2005,29(2):34-38,60
關鍵詞:起重機;安全;繼電保護
Abstract: Along with the development of modern industrial progress, people on the crane requirement, some large and high speed crane constantly amplification. Relay protection of crane is very important, but also makes people pay more attention to the role of this protection device. Based on the background and development trend of electric power system, relay protection for crane application and improvement of discussion, power systems for the safe production and provide a theoretical reference.
Keywords: crane; safety; relay protection
隨著生產及進出口規模的擴大,集裝箱裝卸在海路運輸業中的作用日益提升,為了滿足對工作量大,效率高等需求,岸邊集裝箱箱起重機自動化程度越來越高,起重機能否高效安全穩定的工作者對于碼頭,對整個行業來說非常的重要,而安全則是重中之重,是集裝箱起重機生產廠家長期面對的問題之一,而繼電保護就成為起重機安全運行成功的墊腳石。
一、繼電保護的基本原理
繼電保護裝置是指在電力系統中電氣元件由于受到破損不能正常工作,然后繼電器通過判斷起到跳閘或者發出報警信號的一種自動保護裝置。這種裝置能夠保證機器的安全性以及修復的簡單性。繼電保護裝置的構成包括測量比較元件、邏輯判斷元件、執行輸出元件。這些元素是階梯運行,缺一不可。通過測量與之前給定元件的物理參量進行準確比較,分析處理信息,然后根據測量的結果比如輸出信號的性質,持續時間等判斷故障的范圍是元件內還是元件外的,最后做出保護措施跳閘或者報警信號的等,最后通過根據前一命令的指令進行發出信號,跳閘等指令。
繼電保護的保護分區是為了保護在指定范圍內的故障,不屬于范圍內的不采取控制,這樣可以減少因故障跳閘引起的停電區域,也可以將沒有影響到得部分起到保護作用,然后繼續工作。所以電力系統中每個繼電保護的界限劃分的很清楚。當電力系統發生故障,繼電保護就會及時的切除故障,所以繼電保護的特點就是速度快、有選擇性,靈敏性,可靠性。
二、繼電器保護在集裝箱起重機上的應用
當起重機發生故障時,繼電保護作用顯得尤為重要,這是一種重要的反事故的工作控制。靈敏性是繼電保護的主要特點。當元件在繼電保護的劃分區域內發生障礙,在系統的運行下,無論故障位置,還是故障類型是否有過渡電阻都能夠進行靈敏的判斷進行繼電保護作用。當起重機的電力系統在工作運行時出現故障,比如短路,短路有幾種基本形式,一般有單項小電流接地,兩相短路,兩相接地短路等。這時候繼電保護會通過輔助觸點發出信號到PLC由PLC進行處理,或者直接對控制的電路進行跳閘等形式確保機器的安全性。
在起重機上繼電器在繼電保護中發揮不可或缺的作用。一般使用的有電磁繼電器,主要就是產生電磁效應,由鐵心,導線,銜鐵片,觸點簧片組成。其工作原理就是當電路通過一定量的電流時,銜鐵就會因為電磁力的作用克服了簧片的拉力,向鐵心靠攏,使得兩點相接構成通路,當電路中斷電的時候,電磁力也隨之消失,銜鐵因為沒有電磁力的作用會被簧片的作用力拉回原處,使得兩觸點分開,構成斷路確保了機器的使用安全,這樣相接,分開在電路中就形成了導通與斷路的作用。所以電磁繼電器的裝置基本能夠符合快速性,靈敏性的特點。但是隨著科技的進步,這種繼電器也會隨之改變。繼電器也有物理參量,有一定的加載電壓和電流,它原有的物理參量決定了繼電器能夠控制電路中的電壓和電流的大小,使用時如果超出此值就會影響繼電保護的工作狀態,會破壞繼電器的觸點。不同起重機的繼電保護裝置有所不同,但是工作原理是相同的。起重機的繼電保護一般具有可靠性還有安全性,這樣給機器本身的正常運作提供很大的便捷,及時發出信號及時作出判斷,所以繼電保護在起重機上的使用是由元件的調控到繼電保護裝置的分配達到指定命令的控制措施。
三、改進和發展方向
由于科技的發展,企業現代化的需要不斷提高,繼電保護的在起重機上的改進和發展是一個迫在眉睫的問題。現時代的光電技術和計算機的發展速度飛猛提升,新型光學電壓,電流互感器的發展前景很大。隨著對電力需求的日益增加,傳統的電磁感應已經不能滿足對快節奏時代的運用,體積大,容量小,絕緣結構復雜同時耗費大量的銅線這種現象已經難以滿足電力系統的發展要求。電流互感器已經成為一種潮流慢慢會取代電磁互感器,這種技術的產生式時代進步的一個象征,數字時代的來臨必將會解決老式電磁互感器存在的一些弊端,采用數字時電壓,電流互感器,實現數字運用的功能,將物理參數變成數字量,再用光信號去傳輸,這樣的數字技術不僅節約了成本還提高了工作效率。新型的光學技術不僅體積小,質量輕而且與傳統的電壓、電流互感器相比工作效率已經操縱會變得簡單。充分發揮了快速性,可靠性,實時性,簡單性的處理特點。起重機上的電力系統如果采用這種數字技術,不僅提高了機器的運行效率,更能給企業帶來更多的收益。微處理器的數字保護裝置已經廣泛運用于電力保護系統之中作為新型的能源。目前一些保護裝置,計算測量儀這些設備都需要這種低功率,而且節約型的電壓電流互感器。傳統的互感器必將被這些新型的數字技術所取代。這對電力系統特別是繼電保護作用有著重大的意義。
總之,工業生產的規模不斷增長,起重機發揮了不可或缺的作用,物料搬運所需要的費用不斷的提升,導致企業所需的大型或高速起重機的猛增,但是工作量的日益增大,人們對起重機的可靠性、安全性、操作性的要求就不斷提升,簡單的操作,容易的維護,這樣才是新時代科技進步的代表,繼電保護作為一種電力系統的一種保護裝置對起重機的保護系統提供了簡單,可靠的控制。機器出現故障這種保護措施的幾種特性發揮了重大作用,所以電力系統提供的是一種性能良好,工作可靠性高的一種保護裝置,但是隨著科技的發展,光電技術以及計算機的不斷進步,這種技術將會被數字技術所取代,慢慢的將起重機的保護裝置將會做的更加完善,更符合人們對工作要求簡單,操作靈活的要求。
參考文獻:
關鍵詞:電力工程;Matlab;開式電力網;潮流計算
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)10-0118-02
一、引言
電力工程概論課程以電力系統為主,是電氣工程專業的重要專業課。該課程的研究對象是電力系統,具有很強的工程性,而傳統的授課方式主要采用板書和PPT,學生的學習興趣不高,特別是涉及煩瑣計算的內容,學生覺得比較枯燥。將基于Matlab的電力系統仿真技術融入電力工程概論課程的教學中,可以激發學生的學習興趣,提高學生學習的積極性和主動性,促進學生的積極思考和主動實踐,從而有助于克服傳統教學的局限性,提升教學質量。
二、Matlab/Simulink簡介
Matlab是美國MathWorks公司研制的商用數學軟件,已成為科研和工程設計的重要工具之一。歐美發達國家的高校已經將Matlab仿真技術融入教學中,取得了很好的教學效果。在電力工程概論教學過程中,教師可以針對電力系統分析實例,在課堂介紹Matlab仿真模型的搭建過程、仿真設置和運行、仿真結果,并對仿真結果進行必要的分析和講解。在仿真過程中,可以方便的對模型和參數進行修改,并可對系統的工作工程加以動態顯示。通過仿真演示有利于提高學生學習的興趣,加深學生對有關知識點的理解和掌握。
三、仿真實例
本文以一個簡單的開式電力網為例,介紹系統的仿真過程。(熊信銀主編《電氣工程基礎》第151頁例題6-5)開式電力網如圖1所示,線路額定電壓為110kV,電力網首端電壓為118kV,負荷為:■LDb=(0.4+j15.8)MVA,■LDC=(8.6+j7.5)MVA,■LDd=(12.2+j8.8)MVA,分析節點電壓和功率分布。仿真系統圖如圖2所示。
1.仿真模型構建。線路采用π型等效電路,負荷采用Series RLC Load。由于線路存在對地電容、電源不能直接和線路相聯,采用電源Us和小電阻串聯再與線路相連的方式。小電阻可以采用Series RLC Branch;電壓和電流測量模塊、示波器顯示模塊Scope、功率測量Power模塊都可從Simulink模塊中得到。圖2的仿真模型中只給出了對節點a和節點d進行電壓和功率測量的模塊,對其他節點的測量方法相同。
2.仿真結果。節點a的電壓和功率仿真結果如圖3、圖4所示。根據仿真結果,節點a的電壓約118kV,有功約為43MW,無功約為33MVar,仿真結果與課本的近似計算結果基本一致。將圖3和圖4的仿真結果展示給學生,可以讓學生清楚的認識到系統工作時節點a的電壓、電流和功率大小,改變系統參數時,可以快速的得到新的仿真結果,并且可以讓學生將仿真的結果和書本的例題的近似計算結果進行比較和分析,加深學生對知識點的理解,提高計算能力和應用能力。節點d的仿真結果如圖5、圖6所示。
根據節點d的電壓和功率仿真結果可知,節點的電壓由于線路的電壓損耗而降低。引導學生將仿真結果和課本例題的計算結果進行比較,并提出思考問題和課后作業:電壓和功率的仿真和計算結果偏差相較節點a的變大的原因是什么;進一步提高理論計算精度的方法是什么;按照課本的方法,進行第二輪潮流計算,并對計算結果和第一輪的計算結果以及仿真結果進行比較和分析。由仿真模塊PowerGUI的Steady-State Voltages and Currents分析工具,可以直接得到電源、測量模塊、負荷、線路等的電壓和電流峰值或有效值,如圖7所示。該模塊給出的是相電壓,如需線電壓只要進行簡單的換算即可。通過該模塊的介紹和演示,可以讓學生進一步熟悉仿真模塊的功能、使用和分析方法,提高學生學習的興趣和效果。
四、結語
本文介紹了電力工程概論課程的地位、作用和特點,并指出傳統課程教學方法的不足之處,對將Matlab仿真技術融入電力工程概論課堂教學進行了探討。文中簡介了Matlab仿真軟件在電力系統仿真方面的主要模塊和功能,并通過一個簡單開式電力網潮流計算的例子,對Matlab仿真模型的構建和仿真結果的分析進行了介紹,并探討了如何通過仿真引導學生積極思考來激發學習的主動性,提高學習效果和學習能力。
參考文獻:
[1]熊信銀,張步涵.電氣工程基礎[M].第二版.武漢:華中科技大學出版社,2010.
[2]王晶,翁國慶,張有病.電力系統的MATLAB/SIMULINK仿真與應用[M].西安電子科技大學出版社,2008.
[3]陳蘭嵐.Matlab電氣仿真技術在電力電子教學改革中的應用[J].教育教學論壇,2016,(38):82-83.
[4]陸朱衛,吳馥云.Matlab在電力電子課堂教學中的應用[J].教育教學論壇,2016,(04):194-195.
[5]張紅娟,路秀芬,孟海濤.“電力電子技術”課程工程實踐的教學改革[J].電氣電子教學學報,2016,(03):127-128.
[6]王宇.MATLAB/simulink在“力電子技術”課程教學中的應用[J].中國電力教育,2014,(09):55-56.
Application of the MatlabSimulation Technology in the Teaching of Electric Power Engineering
JIANG Yun-haoa,b,DING Wen-fanga,b,GONG Lia,b,CHEN Huia,b,WANG Fan-ronga,b,CHEN Juna,b
(a.Hubei Collaborative Innovation Center for High-efficiency Utilization of Solar Energy;
b.Hubei Engineering Technology Research Center of Power Grid Intelligent Control and Equipment,
Hubei University of Technology,Wuhan,Hubei 430068,China)
茂名市粵能電力股份有限公司 廣東茂名 525000
[摘要]隨著國家電力系統規模的不斷擴張,促使變電站監控及其相關保護系統要求持續提高。近年來計算機技術及通訊技術與控制技術的持續發展,變電站綜合自動化技術方面也得到了飛速發展。本文分析了220kV變電站綜合自動化系統與繼電保護,闡述了繼電保護的作用,并提出了實用性保護策略。
[
關鍵詞 ]220kV變電站;綜合自動化系統;繼電保護
前言
國家最關鍵的能源工業之一就是電力工業,電力工程中最重要的系統部門就是變電站系統,其是發電站及各用戶之間的關鍵環節,變電站主要就是電能的轉換及分配,因為電網系統中使用最廣泛的就是變電站,所以電力系統運行的穩定決定性因素就是變電站的正常運行。因此,變電站綜合自動化系統與繼電保護研究是有著重要的現實意義。
一、變電站綜合自動化系統及繼電保護概論
隨著科學技術的持續創新及計算機技術的普及,電力系統也逐漸的實現了微機控制,變電站綜合自動化系統已經充分的替代了以往變電站的二次系統,這也是電力系統未來的發展趨向。變電站綜合自動化系統簡單、可靠,并且具備較強的可擴展性以及兼容性等優勢,并不斷的被人們認可且廣泛應用,在較大型的變電站監控中也得到了很大的效果。近年來,諸多的變電站都開始利用計算機監控系統且成功投運,這也表明變電站綜合自動化技術的成熟與重要性。
變電站在正常工作時,相關繼電保護裝置是不運行的狀態,所以,變電站正常工作中也就不能充分的顯示出繼電保護的重要性。若是變電站中沒有安裝繼電保護裝置,那么在變電站出現故障時并不會被有效清除,并且對應故障會持續加重,進而引起極為嚴重的后果。繼電保護裝置是經過反應電力系統對應器件所存在的異常及故障訊號,且動作在發訊號及跳閘上,這能夠極快且準確的將各類故障與電力系統進行隔離,以便于充分的避免較大面積的停電事件,有效保障電力系統是處在安全穩定運行中。繼電保護能夠有效提升電能的質量,以及促使電力生產不斷呈現出高質量及高效益。
二、220kV變電站綜合自動化系統
220kV變電站綜合自動化均是使用數字式微機繼電保護以及對應的微機監控體系,以便于充分達到綜合自動化管理,此系統具備較高的可靠性,且其技術非常先進,可擴展性極強,集保護、監測、測量、控制以及記錄和警報與信號等功能于一身。
繼電保護對于系統運行是非常關鍵的,220kV設備中的對應保護設施目前也還是較為獨立性的設置,是依據其相關保護對象來有效配置且單獨行進行組屏的,達到就地分散布置且直接性輸進電流以及電壓量,并且在其動作之后又直接的操作相關斷路器跳閘,是和綜合性系統完全獨立的,以便于確保總體系統可靠性。220kV設備是依據其保護及測控集于一體的裝置設備,不過應該合理要求具備CPU配置,來確保監控及保護均是獨立性的。相關保護動作訊號除過測控單元直接性采集,還應該盡可能的掌握保護訊息。
三、繼電保護
1、繼電保護任務
繼電保護應該保持自動迅速的有選擇跳開特定的相關斷路器,以便于確保對應故障器件避免出現繼續損害,保證其他相連無故障器件是正常工作的;并且,有效的反應其對應電氣器件異常運行狀態,依據其運行維護相關條件來發出訊號并降低負荷,進行跳閘操作。這樣有助于相關值班人員能夠及時的對故障進行處理。并且,這時通常不會要求保護迅速進行動作,是依據電力系統和對應器件損傷程度來充分規定其動作延時,避免不必要動作以及因為干擾反而出現的誤動作。
2、電力系統對繼電保護的要求
隨著繼電保護設備裝置的快速發展,電力系統對繼電保護的相關要求及需求也是越來越高。整體來講,電力系統對于其繼電保護設備裝置要求包含了其安全性及快速性和可靠性與選擇性以及靈敏性這五個方面。
其對應安全性關鍵是強調處在不該動作時不會存在誤動,快速性則是有效強調可以在較短時間內充分把相關故障或者是異常情況從系統中有效切除及隔離,這也是對于相關繼電保護設備最基本的要求。快速性充分要求其繼電保護設備要在最短時間之內發現故障并排除,由于故障會對電力系統所造成的損害會隨著時間而越發嚴重。關于可靠性是強調處在該動作時不會出現拒動現象。以內的電力系統發展現狀來講,對應保護設備的拒動損害程度要遠遠大過誤動現象。還有其選擇性關鍵是強調自身的相關整定范圍之內故障的切除,以便于確保可以盡可能的給沒有故障部分進行供電,不會出現越級跳閘現象。靈敏性是充分強調故障反映的能力,一般是采用靈敏系數來表示,應該說裝置的不拒動以及不誤動是關鍵點。所以電力系統為了要確保安全運行,就會要求繼電保護設備裝置是常備的且多樣可靠的。
3、變電站繼電保護作用
在電力系統出現故障之后所引起的嚴重后果,其電力系統的對應電壓會出現大幅度的降低,并且用戶負荷有效運行也會遭到一定程度破壞;并且相關故障位置具備較大短路電流,出現電弧時就會將對應電氣設備燒毀;會在很大程度上破壞發電機并列運行穩定性能,并導致電力系統出現震蕩或者是總體系統均是沒有了穩定性,從而出現解列瓦解現象;還有就是電氣裝置中所流過的強大電流會出現發熱以及電動力現象,導致相關設備壽命縮減或者是嚴重損壞。
四、變電站繼電保護性質分類
1、發電機保護。在發電機保護中是有定子繞組短路現象的,定子繞組出現接地情況,定子繞組匝間就會出現短路情況,發電機的外部出現短路,對稱過負荷等方面故障。其出口方法是停機以及解列和縮減故障所涉及的范圍以及所發出的訊號。
2、線路保護。相關線路保護是依據電壓的等級不同,電 網之中的對應中性點接地方法不相同,輸電線路和電纜或者是相關架空線所對應的長度不同,其可以是相間短路、單相接地短路以及單相接地和過負荷。
3、母線保護。相關發電廠以及關鍵變電站母線應該是要安裝專用的母線保護裝置。
4、電力變壓器保護。電力變壓器保護具備對應繞組和引出線之間所存在的短路,中性點是直接性接地方所出現的單相短路,繞組匝間出現的短路以及外部短路所導致的相關過電流,中性點直接性接地的電力網間外部接地短路所導致的相關過電流和中性點的過電壓以及過負荷情況,并且油面降低及其變壓器溫度提升,油箱的對應壓力出現提高或者是冷卻系統出現故障。
結語
在變電站電力系統中主要的子系統就是繼電保護,電力系統的發展對繼電保護提出了較高要求及需求,充分實現變電站繼電保護故障相關信息有效處理,這能夠有效達到準確及快速的故障診斷,并充分縮減因故障導致的停電時間,提升變電站綜合自動化系統工作效率。
參考文獻
實踐證明,在電力行業中實施信息化管理是其在市場經濟條件下生存余發展的必由之路。隨著我國電力體制改革不斷的深入和電力市場逐漸形成,供電企業已經由原先讓上級滿意變成了讓用戶滿意上來。本文,通過對電力系統管理現狀的分析對其實現的途徑和策略進行了探究,研究結果認為實現的途徑和策略可以從政策和資金的投入、全員對其認識上提高和系統運用所需的知識學習三個方面上加以突破。
[關鍵詞]
電力系統;信息管理;自動化;實現;途徑;策略
電力系統作為國家基礎經濟重要的一個環節,隨著國內外環境的變化迅速發展,運用信息管理自動化建設對電力企業解決信息資源短缺與資源浪費之間的矛盾將成為必然。換句話講,建立并擁有一整套先進的適合于電力系統自身需要的信息管理系統,已成為電力企業增強其市場競爭能力,實現信息化工作必然發展趨勢。因此,對電力系統信息自動化實現的途徑與策略探討是一件非常有意義的事情。
一、電力系統管理的現狀分析
電力行業是應用信息技術較早的行業之一,但限于當時的客觀條件和人員素質,直至90年代初,仍處于一般應用水平,其信息化程度與客觀需求和電子技術的迅猛發展,還存在著相當大的差距。但隨著國家對其重視程度的提高,時至今日全國大部分省市級電力公司的信息管理系統已實用化,可以說信息化的管理模式已經基本形成。信息管理系統的運用雖然取得了一定的成效,但在應用效果上仍然感覺不是很理想,在不同地域、不同單位之間發展傷存在著不平衡性。尤其是一些縣級電力企業的信息管理系統在開發和應用上處于相對滯后的位置。主要的問題體現在已經建立了信息管理系統在投入的資金所得到的回報并不明顯。特別突出的問題就是管理規范上比較差,不能適應信息化建設的需求以及領導對信息化工作的不重視、管理方法不合理等。
另一方面,在信息化系統的運用過程中其系統本身也存在著一些問題。目前,較多的電力企業運用的信息管理系統(MIS,Manage—ment Information System)是一個由人、計算機組成的能進行管理信息的收集、傳遞、儲存、加工、維護和使用的系統管理管理模式。其主要作用就是將企業相對孤立、零碎的信息轉變并形成成一個相對比較完整、有組織的信息系統,這樣一來就徹底解決了信息存放的“冗余”問題,大大提高了信息的利用效率。可以說這個系統在一定的程度可以最大限度地利用現代計算機及網絡通訊技術從而實現企業的信息管理。但是由于MSI技術本身固有的缺陷,使得MSI無法適應多變的管理環境。基于MIS無法滿足人們對于管理信息系統需求的情況下,統(DSS,Decisions Support System)便隨之研發出來。二者的區別主要是MSI是實現對信息的收集、傳遞、儲存、加工、維護和使用,而DSS更主要的是針對某一類型的半結構化和非結構化決策問題,通過對數據的分析、建立模型、挖掘規則等方式,為管理者提供決策支持信息。隨著系統的不斷運用和相關漏洞的修復,數據倉庫的綜合決策支持系統最終形成。以至于后期的數據倉庫、OLAP、數據挖掘燈相結合起來所形成的綜合決策支持系統(遠程自動抄表系統、基于抄表數據的綜合決策支持)。
總之,隨著科技的不斷進步以及管理者理念和對系統的把握,電力系統的信息管理自動化呈現出良好的發展勢頭。但是,我們看到硬件的不斷發展也要看到軟件發展的不足,即管理自動化系統的實現途徑和策略。
二、實現的途徑與策略
網絡技術的迅猛發展,給信息管理電自動化硬件的集成提供了技術支持和保障,提高了系統的可靠性與實用性我們知道,在進行的信息管理目的就是要將各種信息收集過來,然后進行分類、整理、抽取和融合,獲取有用的信息,最終為應用服務。所以,對供電企業而言,信息融合的主要目標是從企業的實際需要出發,融入先進的系統思想,深入配電網管理各個環節,構建一體化解決方案,實現配電網的數字化運營,并將以更加先進、實用、成熟的服務回報廣大用戶。為此,有效的運用信息管理系統是實現最優化服務的主要手段。那么,如何才能更有效的在電力系統管理中實施信息管理自動化呢,筆者對其途徑與策略有如下幾點思考。
首先,政策和資金的投入是管理自動化實現的保障。隨著技術不斷的發展,管理自動化系統也越趨于龐大、復雜,要想能有效的運用必須根據電力企業的特點進行修正。這其中就需要投入大量的人力、財力。不僅如此,一套管理自動化系統的投入使用同樣要付出高額的費用。這些都需要得到國家政策上支持和資金上的大力投入。因此,國家支持是保障電力系統管理自動化實現的首要成功要素。
其次,通過全員對其認識上提高以確保實施的有效性。筆者認為,好的管理系統需要管理者的接納,如果管理者對其有抵觸情緒,那么你再好的系統也只是一個擺設。所以,加強對其系統的充分認識,了解其對于提升我們工作效率的好處,從認識上使系統工作人員產生重視的態度。這里面尤其要值得一提的就是相關主管部門領導的重視,對系統的實施是非常重要的。
最后,提高全員系統運用知識學習以確保實施的能力。實踐證明,在信息管理自動化系統的運用過程中需要我們管理者掌握一定的知識和技能,因此對系統的全員進行相關培訓是非常必要的,也是促進系統有效運行的有效途徑和手段。事實已經告訴我們,新時期的電力系統發展更需要對知識的儲備和技能的掌握。
參考文獻:
[1]
劉柏青,雷艷.電力系統及電氣設備概論[M].武漢:武漢大學出版社,2005
[2]王孔良,李路新,等.用電管理[M].北京:中國電力出版社,2003
[3]張有順,馮井崗.電能計量基礎[M].北京:中國計量出版社,2002
[4]余貴來.信息技術在農電管理中的應用[J].農電管理,2003,(9)
關鍵詞:輸配電網 狀態估計 分析展望
0 引言
電力系統狀態估計作為一種高級應用軟件,其算法模型源于電力系統潮流計算模型,在整個能量管理系統中起著非常重要的作用。因此,從某種意義上來說是“實時潮流計算”,主要任務是用數據來建立各種高級應用軟件所需的數據庫,為系統提供完整的系統運行狀態的信息。
狀態估計所需的各種運行數據是由SCADA系統采集并整理后送到調度中心的,在此過程中,由于數據采集裝置以及數據傳輸環節、網絡拓撲結構等的誤差都會使數據存在不同程度的不可靠性。此外還要考慮到量測系統中量測裝置的配置問題(如數量或種類上的限制),這些都會使系統得到的往往不是完整的、可靠的量測數據。針對以上問題,除了可以提高和改善SCADA系統和傳輸過程外,還可以采用一些科學的方法來提高所需量測數據可靠性和完整性。電力系統狀態估計就是在這個基礎上提出和發展起來的[1]。電力系統狀態估計是在量測數據存在誤差的情況下,通過建立科學嚴謹的數學模型來獲得可靠的電力系統狀態變量。這樣就必須要有一個前提,即量測量要有一定的數據冗余。只有這樣,才能通過狀態估計算法將含有不可靠數據的量測信息轉化為可靠性高的狀態信息數據。
1 輸電網與配電網的運行特點
電力系統是由發電、變電、輸電、配電和用電等環節組成的電能生產與消費系統[2]。電力系統狀態估計主要應用于輸電和配電環節。
1.1 輸變電系統 輸變電系統是電力系統的重要組成部分,包括變電站和輸電線路。發電廠生產的電能,經輸電系統供給配電系統和用戶。輸電系統的主要設備按其功能和輸變電流程通過電氣主接線連接而成[2]。在進行狀態估計前,首先要進行電力系統實時結線分析,自動劃分發電廠、變電站的計算用節點數,實時處理開關信息的變化,形成新的網絡接線,然后進行網絡接線分析將節點系統劃分為若干個子系統,給狀態估計程序提供新結線方式下的信息和數據,隨之分配量測量和注入量等數據。然后進行量測系統分析,內容包括檢查量測量的狀態,按子系統劃分量測量,確定各子系統的可觀測性。若子系統滿足可觀測性,則可進行狀態估計。
1.2 配電系統 配電系統是處于電力系統末端,向用戶分配電能和供給電能的重要環節,它把發電系統或輸變電系統與用戶設備連接起來,包括整個配電網及其設備,主要包括配電變電站、高低壓配電線路及接戶線在內的幾大部分[2]。對輸電網狀態估計的研究,配電網作為電力網中直接與用戶相連的網絡,作為對已有狀態估計改進的基礎,首先要辨清輸電網與配電網不同之處,與輸電網相比在網絡結構等方面有其自身的特點[3]:
1.2.1 電壓等級:配電網電壓等級比輸電網電壓等級低,城區配電網母線上電壓幅值一般為10KV,傳輸功率相對不大,由于供電半徑較短,沿線電壓相角變化非常小。
1.2.2 網絡結構:配電網一般呈輻射狀,分支多而復雜,輸電網一般為網狀連接;正常運行時,配電網通常可以分解為多個唯一電源點供電的輻射狀網絡。在處理故障或平衡三相負載功率時,配電網又會出現“弱環”、“多電源”等情況,因而為了簡化結構,一般以饋線為單元研究配電網絡。
1.2.3 負荷因素:配電網深入到城市中心和居民密集點,因此配電網的節點特別多;由于經濟和地理原因,只有部分重要的開關、變壓器上有量測數據,無法像輸電網那樣安裝大量的量測裝置。
1.2.4 線路參數:支路較短,電壓較低,線路的充電電容可以忽略;電阻值比輸電線路大,電抗值較輸電線路小,在潮流計算和系統建模時不能像輸電網那樣忽略電阻值,從而使得配電線路具有較大的R/X值。
由上可以看出,配電網不同于輸電網,使得傳統的輸電網狀態估計在配電網中效果不佳,不具有支路阻抗比大、分支多而復雜、量測量嚴重不足的特性,需要研究高效的適合配電網的狀態估計算法,不能簡單的照搬輸電系統狀態估計的研究應用成果。
2 輸、配電網狀態估計模型設計
要求根據實際電網的運行特點(如量測系統完備性的不同、拓撲結構稀疏程度的不同、運行上下限的不同等)來設計相應的目標函數及狀態估計模型,達到獲取更高可靠性的系統狀態信息的目的。狀態估計算法的數學模型直接關系到狀態估計結果的準確性與可靠性。以下將以加權最小二乘法(WLS)為例簡要介紹輸、配電網狀態估計算法的設計思路及模型。
2.1 輸電網狀態估計模型設計 狀態估計早在二、三十年前就已經成功應用在輸電網的狀態獲取中。由于輸電網擁有高數據冗余度,因此狀態估計可以剔除在量測系統中產生的誤差,使之最終獲得的數據更加接近真實水平。
但根據電力系統的特點,即狀態估計主要處理對象是某一時間斷面上的高維(網絡)問題,而且對量測誤差的統計知識又不夠清楚,因此目前很多電力系統實際采用的狀態估計算法是最小二乘法[5]。該算法的基本思想是在量測值滿足理想正態分布的假設下,以殘差平方和為目標函數,努力找到某個系統狀態量x,使其目標函數最小。而且,可根據量測系統中量測項可靠性的不同賦予不同的權值,此時目標函數變為加權殘差平方和,狀態估計算法變為加權最小二乘法(WLS)。但是,在實際運行中,真實系統狀態需滿足運行上下限約束,此時可添加相應的約束函數。此時,輸電網的狀態估計問題就變成了含有約束條件的最優化問題。
2.2 配電網狀態估計模型設計 配電網的結構和規模比輸電網大和復雜的多,呈輻射狀,開環或弱環運行,線路的R/X大,存在大量的PQ節點。因此,對于狀態估計在配電網中的應用,存在像拓撲結構過大、三相不平衡等區別于輸電網的挑戰,使得傳統潮流計算如牛頓-拉夫遜算法計算速度慢,不易收斂,導致網絡的雅克比矩陣的條件數增大,呈現不同程度的病態特征。然而,相對于輸電網而言,在輸電網層面上的實時量測十分缺乏,使得狀態估計算法的冗余度不足而無法進行,成為在配電網應用狀態估計技術的最大挑戰。
在考慮性價比的前提下,提出了通過補充偽測量來實現配電網的狀態估計。利用在歷史負荷數據的基礎上建立起來的負荷模型如高斯混合模型法來估計負荷量測量即偽測量[4]。由于它們是通過歷史數據推斷總結出來的,可能無法與實際情況匹配,但提供了一個大概的置信范圍,區別于實際測量的電氣量,同時也提高了狀態估計的數據冗余度,在輸電網中應用最多的WLS算法同樣可以用于配電網狀態估計。
WLS算法在實際的使用中有一定的局限性。由于兩者拓撲結構的不同,配電網相對于輸電網有更多的“0節點”。所謂“0節點”,指的是在電網中,它們既不是發電設備,也不是用電負荷的節點。對于0節點的測量,均可以認定為是0,其標準差也是0,稱這些可以直接認定的值為虛擬量測量,用以區分從測量儀器測量出來的值。然而在加權矩陣中,0節點的注入功率測量的權重則是無限大,因此會使算法無法進行[4]。為了解決這一問題,可將這些0功率注入測量當成狀態估計算法約束的形式加入“標準方程”。此時,通過負荷預測模型補充偽測量和利用0節點作為約束條件便可將配電網的狀態估計問題轉化為含有約束條件的最優化問題。
3 發展方向
隨著電力系統規模的不斷擴大,狀態估計的研究也從未終止過,我認為狀態估計在以下幾個方面有重要的研究價值:①由于我國電網實際的數據采集能力無法實現對電網的動態監控,因此如何配置PMU量測裝置使電網數據采集效果最好,從而提高狀態估計的可靠性與準確度,是目前面臨的實際問題。②新理論應用于配電網實用化的可行性研究和狀態估計得理論探討。③多種類型和類壞數據的特征抽取等問題,多個相關壞數據的檢測和辨識問題,為正確檢測和辨識壞數據奠定基礎。④在大規模系統,數據采集量信息很大,縮短狀態估計的執行周期,需要開發計算速度快和數值穩定性好的算法。
參考文獻:
[1]熊信銀,唐巍.電氣工程概論[M].北京:中國電力出版社,2008.
[2]高珂,電力系統狀態估計方法的研究與實現,碩士學位論文,華北電力大學,2010.
[3]劉健,畢鵬翔,董海鵬.復雜配電網簡化分析與優化.中國電力出版社,2002.
(電氣、農電專業)
1.電力系統繼電保護技術的現狀與發展
2.電力系統事件識別與安全防御基礎
3.農電企業管理
4.高壓配電設備及其運行概論
5.照明電路發生故障的原因及排除方法
二.其它參考選題:
1.獻愛心志愿服務隊
組建“獻愛心志愿服務團”,組織大學生志愿者深入孤兒院、殘疾人學校,以大學生自身的優秀素質來影響、幫助特殊人群,讓同學們在關愛特殊人群的過程中不斷增強社會責任感。
2.科技發明制作
為培養學生的創新精神,提高學生的環保意識,鍛煉學生的動手實踐能力,各班學生可利用假期時間以個人或小組(不超過3人)為單位,完成1-2件科技發明制作,制作要求切合環保、創新的主題。
三.活動內容:
自主實踐學生需要提交實踐報告1份(打印稿1份,電子版一份)和所去企事業單位證明。組隊實踐團隊需要提交活動總結1份(字數不少于3000字,打印稿1份,電子版1份)、典型照片若干(不少于5張),以及其他材料(如自行拍攝的影像、多媒體材料,當地媒體對實踐活動的相關報道,當地領導或者知名人士對社會實踐活動的題詞,接收單位評語等),并整理有關票據。
關鍵詞:電氣工程;培養方案;改革;復合型人才
作者簡介:王曉剛(1976-),男,吉林長春人,廣州大學機械與電氣工程學院自動化系副主任,副教授;王清(1963-),女,黑龍江哈爾濱人,廣州大學機械與電氣工程學院自動化系主任,副教授。(廣東 廣州 510006)
基金項目:本文系廣州大學“專業綜合改革試點”項目的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)36-0131-02
目前我國電氣工程領域有以下兩個發展特點:一是隨著我國年發電量和總裝機容量的逐年增長,未來20年,我國電力工業和電工制造業將持續高速發展,對電氣工程及其自動化專業的人才需求量越來越大。二是電子技術、計算機技術以及能源技術迅速滲透到傳統電工領域,出現了微電網、智能電網等新事物,這對高校電氣工程及其自動化專業的畢業生提出了新的要求。與此同時,教育部提出實行“卓越工程師教育培養計劃”,旨在培養一批創新能力強、適應社會經濟發展需要的高質量工程技術人才,促進工程教育改革和創新,全面提高我國工程教育人才培養質量。在這樣的大背景下,各高校都對電氣工程及其自動化專業培養方案作出修訂。[1-7]廣州大學(以下簡稱“我校”)電氣工程及其自動化專業原有的培養方案已經不適合于當今社會對人才的要求,因此從2011年開始對專業培養方案進行了大規模的修訂,經專家評審通過并從2012年開始實施。新培養方案的最大特點是側重于對學生綜合能力的培養。
一、專業培養目標
本專業旨在培養能夠從事與電氣工程有關的裝備制造、系統運行、自動控制、信息處理、試驗分析、電力電子等技術開發以及計算機應用等領域工作的寬口徑復合型工程技術與管理人才。在新培養方案中開設了電力系統自動化、工業自動化和智能電網與新能源技術三個專業方向,相應方向的學生畢業后可在電力行業、電氣裝備制造和應用行業,或者工業自動化設備集成制造行業、自動化設備和技術的應用行業從事電氣、電子、自動化產品的研究、開發、集成、管理、安裝、檢測與維護等技術工作。
二、新版培養方案介紹
本專業課程基本框架設置為三個層次:第一層次以公共基礎課程、學科基礎課程、專業必修課程為本專業的主干課程。在此基礎上,第二層次設置專業選修課程,選修課程分為電力系統自動化方向選修課、工業自動化方向選修課、智能電網與新能源技術方向選修課和跨方向公共選修課。第三層次設置集中實踐環節,包括課程設計、認識實習、生產實習、畢業實習和畢業設計。
本專業基本學制為四年,允許在七年的彈性學制內完成學業。畢業的總學分不少于164,且各層次課程應滿足相應模塊的修業要求。公共基礎課程平臺包括通識類必修課和通識類選修課,分別要求達到36學分和11學分。學生至少需獲得4個第二課堂學分方能畢業。多余學分可申請以50%的比例折算抵免通識類選修課程學分。在專業選修課程中,要求畢業前必須選修不少于38學分的課程。通識類必修課程、學科基礎課程、專業必修課程是本專業全體學生修讀的課程,如果考試不及格,按學校文件規定,必須重修。所有集中性實踐教學環節是全體學生必須完成的實踐環節。學生可根據自己的學習興趣在第三學年開始選修電力系統自動化、工業自動化或智能電網與新能源技術方向的課程,在相應方向所選修的課程要求至少要分別達到12、9.5及10學分。
另外還建議學生每學期至多選修2學分的通識類選修課程,并選擇適當的經濟管理類通識課程,以豐富自己知識結構。學生應特別重視學科基礎課程和專業必修課程的學習,為后續學習、工作打下堅實基礎。
開設的課程具體包括:
1.通識類教育課程平臺(通識類必修課)
包括思想道德修養與法律基礎、思想和中國特色社會主義理論體系概論等政治類課程以及大學體育、大學英語、計算機基礎、心理健康教育等,共36學分。
2.通識類教育課程平臺(通識類選修課)
分為人文科學類、社會科學類、自然科學類、工程技術類、體育藝術類、教師教育類六大類別,要求學生跨學科選修兩類以上(含兩類)課程,且要求在精品通識課程中選修不少于2學分,與專業相同或相近的課程不計入總學分。通識類選修課要求修滿11學分。
3.學科基礎課程平臺(學科基礎課程)
包括專業導論、高等數學、大學物理、機械制圖、C程序設計、電路等,共30學分。
4.專業課程平臺(專業必修課程)
包括模擬電子技術、數字電子技術、模擬電子技術實驗、數字電子技術實驗、電力電子技術、自動控制原理等,共17學分。
5.專業課程平臺(專業選修課程——模塊課)
電力系統自動化模塊包括發電廠電氣部分、電力系統分析、電力系統繼電保護原理、電力系統自動化、電力系統調度、電力系統新技術專題、配電網自動化、高電壓技術等,要求修夠12學分。
工業自動化模塊包括電機拖動技術、電力工程基礎、電力電子技術裝置及應用、現代控制理論、自動化儀表與過程控制、運動控制系統、電梯控制技術、智能控制、機器人技術、物流自動化技術等,要求修夠9.5學分。
智能電網與新能源技術模塊包括發電廠電氣部分、電力系統分析、智能變電站技術、電力系統繼電保護原理、智能電網技術、微電網技術、新能源發電技術等,要求修夠10學分。
6.專業課程平臺(專業選修課程——跨模塊課)
這部分課程3個方向的學生都可以選修,要求模塊課和跨模塊課的總學分至少達到38。包括單片機原理與接口技術、復變函數與積分變換、電磁場、概率論與數理統計、電子電路CAD技術、專業英語、電氣控制與可編程控制器、計算機虛擬儀器技術、DSP系統設計與應用、計算機控制技術、無線傳感器網絡技術、學科研究方法論等。
7.實踐教學平臺
包括軍訓、金工實習、電工電子實習、認識實習、電子技術應用課程設計、單片機應用系統課程設計、生產實習、畢業實習、畢業設計。此外,3個方向的學生還要完成相應模塊的課程設計,分別為電力系統課程設計、控制系統課程設計、智能電網技術課程設計,為期均為1周。實踐課的總學時為28。
新培養方案各類課程的學分數、學時數及其所占百分比見表1。
三、新版培養方案所采取的改革措施
1.專業方向改革
與原培養方案相比,專業方向作了很大改動,這樣做的原因有三:
第一,原培養方案并不分方向,所有學生都只是根據自己的興趣在專業課程平臺的26門專業選修課中自行選課,且要求畢業前修夠至少36學分。這種方式存在很大的弊端,這是因為學生對專業方向的把握能力不夠,所選的課程不夠系統化,導致學生畢業時對電氣工程及其自動化專業的內涵仍不明確,從而直接對考研或工作造成影響。
第二,原培養方案的課程側重于工業自動化方向,電力相關課程較少。然而從近幾年我系學生的就業情況來看,進入電網公司和發電廠等電力企業就業的學生每年都占據一定的比例,迫使我系對專業方向進行更合理的設置。
第三,隨著電力工業的發展,電子、計算機、通信等信息技術以及能源技術與傳統電工技術不斷融合,豐富了電氣工程及其自動化專業的發展方向。例如智能電網、新能源技術、微電網技術等新興技術的出現要求本專業應及時地調整專業方向。
綜上,在新的培養方案中將學生分為電力系統自動化、工業自動化以及智能電網與新能源技術3個方向,學生必須選定一個方向,并在相應的模塊課程中修夠一定的學分。這一改革措施的目的是使學生有更明確的學習目標,實現個性化發展,畢業時有更好的專業素養,也為學生在電力部門和新能源產業就業打下更好的基礎。同時要求學生要選修一定學分的跨模塊課,成為寬口徑復合型人才。
2.課程結構改革
對比表1和表2可以看出,與原培養方案相比,新培養方案的學分數略有減少,而學時數減少的幅度較大。這是因為學校規定1學分由18學時減少至16學時,如電機拖動技術由原來的3學分64學時(含10學時實驗)改為現在的2學分32學時。而專業課總學分的要求幾乎不變,從而要求學生修更多門課,接觸更多的專業知識,體現了全面發展的原則。
另外,新版培養方案要求學生至少獲得4個第二課堂學分方能畢業。所謂第二課堂,即鼓勵學生在校學習期間積極參加第一課堂以外的學術科技、文化藝術、社會實踐等活動,提高學生的綜合素質。學生課外參加學科競賽項目獲獎、獲得專利、、成果技術轉讓、完成科研課題和社會調查、獲得技能證書等均可獲得相應的學分。將學生在第二課堂的活動進行學分量化,與第一課堂學分共同構成綜合素質評估體系,更為準確全面地反映學生的綜合素質情況。
3.課程設置改革
由于專業方向的改動較大,因此課程設置上也有較大變化。改動較大的是專業課程平臺,增設了多門電力系統及其自動化和智能電網與新能源技術方向的課程。工業自動化方向增設了電力電子技術裝置及應用、物流自動化技術。在跨模塊專業選修課程中,刪去工業控制總線、電子電路故障診斷技術、樓宇自動化系統等課程。
另外,在課程教學內容上,要求緊跟理論和技術的發展動向,對每門課的教學內容都做了優化,保證學生學到最新最實用的理論和技術。
四、結論
電氣工程領域的理論和技術隨著電子技術和計算機技術的滲透而發生了巨大變化,高校電氣工程及其自動化專業的培養方案應及時做出修訂以適應社會對人才的要求。本文對新培養方案做出介紹,從專業方向、課程結構和課程設置三個方面進行了改革。新培養方案將更好地為社會培養寬口徑復合型工程技術與管理人才。
參考文獻:
[1]賈文超,張德江.電氣工程及其自動化專業培養方案的改革與實踐[J].中國電力教育,2009,(7):29-31.
[2]王玉華,陳躍,雷必成,等.電氣工程及其自動化專業人才培養方案改革研究[J].中國電力教育,2012,(20):19-20.
[3]胡福年.電氣工程專業人才培養方案改革探討[J].電氣電子教學學報,2009,31(3):11-12.
[4]戴憲濱.工程類高等院校應用型人才培養方案探討[J].中國電力教育,2012,(6):53,67.
[5]樓馮梁.淺析電氣工程及其自動化專業應用型人才培養方案[J].機電信息,2011,(21):221,223.
關鍵詞:電氣設備常見故障精細化管理
中圖分類號:F407.6 文獻標識碼:A 文章編號:
一.電氣設備常見的幾種故障。
工廠設備運轉中,有時會發生意想不到的事故,此時應能夠準確判斷事故產生的原因,以便盡快采取相應的對策。然而經驗表明,對于電氣故障來說,某些單純的故障在調查診斷期間有時卻意外地自動恢復正常,而故障的原因卻始終不甚明了。對故障狀態的準確判斷是非常重要的,這是因為判斷的結果會對故障處理產生很大的影響。然而在事故現場,處理事故所允許的時間往往十分有限,又往往只能利用簡單的測量儀表來進行檢測,這些情況都容易導致對故障判斷的失誤。因此,必須對電氣設備的故障有足夠的認識。
(1)、變電設備引起的故障
近年來,受變電設備已經基本上可以做到免維護,我們的工作精力也因此轉移到生產線的控制和改造上來,對于受變電設備關注程度則越來越低。但是,一旦受變電設備和機器發生故障,就會直接導致所有工廠停工等重大事故發生。有些時候,常常沒有準備必要的備用設備,也沒有其他應急處理預案,這種情況下,在工廠內部可供選擇的應急處理手段將十分有限。在警報已發出的情況下,若原因已經確認,能夠及時處理的應該盡快處理,一旦處理延遲或者難以恢復,則事故的危害程度將會進一步增大。
(2)、供電線路引發的事故
因線路關系而發生的對地短路和線間短路事故也會引起系統停電,但要了解短路原因及其位置并不簡單。如果線路出現燒毀或斷線,對于低壓電路,作應急處理還比較容易,但對于高壓電路來說,修理或變更線路路徑就不是一件容易的事情了。因此,在最初設計線路時,就應當選擇適合使用設備的開關裝置和導線容量,以及嚴格按照電氣設備技術標準的要求進行施工。在正常環境使用的情況下,加強了線路絕緣的維護管理,在所使用的保護裝置和選擇和設定上采取了保護協調措施,使保護裝置的動作更加合理,也杜絕了波及其他系統事故的可能性。交流三相電路和交流單相電路的理論很容易與工廠配電線路相結合,因此獲得了廣泛的應用。
(3)、控制電路和控制設備引起的故障
控制電路已經進入基本程序控制的軟件化階段,由硬件構成的部分已經變得很少了。利用軟件可以實現復雜的控制,使機器設備的操作及故障診斷等都變得很容易實現。但是,由于動作信號較弱,環境溫度和噪聲對控制信號的影響不能忽視,使得控制電路和控制設備所使用的零部件和保護裝置的種類很多,所構成的控制電路也比較復雜,倉庫里也必須儲備很多備用零部件,以備不時之需。由于控制電路的復雜性,當控制設備發生事故時,從外部進行的調查變得比較困難,一旦發生事故,往往需要一定的調查時間,有時甚至最終也查不出原因。
二.狀態檢修的優點
隨著新科技、新技術的不斷發展,電氣設備性能與質量也不斷提高,部分設備在正確的使用年限之內已經達到了可以不進行維修的水平,如果依然使用傳統模式下的檢修管理,就存在一定程度的不切合。因此,將電氣設備從定期的檢修逐步向著狀態檢修轉變已經成為當今的趨勢,狀態檢修有自己的優點。
狀態檢修的定義是:將基礎定格在設備的狀態評價,然后對分析診斷以及設備狀態的結果進行考察,再安排進行狀態檢修的項目以及時間,從而確定好檢修的實施方式。而定期檢修,屬于一種預防性的檢修,其參考依據是時間,而狀態檢修的參考依據則是狀態,從而將固定的檢修周期轉換成為實際的運行狀態。電氣設備的狀態檢修主要優勢存在于以下幾個方面:
其一,考慮到電氣設備的機構特點、試驗之后的結果以及在正常運行的狀態,可以進行詳細的分析。然后再考慮是否需要進行檢修,并且分析出哪一部分的項目需要檢修。也就是狀態檢修具備較強的針對性,其檢修效果就會更加良好。
其二,如果設備的狀態良好,就能夠讓檢修的周期在一定程度上延長,從而在財力、人力以及物力上都能夠得到一定的節約。
其三,大大提高了供電的可靠性以及設備的安全性能,有效避免了在檢修時候的盲目性。
三.電氣設備檢修的精細化管理
(1).做好檢修計劃,壓縮費用
設備檢修的確定沒有合理的評判依據,一般依靠設備存在的缺陷進行事后的故障維修,無法達到保障整個檢修周期內設備可靠性的要求。需要通過科學有效的方法進行梳理,防止“欠檢修”和“過檢修”現象的存在,并且達到節約費用的目的,減少浪費的產生。
檢修管理流程控制需要更有效地進行流程精益,盡可能地壓縮浪費產生的幾率。可按質量控制、時間控制、成本控制分類別進行,這三個方面相互影響,相互制約,需要找出其中的平衡點,以求最大限度地壓縮檢修費用。
(2).立足三個基礎模型
在檢修控制的精益優化中,建立實施優化設備檢修的組織職能模型、設備分級模型、設備項目檢修選擇模型,立足這三個基礎模型,通過狀態監測及綜合分析,為項目檢修制定合理周期提供依據,對重要設備實現根據狀態診斷進行檢修,對不重要的設備采用故障檢修。
建立優化設備檢修信息平臺,提高設備檢修檢修水平,有效降低檢修工作中人力、材料消耗,降低檢修成本,提高可靠性。同時在優化了設備檢修的合理周期后,使得機組檢修備品和材料能及時根據設備的狀況進行適時滾動更新,有效地降低了設備的庫存,減少了檢修費用。
(3)實施統一的設備檢修管理模式
設備檢修管理基本原則是:大中修、重大事故、突發事故由公司統一指揮安排,日常點檢定修實行區域性單獨管理。
結束語
電氣設備的故障會引起電力系統的事故,導致電力系統正常運行的中斷。應對電氣設備管理模式進行探索,研究更加科學合理的電氣設備管理模式,增強電氣設備運行的可靠性,提高電力系統的穩定性。
參考文獻:
[1]李常火,電力設備診斷技術概論[M].北京:水利電力出版社,1996.