电力系统分析篇（1）

引 言：

众所周知，能源问题已经成为世界各国共同关注的问题，在我国这一现象更加凸显。由于我国粗放型经济增长方式，又处在消费结构升级加快的历史阶段，能源消耗过大，因此节能降耗将是一项长远而艰巨的任务。根据美国及我国电力行业调查统计表明，我国平均供电煤耗率要比发达国家高出30～60g/kWh，这是一个很大的差距，说明我国的电厂节能有很大的节能潜力可以挖掘。因此，电站热力系统节能是关系到节能全局以及可持续性发展的大事。因此，在热力系的环境下，揭示各种节能理论内在的联系，深入地研究和发展节能要的理论和现实意义，对电厂的节能降耗工作具有很强的指导性。

一、热力系统经济指标

我国火力发电厂常用的热经济型指标主要有效率和能耗率两种。

1.全场热效率ηcp：

其中，Nj为净上网功率，B为燃煤量，Ql为燃煤低位发热量。

全厂热效率指标是电厂运行的综合指标，在进行系统分析是，常将这一综合指标进行分解，以区分各厂家的责任和主攻方向，因此可以改写为：

其中，ηb：锅炉效率，锅炉有效吸热量与燃煤低位发热量之比；

ηp：管道效率，汽轮机循环吸热量与锅炉有效吸热量之比；

ηi：汽轮机循环装置效率，汽轮机内部功与循环吸热量之比；

ηm：机械效率，汽轮机输出功率与内部功率之比；

ηg：发电机效率，发电机上网功率与前端功率之比；

∑ξi：厂用电率，电厂所有辅机消耗电功率之和与发电机上网功率之比。

2.热耗率和标准煤耗率

热耗率指标综合评价汽轮机发电机组热经济性，其实质是发电机每发电1kWh，工质从锅炉吸收的热量值。定义式如下：

煤耗率指标也可以分为两种：发电标准煤耗率和供电标准煤耗率。

二、热力系统计算方法现状

热力系统计算是火力发电厂汽轮机组运行性能分析、热力试验和系统改进中常见的计算工作，对热力系统进行计算的目的是为了确定机组的各项热性指标，因此选择适当的热力系统计算方法是机组热经济性分析的重要前提。系统计算方法种类很多，按照它们所依赖的热力学基础可分为：第一定律分析和第二定律分析法。

常规热平衡法是在结合质量平衡和能量平衡基础上，对实际热力系统进行的数值计算方法。计算中需要对热力系统进行变工况计算，以确定汽轮机抽汽口和排汽端的蒸汽参数以及回热系统的各相应参数，其实质是确定汽轮机新的膨胀过程线和系统参数，核心和难点是汽轮机变工况计算。

等效热降法是以新蒸汽流量、循环的初终参数和热力过程线均保持不变为前提，以内功率（等效热降）的变化来分析热力系统的热经济性。在热力系统局部分析中，等效热降法改善了常规热力计算的不足，提出了等效热降的概念并在此基础上建立了热力系统分析的新方法，使热力计算具有了系统分析功能。

循环函数法根据热力学第二定律，以循环不可逆性（或冷源损失）分析轮机循环节能定性分析的判据，以循环函数式为汽轮机循环节能定量计算的工循环函数法是一种计算复杂热力系统的好方法。

熵分析法是通过对体系的熵平衡计算，求取熵产的大小及其分布，分析影响熵产的因素，确定熵产与不可逆损失的关系，作为评价过程的不完善程度和改进过程的依据。

火用分析法[4]是在热力学两大定量的基础上，结合环境情况从对能的本性的全面认识，从能的实用性出发提出的一种思想和方法，它是从能量转换的角度表示设备或热力过程完善性的科学指标。

代数热力学法是一种分析热力系统能量的分析方法。该方法运用事件矩阵来描述一个系统中各个子系统的能量出、入关系，火用矩阵定义了各股流的火用值，火用分支定义了单一系统出、入流的关系，最终得到结构矩阵[FP]，该矩阵从全局的高度开拓了研究全、子系统关系的新趋势。

三、当前仍然存在的问题

（1）普遍意义上的系统工程分析方法仍然欠缺，数学工具仍然有待发展，利用计算机来进行热力系统节能分析的研究不足。目前都是采用局部优化运行的方法，系统节能分析方法仍有待于进一步发展。

（2）本质上来讲，目前的系统研究都属于稳态研究。研究的基础是发电系统部分热力学参数一致，且在运行中保持恒定，这固然会使研究的复杂程度大大简化，但同时也使其具有局限性。热力系统节能分析方法在机组变工况下应用研究较少。

（3）不同的热力系统分析理论都是从不同的角度来研究热力系统这一对象，不同理论之间的相互关系的研究还很不充分。

（4）无论是设计高参数的大容量机组，还是改善现有机组的运行水平，挖掘机组的节能潜力，都需要一种有效准确的节能理论进行指导，才能有的放矢地采取节能措施。而合理地确定优化的性能指标，正确地建立系统与生产过程的数学模型仍然需要加大研究。

四、热力系统节能技术措施

热力系统节能有多种途径可以实现。对于新设计机组，可通过优化设计，合理配套进行节能；而对于运行机组，可通过节能诊断，优化改造，监测能损，指导运行，实现节能目标。

在电厂的发展中，曾先后采用回热和再热两种循环方式，使得循环效率大为提高。当前，可行的节能技术改造措施包括：

汽轮机通流部分实施技术改造。目前这种改造大体可以分为两类：一类是提高汽轮机内效率，达到降耗目的；另一类是降耗的同时提高汽轮机的出力。具体改造措施有更换气缸，将双列调节级改为单列调节级等。

采用新型密封技术改造锅炉空气预热器。空预器的漏风问题一直是影响锅炉燃烧，降低效率的威胁。通过采用新型密封技术，降低空预器漏风率，不仅减少排烟损失，降低飞灰含碳量，还可以节约厂用电，降低厂用电率。

锅炉制粉系统技术改造。通过改造磨煤机系统、密封系统，可以提高制粉效率，降低制粉单耗，从而降低煤耗。

电站循环冷却水余热再利用。通过凝汽器由循环冷却水带走的热量一般占输送总能量的15%以上，有的甚至高达25%以上，造成了能量的极大浪费。如果能采用余热利用技术把这部分能量利用起来，势必会对电厂效率提高产生明显的效果。

五、结语

目前，面临着能源资源逐渐匮乏和能源需求总量日益增大的双重挑战，节能降耗刻不容缓，尤其是能耗大户行业。电厂热力系统首当其冲，且与发达国家相比，我国的热力系统节能降耗还是有很大的潜力和空间可以充分挖掘。有理由相信，随着相关热力系统分析方法的逐步发展和完善，电厂热力系统节能降耗将会取得更长远的进步。

参考文献：

[1]闫水保、闫留保：《电厂热力系统节能分析原理及应用》[M].郑州：黄河水利出版社，2000；

[2]林万超：《火电厂热系统节能理论》[M].西安：西安交通大学出版社，1994；

电力系统分析篇（2）

前言：随着电力系统的不断发展，电力系统规模的增大导致电力系统运行受各类外部因素影响增强，同时电力系统作为一个时变动态大系统，面对各种突发事件导致其运行状态发生变化的几率也急剧增大，电力系统相关部门对这些突发事件的响应将直接影响电力系统乃至整个社会生产生活的方方面面。因此对电力系统运行状态的识别和分析判断就显得格外重要，可为系统安全运行提供预警信息，在突发事件发生时做出最快的响应，减少损失。

一、电力系统运行状态划分

根据相关文献中初步的划分，对电力系统的运行状态进行如下划分：正常运行状态、警戒状 态、紧急状态、系统崩溃和恢复状态。随着电力系统的都不断发展，在对其安全性和经济性进行充分考虑的基础上，又将电力系统运行状态进行了细分，划分为以下8种：① 安全正常状态。② 预警正常状态。③静态紧急状态。④ 动态紧急状态。⑤ 静态极端紧急状态。⑥动态极端紧急状态。⑦ 崩溃或危机状态 。⑧ 恢复状态 。

二、电力系统常见的几种运行状态分析

当前，在上述几种状态分析的基础上，从社会和经济发展的实际情况出发，并且结合电力系统的运行以及电力调度部门对信息的采集，我们将现代电力系统的常见运行状态分析如下：

1、安全正常状态

处在安全状态下的电力系统，在其频率和各母线电压都处在正常的范围内，而且各个电源盒输变电设备都在正常的参数下运行。电力系统是一个整体，由发电机、变压器和用电设备组成，具有发电、输电、用电同时完成的特点。因为用户用电的负荷是随时随机变化的，因此，为了保证供电的稳定和供电质量，发电机发出的有功率和无功率也必须随着用电负荷随时随机的变化而变化，而且变化量应该相等。同时，为了满足电力系统发出的无功率和有功率、线路上的功率都在安全运行的范围之内，保证电力系统的安全运行状态，电力系统的所有电气设备必需处于正常的状态，并且要能够满足各种情况的需要，保证电力系统的所有发电机都能够在同一个频率同时运行。为了保证电力系统在受到正常的干扰之下不会产生设备的过载，或者电压的偏差不超出正常的范围，电力系统必须有一个有效的调节手段，通过旋转备用和紧急备用使电力系统从某种正常状态过渡到另一种正常的状态。在正常状态运行下的电力系统是安全可靠的，可以实施经济运行的调度。

2、预警状态

电力系统出现警戒状态时，一般出现的情况有：负荷增加过多、发电机组因为突然出现的故障导致不能正常的运行或者出现停机的现象，或者因为电力系统当中的变压器、发电机等运行环境发生变化，造成了设备容量的减少，从而导致正常干扰的程度超出了电力系统的安全水平之外。但是这时的系统仍然能够正常的运行。在这种状态下，电力调度部门就应当适当的采取一定的预防措施，比如调整负荷、改变运行状态等措施，使系统恢复到正常的运行状态。

3、紧急状态

电力系统的紧急状态可由警戒状态或者正常状态突然演变过来，造成电力系统紧急状态的一些重大故障有：第一，突然跳开大容量发电机，从而引起电力系统有功功率和无功功率的严重不平衡。第二，发电机不能保持同步的运行，或者在电力系统出现紧急的状态时没有进行及时的解决和处理。第三，电力系统在出现紧急状态时，如果没有采取及时的控制措施，则将会导致电力系统失稳，电力系统的不稳定就是各发电机组不在同一个频率同时运行；电力系统不稳定将会对电力系统的安全性造成严重的威胁，有可能导致电力系统的崩溃，造成大面积的停电。第四，变压器或者发电机、线路等产生了短路的现象，短路有瞬时短路和永久性短路两种之分。对电力系统造成最严重后果的就是三相短路，特别是三相永久性的短路。在遭到雷击的时候，有可能在电力系统中发生短路，形成多重的故障。

在紧急状态运行下的电力系统是危险的，在这种状态下，系统的某些参数发生了变化，或者是出现负荷丢失的现象。这时电力调度部门应当及时的采取有效的措施进行控制。应该及时的通过继电保护装置快速的切除故障，通过采取提高电力系统安全性和稳定性的措施，尽最大努力使系统恢复到正常的状态，至少应该恢复到警戒的状态，避免发生更大的事故，

以及发生连锁事故反应。

） 4、崩溃状态

电力系统进入紧急状态之后，如果不能及时的消除故障或者采取有效的控制措施，在紧急状态下为了不使电力系统进一步的扩大，调度人员进行调度控制，将一个并联的系统裂解成好几个部分，此时，电力系统就进入了崩溃的状态。在通常情况之下，裂解的几个子系统因为功率的不足，必须大量的卸载负荷，使电力系统进入崩溃状态是为了保证某些子系统能够正常的工作，正常的发电，避免整个系统处于瓦解的边缘，电力系统的瓦解是不可控制的解列造成的大面积停电事故。

5、恢复状态

通过继电保护、调度人员的有效调度，阻止了事故的进一步扩大，在崩溃状态稳定下来之后，电力系统就可以进入恢复状态，这时调度人员可于并列之前解列机组，逐渐恢复用户的供电，之后，根据事态的发展，逐渐使电力系统恢复到正常的状态。

三、评价电力系统运行状态的指标

通常情况下，对 电力系统运行状态的评价依据，主要是根据电厂、机组以及关键线路等发生的故障对电力系统运行状态的影响；同时要考虑到电压失稳、频率失稳、线路过载等遭受破坏的可能性以及这种破坏持续的时间；另外，对于系统切符合的位置和范围进行计算也是对电力系统运行状态进行评价的一个依据。一般将电力系统的安全指标分为两类：

第一类是通过给定运行状态下的各个参数指标大小以及其发生的变量对于电力系统运行所产生的影响，这一类指标也称之为状态指标，这些指标主要包含有：电压幅值，灵敏度指标，频率幅值等。

第二类是正常状态和临界状态下，各种物理参数值发生的变化，其可以作为衡量 电压的稳定性和安全性，这类指标 一般也称之为裕度指标。裕度指标主要有：电压偏差，频率偏差，临界负荷节点的有功负荷差等。总的来说，对于电力系统运行状态的分析，由于从不同的角度以及不同的层面其产生的分析方法和参照的指标都存在着差异性，应当根据 实际情况进行综合的判断。

四、提高系统稳定性和安全性的一些措施

线路输送功率能力与线路两端电压之积成正比，而与线路阻抗成反比。因此，为了减少线路电抗，提高系统的稳定性能，可以在线路上装设串联电容，这样可以在一定程度上减少线路阻抗，提高传输效率。另外，在长线路中间装设静止无功补偿装置，这样能够有效地保护线中间电压的水平，并且能够快速的调整系统无功功率，这是提高系统稳定性能的重要手段。

五、结语

随着我国电力事业的不断发展，我们需要不断的在电力系统运行状态故障的分析中积累更多的经验，提高调度人员的素质，加强人员培训。本文只是简要的叙述了比较常见的运行状态及其相应的控制措施，在电力系统的运行过程当中，还有可能出现各种各样的故障，这就需要我们在工作中不断的总结，及时的采取有效的控制措施，阻止事态的进一步发展。

参考文献：

电力系统分析篇（3）

中图分类号： F407 文献标识码： A

一、电力系统运行状态划分

根据相关文献中初步的划分，对电力系统的运行状态进行如下划分：正常运行状态、警戒状 态、紧急状态、系统崩溃和恢复状态。随着电力系统的不断发展，在对其安全性和经济性进行充分考虑的基础上，又将电力系统运行状态进行了细分，划分为以下8种：安全正常状态、预警正常状态、静态紧急状态、动态紧急状态、静态极端紧急状态、动态极端紧急状态、崩溃或危机状态、恢复状态。

二、电力系统常见的几种运行状态分析

当前，在上述几种状态分析的基础上，从社会和经济发展的实际情况出发，并且结合电力系统的运行以及电力调度部门对信息的采集，现将现代电力系统常见运行状态分析如下：

1、安全正常状态

处在安全状态下的电力系统，其频率和各母线电压都处在正常的范围内，各个电源盒输变电设备都在正常的参数下运行。电力系统是一个整体，由发电机、变压器和用电设备组成，具有发电、输电、用电同时完成的特点。因为用户用电的负荷是随时随机变化的，因此，为了保证供电的稳定和供电质量，发电机发出的有功率和无功率也必须随着用电负荷随时随机的变化而变化，而且变化量应该相等。同时，为了满足电力系统发出的无功率和有功率、线路上的功率都在安全运行的范围之内，保证电力系统的安全运行状态，电力系统的所有电气设备必需处于正常的状态，并且要能够满足各种情况的需要，保证电力系统的所有发电机都能够在同一个频率同时运行。为了保证电力系统在受到正常的干扰之下不会产生设备的过载，或者电压的偏差不超出正常的范围，电力系统必须有一个有效的调节手段，使电力系统从某种正常状态过渡到另一种正常的状态。在正常状态运行下的电力系统是安全可靠的，可以实施经济运行的调度。

2、预警状态

电力系统出现警戒状态时，一般出现的情况有：负荷增加过多、发电机组因为突然出现的故障导致不能正常地运行或者出现停机的现象，或者因为电力系统中的变压器、发电机等运行环境发生变化，造成了设备容量的减少，从而导致干扰的程度超出了电力系统的安全水平。但是这时的系统仍然能够正常的运行。在这种状态下，电力调度部门就应当适当的采取一定的预防措施，比如调整负荷、改变运行状态等措施，使系统恢复到正常的运行状态。

3、紧急状态

电力系统的紧急状态可由警戒状态或者正常状态突然演变过来，造成电力系统紧急状态的一些重大故障有：第一，突然跳开大容量发电机，从而引起电力系统有功功率和无功功率的严重不平衡。第二，发电机不能保持同步运行，或者在电力系统出现紧急的状态时没有进行及时的解决和处理。第三，电力系统在出现紧急状态时，如果没有采取及时的控制措施，则将会导致电力系统失稳，电力系统的不稳定就是各发电机组不在同一个频率同时运行；电力系统不稳定将会对电力系统的安全性造成严重的威胁，有可能导致电力系统的崩溃，造成大面积的停电。第四，变压器或者发电机、线路等产生了短路的现象，短路有瞬时短路和永久性短路两种之分。对电力系统造成最严重后果的就是三相短路，特别是三相永久性的短路。在遭到雷击的时候，有可能在电力系统中发生短路，形成多重的故障。

在紧急状态运行下的电力系统是危险的，在这种状态下，系统的某些参数发生了变化，或者是出现负荷丢失的现象。这时电力调度部门应当及时的采取有效的措施进行控制。应该及时通过继电保护装置迅速切除故障，通过采取提高电力系统安全性和稳定性的措施，尽最大努力使系统恢复到正常的状态，至少应该恢复到警戒的状态，避免发生更大的事故，

以及发生连锁事故反应。

4、崩溃状态

电力系统进入紧急状态之后，如果不能及时消除故障或者采取有效的控制措施，在紧急状态下为了不使电力系统进一步扩大，调度人员进行调度控制，将一个并联的系统裂解成几个部分，此时，电力系统就进入了崩溃的状态。在通常情况之下，裂解的几个子系统因为功率不足，必须大量卸载负荷，使电力系统进入崩溃状态是为了保证某些子系统能够正常的工作，正常的发电，避免整个系统处于瓦解的边缘。电力系统的瓦解是不可控制的解列造成大面积停电的事故。

5、恢复状态

通过继电保护、调度人员的有效调度，阻止了事故的进一步扩大，在崩溃状态稳定下来之后，电力系统就可以进入恢复状态，这时调度人员可于并列之前解列机组，逐渐恢复用户的供电，之后，根据事态的发展，逐渐使电力系统恢复到正常的状态。

三、评价电力系统运行状态的指标

通常情况下，对 电力系统运行状态的评价依据，主要是根据电厂、机组以及关键线路等发生的故障对电力系统运行状态的影响；同时要考虑到电压失稳、频率失稳、线路过载等遭受破坏的可能性以及这种破坏持续的时间；另外，对于系统切换负荷的位置和范围进行计算也是对电力系统运行状态进行评价的一个依据。一般将电力系统的安全指标分为两类：

第一类是通过给定运行状态下的各个参数指标大小以及其发生的变量对于电力系统运行所产生的影响，这一类指标也称之为状态指标，这些指标主要包含有：电压幅值，灵敏度指标，频率幅值等。

第二类是正常状态和临界状态下，各种物理参数值发生的变化，其可以作为衡量 电压的稳定性和安全性，这类指标 一般也称之为裕度指标。裕度指标主要有：电压偏差，频率偏差，临界负荷节点的有功负荷差等。总的来说，对于电力系统运行状态的分析，由于从不同的角度以及不同的层面其产生的分析方法和参照的指标都存在着差异性，应当根据实际情况进行综合判断。

四、提高系统稳定性和安全性的一些措施

线路输送功率能力与线路两端电压之积成正比，而与线路阻抗成反比。因此，为了减少线路电抗，提高系统的稳定性能，可以在线路上装设串联电容，这样可以在一定程度上减少线路阻抗，提高传输效率。另外，在长线路中间装设静止无功补偿装置，这样能够有效地保护线中间电压的水平，能够快速的调整系统无功功率，这是提高系统稳定性能的重要手段。

五、电网经济运行、降损的主要技术措施。

1 、合理进行电网改造,降低电能损耗

由于各种原因电网送变电容量不足，出现“卡脖子”、供电半径过长等。这些问题不但影响了供电的安全和质量，而且也影响着线损。要充分利用在现有电网的改造基础上，提高电网供电容量和保证供电质量的前提下，运用优化定量技术降低城乡电网的线损。依靠科技进步和推广以计算机应用为主要内容的先进技术，提高电网安全经济供电的管理水平。在城乡电网建设和改造过程中要优化调整城乡电网结构，提高电网结构中的技术含量，为电网安全供电奠定良好的基础。

1.1电力线损

按经济电流密度优化合理原则可以采用两线路并联运行或增加导线截面积(同时一定程度上增加了电网的成本)。线路负荷重、供电半径过长、线路迂回供电，是造成线路损耗增大原因之一。对此，可采取在线路上增设一条导线，让两条线路并列运行的方式。

1.2合理选用变压器容量

农网改造中一些农村用电负荷。其高峰负荷时间较短而轻负荷时间较长，所以应根据农村用电负荷的实际情况合理选择配电变压器的容量，配变最大负荷率在80%、平均负荷在50%左右运行最为经济可靠，避免“大马拉小车”或重过载的现象，以减少变压器的有功功率损耗。

1.3电网类型和结构

1.3.1调整不合理的网络结构。

合理设计、改善电网的布局和结构，可避免或减少城农网线路的交错、重叠和迂回供电，减少供电半径太大的现象。简化电网电压等级，降低网络损耗。

1.3.2积极应用节能装备。

农网配变多为生活、动力及农排混合供电，因而存在有峰谷负荷相关悬殊，低谷用时间内配变二次电压升高以及配变的实际电能转换效率低的问题，而如果安装使用了配变节能自动相数转换开关，就可以解决上述问题，从而有效地降低了变压器、线路的空载、轻载损耗。

1.3.3简化电网的电压等级，降低网络损耗。

电压如能简化一级，就可减少一级设备，减少运行管理和检修工作，减少线损。高安市电网规划中，逐步淘汰35KV电网，其中城区已经消除了35KV电网。

1.3.4选用节能型变压器，淘汰高能耗变压器。

S11、S13系列变压器为目前我国10kV和35kV的电力变压器低损耗产品，对还在使用中的高能耗变压器应利用改造，合理规划，予以淘汰或更新改造。在电网改造设计中对新型变压器的容量选择，不仅应考虑到变压器容量利用率，同时更应考虑到变压器的运行效率。使变压器运行中的有功损耗和无功消耗最低。

2、合理安排变压器的运行方式，保证变压器经济运行

变压器经济运行应在确保变压器安全运行和保证供电质量的基础上，充分利用现有设备，通过择优选取变压器最佳运行方式、负载调整的优化、变压器运行位置最佳组合以及改善变压器运行条件等技术措施，从而最大限度地降低变压器的电能损失和提高其电源侧的功率因数，所以变压器经济运行的实质就是变压器节电运行。变压器经济运行节电技术是把变压器经济运行的优化理论及定量化的计算方法与变压器各种实际运行工况密切结合的一项应用技术，该项节电技术不用投资，在某些情况下还能节约投资(节约电容器投资和减少变压器投资)。

2.1合理计算变压器经济负载系数，使变压器处于最佳的经济运行区间变压器并非在额定时最经济，当负荷的铜损和铁损相等时才最经济，即效率最高。两台以上主变压器的变电所应绘出主变压器经济运行曲线，确定其经济运行区域，负荷小于临界负荷时，一台运行。负荷大于临界负荷时两台运行。由于变压器制造工艺水平不断提高，空载损耗率日趋减小，配变经济运行状态下的负荷率也日趋降低。

2.2平衡变压器三相负荷，降低变压器损耗。变压器负荷不平衡度越大，损耗也越大，因此，一般要求电力变压器低压电流的不平衡度不得超过10%，低压干线及主变支线始端的电流不平衡度不得超过20%。但低压三相负荷总是处于不断变化之中，因此配变负荷平衡管理尤为重要，要求根据负荷阶段性变化经常调整，保持三相负荷尽可能平衡。

2.3合理调配变压器的并列与分列的经济运行方式以及变压器运行电压分接头优化选择。按备用变、负载变化规律、台数组合等因素，优先考虑技术特性优及并、分列经济的变压器运行方式。在满足变压器负载侧电压需要的前提下，用定量计算方法，按电源侧电压的高低和按工况负载的大小，对变压器运行电压分接头进行优化选择，从而降低变压器损耗，提高其运行效率。

3、 合理调节配网运行方式，改善其潮流分布

3.1合理调整配电线路的联络方式。配电线路应该采取最佳运行方式使其损耗达到最小，如通过互为备用线路、手拉手线路、环网线路、并联线路、双回线路等是可以达到的。

3.2环形供电网络，按经济功率的分布选择网络的断开点。对于环形的供电网络，应根据两侧压降基本相等的原则，找到一个经济功率的断开点，正常运行时断开，使线路的电能损耗最小。

3.3推广带电作业，减少线路停电时间。对双回线路供电的网络，双回线路并列是最经济的，如因检修工作，其中一条线路停电，则由于负荷电流全部通过另一条运行的线路，会使线损大增加，因此要尽量利用带电作业，减少双回线的停电次数与时间。

4 、合理配置电网的补偿装置合理安排补偿容量

4.1增装无功补偿设备，提高功率因数。对农网线路，合理增设电容器进行无功补偿，提高功率因数。根据供电网络情况，运用集中补偿和分散补偿相结合的方法，变电所可通过高压柜灵活控制功率因数的变化。

4.2合理考虑并联补偿电容器的运行和无功功率的合理分布。在有功功率合理分配的同时，应做到无功功率的合理分布。按照就近的原则安排减少无功远距离输送。对各种方式进行线损计算并制定合理的补偿方式。

5、 做到经济调度，有效降低网损

5.1合理制定电网的运行方式。合理调整电网年度、季度运行方式，把各种变电设备和线路有机地组合起来充分挖掘设备的潜力，减少网络损耗，提高供电的可靠性。

5.2根据电网实际潮流变化及时调整运行方式。做好电网的经济调度，根据电网的实际潮流变化，及时合理地调整运行方式，做好无功平衡，改善电压质量，组织定期的负荷实测和理论计算，使电网线损与运行方式密切结合，实现电网运行的最大经济效益。尤其在农网运行中，应合理调度电力负荷，强化用电负荷管理，调整三相负荷，减少不平衡电流，从而达到配电网络的降损节能效果。

结束语：

随着电力系统的不断发展和系统规模的扩大，电力系统的经济运行将会是一个备受关注的问题，做好这方面的工作，是一个电力企业自身发展的需要，也是国家经济发展的重要保证。相信随着电力部门和专家的重视，电力系统的运行一定会朝着更加完善的方面前进。

电力系统分析篇（4）

随着全社会通讯网络建设的飞速发展，电信、网通、广电的基础通讯设施已经相当完善，网络的连接可以解决由于操作人员应用计算机水平低引起的系统维护难的问题。在应用工作站安装远程控制软件，通过远程控制可以维护一些简单计算机操作的问题。操作员可以运用本地自动更新模块来自动更新维护；信息系统数据库集中存放，这样系统管理员只需维护数据库就可以了，而操作员只要客户端网络通畅，应用系统就没有问题。

二、系统设计原则

（一）开放的系统设计。设计时，应充分考虑到电力企业资源的统一规划，可以与其他相关的开放的生产管理系统、人力资源系统、财务系统、办公系统、设备管理系统等的无缝连接。

（二）灵活性。不同的供电企业或同一供电企业的不同时期，其业务处理过程、方式可能有非常大的不同。我们的目标就是适应电力企业快速转型需要，根据企业的生产、经营、销售情况迅速制定不同的企业解决方案。

（三）先进的技术。建议采用当前流行的企业信息系统解决方案设计与软件设计思想，充分利用先进的信息技术与网络技术，进行分布式、模块化的组件开发，可提供各种专业接口，为系统问的互联和系统的扩展提供强大的技术支撑。

（四）安全性。通过客户权限管理、用户加密、数据备份、分布式应用服务以及系统出错处理等各种方法来保证系统的数据与网络安全性。其中用户权限设置应将系统用户的工作权限定义到具体功能，保证数据的访问与处理安全性。应用服务通过负载平衡算法保证系统的安全与稳定运行。

三、营销管理信息系统的开发建设

（一）系统功能划分。根据营销系统各项业务要求，系统功能可划分为：用电营销管理信息系统（包括核心业务模块、管理功能模块）和与其它系统的接口两部分，核心业务模块包括业扩管理、抄表管理、电量电费管理、收费与账务管理、计量管理、用电检查管理、系统维护管理子系统，管理功能模块是辅助决策等，系统接口包括银电联网、客服系统接口、财务系统接口、电能计量系统及各类电能采集装置的接口、OA接口、触摸屏查询等。

（二）电力营销管理信息系统。电力营销管理信息系统应有业扩报装、电费计算、档案管理、物资管理、资料管理等部分，实行数据集中管理，各供电营业所通过广电网络建立广域网实行数据共享。业扩流程纳入计算机管理并加以业扩监控，逐步达到单轨制无纸化流程。利用广电网络作为数据库通道建立供电局与各供电营业所之间的物理连接，数据库服务器放置在供电局大楼信息中心统一管理。数据库采用Oracle，系统开发工具采用Delphi。由于系统数据统一集中管理，保证了系统数据的唯一性、合法性、一致性，系统软件的升级只要将文件写入相应的数据表，操作员运行一下本地的自动更新程序即可。

（三）系统功能要求。

1．在数据处理能力方面，要求数据的存储和管理性能灵活（包括对历史数据的转储及处理），保证数据的完整性、可追忆性、可恢复性、可操作性、共享性和安全性，方便查询及分类统计。

2．在报表功能方面，应能充分利用数据库信息按要求灵活生成各类统计报表，提供灵活的报表格式。

3．在图形功能方面，应充分利用数据库信息进行动态分析，能以棒图、饼图和条形图、曲线等示之，并能按A4纸打印；图形要求美观、比例恰当、布局合理。在统计功能方面，对系统所要求的各类数据库进行一般性统计和按某种需求进行统计；统计可以由用户自定义；统计结果可以按自定义的格式用A4纸打印。

4．在保密及授权方面，应具有良好的授权机制，访问权限具有足够的授权设置级别和严密的控制管理。

5．在系统维护方面，要求方便、快捷、可靠、安全。

（四）业扩报装。

1．电力客户服务中心为新装增容用电和用电变更一口对外管理部门。

2．低压客户（综合配变供电的客户）的报装等相应事宜在所属供电所办理，各供电所应建立相应的客户档案，并及时向客户服务中心备案。

3．10kV及以上客户的报装业务在电力客户服务中心。

4．客户服务中心负责受理客户申请、客户建档、组织竣工验收、签订供用电合同等，生技科专责人负责现场勘察、确定供电方案等方面的工作，营销部负责计量等方面的工作，实业总公司负责客户施工等工作，生技科负责方案审核。

5．客户业扩工程竣工后，由客户中心组织生技科、营销部、供电所及实业总公司等有关人员，对工程进行验收，各相关科室积极配合，接到验收通知后要按时参加，及时为客户验收送电。

6．电力客户服务中心全面负责对外业务服务，对内负责有关业务流程的调度，按时完成各环节工作。

（五）电费计算。通过设立综合变用户和公用变用户这两种只计量不计费的关口表用户，来统计线损。主要功能有：读数录入，电费计算，电价字典维护，电费台账生成与打印，电量电费报表汇总，银行数据接口（委托银行代开发票、代收费的，按一定格式生成银行所需数据）。

（六）档案管理。提供模糊查询功能，输入相应的参数，能够在数据库中调出数据，供查询用户文件、表计文件、农村综合变、小城镇公用变、表库文件等资料。

（七）物资管理。实行进、销、存操作，对各供电营业所的物资进行计算机管理，统一编码，实时统计库存量，便于物资合理利用。包括：材料编码、材料进仓、材料核价、材料销售，材料结存。

四、结语

通过对各类业务模块的细分，满足供电企业营销各级管理群体的需要，既减轻了软件维护的工作量，又方便了各供电营业所相互之间的应用交流，满足数据结构统一、编码统一、运行模式统一的设计目标。全面提高供电企业的管理水平、工作效率、服务质量和决策水平，促进电力营销管理的现代化。

参考文献：

[1]邱贤辉，电力营销系统建设[J].广西电业，2007.4.

电力系统分析篇（5）

1.1输电网保护整定在时间电流原则下，舰船电力系统输电网中断路器主要采用短延时保护，通过断路器动作延时的差异来实现保护选择性。通常情况下，按照由短到长的延时时间依次对跨接断路器，母联断路器，发电机断路器进行整定。同时，为保证断路器动作的灵敏性，要求母联断路器和跨接断路器的短延时电流整定值小于发电机断路器短延时电流整定值。按照国军标要求，舰船环形输电网中断路器的整定值如表1所示。

1.2配电网保护整定舰船交流辐射状配电网一般包括三级保护，排列顺序依次是：主配电板（第一级）配电中心（第二级）分配电箱（第三级）。按照国军标的要求，这三级断路器的保护整定值设置如表2所示。其中，主配电板至配电中心的断路器不设置瞬动，通常采用短延时保护中最短短延时时间段以实现配电中心以下短路故障的选择性保护，短延时电流整定值按电流原则进行设置。其余两级断路器没有短延时保护，只设置瞬动保护，瞬动电流整定值按电流原则设置，要求上级断路器的电流整定值要大于等于下级断路器的电流整定值以保证断路器动作的灵敏性。

2时间电流保护特性

为研究断路器动作状态和断路器短路电流的匹配关系，本节分析了不同工况、不同故障点下，系统中各断路器流过的短路电流特性。由于按时间电流原则在进行断路器电流整定值的计算时，依据的是各断路器流过的最小短路电流，因此，在断路器短路电流特性分析中忽略了电网中电动机馈送的短路电流。

2.1交流环形输电网保护特性图1所示为一典型的舰船交流环形输电网，该系统由前后两个电站构成，每个电站内有两台发电机组，系统为闭环结构，开环运行，即两舷跨接线不会同时接通。当短路故障发生在输电网线路中，在不同工况和不同位置下各断路器上流过的短路电流差异较大。例如发电机G1出口断路器B1，其流过的短路电流有以下三种情况：1）G1～G4中任意一台发电机的短路电流；2）G2～G4中任意两台发电机的短路电流之和；3）G2～G4三台发电机的短路电流之和。 同理，母联断路器可能流过1～3台发电机短路电流，跨接断路器可能流过1～2台发电机短路电流。由于发电机短路电流值与短路故障类型（三相短路、相间短路）、线路阻抗、短路合闸角、发电机负荷率等因素有关，单机，双机并联和三机并联工况下由发电机提供的短路电流的变化区间分别为当短路故障发生在配电网线路中时，发电机出口断路器只可能流过1台发电机的短路电流，母联断路器仍可能流过1～3台发电机的短路电流，跨接断路器也可能流过1～2台发电机短路电流。此时各发电机提供的短路电流大小受线路阻抗影响较大，在主配电板这一级断路器的出口发生短路故障时短路电流较大。在配电网线路末端发生短路故障时，各发电机提供的短路电流很小。因此，输电网中三类断路器短路电流值在配电网发生短路故障时的分布特性如图2中横线框所示，其中格子框所示为输电网和配电网故障下短路电流分布特性的重叠部分。。由表1所述断路器整定原则，这三类断路器的短延时电流整定值都将在图2（a）中虚线左侧。由图2所示各断路器短路电流特性，在所有工况下，当环形电网中任一线路发生短路故障，各断路器的短延时保护都将启动，由断路器短延时时间的长短，按先解列电站，再断开并联机组，最后断开发电机的顺序进行保护。发电机断路器的瞬动电流整定值在图2（c）中虚线右侧且小于I″Gmin，因此，只有在三机并联或四机并联工况且发电机至出口断路器之间的线路上发生短路故障时，其瞬动保护才会启动。

2.2交流辐射状配电网保护特流辐射状配电网中断路器所经短路电流随短路点线路阻抗增加的变化曲线如图3所示，图中［I′1min，I′1max］为单台发电机运行工况下断路器B1所经短路电流的变化区间，［I″1min，I″1max］为两台发电机并联运行工况下断路器B1所经短路电流的变化区间，Id1为断路器B1短延时电流整定值，Is2、Is3分别为断路器B2和B3的瞬动电流整定值。由图3可以发现：短路前主配电板上所接发电机数量越多，配电网中断路器短路电流随短路点线路阻抗增加下降得越快；在配电网负载侧的线路末端，不同工况下断路器短路电流将逐渐逼近。这是由于在计算配电网短路故障下发电机馈送的短路电流时，可以将输电网中运行的发电机进行等效处理，而由发电机的等效公式，被等效的发电机数量越多，等效发电机的超瞬变电抗、瞬变电抗、电枢电阻等参数越小，其短路电流随线路阻抗的增加下降得越快。由于配电网断路器在不同工况下短路电流变化范围很大，按表2进行断路器整定后，当下一级线路发生短路故障时，本级断路器短路电流值可能大于其整定值，这将造成上下级断路器同时启动保护。由于断路器B1延时时间大于B2动作时间，可以实现f2故障下保护的选择性；断路器B2和B3都采用瞬动保护，必然造成某些情况下f3故障时，断路器B2和B3同时动作。

3时间电流原则保护的缺陷分析

现有舰船电力系统中时间电流原则保护方法主要的缺点在于：1）保护的选择性不够，可能造成失电范围的扩大按照表1所述原则对图1所示输电网断路器进行整定，当系统运行于如图4所示运行工况下主配电板汇流排S8上发生短路故障f1时，跨接断路器B7和B8因延时时间最短而首先动作，造成主配电板S7和S8同时失电。此时，选择性最优的断路器动作方案应该是母联断路器B6动作切除故障，仅主配电板S8失电。配电网保护选择性不佳的原因如3．2节所述，由于一般舰船电力系统中断路器短延时时间为四级，而输电网断路器短延时时间需要三级，因此配电中心以下断路器只能按电流原则设置瞬动保护。2）延时时间过长，对电网的冲击较大时间电流原则保护方法是以牺牲保护快速性为代价来实现保护的选择性。仍以图1所示舰船电网为例，当系统运行于四机单独运行工况，即母联和跨接断路器全部断开，四台发电机对各自主配电板供电，此时发电机出口断路器的短延时时间只需比主配电板断路器的短延时时间高一个等级即可。按表1所述整定原则，发电机出口断路器的短延时时间仍按最长延时时间进行整定，这将造成主配电板短路故障的切除时间较长，对发电机的绝缘、汇流排热稳定性等都是一个严峻的考验。时间电流原则保护方法应用于舰船电力系统中存在以上缺点的主要原因是断路器整定值一旦固定就无法改变，而舰船电力系统运行工况多变，不同工况下系统对保护性能的要求也有所不同，这种固定的整定值无法在每种工况下都达到最优的保护性能，只能选择一种兼顾各种运行工况的折中方案，因此造成某些工况下保护性能不佳。

电力系统分析篇（6）

中图分类号：T63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0011-01

一、我国电力系统的现状

我国当前的电力系统的稳定性转变主要是通过主干电网和微型电网和各地区的地方电网相结合，同时广泛接入储能装置和分布式电源，采用具有极强灵活性的输电方式和智能化的配电用电装置相配合，从而实现电力系统的高质量、高稳定性输电。因此，除了提升对我国电力系统的稳定控制，还需要及时完善和发展电力电子装置智能化的水平，通过提升控制工作的策略性能，才可以在电力系统中有效发挥电力电子装置的优势。

二、在电力系统中电力电子装置的应用特点

电力电子装置作为电力系统中的核心装置，在应用中对电力系统的正常运行有着重要的影响。因此需要在研究其应用前，先探究其应用特点。

（一）对系统可靠性的影响

电力电子装置可靠性是影响电力系统运行效果的重要因素，电子装置的平均维护时间、平均无故障运行时间、故障率决定了其可靠性的高低。因此对电力电子装置进行可靠性评估可以确保电力系统的运行稳定性和安全性。与此同时，可靠性估算结果能够为电力系统的维修、检查和运行提供重要的参考。

（二）故障管理特征

电子装置在进行长时间运转之后必然会出现一些故障。一般来说，电子装置的故障都是温度循环波动或者过高的温度导致的。在故障管理中，需要预测和预先诊断电子装置的故障，并且根据诊断结果制定合理的后期保护措施和维修策略。同时对于推测出的电子装置剩余工作年限，采取相关的预防对策[1]。

故障管理指的对故障的预测和诊断。当系统中的子系统或者元件出现故障时，系统中具备容错运行能力的电力电子装置可以及时更改控制方法和调制策略来实现对故障部分的隔离，从而让整套装置能够正常运行。容错运行形式分为准正常运行和降级运行两种。准正常运行指的是开启冗余设计中的子系统或者功率器件来实现正常运行状态。降级运行指的是利用系统中电力电子装置的固有冗余能力来在一定限度内保证系统在发生故障后的正常功能运行，但是会相应的减小输出功率、输出电压以及降低电能质量。降级运行相比于准正常运行具备成本低廉、运行简单，但是有利就有弊，应用范围比较小。

三、电力电子装置在电力系统中的实际应用

（一）在发电环节的运用

1.发电机组励磁。大型发电机组大都采用静止励磁技术，这种技术相比励磁机，控制更为简单而且具有更快的调节速度，这大大的提升了发电厂的运行效率和性能。在水力发电机组中应用交流励磁技术，可以实现对励磁电流频率的动态调整，从而的发电系统的水流量和水头压力进行快速的调节，不仅改善了发电质量也大大提升的发电效率。

2.风力发电。风力发电中最重要的部分就是变流器，不稳定的风能在逆变器和整流器的作用下转化为频率、电压和相位都符合电网要求的电能。随着变流器的结构的发展，模块化多电平换流器的应用大大提升了风力发电系统的电压和容量，这有利于传输导线成本和线路损耗的降低，并且促进了对海上风电的开发。

3.光伏电站。我国的大型光伏电站由逆变器组、滤波器、汇流器、升压变压器、和光复阵列组建组成，实现了对太阳能的大规模几种利用。在并联逆变器中实施友好电网的控制策略，光伏电站能够具备动态电压补偿、无功补偿和有源滤波等高级功能。当前，我国大型光伏发电系统正从示范阶段向大范围推广阶段转型，因此在其中还存在诸如热斑效应、逆变器组合和多峰值等不够理想的技术问题。所以，在光伏电站的设计过程中需要充分考虑逆变器的组合方式以及光伏阵列的组合方式。

（二）在电能储存环节的运用

1.可调速的抽水蓄能

应用储能技术的目的是缓解用电高峰的用电需求，从而有效提升目前电力设备的运行效率和利用率。一方面，避免了电网故障对电力系统的影响，提升了电能的利用率和质量，另一方面，为社会的发展提供了可靠和优质的电能[2]。

抽水蓄能电站通常由上水库、下水库和发电系统组成，在运行过程中，因为上下水库间的落差在持续的变化，因此只有保持变速的状态才能发挥抽水蓄能电站的最大发电效率。可调速的抽水蓄能机组中主要采用转子绕组励磁技术，并且利用周波换压器来调节励磁系统。

通过对抽水蓄能机组电流幅值和频率的调节，可以更便捷的切换启动和运行模式，从而最大程度上发挥电力系统中调频、突发事故处理和调峰填谷的功能。

2.电池储能

电池储能中的主要部分是电池系统和功率调节系统，电池系统中主要应用钠硫电池和锂离子电池，变换器主要采用小功率DC/DC变换器，从而实现对电池模块的均衡使用。高峰值和大功率的DC/DC变换器主要集成到内部电池模块中，这简化了对均衡控制的要求并且优化了对功率的调节。电网和电池系统中的电力电子接口是电压型四象限变换器，可以进行有效的电池充放电管理和储能系统中的相关并网功能。

（三）在输电环节中的应用

1. 直流输电。直流输电方式包括常规直流输电形式和荣幸直流输电形式。其中，常规直流输电使用的是晶闸管换流器，而柔性直流输电中使用的是具有全控器件的换流器。两者相对比，后者可以控制无功功率和有功功率，比不需要无功补偿装置和滤波装置，能够实现潮流反转的固定电压极性和无源负荷供电等功能，所以广泛运用到孤岛用电、电网互联、城市供电、和可再生能源介入领域中。柔性直流输电在发展过程中，其换流器拓扑转变为模块化多电平，这大大降低了开关应力压、开关频率、输出电压的畸变和谐波。

2.分频输电。在分频输电系统中应用低频率来进行电能传输，能够有效加强电力系统的电能传输能力，减小交流输电线路的电器距离，并且有效一直线路电压的波动。对于使用低转速发电机的风电和水电等利用可再生能源的发电系统中，尤其适合低频输电和发电[3]。

3.固态变压器。固态变压器具有变换电力电子的作用，能够变换电流或者电压的相位、形状、相数、频率和复制等参数，是一种新型的变压器。固态变压器还具备电能质量调节和控制潮流的功能，通过将其广泛的应用到电力系统中，能够明显的提升电力系统的稳定性，并且采用更灵活的输电形式。进而实现对智能化电力系统的有效控制，同时提供高品质的、形式多样的交流电源和直流电源[4]。

四、电力电子装置实际应用中需要解决的问题

为了符合电力系统的目前的需要和未来发展需要，需要尽快解决以下电力电子装置的相关问题：（1）大容量高电压电力电子装置的拓扑优化、模块集成技术以及设计理论探究。（2）大容量电力电子装置的运行控制策略和非线性分析探究。（3）固态限流器以及潮流控制器在柔流输电系统中的应用4.我国大型光伏电站中如何对并网逆变器集群进行有效控制5.关于多能源储能电力系统的变换器的运行、设计和操控研究。

结论：综上所诉，电力电子装置的应用和开发能够有效提升电力系统的安全性和可靠性，不仅实现了对电力系统的自动化控制，而且促进了电力系统向智能化的转型。在对电力电子装置进行实际应用前，不仅需要探究电力电子装置的应用范围和方法，还需要做好对电力电子装置的可靠性、回路仿真和故障运用研究，最终实现电力系统的可持续化发展。

参考文献

电力系统分析篇（7）

中图分类号：F470.6 文献标识码：A

前言

上世纪20年代以来，许多电力方面的研究者就开始意识到电力系统存在着稳定问题，并且许多研究者开始投入到电力系统的研究中。随着科技的发展和经济的进步，电力系统越来越复杂和庞大，电力系统稳定问题也越来越突出，给电力系统的稳定运行带来困难。

1.电力系统稳定的定义

2004年，专家在报告中给出了新的电力系统稳定的定义以及电力系统稳定的分类，报告中对于电力系统稳定定义这样描述的：电力系统稳定性是指在给定的初始运行方式下，一个电力系统受到物理扰动后仍能够重新获得运行平衡点，且在该平衡点大部分系统状态量都未越限，从而保持系统完整性的能力。并且报告中指出电力系统的稳定分为三大类，分别为电压稳定、功角稳定和频率稳定，又由这三大类分成各个方面的子类。

电力系统的稳定性在整个系统的正常工作中占据非常重要的地位，决定了限制交流远距离输电的输电距离和限制交流电远距离输电的输电能力。除此之外，随着经济的发展与科技的进步，城市乃至乡村的用电量逐渐的增长，从而导致了一些大型的电网其负荷中心的用电容量越来越大，因此长距离的重负荷输电变得非常普遍。长距离的重负荷输电导致电力系统的安全运行也出现了很多问题，因此电力系统的稳定性需要进一步加强。

2.电力系统稳定文类

2.1功角稳定

电力系统中的功角稳定是指系统中互联的同步电机保持同步的能力，电力系统同常见的功角稳定问题主要是缺乏足够的震荡阻尼。相对于其他的电力系统稳定研究，专家对于功角稳定的研究起步比较早，因此在研究方法和研究成果上也比较成熟。电力系统稳定中的功角稳定的研究主要是根据同步电机的电力矩变化以及同步电机的特性来找出导致功角不稳定的一些因素，例如同步力矩不足，或者阻尼力矩不足等稳定。功角稳定中出现的主要问题是由缺乏足够的同步转矩而导致的静态稳定和暂态稳定问题，除此之外还有因为缺乏足够的阻尼转矩而导致的小干扰稳定和大干扰稳定等问题。

2.2电压稳定

电力系统中的电压稳定研究比较晚，但是在电力系统稳定中的作用非常重要，近年来也得到许多研究者的重视。电压稳定性是指在一定的出事运行状态下，电力系统突然遭受了扰动，但是电力系统的母线能够维持稳定电压的能力。根据扰动的大小，电力系统的电压稳定分为打干扰电压稳定和小干扰电压稳定。有关报告中指出，功角稳定和电压稳定存在着一定的区别，但不是基于有功功率和无功功率之间的若耦合关系，电力系统在重负荷状态下，功角稳定和电压稳定都受到扰动前有功和无功潮流影响。

2.3频率稳定

电力系统的频率稳定也非常重要，一个电力系统的频率稳定是指电力系统在发生突然的有功功率扰动后，电力系统不发生频率崩溃，并且系统的频率能够保持或者恢复到允许的频率范围内的能力。电力系统的频率稳定主要用于研究 电力系统的低频减载配置的有效性和合理性，除此之外还研究电力系统的旋转备用容量以及计算机与电网的协调问题。

电力系统的发电机组的一次调频功能关系着电力系统电网的频率稳定性。近年来，由于城市化与工业化的推进，用电量越来越多，电网的规模也越来越大，因此电力系统的发电机组的一次调频功能非常重要。为了满足近年来电力需求的增长，使得电力系统稳定安全运行，需要加强调速系统的管理，制定电网频率调整策略来提高电力系统的频率稳定性。

3.电力系统稳定性的研究现状

上个世纪20年代以来，许多电力方面的研究者就开始意识到电力系统稳定性存在着不少的问题，并且着手研究电力系统的安全稳定运行等重要方面。近年来，由于经济的发展和科技的进步，城市化及工业化都有了很大程度的发展，因此电力系统的安全稳定运行变得尤其重要。由于近年来用电量的增大，电网的规模也越来越大，电力系统失稳而出现的事故也频频发生，这些事故不仅危害了人身安全，也造成了巨大的经济损失和社会影响，因此，有更多的学者投入到电力系统稳定性的研究当中。对于电力系统问题的研究，功角稳定研究起步比较早，研究相对成熟一些，电压稳定研究起步比较晚，但是近年来也受到了各国学者的高度重视。

4.电力系统稳定控制对象

4.1发电机励磁

发电机励磁控制的主要任务就是维持发电机或者其他控制点的电压在给定的水平上以及提高电力系统运行的稳定性，因此发电机励磁控制有两个目标：改善系统的稳定性和满足发电机机端电压的调节特性，其中系统的稳定性主要是指功角稳定。发电机励磁控制的这两个目标是互相矛盾的，因此大多数非线性励磁控制器在发挥作用时以控制发电机的功角为主来提高电力系统的稳定性。

在电力系统稳定运行中，发电机励磁控制作为一种经济、有效的稳定控制措施受到广大电力研究者的关注。同步发电机的励磁控制器单元的工作原理如下：检测同步发电机的电压、功率、电流等状态量，然后按照标准的控制规律对励磁功率单元发出一定的控制信号，再通过控制励磁功率单元的输出来实现对励磁系统的控制功能。

4.2负荷频率

一个电力系统的负荷不是静止的，而是经常变化的，但是电力系统在运行时要保证功率的传输质量，因此依靠电力系统的频率对发电机负荷进行控制是非常有必要的。电力系统在正常运行时，一般不会有太大的负荷变化，仅会遭受比较小的负荷变化，所以在研究负荷频率时可以用线性模型来模拟电力系统的运行状态。有资料提出了一些关于电力系统负荷频率的研究，提出一种控制器叫做鲁棒负荷频率控制器，并且将这种控制器运用在电力系统中用来确保稳定。鲁棒控制器在电力系统的负荷频率控制中，适用于处理小参数不确定性，而自适应控制则用于处理大参数不确定性，因此负荷频率的控制进一步提高了参数不确定性的范围。

4.3 FACTS控制

柔流输电系统（FACTS）是用于描述一些基于大功率电力电子器件的控制器，这种控制器应用最新的电子发展技术和现代控制技术对电力系统的参数和电力系统的网络结构进行有效的控制，并且有助于实现输送功率的合理分配，降低输送过程中的功率损耗和发电成本，大幅度地提高了电力系统的稳定性。电力系统依靠这样的控制器，不仅能够提高整个电网的功率传输能力，而且能够使得电力系统更容易控制。

4.4原动机汽门/水门

近年来，在电力系统的稳定性研究中，原动机的研究也逐渐丰富起来，其中，原动机的“调速”系统发生了很大的改进。先前的原动机多数采用机械液压式“调速”系统，自从原动机改成了电液式“调速”系统，原动机的传动方式也发生了很大的改变。电液式“调速”系统的原动机，通过汽门/水门对原动机的转矩进行控制，能够有效地改善电力系统的稳定水平。

5.结语

在现代化的工业发展中，电力系统作为一个多维、多目标、关联性和分散性都较大的复杂系统，其安全稳定运行非常重要。在研究电力系统稳定工作时，必须对电力系统内部的结构及工作原理掌握深刻，更要对各种控制器的工作原理及注意事项了解全面，运用多种稳定控制方法，使得电力系统的安全稳定的运行。

电力系统分析篇（8）

现在在高压电力计量系统中存在的一个很普遍的现象就是针对电能表实施分流窃电。分流窃电往往通过导线针对电能表外部或者内部的电流线圈进行短接，这样就能够减小电能表线圈的电流，最终实现窃电的目的。本文首先分析了电能表电流线圈在高压电力计量系统被短接分流窃电的故障，随后将故障检测模型建立起来，并且对故障检测的有效性进行分析。

1.故障分析

图1所示为高压电力计量系统的原理，在该示意图当中电度表的两个计量单元分别用“1”和“2”来代替，电压互感器用TV1以及TV2来表示，电流传感器用TA1和TA2来表示，A和C相的电流用IA和IC来表示，在经过电流互感器变化之后IA和IC的二次电流用Ia和Ic来表示[1]。

图1 高压电力计量系统接线示意图

图2 电流互感器二次回路电路示意图

图3 电流互感器二次回路等效电路

从图1当中，我们可以发现电流互感器的两个二次回路机构也就是TA1和TA2是相同的。为了能够使本次研究更加方便，在这里专门针对TA2电流互感器的二次回路进行研究。TA2电流互感器的二次回路的电路图如图2所示，而图3则是其等效电路图，导线MP之间的阻抗要能够ZL来表示，导线NQ之间的阻抗用ZL2来表示，二次回路中接头接触阻抗用ZK来表示，电能表线圈内总阻抗用其中的ZM来表示。

从图3当中，我们可以得出：

=ZK+ZM+ZL1+ZL2 （1）

在电能表电流线圈在高压电力计量系统被短接分流窃电主要的手段就是在外部（内部）接线端子处通过导线短接其中电能表的电流线圈。也就是等于将一段小于电能表电流线圈阻抗的导线连接在图2当中的PQ两点之间。图4为电路在短接之后的示意图，图5为其等效电路示意图，而其分流导线的阻抗则用ZD来表示[2]。

图4 短接电能表线圈电路示意图

图5 短接电能表线圈等效电路示意图

2.故障检测模型的建立

通过分析分流窃电故障，我们可以知道，电能表电流线圈在高压电力计量系统当中被短接之后，电流互感器二次绕组端电压和电流在通过电能表电流线圈时两者会产生不相等的比值。针对这一变化，可以将故障检测系统建立起来。利用滤波以及A/D转换等电路，基于单片机的实时监控系统可以对其中二次绕组端电压数据进行采集，而且利用RS232（RS485）通信接口实时监控系统还可以对电能表电流线圈当中经流的电流数据进行读取，这样，高监控系统就能够针对电流线圈分流窃电故障与电流互感器二次绕组端电压和电流在通过电能表电流线圈时两者的比值的变化情况进行实时的监控，如果有异常增大的情况出现在两者的比值当中，就表示电能表电流线圈被短接的现象发生了，这时候报警信号就会被监控系统发出来。与此同时，监控系统还可以针对被短接电能表电流线圈当中电流的真实大小计算出来，最终能够对高压用户实际消耗的电量进行准确的计算[3]。

3.电力计量系统分流窃电模型的仿真研究

3.1 防真环境

如果0-5A是标准的电流互感器的二次侧电流，那么随着电网负荷的不断变化，电流互感器的二次侧电流也会出现相应的变化。笔者研究了某两班制制造企业的经过高压计量系统的电能表线圈电流，在该研究当中，笔者发现，通常情况下不规则的变化属于实际的负荷变化的特征，因此不规则的变化情况也相应的出现在高压计量系统的一次侧电流变化当中。为了能够对其进行简单的描述，暂时用I（k）=1500[sin（t）]来对该企业的一次侧电流曲线进行描述。三相三线有功标准电能表有功压降在电流线圈当中通常为0.1～0.5V，ZM=（0.01～0.5）Ω是其线圈阻，在本文当中选择的是ZK=0.05Ω，此外，在本文当中将5VA作为电流互感器的额定负载，如果将1.0作为其功率因数，将5A作为其二次电流，那么就能够将其对应的额定负载计算出来。以国家的规定为根据，我们知道额定负载S2N与额定负载0.25S2N之间是电流互感器的二次负载的规定范围，因此RL=（0.01～0.5）Ω是其二次回路二次连接线阻抗，而在本文当中选择的是RL=（0.5）Ω，选择铜导线作为短路线，ZD=0.05Ω就是其阻抗。

3.2 仿真结果分析

通过对仿真结果的研究，我们可以发现如果在正常的高压计量系统当中，电流线圈分流窃电故障与电流互感器二次绕组端电压和电流在通过电能表电流线圈时两者的比值是一个常数，只有电流互感器的二次回路阻抗才与这个常数之间存在着一定的关系，而高压系统的负荷变化则与之没有任何的关系。也就是说，如果有变化的情况出现在比值检测信号，一般不会是因为负荷的变化造成的，这时候能够判断出有变化的情况出现在电流互感器的二次阻抗，以检测比值出现的各种变化作为依据，就能够将高压计量系统的电能表电流线圈在某一时间点被短接的情况看出来，可以将电流在被短接的电能表电流线圈中的大小计算出来，最终能够对用户实际消耗的电量进行准确的计算。

4.结语

本文分析了电流互感器在高压电力计量系统当中的二次电流，并且将电流线圈分流窃电故障与电流互感器二次绕组端电压和电流在通过电能表电流线圈时两者的比值得出来，从而证明了窃电往往通过导线针对电能表外部或者内部的电流线圈进行短接，并且有针对性的将故障检测的数学模型建立起来，而仿真结果也对这个模型能够将通过导线针对电能表外部或者内部的电流线圈进行短接窃电的情况检测出来，同时还能够将高压电力计量系统在电能表电流线圈被短接之后少计的电量计算出来。

参考文献

电力系统分析篇（9）

我国当前的电力系统的稳定性转变主要是通过主干电网和微型电网和各地区的地方电网相结合，同时广泛接入储能装置和分布式电源，采用具有极强灵活性的输电方式和智能化的配电用电装置相配合，从而实现电力系统的高质量、高稳定性输电。因此，除了提升对我国电力系统的稳定控制，还需要及时完善和发展电力电子装置智能化的水平，通过提升控制工作的策略性能，才可以在电力系统中有效发挥电力电子装置的优势。

二、在电力系统中电力电子装置的应用特点

电力电子装置作为电力系统中的核心装置，在应用中对电力系统的正常运行有着重要的影响。因此需要在研究其应用前，先探究其应用特点。

（一）对系统可靠性的影响

电力电子装置可靠性是影响电力系统运行效果的重要因素，电子装置的平均维护时间、平均无故障运行时间、故障率决定了其可靠性的高低。因此对电力电子装置进行可靠性评估可以确保电力系统的运行稳定性和安全性。与此同时，可靠性估算结果能够为电力系统的维修、检查和运行提供重要的参考。

（二）故障管理特征

电子装置在进行长时间运转之后必然会出现一些故障。一般来说，电子装置的故障都是温度循环波动或者过高的温度导致的。在故障管理中，需要预测和预先诊断电子装置的故障，并且根据诊断结果制定合理的后期保护措施和维修策略。同时对于推测出的电子装置剩余工作年限，采取相关的预防对策[1]。

故障管理指的对故障的预测和诊断。当系统中的子系统或者元件出现故障时，系统中具备容错运行能力的电力电子装置可以及时更改控制方法和调制策略来实现对故障部分的隔离，从而让整套装置能够正常运行。容错运行形式分为准正常运行和降级运行两种。准正常运行指的是开启冗余设计中的子系统或者功率器件来实现正常运行状态。降级运行指的是利用系统中电力电子装置的固有冗余能力来在一定限度内保证系统在发生故障后的正常功能运行，但是会相应的减小输出功率、输出电压以及降低电能质量。降级运行相比于准正常运行具备成本低廉、运行简单，但是有利就有弊，应用范围比较小。

三、电力电子装置在电力系统中的实际应用

（一）在发电环节的运用

1.发电机组励磁。大型发电机组大都采用静止励磁技术，这种技术相比励磁机，控制更为简单而且具有更快的调节速度，这大大的提升了发电厂的运行效率和性能。在水力发电机组中应用交流励磁技术，可以实现对励磁电流频率的动态调整，从而的发电系统的水流量和水头压力进行快速的调节，不仅改善了发电质量也大大提升的发电效率。

2.风力发电。风力发电中最重要的部分就是变流器，不稳定的风能在逆变器和整流器的作用下转化为频率、电压和相位都符合电网要求的电能。随着变流器的结构的发展，模块化多电平换流器的应用大大提升了风力发电系统的电压和容量，这有利于传输导线成本和线路损耗的降低，并且促进了对海上风电的开发。

3.光伏电站。我国的大型光伏电站由逆变器组、滤波器、汇流器、升压变压器、和光复阵列组建组成，实现了对太阳能的大规模几种利用。在并联逆变器中实施友好电网的控制策略，光伏电站能够具备动态电压补偿、无功补偿和有源滤波等高级功能。当前，我国大型光伏发电系统正从示范阶段向大范围推广阶段转型，因此在其中还存在诸如热斑效应、逆变器组合和多峰值等不够理想的技术问题。所以，在光伏电站的设计过程中需要充分考虑逆变器的组合方式以及光伏阵列的组合方式。

（二）在电能储存环节的运用

1.可调速的抽水蓄能

应用储能技术的目的是缓解用电高峰的用电需求，从而有效提升目前电力设备的运行效率和利用率。一方面，避免了电网故障对电力系统的影响，提升了电能的利用率和质量，另一方面，为社会的发展提供了可靠和优质的电能[2]。

抽水蓄能电站通常由上水库、下水库和发电系统组成，在运行过程中，因为上下水库间的落差在持续的变化，因此只有保持变速的状态才能发挥抽水蓄能电站的最大发电效率。可调速的抽水蓄能机组中主要采用转子绕组励磁技术，并且利用周波换压器来调节励磁系统。

通过对抽水蓄能机组电流幅值和频率的调节，可以更便捷的切换启动和运行模式，从而最大程度上发挥电力系统中调频、突发事故处理和调峰填谷的功能。

2.电池储能

电池储能中的主要部分是电池系统和功率调节系统，电池系统中主要应用钠硫电池和锂离子电池，变换器主要采用小功率DC/DC变换器，从而实现对电池模块的均衡使用。高峰值和大功率的DC/DC变换器主要集成到内部电池模块中，这简化了对均衡控制的要求并且优化了对功率的调节。电网和电池系统中的电力电子接口是电压型四象限变换器，可以进行有效的电池充放电管理和储能系统中的相关并网功能。

（三）在输电环节中的应用

1. 直流输电。直流输电方式包括常规直流输电形式和荣幸直流输电形式。其中，常规直流输电使用的是晶闸管换流器，而柔性直流输电中使用的是具有全控器件的换流器。两者相对比，后者可以控制无功功率和有功功率，比不需要无功补偿装置和滤波装置，能够实现潮流反转的固定电压极性和无源负荷供电等功能，所以广泛运用到孤岛用电、电网互联、城市供电、和可再生能源介入领域中。柔性直流输电在发展过程中，其换流器拓扑转变为模块化多电平，这大大降低了开关应力压、开关频率、输出电压的畸变和谐波。

2.分频输电。在分频输电系统中应用低频率来进行电能传输，能够有效加强电力系统的电能传输能力，减小交流输电线路的电器距离，并且有效一直线路电压的波动。对于使用低转速发电机的风电和水电等利用可再生能源的发电系统中，尤其适合低频输电和发电[3]。

3.固态变压器。固态变压器具有变换电力电子的作用，能够变换电流或者电压的相位、形状、相数、频率和复制等参数，是一种新型的变压器。固态变压器还具备电能质量调节和控制潮流的功能，通过将其广泛的应用到电力系统中，能够明显的提升电力系统的稳定性，并且采用更灵活的输电形式。进而实现对智能化电力系统的有效控制，同时提供高品质的、形式多样的交流电源和直流电源[4]。

电力系统分析篇（10）

电力设备的运行稳定性与我们的日常生活息息相关，目前，电力设备逐渐广泛应用于我国电力系统中，发挥着越来越重要的作用。电力设备的运行功率较大，在运行过程中极易发生各种故障，影响了人们日常生活的正常进行。继电保护技术主要是指研究电力系统故障及其解决对策的技术，文章将对电力系统继电保护可靠性评估及分析进行研究，具有一定的现实意义。

1 继电保护可靠性评估及分析的基本内容和研究现状

电力系统的运行稳定性与我们的日常生活息息相关，在我们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。在发电与供电过程中，电力系统需要在较为恶劣的运行环境中长期大功率不间断地运转，极易发生各种运行故障。电力系统继电保护技术主要是指分析和研究电力系统运行过程中可能存在或发生的各种故障以及可能会危及电力系统安全运行的安全隐患，从而制定完善的自动化反故障措施的技术。将继电保护技术应用于电力系统中，可以显著降低电力系统故障的发生率，使电力系统长期处于稳定运行状态。随着我国计算机技术和数字化技术的快速发展，继电保护技术不断发展和进步，逐渐趋于成熟。继电保护可靠性评估和分析主要是指采用各种可靠性指标来衡量电力系统继电保护技术是否能够在电力系统故障时高效、快速地完成排除故障的任务。

对电力系统继电保护可靠性进行评估和分析可以增强电力系统保护系统的质量和效率，显著降低电力系统的故障发生率，从而确保电力系统的运行稳定性。随着我国科学技术水平和理论研究水平的不断提升，继电保护可靠性评估和分析技术得到了长足的进步和发展，逐渐广泛应用于电力系统领域。近些年来，我国对继电保护可靠性评估和分析技术进行了广泛深入的研究，继电保护可靠性评估和分析技术得到了进一步的发展。但由于我国继电保护可靠性评估和分析技术起步较晚，目前仍存在各种各样的问题，影响了继电保护可靠性评估和分析技术的广泛应用，有待于进一步改进和完善。

2 继电保护可靠性指标及影响继电保护可靠性的因素

2.1 继电保护可靠性指标

采用继电保护可靠性指标可以较为方便快捷地对继电系统的可靠性进行评估和分析，具有一定的现实意义。继电保护可靠性指标主要包括概率、持续时间、频率和期望值指标等。概率很难通过实验准确得到，在电力系统继电保护可靠性评估和分析过程中往往采用多次实验的平均频率指作为事件的概率值。继电保护概率可靠性指标主要包括可靠度、不可靠度、可用度、不可用度、失效率、修复率等；继电保护持续时间可靠性指标主要包括电力系统平均无故障时间、电力系统平均修复时间等；继电系统期望值可靠性指标主要是指继电保护系统在相应时间段内发生故障的期望次数值。

2.2 影响继电保护可靠性的因素

电力系统继电保护系统的构成极为复杂，继电保护系统的子系统数量极多，因此，影响继电保护系统可靠性的因素较多，主要包括以下四个方面。其一，继电保护系统微机保护装置软件，继电保护系统微机保护装置软件的适用性会直接影响继电保护系统的可靠性；其二，继电保护系统微机保护装置硬件，继电保护系统的正常运行必须建立在相应的硬件基础上，微机保护装置硬件的质量会直接影响继电保护系统的可靠性；其三，继电保护系统一次性设备，继电保护系统中存在大量的一次性设备，例如电压、电流互感器和断路器等，一次性设备的质量也会影响继电保护设备的可靠性；其四，继电保护系统线路，继电保护系统中有大量的回路线路，回路线路在运行过程中极易出现短路、接触不良、老化等现象，会严重影响继电保护系统的可靠性。

3 不同继电保护配置方案的可靠性评估及分析模型

目前，我国电力系统的电压等级并不完全相同，主要包括220千伏、330千伏、500千伏和750千伏等几种电压等级。对于不同电压等级的电力系统，往往配置不同类型的继电保护装置，对于不同继电保护配置方案的继电保护系统往往采取不同的可靠性评估和分析模型。可靠性评估和分析模型主要包括两套主保护无后备保护系统可靠性评估和分析模型、两套主保护一套近后备保护系统可靠性评估和分析模型和两套主保护一套远后备一套近后备保护系统可靠性评估和分析模型等，下文将对各继电保护可靠性评估和分析模型进行详细的分析和研究。

3.1 两套主保护无后备保护系统可靠性评估和分析模型

两套主保护无后备保护系统的马尔可夫模型如图1所示。

图1 两套主保护无后备保护系统的马尔可夫模型图

两套主保护无后备保护系统可靠性评估和分析模型主要是指对采用两套主保护无后备保护系统的继电保护系统进行可靠性评估和分析的模型。在此评估和分析模型基础下，继电保护系统的可靠性指标计算方法为：

可用度：1-（P4+P5+P6）

不可用度：P4+P5+P6

继电保护系统的误动率：P5+P6

继电保护系统的拒动率：P4

采用以上几种继电保护系统可靠性指丝梢远圆捎昧教字鞅；の藓蟊副；は低车募痰绫；は低车目煽啃越行评估和分析，对继电保护系统的科学使用具有一定意义的参考价值。

3.2 两套主保护一套近后备保护系统可靠性评估和分析模型

两套主保护一套近后备保护系统的马尔可夫模型如图2所示：

图2 两套主保护一套近后备保护系统的马尔可夫模型图

两套主保护一套近后备保护系统可靠性评估和分析模型主要是指对采用两套主保护一套近后备保护系统的继电保护系统进行可靠性评估和分析的模型。在此评估和分析模型基础下，继电保护系统的可靠性指标计算方法为：

可用度：1-（P5+P6+P7+P8+P9）

不可用度：P5+P6+P7+P8+P9

继电保护系统的误动率：P6+P7+P8+P9

继电保护系统的拒动率：P5

采用以上几种继电保护系统可靠性指标可以对采用两套主保护一套近后备保护系统的继电保护系统的可靠性进行评估和分析，对继电保护系统的科学使用具有一定意义的参考价值。

3.3 两套主保护一套远后备一套近后备保护系统可靠性评估和分析模型

两套主保护一套远后备一套近后备保护系统的马尔可夫模型如图3所示。

图3 两套主保护一套远后备一套近后备保护系统的马尔可夫模型图

两套主保护一套远后备一套近后备保护系统可靠性评估和分析模型主要是指对采用两套主保护一套远后备一套近后备保护系统的继电保护系统进行可靠性评估和分析的模型。在此评估和分析模型基础下，继电保护系统的可靠性指标计算方法为：

可用度：P1+P2+P3+P4+P5

不可用度：1-（P1+P2+P3+P4+P5）

继电保护系统的误动率：P7+P8+P9+P10+P11+P12

继电保护系统的拒动率：P6

采用以上几种继电保护系统可靠性指标可以对采用两套主保护一套远后备一套近后备保护系统的继电保护系统的可靠性进行评估和分析，对继电保护系统的科学使用具有一定意义的参考价值。

电力系统继电保护技术逐渐广泛应用于我国电力系统中，显著降低了电力系统的故障发生率，提高了电力系统的运行稳定性，为我国电力系统的快速发展做出了巨大的贡献。电力系统管理人员应该结合日常工作实践，不断将最新的研究成果融入电力系统继电保护过程中，提高电力系统继电保护技术的可靠性，使继电保护技术在电力系统中发挥更重要的应用价值。

参考文献