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【關鍵詞】負荷預測;負荷密度;負荷曲線;負荷特性
引言
空間負荷預測是城市電網規劃的基礎,在城市電網規劃中,不僅要有預測負荷的量,還要有預測負荷的空間分布。只有在確定了負荷空間分布的基礎上,才能準確地進行變電站布點和線路走廊規劃。而負荷密度法是空間負荷預測的代表,在采用負荷密度法進行負荷預測時,負荷密度是一個非常關鍵的因素,取值是否恰當會影響預測結果的正確性。
本文以居住建筑為例,針對某沿海城市的實際情況,對該市居住建筑的負荷密度進行了抽樣實測,分析研究它們的負荷特性,并推薦其典型日的負荷曲線。
1 典型居住建筑的確定
典型居住建筑的選取需要同時滿足兩個要求:一是典型性,要求建筑量上規模、性質比較單一、使用率比較高和區域建成度高;二是可測性,要求負荷數據可以連續、準確地測得。
根據上述原則,選取A、B、C、D、E五個小區作為本次典型居住建筑負荷密度的研究對象,選取A小區和B小區作為本次典型居住建筑負荷曲線的研究對象。
2 負荷密度及負荷曲線分析
2.1 負荷密度計算
(1)單位用地面積負荷密度=用電負荷÷用地面積。
(2)單位建筑面積負荷密度=用電負荷÷建筑面積。
根據實測數據,計算A、B、C、D、E五個小區的負荷密度見下表:
表1 居住建筑負荷密度
名稱 建筑面積
(平方米) 用電負荷
(千瓦) 單位建筑面積負荷密度
(瓦/平方米)
A小區 203000 2444.2 12.0
B小區 230000 2333.4 10.1
C小區 200750 3158.4 15.7
D小區 118552 1148.2 9.7
E小區 110000 2364.6 21.5
2.2 典型日負荷曲線定性分析
典型日負荷曲線定性分析的內容是最大負荷日出現時間和日最大負荷出現時間。分析方法為:提取研究對象負荷最高的3天繪制成負荷曲線。根據繪制的A小區和B小區負荷曲線(圖1和圖2)可見,A小區和B小區負荷曲線的走勢大致一樣,在凌晨時負荷較低,早上6點30分到7點30分之間出現一個小高峰,白天基本持平,到下午17點負荷開始上升,在22點與23點之間達到最大值。
圖1 A小區典型日負荷曲線
圖2 B小區典型日負荷曲線
2.3 溫度相同日負荷曲線定性分析
溫度相同日負荷曲線定性分析的內容是比較溫度相同時,工作日、周末和國慶日負荷的大小關系及差異。選取A小區和B小區在溫度都為30度的工作日、周末和國慶日3天的負荷調查數據繪制負荷曲線,并比較得出,兩個小區的負荷在溫度相同的這3天里相差不大。
2.4 溫度不同日負荷曲線定性研究
溫度不同日負荷曲線定性研究的內容是研究典型建筑的溫度敏感系數。
溫度敏感系數=(高溫日最高負荷-低溫日最高負荷)÷高溫日最高負荷。
A小區和B小區負荷在溫度相同時的工作日、周末和國慶日相差不大,為研究負荷對溫度的敏感度,取溫度不同的工作日2天繪制負荷曲線并比較得出,A小區和B小區負荷對溫度敏感度較高,其中A小區溫度敏感系數為0.42,B小區溫度敏感系數為0.38。
2.5 小結
(1)居住建筑最高負荷一般出現在工作日的晚上22點到23點之間。
(2)居住建筑對溫度的敏感度較高。
(3)居住建筑溫度相同時,負荷在工作日、周末和國慶日相差不大。
3 負荷密度及典型日負荷曲線推薦
3.1 負荷密度推薦值
通過表1可知,各研究對象的單位建筑面積負荷密度較為接近,實測范圍在10-22瓦/平方米之間。本文以本次實測調研得出的單位建筑面積負荷密度為基礎,并參考了《民用建筑電氣設計數據手冊》、《建筑電氣專業技術措施》和《電氣專業設計統一技術措施》,同時考慮為未知用電設備的增加預留部分容量,提出了居住建筑的建筑面積負荷密度推薦指標,取值范圍為16-25千瓦/平方米。
3.2 典型日負荷曲線推薦
典型建筑日負荷曲線每隔半個小時有一個記錄數據,每天有48個負荷點,將其各典型日負荷曲線對應的負荷點相加,然后將相加后所得的48個負荷點的平均值同時除以最高負荷點,將相除后的這些負荷點用直角坐標描述出來,并用折線連接起來就得到推薦典型日負荷曲線。
4 結語
本文以居住建筑為例,介紹了某沿海城市典型建筑的電力負荷特性研究方法,推薦了居住建筑的規劃單位建筑面積負荷密度指標,描繪了居住建筑的典型日負荷曲線。以此方法,同樣可以對其他各類性質用地的電力負荷特性進行研究,分別提出它們的規劃單位建筑面積負荷指標,并描繪出他們的典型日負荷曲線。在此基礎上,還可進一步研究出各類性質用地之間的用電同時率,從而建立負荷預測平臺,可較準確地預測各類規劃的最大用電負荷,為電網的規劃、建設、運行和管理提供科學的依據。
參考文獻:
艾美特電壓力鍋復檢合格,對消費者健康無危害
據悉,本次被認為鉻含量超標的產品是艾美特牌CY203J電壓力鍋。這款產品是艾美特于2011年12月委托“中山市金廣家庭電器制造有限公司”生產的,首批生產共1000個成品。據艾美特相關人員介紹,這款產品本身產量少,且有相當部分庫存,涵蓋的消費者范圍有限。
今年2月,國家日用金屬制品質量監督檢驗中心在例行抽檢中,監測艾美特牌CY203J電壓力鍋鉻超標,并出具產品不合格報告。“高層十分重視此次抽檢結果,在第一時間就下達了調查清楚的指示,要求第一時間給消費者準確的答復”,艾美特相關負責人在接受記者采訪時表示,企業隨即展開了產品自檢、送檢工作,同時將內鍋送國際第三方檢測單位檢測,檢測報告顯示,CY203J電壓力鍋的鉻萃取測試表現為合格;隨后5月份,艾美特又將同一型號產品向國家日用金屬制品質量監督檢驗中心申請復檢。經過專業檢測,艾美特CY203J電壓力鍋各項指標合格,其中包括對鉻含量的檢測,并于6月25日向艾美特簽發合格報告,復檢合格報告也實了該產品對消費者健康無害。
既然產品復檢合格,為什么還要無條件退換貨?對此措施,艾美特負責人表示:“消費者始終是艾美特的生存之本,雖然產品復檢合格,而且本身流向市場的數量就少,但消費者或多或少還是會存在一些困惑和疑慮,本著對消費者負責的態度,我們還是決定無條件退換。艾美特不僅照顧消費者的健康安全,同樣顧及消費者的心理,讓消費者可以安心、放心地使用我們的產品。”
堅持品質家電20年,精益求精把控質量
自1993年在中國注冊商標“艾美特”以來,旗下已囊括電風扇、電暖器、換氣扇、養生機、加濕機、空凈機、電壓力鍋、電飯煲、電磁爐等系列精致小家電,已經成為小家電行業的領先品牌。
從單維度轉向多維度研究
《中國社會科學報》:請您談談十六大以來行政管理學研究取得了哪些成就。
高小平:概括地說,行政管理學研究在三個方面取得了積極進展:一是基礎理論的創新,加強了對公共管理、公共政策、公共服務理論的研究,為建立中國特色的公共管理學、完善行政管理學做出了有益的探索。二是政府管理實踐問題的研究,加大了行政改革、應急管理、社會管理和政府服務等方面的研究力度,為推進政府改革、提高行政能力、實現決策的科學化民主化作出了貢獻。三是行政管理技術與方法的創新,更加重視實證研究、案例研究、比較研究等方法,為政府引入績效管理、目標管理、質量管理、人力資源管理、網絡管理的方法提供了理論與技術咨詢服務。
《中國社會科學報》:十年來,行政管理學的成就是在什么樣的背景下取得的?有哪些鮮明的特點?
高小平:改革開放以來,我國政府行政管理體制的調整、發展歷程,可以從改革和創新兩個維度來分析,并劃分為兩大階段。從1978年到2002年,是以改革為引領、創新蘊涵其中的時期,重點放在改革計劃經濟下形成的傳統行政管理體制、職能和組織結構;2002年之后,進入到改革和創新并重、創新引領的時期,重點是按照完善社會主義市場經濟的要求和加入世界貿易組織的承諾,轉變職能,創新行政流程、工作方式和運行機制。近十年正處于第二個階段的開始期,或者說是兩個階段的轉換期。我們分析行政管理學研究取得的成果不能離開這個背景。
通過回顧可以發現,十年來我國行政管理學從研究改革為主向改革與創新并舉發展,從研究實踐為主向理論與實踐緊密結合發展,從通過個別問題的拓延性研究為主向系統化研究指導下的對策研究為主發展。行政管理學研究從以往的單維度研究(適應經濟發展的要求)轉向多維度、全景式、精細化研究,在政治建設、經濟建設、文化建設、社會建設和生態文明建設五大體系相協調的中國特色社會主義理論語境中建立行政管理研究的新坐標。
借鑒國際成果 打造中國特色
《中國社會科學報》:在行政管理學發展進程中,國際學術流派和中國傳統行政管理思想產生過重要影響?
高小平:對。人類關于管理和治理的研究是一個開放的領域,其知識體系呈現交叉性、輻射性和融合性。我國行政管理學研究不斷深入,得益于學科的分化整合過程與國際化“生態”的有機結合。行政管理學是綜合性學科,科際整合特征比較明顯,研究行政管理學必須研究行政生態,即行政的經濟生態、政治生態、社會生態以及學科生態,才能獲得“生態動力”。
轉貼于
中國行政管理學的發展,在很大程度上也得益于借鑒國際上的研究成果。國內多家學術研究機構和學者翻譯了一大批國外行政管理學領域的經典著作、教材,向國內學術界和實務界介紹西方行政管理學理論和實踐的最新發展動態,舉辦或參加國際性的學術研討會。從2005年至今,由中國行政管理學會發起,電子科技大學與國際知名學術機構共同主辦的公共管理國際會議連續舉辦了五屆。
與此同時,我國學者注重行政管理學的中國化,打造中國特色的行政管理學,其在學科和理論上的影響力已超越了行政管理學自身的范圍,成為中國化的一個重要組成部分。
為了把行政管理學科的基礎打造得更加牢固,我國行政管理學研究者不斷加強對行政管理基礎理論和深層次問題的研究,展開了行政哲學、行政方法論、公共性思想、行政戰略、行政倫理等內容的思考,十分關注中國傳統行政管理思想對現代化的意義。2003年4月,中國行政管理學會與南京財經大學聯合召開“全國行政哲學研討會”, 此后每年或兩年召開一次行政哲學研討會,聚集了國內行政哲學研究的力量,涌現了一批有較高質量的論文,深化了對行政哲學本身及相關問題的研究。這對于運用傳統行政管理思想去研究和解決全球化背景下行政理論和實踐中存在的問題,探索行政活動的本質和規律,建立學術理性規范,具有重要意義。
積極為政府管理改革建言獻策
《中國社會科學報》:行政管理學是一門應用性學科,請您談談這十年來行政管理學研究是如何為政府改進行政管理發揮作用的。
關鍵詞:電力系統,電壓失穩,穩定性
Abstract: this paper analyzes the mountainous area of the old city's drainage present situation, proposed the mountains drainage system, the problems of the mountainous area is proposed to solve these problems in the reconstruction of the old city drainage engineering principles and main form, and the drainage system and drainage system suggestion in the form of a layout.
Keywords: mountain old city; Drainage engineering modification; Drainage system
中圖分類號:TM715文獻標識碼:A 文章編號:
引言
電力系統是一個具有高度非線性的復雜系統,隨著電力工業發展和商業化運營,電網規模不斷擴大,對電力系統穩定性要求也越來越高。在現代大型電力系統中,電壓不穩定、電壓崩潰事故已成為電力系統喪失穩定性的一個重要方面。因此,對電壓穩定性問題進行深入研究,仍然是電力系統工作者面臨的一項重要任務。
一、電壓崩潰主要原因分析
近年來,隨著電力工業的發展,電力系統規模日益擴大,逐步進入高電壓、大機組、大電網時代,同時伴隨電力改革和電力市場的實踐,長線路、重負荷及無功儲備不足的特征逐漸突出,系統的電壓安全裕度傾向于越來越小,使電力系統常常運行在穩定的邊界。目前系統運行操作人員并不能準確掌握系統的電壓安全狀態。所以事故發生時,缺乏足夠的安全信息來采取相應的措施,導致了事故的擴大。
從國內外一些大的電力系統事故的分析來看,發生電壓崩潰的一個主要原因就是無法預計負荷增長或事故發生后可能導致的電)t.不穩定/崩潰的程度和范圍,難以擬定預防和校正的具體措施。此外,電力系統還具有許多[&1有特性,如:(I)系統的運行結構調整頻繁,運行工況不斷變化;(2)負荷波動,諧波干擾以及隨機擾動難以估計;(3)規模龐大,維數高,控制分散性強,完整的運行信息難以獲取:(4)存在飽和、死區、限幅等強非線性因素;(5)時變性強,對控制速度要求很高。這些特性使建立電力系統的精確模型變得極為困難,而且即使建立了較精確的數學模型,其結構也過于復雜,難以實現快速有效的實時控制。因此,實時在線評估電力系統電壓安全、預測電壓崩潰是十分重要的。
二、負荷模型的結構分析
1、靜態負荷模型
靜態負荷模型主要適用于潮流計算和以潮流計算為基礎的穩態分析中。在電力系統動態分析中,一般適用于計算結果對負荷模型不太敏感的負荷點。
(1)指數負荷模型
通常一個指數函數在電壓變化范圍比較大的情況下仍能較好地描述許多負荷的靜態特性。忽略頻率變化對負荷有功、無功功率變化的影響,在一定的電壓變化范圍下,其指數函數模型可表示為:
式中,P0、Q0、V0分別為擾動前穩態情況下負荷所吸收的有功、無功功率和節點電壓,指數和的值取決于負荷的類型。
(2)多項式負荷模型
這是將功率與電壓幅值關系表達為多項式方程形式的靜態負荷模型,不計頻率變化時通常有如下形式:
式中:
這種模型實際上相當于認為負荷由三部分組成。系數A、B、C分別表示恒定阻抗(Z)、恒定電流(I)和恒定功率(P)部分在節點總負荷,!,所占的比例。因此這種負荷模型也稱為負荷的ZIP模型。
2、動態負荷模型
為了描述負荷的動態特性,低階的傳遞函數或電動機模型被用來描述負荷特性。動態負荷模型進一步分為機理式和非機理式,合理的機理式模型可以反映負荷動態過程的物理本質,而非機理式模型在確定參數方面則比較簡單。
(1)機理式模型
機理式模型就是從負荷的物理特性出發建立的系統模型。電振穩定分析中最常用的機理式模型是感應電動機模型。感應電動機在電力系統負荷(尤其是工業負荷)中占有較大比重,對電力系統運行與控制具有相當大的影響,在不少電力系統計算軟件包中均包含感應電動機模型,其動態特性主要表現為:(1)故障后功率在短時間內恢復;(2)功率因數低,無功需求大:(3)電壓低于一定的極限時,吸收的無功功率急劇增加,易于失速停轉。鑒于以上原因,感應電動機負荷模型的建立在電仄穩定動態分析中顯得非常重要。
根據不同的應用領域和分析計算目的,己提出了多種感應電動機模型,比較詳細的是五階電磁暫態模型,其中考慮了定子繞組、轉子繞組的電磁暫態特性以及轉子的機械動態特性。當忽略定子繞組的電磁暫態特性時,則得到三階的機電暫態模型。如果進一步忽略轉子繞組的電磁暫態特性,就獲得一階的機械暫態模型。一般來說,感應電動機定子繞組的暫態過程比轉子繞組的暫態過程要快得多,且更快十電力系統暫態過程。所以,就感應電機對電力系統的影響而言,是否計及定子的暫態過程影響不大,采用三階模型就能很好地反映感應電動機的動態性能,因此可將綜合負荷等值為一個感應電動機和靜態負荷的并聯,模型結構如圖1所示。
圖1 感應電動機動態負荷模型結構
3、非機理式模型
當負荷群中動態元件類型不止一種,或者雖然類型一單一但特性相差較大時,就難以用一個簡單.的機理式模型去描述。為了克服機理式模型結構復雜及參數估計困難的缺點,人們開始研究負荷的非機理動態模型。
非機理式模型也稱作輸入/輸出模型(1/0模型)。將需要研究的負荷群看作為一個“系統丫,其輸入變量是負荷母線電壓U及母線頻率f,輸出變量是負荷群吸收的總的有功功率P和無功功率Q。當輸入變量U,f變化時,輸出變量P,Q也隨之而變化,輸入/輸出模型是一組能夠描述系統輸入/輸出特性的數學方程。如圖2所示:
圖2 負荷群系統示意圖
結論
電力系統電壓穩定問題的研究有著十分重大的社會經濟意義。盡管電壓穩定問題及其相關現象十分復雜,在過去二十年間,人們己經在電壓失穩機理以及負荷模型建立、分析手段上取得了很多重要研究成果。隨著系統規模的不斷發展,新型控制設備的不斷投入運行以及電力市場化的不斷深入,人們需要更為準確的電壓穩定性指標以及實用判據,需要將電壓安全評估與控制不斷推向在線應用。
關鍵詞:用電特征;供電區劃
引言:隨著用戶對供電可靠性要求日益高漲現代電力系統的規劃、建設、運行、管理也越來越規范,越來月走向成熟,而對電力企業而言,不論是電網企業還是發電企業,在關注年度投資總規模的同時,對于投資效益的要求也越來越高。投資效益,說到底就是如何提高電力系統的設備利用率。從宏觀而言,要提高設備利用率,就是要延長最大負荷利用小時數,也就是要電力用戶多用電,而電力系統是供應企業,需求側的問題,看似難以從供應側解決,即使有需求側管理,也是從政策、價格等層面間接的激勵用戶,希望從一定層面解決需求側問題,但是很難從系統的角度主動的解決問題。然而,當我們把視野縮小到變電站供電區這一級別,就會發現,原來電力系統可以通過系統的資源配置,深入的用戶了解等手段主動的提高最大利用小時數,從而主動的解決需求側問題。
1.技術上,負荷特性分析包含以下幾個方面的分析:
1.1電力負荷特性分析包括負荷的內在變化規律分析和外在影響因素的分析。其中內在規律分析主要是指電力負荷年、月、日周期性變化規律分析;外在影響因素主要包括氣象條件、經濟發展、節假日負荷變化、以及電價政策等。
1.2負荷特性分析以研究負荷的發展規律為目的,是負荷預測的必要準備工作,也是掌握一個地區用電情況的必要手段。負荷特性分析方法主要有統計分析、分行業負荷分析以及相關性分析。
基于上述的分析方面,1989年頒布的《電力工業生產統計指標解釋》中列出了以下主要的研究指標:
1)(典型日)最大(小)負荷:記錄的某一典型日所有負荷中,數值最大(小)的一個。計量間隔通常可以為瞬時、15 分鐘、半小時或 1 小時,典型日一般選最大負荷日或最大峰谷差日,也可根據各地情況選不同季節的某一代表日。
2)日平均負荷:日電量除以 24 小時得到日平均負荷。
3)日負荷率:日平均負荷除以日最大負荷,用來反映一日內負荷變化平穩程度,負荷變化越小,則日負荷率越高。
4)日最小負荷率:日最小負荷除以日最大負荷,反映一日內負荷變化的幅度。
5)日峰谷差率:日峰谷差與日最大負荷的比值。與日最小負荷率一樣,也反映一日內負荷變化的幅度。
6)月負荷率:指月平均負荷與本月內最大負荷日的平均負荷的比值,用來反映一個月內負荷平穩程度。
7)年平均月負荷率:一年內各月平均負荷之和與各月最大負荷日平均負荷之和的比值。
8)季不均衡系數:指全年各月最大負荷的平均與年最大負荷的比值。季不均衡系數表示一年內月最大負荷變化的不均衡性。
9)最大負荷利用小時數:為年用電量與年最大負荷的比值。
10)年負荷率:指年平均負荷(全年平均日電量除以 24)與年最大負荷的比值,也等于最大負荷利用小時數與全年小時數(8760)的比值。
11)日負荷曲線:通常采用一天中以 15 分鐘(半小時、1 小時)為間隔的負荷變化形成的日負荷曲線。日負荷曲線也可以用標幺值表示。前者直觀地反映了負荷值的變化,后者更清楚地反映不同時段負荷的相對關系。
12)年負荷曲線:按時間順序以每月最大負荷繪制成的負荷曲線,用以描述各月最大負荷在年內的變化情況。
作為基礎性研究涉及的主要研究指標,關注到了電力負荷的方方面面,但僅就供電區劃分而言,典型建筑負荷特性,以及負荷特性曲線重疊后的疊加曲線是本文重點討論的內容。通過收集數據,并進行數據處理,可以得到深圳市某些具有典型用地性質的建筑(群)的用電負荷特性曲線。該曲線按照每單位時間及對應的建筑用電負荷數值繪制。各類典型建筑(群)的負荷特性曲線如下圖:
(圖一)二類居住用地典型日負荷曲線 (圖二)辦公用地典型日負荷曲線 (圖三)商業用地典型日負荷曲線 (圖四)教育設施典型日負荷曲線
上述曲線均為負荷標么值、時間曲線,負荷標么值基數為典型建筑典型日最大負荷。從上述曲線可以看出,列出的這四類典型建筑的負荷曲線存在互補性,通過曲線的疊加,可以實現負荷曲線的平滑化。下圖即為上述四類曲線疊加之后的結果。
(圖五)各類曲線疊加圖
從疊加結果來看,曲線特性較為理想,最大負荷從10點開始持續到22點。曲線的平滑化,意味著最大負荷利用小時數的增加,意味著設備利用率的提高,對于變電站供電區范圍內的電網意義重大。
基于上述分析,本文提出變電站的供電區、配網接入的布置原則及優化原則,也即:
(1)應明確供電范圍內各類用地的用地屬性以及其負荷特性。
(2)將不同種類的用地的負荷特性進行疊加,形成不同的疊加方案。
(3)從疊加方案中找到最大負荷利用小時數最大的方案作為供電區。
不同供電區之間進行不同種類的用地的負荷特性進行疊加,從而完成供電區之間的用戶切換,實現負荷利用的最大化。
1提高電壓穩定性需要應考慮的現實問題
盡管電力系統的發展在全世界范圍內得到了廣泛的認可和推行,但是其引發的電力崩潰安全事故也相對比較頻繁。其發生的主要原因是由于對于系統的穩定性研究分析得不夠深入和徹底,使得在發生小范圍的電壓穩定破壞事故后,由于運行維護人員的操作不當,使得其發生惡性連鎖反應,從而導致系統的全部崩潰。
1.1電力系統要具有很強的電壓調節能力和足夠的無功電源對于電力系統穩定性的提高,需要在一些電力負荷要求比較高的區段,設置一定的無功電源保證其電力補償量,使得電壓在正常運行的基礎上保有一定的電壓富余,保證電力系統具有較強的自我電壓調節能力,從而保證電力系統的正常運營。無功電源的設置要注意一些實際的維護問題,在設置時應避免無功電源長距離的進行無功的輸送,還要使得其保持一定的分區分層的平衡。另外為了更加有效的保證電壓穩定性的控制,應該在電力設計過程中始終保有高于正常水平的運行電壓和足夠的無功電源.
1.2電力系統其本身負荷特性的影響電力系統的電壓穩定性受到多方面因素的影響,但是電力系統的負荷特性是所有影響因素中最為重要的。在一般的電壓穩定性分析過程中,由于電力系統建設的本身中有較多的電壓的調配裝置,還加上電力系統負荷特性本身的多樣性和時變性,在實際的電力運營過程中,其綜合的負荷特性更加的繁復。由于電網在實際的運營過程中,電網主要是通過獲取電網中恒定的電流,實現電力的供應,這一恒定的電流即恒電流負荷,如果無法滿足這一電流的穩定提供,就會導致電力系統電壓的失穩。一定意義上來說恒電流負荷有比較明顯的強制性,一旦無法實現,就會導致電壓的失穩。
1.3電力系統輸送電力的穩足程度以往我們一般在電力系統設計過程中,只是考慮到電力系統的靜態穩定和動態穩定。但隨著電網建設的網絡化和普片化,長距離大容量的送電模式已經越來越多的實際應用,而對于如何保證長距離的兩端的電壓穩定性,是我們需要更加多的關注,以保證電力系統輸送電力的穩足程度。下文我們主要探究電力系統電壓穩定性破壞及出現紊亂現象的緣由:其一是在長距離送電線路輸送過程中,會伴隨著一些由于控制不夠的電力荷載,使得線路出現明顯的電壓差。如果不能有效的保證和控制送端或受端電壓發生變化,就會導致電力系統輸送電力的穩足程度比較低,無法充分滿足用戶的電力需求;其二是由于目前我國的電力系統的鋪設過程中主要以電纜作為輸送材料,這就使得我國的輸電系統出現電力容性的特點,而由于深夜用電負荷相對較小,就會使得受端與送端電壓出現較高的電壓差,一旦不能有效的控制,系統的電壓穩定性就會被破壞,并對電力設備產生消極的影響,甚至導致本可避免的的安全事故;其三是由于我國工業發展的規模化加大,使得企業對于用電量的需求也急劇增加,使得大容量負荷變得更加的集中化,這就使得在用電的高峰和低谷,產生比較兩極化的無功負荷需求,如果得不到有效控制就會影響系統電壓的穩定性,從而無法保證電力系統輸送電力的穩足程度。
2提高電壓穩定性的對策
通過前文對于系統電壓穩定性進行詳細的探究和分析,我們會發現影響電壓穩定性的原因相對比較多,而下文我們主要從設備和運行以及預案模型的建立三個方面,提出一些提高電壓穩定性的對策。
2.1提高運行方面的對策為了保證電力系統的電壓穩定性,在電力系統的運行方面,系統的維護人員應該制定合理有效的運行方案,使得系統能夠及時的調整設備來投切電壓和無功功率。在電力系統處于重載情況下時,在運行維護過程中必須通過有效的控制,使得輸電電壓始終保持在允許的高水平。除了在技術上的運行維護方面做工作外,還應對電力系統的運行維護人員不斷進行電壓穩定性的基本知識的指導和培訓,提高維護人員的職業素質,為電力系統的電壓穩定性的提高貢獻人員的實踐科技力量。
2.2電壓安全監控系統伴隨著計算機技術發展的深入,其已經滲透到社會生活的方方面面,不無例外的也可以應用到保證電力系統的電壓穩定性中去。我們可以通過建立電壓安全監控系統,更加便捷和合理的調度電力需求,使得電力的輸送更加符合實際的電力需求。還可以通過開發出功能更加強大電壓安全監控軟件,從而使得電壓系統的安全監測更加的全面和有效,這樣將會對電力系統的穩定運行起到積極地推動作用。使得電力系統更加及時發現導致電壓失穩的原因,以便及時的將其排除,從而最大化電力企業的經濟效益。
2.3做好充分預案準備由于負荷特性的多樣性和不確定性,我們必須時刻關注系統電壓的實際變化,通過合理的電力調配和維護保證電壓的穩定性運營。在實際的運營過程中,我們可以通過對實際系統的負荷特性進行詳細的分析和規劃,對各類可能發生的電壓失穩情況進行充分的預案準備,建立比較仿真的負荷數據模型,使得電力企業能夠更加有效的提高電壓穩定性
3結語
按照用電設備性質和功能,地下通信工程的電力負荷一般可分為四類:通信與指揮自動化負荷(數據傳輸設備、指揮調度終端、無線電臺設備、內部電子設備等)、動力負荷(風機、水泵、電動門和倉庫桁吊等)、照明負荷(應急照明、普通照明和特殊照明等)、生活保障負荷(空調、炊事設備、生活電器等)。按照電力負荷的重要程度、供電連續性及中斷供電造成的損失和影響的程度的不同,地下通信工程中的電力負荷分為三級[1]:①一級負荷:與作戰指揮和內部防護直接相關的負荷,包括指揮通信系統、三防(防核輻射、防化學煙霧、防生物戰劑)系統、指揮大廳的通風系統、照明系統等;②二級負荷:內部非核心功能區的通風系統、照明系統,及維護內部環境所必須的機械動力設備。中斷供電將明顯惡化內部生存環境;③三級負荷:除上述一級、二級負荷以外的其他負荷。
2電力負荷特性分析
地下通信工程平時少數人員維護,戰時首長機關進駐。其備戰工程的性質,決定了工程內部的設備平時動用少,戰時任務重。根據設備性能參數及維護使用的實際情況,地下通信工程內部電力負荷有以下特性。
(1)通信與指揮自動化負荷。通信與指揮自動化設備所需的-48V直流電,由380V交流電整流變換而來。由于通信類電子設備基本屬于電感(容)性,經過高頻整流開關整流器,反映到供電端的電壓與電流成非線性關系,電流相位滯后或提前于電壓相位,會釋放或吸收無功能量。同時由于各類通信電源的變頻特性,會對供配電系統產生一定的諧波污染。
(2)動力負荷。電動門、風機和水泵等動力設備均由電機驅動,由于交流電機的性能穩定可靠性更高,因此國防工程內部多為交流籠型電機,直接由380V/220V的工頻電驅動。交流籠型電機最大的特性就是電壓與電流成非線性關系,且電流相位滯后電壓相位,需要從電源吸收感性無功功率,屬于電感流負荷。
(3)照明負荷。照明系統中的白熾燈屬于電阻流負荷,功率因素為1,電壓與電流成線性關系,且同相位,不會對供電端的電壓和電流相位造成影響。熒光燈、管形氙燈、高壓鈉燈等屬于電感(容)流負荷,電壓與電流成非線性關系,且不同相位,會釋放或吸收無功能量,影響供電端的電壓和電流。
(4)其它電力負荷。主要有內部人員的生活用電,包括熱水器、電磁爐等;還有部分醫療設備的用電。由于用電容量小,對供電端的電壓和電流影響不大。
3電力負荷計算方法
電力負荷的變化受多種因素影響,工程中沒有普遍適用的公式,而是根據不同的場所和設備,采用符合要求的計算方法。地下通信工程電力負荷屬于建筑用電的一種,通常采用的計算方法有利用系數法、二項式法、需用系數[2]。(1)利用系數法是以平均負荷為基礎,利用概率論分析出最大負荷與平均負荷的關系。其方法是通過利用系數Kl求出最大負荷的平均功率,再根據設備實際運行中的功率情況,乘以與有效臺數有關的最大系數Km得出計算負荷。利用系數法是以數理統計為依據,要確定的系數多,計算步驟復雜[3]。在以往的地下通信工程建設使用中,沒有相關的數據積累,難以確定利用系數Kl與最大系數Km,因此當前的負荷計算多不采用。
(2)二項式法是考慮用電設備數量和大容量設備對計算負荷影響的經驗公式,二項式法中計算負荷由兩個分量組成,一個分量是設備組平均負荷,另一個分量是x臺大容量設備工作造成的附加負荷。二項式法過分突出了大型設備對電力負荷的影響,使得計算結果往往偏大,僅適用于機械加工業,局限性大,與地下通信工程內部負荷情況相差較大,使用起來比較困難。
(3)需用系數法不考慮大容量用電設備最大負荷造成的負荷波動,是在對用電設備測量與統計的基礎上,給出各類負荷的需用系數和同時系數,然后把設備功率乘以需用系數和同時系數,直接求出計算負荷。地下通信工程供電系統設計的基本依據是用電設備的安裝容量,由于運行的設備不可能都滿負荷,因此在計算地下通信工程負荷時普遍采用需用系數法。采用需用系數法計算負荷時,由于工程內很多設備都是主備用配套,且主用與備用只有一套運轉,因此具體計算時以主用設備容量為依據,同時系數為1。步驟是先將性質不同的用電設備分組,在分組的基礎上進行多組的總負荷計算。計算公式如下。
4電力負荷計算實例
下面以某地下通信工程的用電設備數據為依據,采取需用系數法進行電力負荷計算。將工程內的用電設備按性質相同、需用系數相近的原則分類,然后依照公式進行各類用電設備的負荷計算。具體數據如表1所示。在用電設備負荷計算的基礎上,對各類負荷進行分類匯總,結果如表2所示。
5結論
[關鍵詞] 電力系統;電網規劃;技術方法
中圖分類號:F407.61文獻標識碼: A
一、引言
電網是實現電力發、變、送、配、用各環節的載體和物質基礎,科學合理的電網規劃可指導電網建設,對合理安排電網建設項目、建設時機、資金投入,滿足國民經濟對電力需求,保證今后電網安全、穩定、經濟運行,獲取最大的經濟效益和社會效益均具有十分重要的意義。為提高電網規劃的質量,編制出合理性、前瞻性、可行性均比較理想的電網規劃,現將采取的有關規劃技術方法介紹如下。
二、電網規劃技術方法
根據文獻[1],電網規劃的內容應包括現狀分析、負荷預測、電力電量平衡、網絡整體規劃、財務評價等五個方面。相應涉及的電網規劃技術方法包括:負荷預測、電力電量平衡、網絡結構整體規劃、電氣計算等。
(一)負荷預測
負荷預測是電網規劃重要的基礎和前期工作,準確的負荷預測可為布置合理的電源點、確定準確的電網建設規模和時機提供科學的決策依據。
負荷預測的方法有很多,中、長期負荷預測的傳統方法主要有:單耗法、電力彈性系數法、人均用電法、時間序列法、橫向比較法等。但這些傳統方法均存在一定的缺陷,如單耗法受產業技術進步影響較大,用電單耗難以確定;電力彈性系數法,只能進行粗線條的負荷預測;人均用電法,只對居民用電或商業用電比例大的電力系統有效,對工業用電比例大的系統,準確性較差;時間序列法,需要大量的負荷數據,計算量大且對長期預測比較困難;橫向比較法,不同地區產業結構不同、發展特點不同,地區間可比性不強。隨著技術的進步和研究的深入,近年又提出了一些新方法如:灰色預測法、模糊聚類識別預測法和專家系統預測法等。
由于負荷特性不同,不同的電力系統會有不同的預測方法,即使是同一電力系統,根據預測時間的長短以及負荷特性的變化,不同時期也可能采用不同的方法。
1.系統動力學建模
根據大系統分解理論,本規劃使用系統動力學對第一、二、三產業和居民生活用電進行了建模。通過對各產業單耗和人均生活用電的分析,建立系統動力學的模型,通過仿真得出城市的用電預測量。
根據系統動力學建模是面向問題,而不是面向系統的原則,預測模型中第一產業用電預測子塊,第二產業用電預測子塊,第三產業用電預測子塊,以及居民生活用電預測子塊之間是獨立的。有關經濟、政策方面對各個子塊的影響以專家預測的形式輸入。
2.模糊聚類識別預測法
本規劃采用的模糊聚類識別預測法是一種通過對歷史數據進行加工處理提煉出符合變化的若干種典型模式,進而由影響負荷變化的相關因素的未來狀態去判定未來負荷變化屬于哪種模式,從而達到預測目的的方法。在規劃中,選用用電量的增長量為被預測量,國內生產總值、人口、第一產業生產總值、第二產業生產總值、第三產業生產總值五個因素的增長量作為影響電力負荷增長的環境因素,構成一個總體環境。通過對歷史環境與歷史用電量的增長率總體的分類及類特性、環境特性的建立進一步由未來待測年份的環境因素對各歷史類環境特性的識別,來選出與之最為接近的那類環境,其所對應的電量增長量即為所求。
3.回歸分析法
由于系統動力學建模和模糊聚類識別都不是在歷史數據的基礎上進行外推,而是根據預測的社會、經濟發展得出預測年的用電量,所以采用回歸分析的方法進行預測,對前兩種方法進行校核。
4.負荷特性預測、負荷曲線
用同樣方法可得到各分區(包括市區和下屬縣)用電量預測值。當城市經濟基礎比較薄弱,用電量基數較小,今后若經濟發展或產業調整后,用電量變動將較大,因此,在負荷預測、確定不同預測方法預測結果的權數和分析負荷特性時,應向當地政府和職能部門作深入了解,對新建工業區和大型項目用電量進行了綜合考慮,相應的負荷預測結果也需作高、中、低三個方案,供供電部門選用。根據負荷預測結果,采用負荷最大利用小時數法,得到規劃各水平年的最大負荷。
(二)電力電量平衡
便于對規劃年內電力電量進行平衡,在綜合有關專家意見等前提下,我們確定了如下電力電量平衡的主要原則:
1.對夏季高峰負荷方式進行平衡;
2.系統最大容量取系統最大一臺機組的容量;
3.小水電最大出力按裝機容量 90%計算,枯水期按裝機容量 20%計算;
4.低谷負荷按高峰負荷的 45%考慮;
5.對大的水電廠和火電廠豐水期、枯水期出力,廠用電量等都有約定。
需要對豐水期電力電量進行平衡,主要是校驗豐水期城市電力系統變電設備和輸電線路的送電能力和經濟性;對枯水期電力電量進行平衡,主要是校驗枯水期電力系統缺電情況及網絡的適應性。
(三)網絡結構整體規劃
1.分層分區負荷預測和規劃標準化原則網絡結構規劃是電網規劃的中心工作,根據文獻[1]要求,應貫徹分層分區的原則,各層區應有明確的供電范圍,避免重疊交錯。
在進行網絡結構總體規劃以前,我們確定了如下標準化原則:電網安全可靠性原則(滿足 N-1)、網絡結構原則(包括變電站建設規模、接線方式的一般原則)、變電站容載比原則、短路電流控制原則、電網中性點運行方式、線路設計原則、無功平衡原則等。
2.網絡結構的優化方法———遺傳算法
網絡結構優化的方法有很多,如靈敏度分析法、線形規劃法[3]、單階段靜態優化模型[4]等。本次規劃,我們采用了一種新型的優化算法———遺傳算法。
遺傳算法是由自然界生物遺傳機理抽象出來而形成的一種新型優化算法。其計算過程是:首先將實際優化問題編碼成符號串,也稱染色體,將實際問題的目標函數轉變成染色體的適應度函數,然后在隨機產生一批出事染色體基礎上,根據各染色體的適應度函數進行繁殖,交叉,及變異等遺傳操作產生下一代染色體。適應函數值的大小決定了該染色體被繁殖的幾率,從而反映論適者生存的原理。交叉和變異操作通過隨機和結構化的交換個染色體之間的信息而可能產生更優秀的染色體。這樣,經過逐代遺傳,就會產生出一批適應函數值很高的染色體,最后將這些染色體解碼還原就可以獲得原問題的解。當染色體域足夠大和遺傳代數足夠多時,從理論上講,遺傳算法一定可以逼近原問題的最優解。
運用遺傳算法求解該模型的步驟如下:
(1)準備必要的數據。在求解最優網架之前需要知道確定建設的變電站站址,待選線的電阻、電抗、允許熱穩定極限、長度、投資等參數;并需要知道在規劃年份各站的負荷和各電源的出力。
(2)編碼。對方案的所有決策變量進行編碼,在遺傳算法中每一個網絡方案對應于一個染色體,采用整數編碼,每回代選線路對應于一個基因,該線路出現在這個方案中,則基因值為 1,否則為 0,每個染色體對應一個規劃方案。
(3)確定評價函數(適應函數)。評價函數對每一個染色體即每一個方案進行評價,將約束條件以函數形式并入目標函數中,將有約束條件的規劃問題轉化成無約束條件的規劃問題。
(4)進行遺傳操作。經交叉變異產生新一代群體,評價群體中的每一個體。
重復步驟(4)直至得到滿意的網絡方案。
遺傳算法雖然能夠獲得潮流合理和滿足 N-1安全準則,又具有線路投資最小的解,但是對于實際電網規劃中的其他約束因素還未能全面顧及。盡管如此,遺傳算法仍不失為電網規劃者的一個有力的輔助工具,因為它向規劃者提供了一批組合優化后已滿足一定技術要求和經濟原則的候選方案,使規劃者能夠在此基礎上進行詳細的論證和修改。
(四)電氣計算
電氣量計算包括潮流計算、穩定性分析、短路電流計算等。運行模擬是本次規劃中所采用的一種計算機輔助手段,在模擬運行中我們采用了交流潮流計算,對系統運行的多種狀態進行模擬,以驗證網架的可行性。即按照確定的未來網架方案加上規劃預測的負荷對該網架進行檢驗,實際上是對網絡在未來運行狀態進行模擬實驗。通過運行模擬,可以獲得網絡的供電能力、電壓水平、潮流流向,應變能力、網損等情況的具體數據,發現規劃方案中存在的問題并檢驗改進措施。在本次規劃中,我們對所擬定的方案進行了以下運行模擬:
1.正常運行方式下,豐水期、枯水期時最大負荷和最小負荷的潮流分布,計算并檢驗各點電壓水平,流過線路的電流是否超過線路的熱穩定極限,檢驗各點電壓波動范圍。
2.故障方式下的潮流計算,進行 N-1 開斷實驗,檢驗網絡是否滿足 N-1 要求。
3.在電廠側出現嚴重短路故障,對各發電機能否同步運行的穩定性分析。
此外我們還對確定的網架進行了短路計算,以校驗網絡的短路電流水平并為設備選型和運行方式的選擇提供依據。
三、結束語
由于采用較先進的電網規劃技術方法,利用本文介紹的電網規劃能取得的效果是令人滿意的。但對于新興城市,用電負荷的基數較少,容易受經濟發展及產業轉型等因素擾動,預測的負荷有可能與實際相差較大,因此要加強規劃的滾動修編。另外,隨著電網自動化水平和通信技術手段的不斷提高,電網自動化和通信規劃已成為電網規劃不可缺少的部分,如何做好這方面的規劃是一個新的課題。
[參考文獻]
[1] 謝敬東,唐國慶等.組合預測方法在電力負荷預測中的應用[J].中國電力,1998,(6).
關鍵詞:諧波電能計量節能
中圖分類號: TE08文獻標識碼:A 文章編號:
1 常見污染源
江西省電力公司110 kV 及以下配電網星羅密布, 用電負荷種類很多, 其中不缺少非線性特性的電氣設備, 如以具有強烈非線性特性的電弧為工作介質的設備(氣體放電燈、交流弧焊機、電弧爐等) 、以電力電子元件為基礎的開關電源設備(各種電力變流設備、相控調速和調壓裝置、大容量的電力晶閘管可控開關設備) 等, 這些基本上用于化工、電氣鐵道、冶金以及各式各樣的家用電器設備中。這些諧波電流在流動中經過網絡阻抗形成諧波電壓, 使電網的電壓波形產生負面影響,從而影響到其它用戶。
由于種種原因,江西地區大部分企業都沒有針對諧波問題進行相關的投資, 往往只用電容器作為無功補償和消諧設備, 而電容受諧波電流的影響較大, 有時還會造成諧波的放大, 所以電容器出現故障的概率較高, 需要經常更換電容器, 所以很多企業諧波問題比較嚴重。
2 諧波對電能計量的影響
2. 1 電能表模型
江西地區的電能計量表包括電磁式電能表和電子式電能表, 其中絕大部分采用電子式電能表。由于感應電能表有下降的頻率特性, 如圖l所示, 其近似模型為:
Pж=PF+(1)
式中, PF 為基波功率, PH 為諧波功率, K H 為對應H 次諧波功率的特性系數。由于感應式電能表有下降的頻率特性, 故有KH < 1, 并且隨著頻率的增大( 諧波次數H 的增大) , KH 的值逐漸減小。電子式電能表則基于時分割原理來設計, 使得電子式電能表隨頻率的變化誤差較小, 如圖2所示。其近似模型為:
Pж=PF(2)
圖1 電磁式電能表頻率特性
一般把P* 稱為全能量。可見, 電子式電能表由于頻帶較寬, 對基波電能和諧波電能都能較圖2 電子式電能表頻率特性準確計量, 但由于其將諧波功率和基波功率同等對待, 計量誤差將會增大。
圖2 電子式電能表頻率特性
2.2 計量誤差分析
由以上分析可知, 理論上, 電子式電能表計量值PD 約等于基波電能與各諧波電能矢量之和;而感應式電能表所計量的電能值PC 是基波電能與各次諧波電能的“部分”矢量之和( 考慮諧波電能系數) , 比電子式電能表更接近基波電能。
PD=Pж=PF+ (3)
PC=PF+≈PF(4)
在諧波量較小的情況下, 上述誤差可以忽略不計, 但當諧波量較大時, 這兩種表就不能適應要求了。事實上, 線性負荷不是諧波源, 不發出諧波, 但系統中存在諧波源時會吸收部分諧波功率; 而非線性負荷是諧波源, 一般是將系統的部分基波功率轉變成為諧波功率發送到“系統”中。由于諧波功率是有方向的, 故此上述兩種電能表在具體計量時會存在不同程度的誤差。此外, 還必須注意到, 諧波功率是不能相互抵消的。
諧波功率較大, 并考慮諧波方向時, 可以從4種情況來分析電子式電能表的計量誤差:
系統無諧波源, 線性負荷的電量計量。
P=Pж=PF (5)
系統無諧波源, 非線性負荷的電量計量。
系統存在諧波源, 非線性用戶的電量計量。
這種情況比較復雜, 可以說是多諧波源相互影響的復雜關系。非線性負荷作為一個諧波源,會向外發出諧波, 但同時又會受外來諧波的影響,此時需要考慮實際的諧波功率流動情況, 但一般地, 非線性負荷仍以發出諧波功率為主。
3 諧波對電能計量的影響
電網的高次諧波對電能計量的準確性有影響,當諧波含量滿足國標規定時,誤差影響微小,當諧波含量超過國標規定時,無論是電磁感應式電能表還是全電子式電能表,誤差影響均較大;即諧波含量愈高影響量越大,電能計量誤差也越大。
對同一計量點,在諧波超過國標規定時,采用相同準確級別的全電子式電能表和電磁感應式電能表,計量電能量是有較大差別的;對大功率變流設備、電弧爐等產生高次諧波的電力負載用戶,為了只記錄負荷消耗的基波有功電能,用電磁感應式電能表比用同準確級別的全電子式電能表更合理。當諧波源來自電網時,前者數值較大;當諧波源是用戶時,則情況相反。
電磁感應式電能表產生誤差的原因很多,在這里只考慮系統頻率偏移和諧波的影響。電磁感應式電能表的設計是按基波情況考慮的,在負荷電壓、電流不變的情況下,當頻率變化時,由于電壓線圈阻抗的變化,會導致電壓工作磁通發生改變,同時由于轉盤阻抗的變化會使電流磁通也發生變化,從而影響電能表的測量精度。
從電工基礎知識和電能表工作原理可知,只有同頻率的電壓和電流相互作用才會產生平均功率,電能表也只有同頻率的電壓和電流產生的磁通之間相互作用才能產生轉矩。
4 結 論
無淪是感應式電能表還是電子式電能表,都能對基波電能和一定頻率范圍內的諧波電能進行計量。當忽略不計測量元件造成的對不同頻率電量的測量誤差的影響時, 可認為對不同性質的負載所做的電能計量是準確的。
一般情況下, 諧波源以發出諧波功率為主, 則用戶少交電費, 而電能表計量少于基波功率, 供電方也少計費。這樣計量的直接后果是不危害系統的線性負載, 由于被迫吸收了諧波功率而多交電費, 而產生危害系統的諧波功率的非線形負載, 卻因此而少交電費。從效果上看, 這種電能計量方式起到了鼓勵用戶向系統注入諧波的作用,顯然是不合理的。
合理的諧波監測和計量不僅能達到降損節能的直接效果, 還有效地促進了電能的合理分配使用, 進而極大地促進了電網的供電性能。
4結 語
總而言之,諧波對電能計量的準確性和合理性有很大的影響。采用分別計量基波電能和諧波電能,記錄諧波電能方向的計量方式是比較合理的。按照電力成本合理分攤的電價體系,對吸收諧波電能的客戶在電力價格或用電量上適當給予諧波分量補償,所以要重視和研究電網運行技術規范以及電網商業營運規則。
參考文獻
[1]林海雪, 孫樹勤. 電力網中的諧波[M] . 北京: 中國電力出版社, 1998.
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