時間：2023-06-25 16:10:22
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【關鍵詞】電力系統；額定電壓；選擇分析
隨著電力電子技術的廣泛應用與發(fā)展，供電系統中增加了大量的非線性負載，特別是靜止變流器，從低壓小容量家用電器到高壓大容量用的工業(yè)交直流變換裝置，由于靜止變流器是以開關方式工作的，會引起電網電流、電壓波形發(fā)生畸變，引起電網的諧波“污染”。另外，沖擊性、波動性負荷，如電弧爐、大型軋鋼機、電力機車等運行中不僅會產生大量的高次諧波，而且使得電壓波動、閃變、三相不平衡日趨嚴重，這些對電網的不利影響不僅會導致供用電設備本身的安全性降低，而且會嚴重削弱和干擾電網的經濟運行，造成對電網的“公害”，為此，國家技術監(jiān)督局相繼頒布了涉及電能質量五個方面的國家標準，即：供電電壓允許偏差，供電電壓允許波動和閃變，供電三相電壓不允許平衡度，公用電網諧波，以及供電頻率允許偏差等的指標限制。
變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對于一次繞組，當變壓器接于電網末端時，性質上等同于電網上的一個負荷(如工廠降壓變壓器)，故其額定電壓與電網一致，當變壓器接于發(fā)電機引出端時(如發(fā)電廠升壓變壓器)，則其額定電壓應與發(fā)電機額定電壓相同。對于二次繞組，考慮到變壓器承載時自身電壓損失(按5%計)，變壓器二次繞組額定電壓應比電網額定電壓高5%，當二次側輸電距離較長時，還應考慮到線路電壓損失(按5%計)，此時，二次繞組額定電壓應比電網額定電壓高10%。
一、電力系統的額定電壓
電力系統的額定電壓包括電力系統中各種供電設備、用電設備和電網的額定電壓。所謂電氣設備的額定電壓，就是能使電氣設備長期運行時獲得最大技術經濟效果的電壓。它是國家根據經濟發(fā)展的需要、技術經濟的合理性、制造能力、產品的系列性和發(fā)展趨勢等因素，經全面分析研究而制定的標準電壓等級。制定標準電壓等級的目的是使電力工業(yè)和電工制造業(yè)的生產標準化、系列化和統一化。我國標準規(guī)定的三相交流電網和電力設備的額定電壓，如表1所示。
（一)電網的額定電壓
電網(或電力線路)的額定電壓是確定其他各類電力設備額定電壓的基本依據。電網的額定電壓等級是國家根據國民經濟發(fā)展的需要和電力工業(yè)的水平，經全面的技術經濟論證后確定的。實際運行時，由于線路通過電流時要產生壓降，通常是線路的首端電壓高于末端電壓，要獲得最佳的技術經濟效果，就要維持線路的平均電壓Uav等于額定電壓UN，即Uav＝(Un十Ub)／2=UN。電力線路的額定電壓，也代表該線路所在電力網的額定電壓，所以通常也稱為電網的額定電壓。
（二)用電設備的額定電壓
成批生產的用電設備，其額定電壓不可能按使用處線路的實際電壓來制造，而只能按電網的額定電壓來制造。為使設備生產標準化，規(guī)定用電設備的額定電壓與同級電網的額定電壓相等。至于接在線路首端的用電設備的額定電壓可能低于實際電壓，制造廠家在制造設備時就留有裕度，實際電壓即使超過設備的額定電壓，也不會越過設備的最高工作電壓，所以設備能安全工作。
(三)發(fā)電機的額定電壓
電力線路允許的電壓偏差一般為±5％，為了維持線路的平均電壓在額定值附近，線路首端電壓就必須較線路的額定電壓高5％，以此來補償線路上的電壓損耗。發(fā)電機處在線路的首端，所以發(fā)電機的額定電壓高于同級電網額定電壓的5％，如圖l所示。
二、供配電系統額定電壓的選擇
一般來講，提高供電電壓能減少電能損耗，提高電壓質量，節(jié)約金屬，但卻增加了線路及設備的投資費用。所以要綜合考慮供電系統的供電電壓等級。《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：供電企業(yè)供電的額定電壓，低壓有單相220v、三相380v，高壓有10kV、35(66)kv、ll0kV、220kv。并規(guī)定：除發(fā)電廠直配電壓可采用3kv或6kv外，其他等級的電壓應逐步過渡到上述的額定電壓。 ．
（一)高壓配電電壓的選擇
工業(yè)企業(yè)供配電系統的高壓配電電壓，主要取決于當地供電電源電壓和企業(yè)高壓用電設備的額定電壓、容量和數量等因素。
工業(yè)企業(yè)內部采用的高壓配電電壓通常是6—10kv。從經濟指標來看，最好采用10kv。但是，如果企業(yè)內部加有相當多的6kv的高壓設備，或者供電電源的電壓就是6kv，則可考慮采用6kv電壓作為企業(yè)的高壓電壓。如果不是屬于上述情況，6kv的高壓用電設備不多，則應采用10kv作為高壓配電電壓，6kv的高壓用電設備可通過專用的10／6，3kv變壓器球獨供電。3kv作為高壓配電電壓的技術經濟指標很差，不能采用，如果工廠有3kv用電設備時，可采用10／3．15kv的專只變壓器單獨供電。如果當地的電源電壓為35kv，而廠區(qū)環(huán)境條件又允許采用35kv架空線路時，則可采用35kv作為高壓深入各負荷中心(車間或樓宇)，并經負荷中心直接降為低壓用電設備所需的電壓。
國外大部分國家都有20kv及相應的電壓配電。在我國若采用20 kv配電，就可以相應地取消10kv和35kv，這樣可以簡化電網的結構，節(jié)約電能損耗。
關鍵詞：地理信息系統電子商務物流客戶關系管理
一、引言
隨著Internet的不斷普及，電子商務的迅猛發(fā)展，世界已進入信息時代,發(fā)展信息產業(yè)、建設信息高速公路和培養(yǎng)信息建設人才已經成為重要的發(fā)展戰(zhàn)略。人們不僅需要利用互聯網快速檢索和交互使用各種社會經濟、商務信息,同時越來越迫切需求將這些信息與地理信息有機地匹配和結合起來,以獲得這些經濟信息的空間分布及其相互關系。
地理信息系統作為一種以采集、貯存、管理、分析和描述整個與地理分布有關數據的空間信息系統,與人類生存、地區(qū)的發(fā)展和進步密切關聯,在我國已受到愈來愈多的重視。
二、地理信息系統概述
地理信息系統(GeographicInformationSystem,GIS)是以地理空間數據為基礎,按照地理特征的關聯,將多方面的數據以不同層次聯系起來,構成現實世界模型,并在此基礎上采用模型分析方法,提供多種動態(tài)的地理信息,為輔助決策而建立起來的計算機技術系統。
1.GIS的特點
GIS具有其他信息管理系統所不可比擬的優(yōu)點,其最大的特點就是具備對空間數據的管理功能。具體來講包括如下幾個方面:
(1)共同管理空間數據和屬性數據：這是GIS最顯著的特點之一。GIS不僅具有管理屬性數據的功能,還能采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息,并且將屬性數據集成到空間數據之上,不僅直觀而且可實現兩者互相查詢。
(2)具備強大的空間分析能力：由于空間數據和屬性數據的集成以及地理空間模型方法的應用,使GIS具備空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預測等功能，能夠滿足地理研究和輔助決策。
(3)具有豐富的信息：GIS數據庫中不僅包含豐富的地理信息，還包含與地理信息有關的其它信息，如人口分布、環(huán)境污染、區(qū)域經濟情況、交通情況等。
2.GIS的發(fā)展
20世紀70年代后，由于計算機硬件和軟件技術的飛速發(fā)展，促使GIS朝著實用方向迅速發(fā)展，一些發(fā)達國家先后建立了許多專業(yè)性的土地信息系統和地理信息系統。20世紀80年代，計算機技術的提高為GIS普及和推廣應用提供了硬件基礎，GIS軟件的研制和開發(fā)也取得了很大成績，涌現出一些有代表性的GIS軟件，如Arc/Info、MGE、System9等。GIS的普及和推廣應用又使得其理論研究不斷完善，使GIS理論、方法和技術趨于成熟，開始有效地解決全球性的難題，例如全球沙漠化、全球可居住區(qū)的評價、厄爾尼諾現象、酸雨等問題。
我國GIS的起步較晚，到20世紀70年代末才提出開展GIS研究。進入20世紀80年代后迅速發(fā)展，在理論探索、規(guī)范探討、實驗技術、軟件開發(fā)、系統建立、人才培養(yǎng)和區(qū)域性試驗等方面都取得了突破和進展。1994年4月，我國專門成立了“中國GIS協會”,此后又成立了“中國GIS技術應用協會”,加強了國內各種GIS學術交流，研制推出了Geostar、Citystar、MapGIS等具有自主版權的GIS軟件。
網絡技術的出現，使得Internet成為GIS新的系統平臺。利用互聯網技術，在Web上空間數據，供用戶瀏覽和使用，是GIS發(fā)展的必然趨勢。與傳統的GIS技術相比，WebGIS具有訪問范圍廣、平立、系統維護升級方便等特點。
多媒體技術和三維技術也正在進入GIS中，以改善GIS的數據采集、數據處理以及成果表達與輸出的效能，發(fā)揮聲、像等多媒體的應用。目前，圖形圖像的立體顯示己成功地融入數字攝影測量系統(DPS)中，DPS與GIS的集成和多媒體技術的應用將把我們感興趣的東西變成一個虛擬實體，我們可以通過GIS的輸出系統用視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等來感知它。“數字地球”的概念必將成為現實。
隨著GIS的深入發(fā)展，GIS系統與其它學科結合更加緊密，3S(地理信息系統GIS、遙感RS、全球定位系統GPS)或5S(前面3S加上數字攝影測量系統DPS、專家系統ES)的集成，使得測繪、遙感、制圖、地理、管理和決策科學相互融合，成為快速而實時的空間信息分析和決策支持工具，使GIS廣泛用于交通、城市規(guī)劃、公安偵破、車船駕駛、農作物規(guī)劃和科學耕種等。GIS己經涉及到社會科學、自然科學的許多領域，GIS必將發(fā)展成為集社會科學、自然科學于一體的全球性、綜合性軟科學。
三、GIS在電子商務中的應用
電子商務是在Internet開放的網絡環(huán)境下,基于瀏覽器/服務器應用方式,實現消費者的網上購物、企業(yè)之間的網上交易和在線電子支付的一種新型的商業(yè)運營模式。互聯網固有的特性既賦予了電子商務有別于傳統商務無法比擬的優(yōu)點，隨著電子商務的應用和研究的深入，已經證明電子商務是必須以傳統商務為基礎，是不能脫離傳統商務獨立存在。
GIS雖然是地理學研究的成果,但它集地理學、計算機科學、測繪遙感學、環(huán)境科學、城市科學、空間科學、信息科學和管理科學為一體,是多學科集成。這種集成使GIS能對各種信息進行加工、處理、融合和應用,為各種用戶提供信息服務和管理決策依據。特別是目前WebGIS的發(fā)展能更好地適應電子商務的網絡化需求。
1.在電子商務物流管理中的應用
電子商務離不開傳統物流，GIS使傳統流通企業(yè)在運作方式、技術、管理水平和經營理念上發(fā)生了根本性變化,使物流表現出許多新的特點,如信息化、自動化、網絡化、智能化、柔性化。將GIS引入到電子商務下的物流管理中,符合GIS和電子商務的特點,也符合物流業(yè)的發(fā)展。
GIS具有強大的數據管理功能,所存儲的信息不僅包括以往的屬性和特征,還具有了統一的地理定位信息。因此能將各種信息進行復合和分解,形成空間和時間上連續(xù)分布的綜合信息,支持各種分析和決策。這是其他信息系統所不具備的優(yōu)勢之一。
(1)交通路線的選擇。在電子商務的物流管理中,涉及到物質實體的空間轉移，運輸和倉儲站中成本的70%以上，因此交通運輸方式及路線的選擇問題直接影響物流成本的多少。這都屬于空間信息的管理,這正是GIS數據管理的強項。在基于GIS的物流分析中,對于網絡中最優(yōu)路徑的選擇首先要確定影響最優(yōu)路徑選擇的因素,如經驗時間、幾何距離、道路質量、擁擠程度等,采用層次分析法,確定每條道路的權值。物流分析中的路徑可以分為這樣三種情況:
①兩個特定的地點之間的最佳路徑；②一個地點到任意點之間,從一個地點到多個地點之間,車輛數量以及行駛路線選擇；③網絡中從多個地點運往多個地點的最優(yōu)路徑選擇配對。
對于前兩種情況都可以采用經典的Dijkstra算法實現。對于第三種情況,可以采用管理運籌學的運輸模型結合Dijkstra算法實現,可以選用Floyd算法或是根據著名的旅行商問題(亦稱貨郎擔問題)的解法求解。在求得最優(yōu)路徑的基礎上,再根據現有車輛運行情況可確定車輛調配計劃。
(2)機構設施地理位置的選擇。對于供應商、配送中心、分銷商和用戶而言,需求和供給這兩方面都存在著空間分布上的差異，此外供應商和分銷商其服務范圍和銷售市場范圍也具有一定的空間分布形式，因此物流設施的布局是電子商務下物流管理所必須面臨的問題，其合理程度直接影響利潤獲取的多少。機構設施地理位置的選擇包括位置的評價和優(yōu)化。評價是對于現有設施的空間位置分布模式的評價,而優(yōu)化是對于最佳位置的搜尋。地理位置的合理布局實質上就是在距離最小化和利潤最大化兩者之間尋求平衡點。現有的針對市場功能區(qū)域進行空間分析和模擬的模型很多,如Batty的裂點方程、Peily的零售重力模型、Tobler的價格場和作用風以及空間線性優(yōu)化模型。
(3)車輛運輸動態(tài)管理。全球衛(wèi)星定位系統(GlobalPositionSystem,GPS)是20世紀產生的一項高科技系統。在物流領域，GPS能廣泛地應用于各個環(huán)節(jié)，如用于汽車的定位、跟蹤、調度，這樣能極大地避免物流的延遲和錯誤運輸的現象，貨主可以隨時對貨物進行全過程的跟蹤與定位管理。此外還能掌握空中交通以及鐵路運輸中有關貨物的動態(tài)信息，增強了供應鏈的透明度和控制能力，提高了整個物流系統的效益和客戶服務的水平。GIS能接收GPS數據，并將它們顯示在電子地圖上，這在很大程度上能幫助企業(yè)動態(tài)地進行物流管理。
2.數字城市——電子商務和運營平臺
數字城市的核心是地理空間信息科學，地理空間信息科學的技術體系中最基礎和基本的技術核心是“3S”技術及其集成。
數字城市是以空間信息為核心、以網絡為支撐的城市信息管理與服務體系。數字城市建設的任務就是利用現代高科技手段，充分采集、整合和挖掘城市各種空間信息資源，建立面向政府、企業(yè)、社區(qū)和公眾服務的信息平臺、信息應用系統等。地理信息系統平臺是數字城市建設的核心任務之一，它為城市發(fā)展和信息化建設提供統一的空間定位與基礎信息公共平臺，進而實現城市信息資源按照地理空間位置的整合和共享。
一個實用、可行的城市規(guī)劃信息系統，不但可以滿足規(guī)劃管理部門的城市規(guī)劃、城市建設、城市管理、輔助決策的要求，而且能夠提供出行、購物、旅游、交通、教育、文化、娛樂、房產交易、證券交易等綜合信息服務，是數字城市與大眾的聯系紐帶。
地圖信息服務是城市綜合信息服務的一個重要部分，可以建立企業(yè)機構的各個地理位置數據庫，為企業(yè)管理人員和客戶靈活方便掌握企業(yè)機構的地理分布情況和相關資料，并在此平臺的基礎上提供企業(yè)門戶網站向客戶宣傳介紹企業(yè)相關信息和業(yè)務，也可作為第三方企業(yè)單位的宣傳和廣告啊分布平臺，起到提升企業(yè)形象的作用，為企業(yè)獲取相關收益。
3.客戶關系管理中的應用
GIS作為一種空間信息輸入、處理、存儲、管理、分析和輸出的技術，其應用的核心在于空間現象、過程和規(guī)律的可視化分析，表面上GIS與客戶關系管理（CRM）不相關，但實際上，GIS提供全方位的信息，歷史的、現在的、空間的、屬性的。通過這些可以獲得客戶資料以及與企業(yè)相關的綜合數據,如用戶的歷史購買力、購買行為、年齡構成、地理分布;所在區(qū)域的交通狀況、經濟發(fā)展程度、消費水平等。從而幫助企業(yè)做出企業(yè)和客戶的空間分布、物流、營銷等方面的決策。與此相聯系的是一系列通用數據庫文件，它具有常用的狀態(tài)信息，包括各種事件記錄、資源調查、交通狀況以及生產流通、存儲與銷售狀況等內容。這些圖形由許多彩色圖形標志，如線段、圓圈組成，這些圖形可與背景地圖疊加，顯示客戶關系管理中有關區(qū)域的變量之間的分布特征，與此同時，還可以通過地理信息子系統，顯示客戶關系管理產品配送路線，區(qū)域商業(yè)環(huán)境等。GIS系統為整個系統提供了更為直觀、形象的圖形分析和管理工具。在此基礎上,進行如消費趨勢分析、銷售力量分析、目標市場分析以及潛在客戶分析等,為管理者提供決策支持。
組件式GIS軟件，使GIS應用可視直接嵌入到CRM系統中，實現無縫集成；采用關系數據庫，將GIS數據于CRM數據統一存儲和管理。隨著InternetGIS技術的發(fā)展，GIS在CRM中的應用更加廣闊。
四、結束語
地理信息系統與電子商務歷史上是獨立并分開發(fā)展的不同系統,但是在當今信息化、網絡化的時代,各種信息技術的整合是大勢所趨。無論從技術特征上、體系結構上、操作的可行性上來講,它們的結合都是切實可行的,而且是有價值的。將GIS技術引入到電子商務的物流管理、客戶關系管理,不僅開拓了GIS的應用領域,同時也促進電子商務自身的發(fā)展。
參考文獻:
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[3]陳倬李根洪:數字城市地理空間基礎框架建設的初步研究[A].成都地圖出版社2002
1.樹形節(jié)點存儲
數據庫中新建Tree_Initialization(用于存儲樹形控件中節(jié)點信息)表，一共有4個字段，分別為Node_Name(String型)、Node_ID(Integer型)、Node_Location(String型)、Node_Level(Integer型)，可分別對樹形節(jié)點進行新增、修改、查詢、刪除、統計等操作。下面就Tree_Initialization表中字段分別說明：Node_Name：String型，Node_Name表示含義為具體的房間名稱，組成由區(qū)-棟-房間號構成，一共有三種類型的Node_Name，如表1所示，例如#C只表示C區(qū)，#C-2只表示C區(qū)2棟，#C-2-002表示為C區(qū)2棟2號房間，在這里只顯示了#A區(qū)、#B區(qū)、#C區(qū)、#D區(qū)、#E區(qū)、#F區(qū)共6個片區(qū)，在程序中，實際上可以往下繼續(xù)新增區(qū)域、棟和房間號，區(qū)域個數限制10個，棟數個數限制為10個，房間號限制為100個。Node_ID：Integer型，Node_ID從數值1開始遞增，計算整個酒店的可用房間數量。Node_Location：String型，Node_Location表示節(jié)點的具置，一共有3種，分別為長度=2、長度=3、長度=6，長度為2的表示到區(qū)，長度為3的表示到棟，長度為6的表示到房間號，區(qū)、棟、房間號之間的邏輯關系通過字段Node_Location的String值來表示，如表1所示，例如Node_Name=”#C2-2-003”所對應的字段Node_Location=”132003”，前面兩位”13”表示具體的區(qū)，在表中對應找到”13”所表示的區(qū)為#C區(qū)，第三位數值”2”+前兩位”13”，對應的”132”在表中可以找到對應的區(qū)-棟，#C-2，最后三位003表示具體的房間號，+前三位”132”在表中可以找到對應的Node_Name=”#C2-2-003”。Node_Level：Integer型，Node_Level分為3層，第1層、第2層、第3層，第1層表示區(qū)，第2層表示棟，第3層表示房間號。
2.樹形節(jié)點變更
將Tree_Initialization表中Node_Name、Node_ID、Node_Location和Node_Level4個字段配合使用，就可以實現樹形節(jié)點的新增、刪除、重命名等操作，例如，在主界面左側樹形節(jié)點上#C-4上點擊新建房間號，連續(xù)點擊新增003，004房間號(這里假設#C-4棟下不存在003和004房間，因為按照程序設置，在具體的某區(qū)某棟下，房間號是唯一值，不能重復，但是#C-3棟和#C-4棟在程序中假定是不同的，即#C-3棟和#C-4棟下都可以存在001房間)，Tree_Initialization表中變化如表2所示。表2Tree_Initialization更新表(部分節(jié)點)界面上點擊新增房間003,004按鈕，相當于在Tree_Initialization表中插入兩條新數據，“#C-4-003、32，134006，3”和“#C-4-004、33，134007，3”，并且將之前#D-1-001和#D-1-002的Node_ID分別+2，修改至34，35，當然這里插入和修改的數據，都通過算法進行判斷和計算，計算過程如下：
(1)從Tree_Initialization表中找出Node_Level=3的所有Node_Name值，sql.executeQuery("SELECTNode_Name-FROMTree_InitializationWHERENode_Level=3")，將所有Node_Name值與新建的房間號進行對比，以防重復插入房間號；
(2)從Tree_Initialization表中查找Node_Namelikenode.getUserObject()中Node_ID字段中的最大值，sql.execute-Query("SELECTmax(Node_ID)asnumFROMTree_Initializa-tionwhereNode_Namelike"+s_room)；
(3)向Tree_Initialization表插入數據，"INSERTIN-TOTree_InitializationVALUES("+"''''"+t_floor+Node_Name+"''''"+","+"''''"+(max_number+1)+"''''"+","+"''''"+String_Node_Location_New+"''''"+","+"''''3''''"+")";其中變量t_floor+Node_Name和String_Node_Location_New在程序其它處通過手段獲取或者計算所得，在這里不詳細說明其獲取值的具體方法；
(4)修改Tree_Initialization表中其他房間號的Node_ID值，這里修改的是Node_ID值大于某個值X(在此處X=32)的房間號，將值++，"UPDATETree_Initializa-tionSETNode_ID=Node_ID+1whereN-ode_Name="+"''''"+String_Node_Name+"''''"，程序中每當新增一個房間號時，Node_ID值都做一個自增加運算。以上描述的是在某區(qū)某棟下新增房間號的過程，其實新增某區(qū)或者在某區(qū)下新增某棟，其算法思想都如上所述，僅僅是某些字段值需要改變，在這里不再表述。同理，筆者在實現對某區(qū)、某棟、某房間號的重命名、刪除等節(jié)點操作時，其算法思想也如新增節(jié)點操作相似，目的就是保持Tree_Initialization表中各節(jié)點之間的邏輯關系。所有對樹形節(jié)點的變更操作均要由系統后臺管理員(系統分為前臺操作員和后臺管理員，這里可以限定前臺操作員的變更權限)來完成。
3.樹形節(jié)點讀入
在啟動系統過程中，從數據庫中讀入界面信息(這里僅僅寫出讀入樹形控件節(jié)點信息)的源代碼實現如下：publicstaticvoidcreateNodes(){try{//連接數據庫代碼，此處省略ResultSetrs=sql.executeQuery("SELECTNode_ID,Node_Name,Node_LocationFROMTree_InitializationorderbyNode_Locationasc");while(rs.next()){Strings=rs.getString("Node_Location");StringchildName=rs.getString("Node_Name");intnumber=rs.getInt("Node_ID")；if(s.length()==1){node[number]=newDefaultMutableTreeNode(child-Name);}else{if(s.length()<=3){node[number]=newDefaultMutableTreeNode(childName);Stringparents=s.substring(0,s.length()-1);ResultSetrs1=sql1.executeQuery("SELECTNode_IDFROMTree_InitializationwhereNode_Location="+"''''"+par-ents+"''''");while(rs1.next()){intparentNumber=rs1.getInt("Node_ID");node[parentNumber].add(node[number]);}}else{node[number]=newDefaultMutableTreeNode(childName);Stringparents=s.substring(0,s.length()-3);ResultSetrs1=sql1.executeQuery("SELECTNode_IDFROMTree_InitializationwhereNode_Location="+"''''"+par-ents+"''''");while(rs1.next()){intparentNumber=rs1.getInt("Node_ID");node[parentNumber].add(node[number]);
二、總結
關鍵詞：電力系統；水輪發(fā)電機；調速器；改造
中圖分類號：TM312 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）29-0022-02
Abstract：the hydro-generator governor is the main equipment used in power system， ensure the normal operation of power system， can improve power system economic benefits. But in the power system application status of hydro-generator governor now， because the power system environment is complex， result in hydro-generator governor is easily affected by the outside world a variety of factors， not only changed the internal parameters of the turbine speed governor， resulting in various problems in practical application， caused great influence to the development of electric power system. In this paper， combining with the electric energy system and the actual application of hydro-generator is introduced the working principle of the hydraulic generator and the brief analysis of its practical application， hope can provide reference to the related researchers， driving the development of the direction of the electric power system to the long term.
Key words：power system； Hydro-generator； The governor； transform
隨著外界條件的變化，電力系統水輪發(fā)電機調速器也會發(fā)生變化，導致電力系統實際運行中，經常出現各種問題。一旦調速器發(fā)生變化，就會影響調速器的應用，不能保證調速器的正常運行，給電力企業(yè)造成了巨大損失。所以必須抵抗外界干擾，維持發(fā)電機的正常運行，提高發(fā)電機運行效率，保證供電質量。
1 水輪發(fā)電機調速器對電力系統產生的作用
隨著水電站的建立，緩解了我國存在的能源問題，保證了人們的日常生活。水輪發(fā)電機調速器是維持水電站日常正常工作的主要設備，可以保證水電站正常工作，主要對水電站發(fā)電電壓和電流進行控制。但是在水輪發(fā)電機實際運行中，如果不使用水輪發(fā)電機調速器，就會導致水輪機轉動速度得不到控制，容易出現旋轉速度較快等各種問題，嚴重時還將造成機器故障，直接影響了水電站的經濟。
目前很多水電站都使用了過速保護裝置，隨著發(fā)電機轉速的提升，許多保護裝置就會因水輪發(fā)電機停止運行而停止工作，影響了電力系統的經營效益，產生了較大的經濟損失。
此外，由于水輪發(fā)電機調速器主要依靠水流完成各項操作。一旦水流速度較快，保護裝置成功運轉，就會增加水輪發(fā)電機運行速度，為了維持發(fā)電機的正常工作，必須使用水輪發(fā)電機調速器對水閥門進行修復，減少對水電站發(fā)電的影響。
總之，可以將水輪發(fā)電機調速器作用歸納為以下幾點：
第一，進行自動調節(jié)水輪轉速，滿足了電力系統對頻率質量的要求；
第二，可以讓水輪發(fā)電機自動或手動完成啟動，合理調節(jié)電網負荷；
第三，當水輪發(fā)電機組與電力系統同時運行時，調速器承擔起負荷分擔重擔，提高了機組經濟效益；
第四，滿足了沖擊式、足漿式調速器的聯合調節(jié)要求。
2 水輪發(fā)電機調速器的工作原理
從水輪發(fā)電機實際特點來看，其輸出頻率與內部磁極具有很大關系，發(fā)電機轉速已經成為影響輸出電流的主要因素，為了保證發(fā)電機的穩(wěn)定工作，必須及時調節(jié)轉速，利用穩(wěn)定的機械轉速保證發(fā)電機的正常工作，提高水電站供電質量。
水輪發(fā)電機轉速也會受到水流狀況的影響，通常隨著水流速度的增加，轉速增快，無法保證電力系統正常作業(yè)，同時流量和機械效率也會對其正常工作產生影響。為了合理控制水輪發(fā)電機調速器轉速，必須利用過水流量實施控制。調速器是不僅承擔著調節(jié)水輪機的作用，還可以及時控制水系統，進而改變了水流速度。
通常電力系統中經常將水輪發(fā)電機與計算機等設備連接在儀器，利用計算機實時監(jiān)控設備運行情況，結合實際運行改變水輪發(fā)電機負荷，也可以控制發(fā)電機開關，進行暫停和停機等操作，保證了機械運轉的安全。老式調速器一般操作不方便，靈活性不高，對電力系統正常工作產生了很大影響。
隨著我國數字化的實施，很多水中使用的發(fā)電機都進行了改革，實現了調速器的信息化與智能化控制，可以及時改變調速器工作，促進了水電站調速器的發(fā)展，實現了數字化改造和發(fā)展。此外，調速器自身擁有的非線性特征也可以維持當前工作狀態(tài)，實現了數字化調速器的控制。
3 水輪發(fā)電機改造后的實際應用
本次主要以某發(fā)電機為例，詳細介紹了水輪機調速器經過改造后的功能和應用，具體分析如下：
從水輪發(fā)電機調速器特點來看，其主要依靠轉速波動等調節(jié)水陸及葉片的開度，可以將水輪機轉速恢復到正常鉆臺，保證了其在穩(wěn)定狀態(tài)下的工作，而且也提升了電力系統的工作效率。由于水流慣性較大，水輪發(fā)電機實際運行中具備的非線路性質，直接影響負荷變化，導致轉速器不能進行自我調節(jié)。
實際改造時，可以借助多項方程減少調速器受到的外界的影響，同時還可以使用PID法模擬水輪轉速器運行，及時調節(jié)了機械運轉參數，反映外界變化時調速器的變化。之后，假設并將多項方程應用到調速器實際運行中，保證了系統正常運行。
此外，使用Regress函數也可以將水輪發(fā)電機調速器帶入到模擬中，避免了外界對水輪發(fā)電機的影響，提高了工作效率，增加了水輪發(fā)電機調速器的運行控制力度。
在實際應用中，將高速數字脈沖閥應用到導葉和容錯均控制開關中。之前該閥主要利用手動方式控制，當比例伺服閥產生故障時，可以切換到容錯控制，直接由電氣柜輸出高速脈寬信息完成調節(jié)操作，保證了裝置穩(wěn)定運行。同時將全液控自復主配壓閥作為控制核心。主配壓閥主要控制信號流量輸入，可以直接對電流伺服比例閥進行控制，取消了常規(guī)調節(jié)杠桿、引導閥及反饋傳動機構，簡化了系統內部結構，保證了系統可靠性，促進為出工作的進展。
另外，主配送壓閥具有自主回復中位的特點，結構簡單可靠，可以不進行機械零位調整。
第一，調速器器實際工作方式。調速器可以利用手動、電手動和自動方式工作。機械運行是電手動可以控制把手接力器開度；自動運行可以控制導葉開度；并入電網狀態(tài)可以在幾種方式下完成控制。
第二，調速器調節(jié)模式。調速器主要從頻率、公路和開度等方面進行調節(jié)，負荷狀況下采用開度調節(jié)，自動運行時為頻率調節(jié)；一旦負載運行頻率超過50.4 Hz或低于49.5 Hz，可以實現自動向頻率調節(jié)模式的變化。
第三，調速器運行狀況分析。調速器運行模式主要是開機過程、負載運行、停機過程等。
第四，調速器控制方式發(fā)生了較大變化。當地與遠方控制是調速器的主要控制方式，遠方主要從控制室通過監(jiān)控完成操作控制，已經成為控制中采用的主要方式；現地控制可以實現人機幾面與把手開關等操作。
第五，具有自適應水頭變化功能。改造后調速器與水頭數據可以利用智能化截面完成人工輸入，調速器可以根據接力器開度與水頭值等調整，促進了快速并網的開展。
第六，協聯操作減輕了機組振動擺動。未改造前，受機械運行因素、電磁因素等的影響，機組運行中振動力度較大，而且水輪發(fā)電機的大幅度擺動還影響了機組的安全運行。實施改造后，漿葉與導葉可以協同工作，各部件振動標定均符合國家標準，提高了機組安全，延長了水輪發(fā)電機使用壽命。
4 結 語
本文主要對電力系統水輪發(fā)電機調速器改造進行研究，及時解決水輪發(fā)電機在實際運行中產生問題，減少外界環(huán)境對水輪發(fā)電機運行造成的影響，促進電力系統水輪發(fā)電機調速器的發(fā)展，維持電力系統工作。
參考文獻：
[1] 姜雪輝.水輪機調節(jié)系統先進控制策略的研究[D].成都：西華大學， 2013.
論文摘要：通過對電力電子與自控系統實驗教學的改革，總結了北京建筑工程學院實驗中心實踐教學改革的經驗，將課程中涉及的理論、實踐和工程實訓進行多層次、模塊化劃分并有機結合，提高了學生的分析問題、解決問題和創(chuàng)新能力。
論文關鍵詞：實踐教學；創(chuàng)新能力；模塊化；教學體系
科學技術和現代經濟的高速發(fā)展需要基礎知識和專業(yè)寬厚、具備創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的高素質人才。突出綜合素質與能力培養(yǎng)是高等學校本科教育的目標。教育部早在《關于加強高等學校本科教學工作提高教育質量的若干意見》文件中明確指出：“實踐教學對于提高學生綜合素質、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與實踐能力具有特殊作用。”因此，高等教育必須適應社會經濟發(fā)展對人才的需求，實踐教學始終是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，有著其他教學過程無法替代的顯著作用。應用型人才應具有一定的理論基礎、較高的專業(yè)技能和很強的工程實踐應用能力。根據北京建筑工程學院“立足首都，面向全國，依托建筑業(yè)，服務城市化”努力培養(yǎng)為城市化服務的、德智體美全面發(fā)展、具有工程實踐能力和創(chuàng)新意識的應用型高級專門人才的辦學基本定位，針對北京地區(qū)二類學生的學習基礎，結合北京建筑工程學院（以下簡稱“我院”）的辦學特色和歷屆畢業(yè)生的追蹤反饋信息及建筑生產企業(yè)對高校教學的要求，對“電力電子”、“電機拖動與自控系統”及“交流調速”課程體系進行系列實驗教學改革。
一、課程體系總體結構
根據我院辦學定位，提出了以“工程應用能力”培養(yǎng)為主線，專業(yè)內容以“應用為目的”，基礎理論以“夠用為尺度”的教學改革思想。通過對課程的基礎理論和實踐環(huán)節(jié)進行調整，強調了掌握概念、強化技能、培養(yǎng)工程應用能力的教學重點。明確了專業(yè)課程教育目的是為北京市城市經濟建設培養(yǎng)從事建筑行業(yè)及相關領域的工程技術應用型人才。建立起了以北京重點實驗室“建筑電氣與智能化實驗教學中心”為核心，搭建起多層次、模塊化教學為主平臺，輔以多元化教學方式的實踐基地。
二、傳統課程存在的問題
目前，我國普通高等學校的教學模式普遍存在著重理論輕實踐的現象。由于我院電氣工程及自動化專業(yè)是由傳統工業(yè)企業(yè)自動化過渡而來的，是一個強電為主，強弱電技術、計算機技術相互滲透的寬口徑專業(yè)，而“電力電子”、“電機拖動與自控系統”及“交流調速”課程的特點是所涉及的基礎理論和知識面廣，要求基礎理論扎實，學生要有很強的分析問題和解決問題能力以及實踐能力。而傳統課程表現出教材厚、內容廣、學時多，教學過程強調的是知識的系統性和理論的完整性，缺乏工程應用的針對性和實用性，尤其是課程所設及的內容不能結合建筑領域，學生不知上述課程學完以后在建筑行業(yè)能有什么用處，學習積極性不高，這種學術型的教學模式顯然不適應對高級應用型人才培養(yǎng)的辦學目標，因此，對上述課程改革勢在必行，為了強調工程應用能力的培養(yǎng)，首先需要改革的便是實踐教學環(huán)節(jié)。
三、教學內容的改革與實踐
1.改革實驗教學體系，探索新的實驗教學方法
近年來，我院實驗中心在如何拓寬學生素質培養(yǎng)平臺，強化創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等方面進行了一系列有針對性的研究和實踐。
（1）調整實踐教學計劃。在學時安排上增加了實驗學時，壓縮了理論學時，如電力電子實驗課由過去的6學時改為8學時，并增加了2周電力電子綜合大實驗。將“交流調速”與“直流拖動控制系統”兩門課程合并，原實驗學時不變。把原有3周直流調速系統設計大實驗改為4周交、直流調速系統綜合實訓。為此，新購進20套實驗設備。同時為了提高實驗設備的利用率，將“電力電子”、“交流調速”、“電機拖動與自控系統”課程的實驗分為不同學期，這樣可以使學生由過去的3個人一組改為2個人一組，增加了學生的動手能力。
（2）完善實驗教學體系。在實驗中心的正確領導下，和任課教師一起修改了實驗教學計劃、實驗大綱，重新編寫了實驗指導書。完善了學生重修、重做一般性實驗、綜合性實驗、設計性試驗及實訓管理制度，學生實驗登記制度。從教學管理上督促學生從思想上重視實踐能力的培訓。
（3）重視實驗考核和實驗成績。在實驗教學的考核上，強調要嚴格按照實驗教學大綱和項目中規(guī)定的考核標準進行，既有實際操作技能的考試，同時增加了筆試內容，提高實驗成績在期末成績的比重，平時實驗成績占期末總成績20%~30%，特別注重過程考核和綜合能力測評，以確保實驗教學質量。對于綜合實驗，設計型大實驗及實訓課，采用單獨考試，以答辯的形式進行考核。幾年來取得了明顯效果。
現在“電力電子”、“交流調速”、“電機拖動與控制系統”的實驗教學正按照教學改革計劃制定的實驗教學體系有目的、有步驟地進行和完善。從已完成的實驗項目來看，教學的目的性、針對性及其實際效果都有了明顯的提高。 轉貼于 2.建立多層次、模塊化教學體系
根據對人才所需知識、能力和素質結構的要求，重新構建了電專業(yè)教學體系，確定了由易到難循序漸進的分層次、模塊化教學方法，強調了理論與實踐并重，理論為應用服務的原則，增大實踐教學環(huán)節(jié)比重，采用“基礎、綜合、設計和實訓”多層次實踐教學模式，體現以培養(yǎng)具有獨立思考和創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為重點的教育特色。
（1）基礎性實驗。基礎性實驗多以驗證性為主，屬于培養(yǎng)學生的認識實踐能力。主要對學生進行實驗基本知識、基本方法、基本技能的規(guī)范性、嚴謹性訓練和指導。通過這些基礎實驗，使學生掌握常用儀器、儀表的使用，學會參數測試、實驗數據的記錄，實驗結果分析等基本實驗技能。以培養(yǎng)學生實驗操作能力為目的，鞏固深化理論知識。這其中安排了鋸齒波觸發(fā)器實驗、單相橋式可控整流實驗、三相半波可控整流實驗、三相全波可控整流實驗、開環(huán)直流調速系統實驗、單閉環(huán)直流調速系統實驗和三相交流調壓調速試驗等。通過這些實驗教學，加深了學生對基礎理論知識的理解，培養(yǎng)了學生學習的興趣，養(yǎng)成了嚴謹、求實、科學、思維開放的實驗作風。
（2）綜合性實驗。綜合性實驗是培養(yǎng)學生動手能力、開發(fā)智力和創(chuàng)新意識而進行的實驗教學。要求學生對所學的知識能靈活掌握，培養(yǎng)學生對專業(yè)理論知識的應用能力，鍛煉學生綜合實驗技能，積累科學實驗經驗。在驗證性實驗的基礎上，形成具有綜合知識內容的綜合性實驗。主要安排了三相可控整流仿真系統實驗、雙閉環(huán)直流調速系統試驗、異步電動機SPWM與電壓空間矢量變頻調速系統實驗、基于DSP的矢量變換控制與直接轉矩控制變頻調速系統實驗。這些實驗涉及到模電、數電、電力電子、自控系統、電機拖動、自控理論及交流調速等課程。學生通過綜合性實驗，將這些知識有機的串聯起來，達到了培養(yǎng)學生綜合應用知識和創(chuàng)新能力的目的。
（3）綜合設計性實驗。主要是培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的能力、科學的研究和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力是在認識能力、應用能力培養(yǎng)的基礎上進行更高層次的能力培養(yǎng)。我們在實踐教學方法中采用了開放式的實踐教學模式，學生可以隨時進出實驗室。我們主要教學計劃是：第一，安排2周時間，通過電力電子等課程所學知識，設計制作一臺不間斷穩(wěn)壓電源；第二，安排3周時間，設計調試直流拖動雙閉環(huán)調速控制系統。
綜合設計性實驗課一改過去教師扶著學生走的傳統實驗方法，而讓學生自己設計原理圖、硬件電路及流程圖。并親自動手焊接、調試電路。這對學生是一種全新的實驗方式，在這里將給學生一定的自主權，使他們面對實際問題來發(fā)揮自己的聰明才智，檢驗自己的學識水平，在解決實際問題中來提高自己分析問題和解決問題的能力。學生學會了查閱文件資料，撰寫論文，總結經驗，最后拿出自己的設計制作實驗成果，為今后科學研究打下基礎。
（4）工程實訓。注重培養(yǎng)學生的專業(yè)技能和動手能力，強化工程應用能力和實操訓練是工科院校教學實踐的內容。結合我院的辦學定位和行業(yè)特色，明確了專業(yè)課程教育目的是為北京市城市經濟建設培養(yǎng)從事建筑行業(yè)及相關領域的工程技術應用型人才。為此，電信學院建立了“建筑電氣智能控制中心”實訓基地和電力電子與電力傳動控制系統大興校區(qū)實訓基地。兩個實訓基地，可完成電梯控制系統、風機水泵交流變頻調速控制系統、空調控制系統、消防控制系統、動力和照明配電系統、低壓電器控制設備等內容的實訓。這些系統完全是建筑電氣領域中真實系統的微縮，完全模擬實際系統運行的真實情況，是真實可操作的實驗系統。它突出行業(yè)特點，整個工程實訓過程也就是鞏固理論、擴展知識面、增加動手能力和開拓智力的過程。它使以往所學的知識在緊張的思維設計、巧妙的具體使用中得到升華，并在解決一個又一個的難題中得到樂趣。
學生在實訓基地中既可接受實際操作的職業(yè)素質訓練和職業(yè)技能訓練，又可以對現代建筑中的幾大典型電氣控制系統建立真實的感官認識和工程應用技能操作訓練，對未來所從事的行業(yè)充滿信心，可以更好地找到理論與實踐的結合點。
關鍵詞：電氣企業(yè)；電氣工程；重要作用；應用現狀
1、最優(yōu)控制理論在電力系統配網自動化中的應用現狀
隨著我國經濟的不斷發(fā)展，電力系統建設發(fā)展更加迅速，進而電力企業(yè)的規(guī)模也逐漸擴大，電力企業(yè)對各方面的管理也更加規(guī)范，更加合理，尤其是對電力企業(yè)資質管理體制更加的有序合理，電力企業(yè)在經濟建設中發(fā)揮的作用也越來越大，而在電力系統配電網過程中，最優(yōu)控制理論被廣泛地應用，它是電力企業(yè)管理的重要內容，也是電力企業(yè)能夠正常運行的重要保證，能夠幫助打造電力企業(yè)的核心競爭力，是電力企業(yè)發(fā)展的內在要求。
在目前我國經濟的發(fā)展階段，我國的電力企業(yè)屬于粗放型的經營模式，管理方面有一定形式的缺陷，就是管理部門將任務分配給項目管理人員，接著設想一下他們項目開展之后的進程，但是由于后期實施的過程中，缺乏專業(yè)人員的監(jiān)督，使得項目工程有所延誤。還有一種情況是，管理部門有較大的項目，但是沒有具體的實施方案和執(zhí)行技巧。還有一些企業(yè)的項目管理處于無序狀態(tài)，硬件設施管理不齊全，器具堆放雜亂無章，項目部署沒有合理科學地規(guī)劃，導致項目進度無法推進，直接造成了企業(yè)項目的工程時間耽誤。如果一個工程項目不規(guī)范、不科學，任其自由的發(fā)展，不僅會造成項目工期的延長，而且還會造成不必要的人力、物力、財力的損失。但有的項目人員為了一味的追求進度而不顧項目的承受能力，這勢必會造成工程成本的增加，對工程的施工質量也無法保證，會給之后的電力系統配電項目留下巨大的隱患。
隨著我國經濟的快速發(fā)展，我國正處于“十三五”規(guī)劃的攻堅之年和轉型之年，要發(fā)揮市場在社會主義市場中的決定性作用，并且發(fā)揮政府的宏觀調控作用來滿足我國人們的物質精神文化需求。而電力系統配電網自動化為我國的經濟注入新的活力，推動經濟發(fā)展做出重要成果，在我國電力企業(yè)中發(fā)揮著至關重要的效益，甚至可以帶動電力企業(yè)的發(fā)展。
我國目前的發(fā)展模式仍然以資源型產業(yè)和原料性產業(yè)，以犧牲環(huán)境和資源而換得經濟的發(fā)展，這種盲目急速的發(fā)展狀態(tài)使得經濟的發(fā)展遠遠超出了環(huán)境和資源所能承受的范圍，造成嚴重的能源資源短缺問題。因此，我國在上個世紀九十年代便開始研究將最優(yōu)控制理論應用于電力系統配網自動化中，通過這一理論可以準確地控制電網的配電數據和范圍，為我國得到電力企業(yè)實施電力配網帶來不少便利。
2、最優(yōu)控制理論在電力系統配網自動化中的基本概述
最優(yōu)控制系統理論研究的主要問題在于，它是根據已建立的被控對象的數學模型，來選擇一個容許控制的對象和區(qū)域，使得被控制的對象要按照規(guī)定進行運作，并要求將給定的某一性能的指標要達到最優(yōu)化。近年來，隨著我國科學技術的發(fā)展，計算機技術的不斷進步，最優(yōu)控制理論出現了數值解法，通過直接搜索法和疊加法找出最適合的控制范圍，對于得出的結論比較接近或者是鄰近取值，都用比較簡單的梯度法或者單純形法等等的方式。與此同時，計算機可以作為最優(yōu)控制系統中的一個重要組成部分，可以實現數據在線控制，從而使得最優(yōu)控制系統在電力系統配網自動化的應用中也變?yōu)楝F實，具有一定的實踐意義。
發(fā)展到目前為止，對于最優(yōu)控制系統的研究，無論是在深度上還是廣度上都得到了一定程度的發(fā)展，而且未來的發(fā)展前景也是非常廣闊的，并形成了非常實用的學科分支，例如有隨機最優(yōu)控制、分布參數控制等等方法。就目前的發(fā)展情況來講，最優(yōu)控制系統在電力系統的配網自動化的研究中還是具有非常大的現實意義和經濟效益的。
3、最優(yōu)控制理論在電力系統配網自動化中的應用研究
電力系統的配網自動化有很多因素和條件的限制，設計了新建變電站建設時間、建設地點以及容量大小的最優(yōu)選擇控制，要求滿足配網自動化的最大需求。在已知的規(guī)劃好的預測負荷和電源規(guī)劃的基礎上，根據現有的網絡和計算機給出的確定參數，科學合理的新建線路，使得電力系統的配網自動化電網設計可以適應更好的電量負荷，要設計科學可靠的，運行安全且有經濟實惠的。但是由于電力系統的配網自動化涉及的因素比較多，而且受到多種變量的束縛，進而電力系統的配網自動化其實是一個非常復雜的大規(guī)模的組合優(yōu)化問題。
隨著我國科學技術的發(fā)展，電力市場改革的不斷深入，以及可靠性價值概念的形成，電力系統的配網自動化越來越受到重視，其中一個關鍵的因素是可靠性邊際成本，從而使得配網自動化的的效益達到良好。而可靠性邊際成本是指增加一個單位可靠性水平而獲得更大的經濟效益而減少投入成本，可靠性邊際成本包括分段開關的投資費用和運行的維修費用，可靠性邊際成本效益目的是為了那些因電力供給不足而造成的用戶停電損失，而電力系統的配網自動化設計的總費用包括開關投資費用、運行維修費用和用戶停電損失費用等等。
電力系統配網自動化設計還有一個比較重要的創(chuàng)新就是安裝配電網故障定位系統，它是一個實時在線處理系統，可以隨時解決用戶提出的問題，但是其工作量大，工作環(huán)境相對惡劣，溫差變化很大，而且一般都裝在高電壓和高電流的裝置上，而且配電網的通信點一般都比較多而且分散，很難采用同一種方式來進行解決，一般要采用混合式的通訊方式，再加上一些干擾因素，配電網故障信息受干擾的可能性就會加大。
在最優(yōu)控制理論應用中，還有一個重要的部分就是配電網的優(yōu)化及重構，配電網的優(yōu)化及重構是指配電網在正常運行中，在電力系統進行運作時，會根據理想的實際負荷來判斷負荷的實際分布情況，進而決定網路信息的理想運作模式，在理想的運作模式與前的實際運作模式加以對比，才可以決定采用的解決方式和實際的負荷運載量。這些理想的運作模式就是為了強制的改變電力系統的供電路徑，使得電力系統的供電設備可以達到最優(yōu)模式。
配電網優(yōu)化及重構設備可以使得電力系統降低耗能，節(jié)約資源能源，進一步提高供電質量和供電可靠性和科學性，，改善電力系統的電壓分布和功率分布，延長電力系統設備的使用時限，可以更好地帶來經濟效益和社會效益。通過優(yōu)化重構不僅可以平衡負荷消除過載，進一步提高供電電壓的質量，而且還可以降低電力損耗，提高電力系統設備的經濟性。
4、結束語
綜上所述，最優(yōu)控制理論在電力配網自動化實踐應用還是非常有成效的，而且應用前景非常廣闊，使得電力系統管理已經更加的專業(yè)化、科技化、規(guī)范化和動態(tài)化。為了順應時代的發(fā)展要求，電力系統企業(yè)應該努力提高其自身的核心競爭力，發(fā)揮其自身的優(yōu)點來創(chuàng)造更多的價值，占據更多的市場份額。
參考文獻：
[1] 仉志華. 基于UPFC的自愈配電環(huán)網及其潮流優(yōu)化控制技術的研究[D]. 濟南：山東大學，2012.
論文關鍵詞：光伏發(fā)電，最大功率跟蹤，改進算法
0引言
隨著化石燃料的消耗及全球對環(huán)境問題的關注，可再生能源的開發(fā)利用迫在眉睫[1]。太陽能作為最有利用價值的可再生能源，已經得到世界各國家越來越多的關注。但是，外界環(huán)境是不斷變化的（如溫度、日照等），為了最大效率的利用太陽能，必須對光伏陣列進行最大功率點跟蹤。目前，最大功率點跟蹤（Maximum Power Point Tracking,簡稱MPPT）的方法很多，如恒定電壓法，擾動觀察法，增量電導法，模糊控制法，滯環(huán)比較法[1-5]等等，但不同的控制方法在實際應用中存在不同的優(yōu)缺點。在對幾種常見的MPPT方法進行分析的基礎上，綜合恒定電壓法和滯環(huán)比較法的優(yōu)點，提出一種改進啟動特性的MPPT方法。利用這種方法，能顯著提高跟蹤速度和精度。
1 光伏電池的等效模型及特性
2.1光伏電池等效模型
光伏電池單元的等效電路模型如圖1所示。其中，為光生電流物理論文，它正比于光伏電池的面積和入射光的強度。為無光照下的類似于二極管的暗電流。為串聯電阻，為并聯電阻，一般很小，而很大。
圖1 光伏電池等效模型
（2.1）
為光生電流，為二極管飽和電流，為光伏電池工作電流，為電子電荷，為光伏電池工作電壓，K為波爾茲曼常數，T為絕對溫度，A為二極管特性因子。
理想情況下，，為零，為無窮大，A=1，則式（2.1）簡化為：
（2.2）
當=0時，可以得到太陽能電池的開路電壓
（2.3）
2.2光伏電池的特性
光伏電池的輸出電壓和電流受光照強度和溫度的變化而變化。一定光照強度下，光伏電池的I-V特性曲線和P-V曲線分別如圖2和圖3所示:
圖2 光伏電池的I-V特性曲線
圖3 光伏電池的P-V特性曲線
圖中所示即為最大功率點工作位置，由圖可知，太陽能光伏電池具有明顯的非線性。
光伏電池在同一溫度(T)不同日照(S)下的I-V和P-V特性曲線分別如圖4和5所示。由圖可知，光伏電池的輸出功率隨光強增加而增大（S1<S2<S3）。
圖4 不同日照下的I-V曲線
圖5 不同日照下的P-V曲線
光伏電池在同一日照(S)不同溫度(T)下的I-V和P-V特性曲線分別如圖6和7所示。由圖可知，光伏電池的輸出功率隨溫度的增加而降低（T1<T2<T3）。
圖6 不同溫度下的I-V曲線
圖7 不同溫度下的P-V曲線
3改進算法的原理
擾動觀察法是目前應用最廣泛的一種控制算法。它主要通過比較前后2次功率大小來決定擾動的方向。具有原理簡單，控制易實現等優(yōu)點，然后振蕩現象和電壓崩潰現象是其固有缺陷[6]。
增量電導法主要是通過判斷的正負來決定擾動的方向，其實是擾動觀察法的一種變形。增量電導法完全消除了擾動觀察法的振蕩現象，但仍存在電壓崩潰現象。由于其算法復雜，對測量精度要求較高，成本較大，固很難被廣泛使用。
固定電壓法的原理是太陽能電池在最大功率點處的電壓和開路電壓有個近似比例關系，而且這個比例系數(一般為0.76)在外界日照和溫度等變化時，它近乎不變。通過測量電池板的開路電壓來調節(jié)工作電壓，從而找到最大功率點。這種方法控制簡單，設備成本低，然跟蹤精度低，誤差較大。
滯環(huán)比較法是為了克服擾動觀察法在最大功率點處的振蕩現象和電壓崩潰現象而提出的。它能夠在外界環(huán)境劇烈變化時不作任何動作物理論文，而只在環(huán)境穩(wěn)定時才進行跟蹤。但滯環(huán)比較法必須讓比較的三點都在最大功率點附近，且擾動步長大小難以確定。
通過對幾種控制算法的分析可知。滯環(huán)比較法能夠消除振蕩現象和電壓崩潰現象，但要求A、B、C三點都在最大功率點附近。而固定電壓法結構簡單，成本低，能夠快速找到最大功率點，但跟蹤精度不夠。一種更好的算法是綜合這2種方法的優(yōu)點，前期使用固定電壓法迅速找到最大功率點，后期使用滯環(huán)比較法提高控制精度。這樣系統具有最優(yōu)的啟動特性，啟動速度快而平穩(wěn)，功率單調增加，不會出現波動現象。具體原理如圖8所示：
圖8雙重算法示意圖
改進算法先測量光伏陣列的開路電壓，乘以系數0.8，得到一個參考電壓。首先讓系統以恒定電壓法啟動，擾動量為，并不斷記錄下當前光伏陣列的工作電壓，并與參考電壓比較，當當前工作電壓與參考電壓誤差絕對值大于設定參數時，則繼續(xù)以的擾動量增大電壓，直到當前工作電壓與參考電壓誤差絕對值小于設定參數，例如圖3.1中的D點，系統即認為恒定電壓法控制結束，系統已經到達了最大功率點附近。這就是第一階段的恒定電壓法控制。
當系統到達D點，改用滯環(huán)比較法控制，并記錄下此時的電壓值和電流值，計算出相應的功率。系統改用較小擾動量，以提高跟蹤精度。此時圖3.1中D點功率即為滯環(huán)比較法中的，連續(xù)2次增加擾動，并分別記錄下相應的電壓值和電流值，計算出各自的功率，其值分別為滯環(huán)比較法中的和。再通過滯環(huán)比較法中、、三點功率的比較確定具體的擾動方向，直到系統工作在最大功率點。這是第二階段的滯環(huán)比較法控制。
若此時始終讓系統工作在第二階段，則當外界光照和溫度發(fā)生變化時，系統仍然以滯環(huán)比較法進行控制，由于設定的滯環(huán)比較法步長較小，所以很難快速地跟蹤到新的最大功率點。為能夠適應外界環(huán)境的變化物理論文，我們需要重新啟用恒定電壓法迅速找到最大功率點的近似位置，再轉至滯環(huán)比較法。為此，我們?yōu)橄到y設置了定時器。當定時時間到時，系統重新采集光伏陣列的開路電壓，并得到新的參考電壓，并重新運用恒定電壓法快速跟蹤新的最大功率點。為避免因不斷切換控制算法而帶來較大的功率損失，定時器定時時間可為分鐘級別。這就是第三階段的定時跳轉階段。
改進算法前期使用恒定電壓法及較大步長大大提高了跟蹤速度，后期使用滯環(huán)比較法及較小步長，旨在提高控制精度，減少功率損失。
4仿真結果分析
為通過比較說明改進算法的可行性和優(yōu)越性，本文在Matlab/Simulink環(huán)境下分別對改進算法及常用的擾動觀察法進行了仿真研究。2種算法的功率輸出波形分別如圖9和10所示：
圖9擾動觀察法功率輸出波形
圖10 改進算法功率輸出波形
由圖9和10比較可知，擾動觀察法在最大功率點處上下波動，穩(wěn)定后輸出功率平均值為248W，穩(wěn)定時間為0.045s。而改進算法穩(wěn)定后為一條平滑的直線，穩(wěn)定時間為0.038s，穩(wěn)定后輸出功率為249.2W。
5結論
本文采用改進算法對光伏系統中最大功率跟蹤進行了研究，并通過與傳統算法進行仿真比較。由仿真比較可知，改進算法啟動過程平穩(wěn)，具有跟蹤速度快，跟蹤精度高的特點。它完全消除了擾動觀察法固有的振蕩現象和電壓崩潰現象，具有較大的優(yōu)越性。
參考文獻
[1]Park,sang-Soo(Departmentof Electrical Engineering,Changwon Mational University Korea,Republicof);Jindal Amit Kumar;Gole Aniruddha M;Park,Minwon;Yu In-Keun Source:CanadianConference on Electrical and Computer Engineering,p720-724,2009,2009 Canadian
Conference onElectrical and Computer Engineering,CCECE’09
關鍵詞：電力電子應用；知識模塊；團隊教學
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0075-02
電力電子技術在電力系統中的應用有較長的歷史。早期的直流輸電采用大功率晶閘管閥作為換流閥，現在輕型直流則采用IGBT器件。自20世紀80年代，柔流輸電（FACTS）的概念被提出來后，電力電子技術深入到電力系統的發(fā)、輸、配各環(huán)節(jié)中，成為新型學科領域。[1，2]學科方向涉及電力電子、控制理論、電力系統分析、高電壓等多門學科領域，具有較強的綜合性。
為適應新技術的發(fā)展，國內高校大部分電氣工程專業(yè)都開設了該課程。但該課程內容的高深讓學生和教師都感到困惑。筆者曾討論過本科生課程建設內容，提出了合理的教學改革方案，[3]但研究生課程建設不同于本科生課程建設，研究生課程體系強調提高應用特色和構建實踐創(chuàng)新教育模式。筆者結合自身的教學實踐，做了有益探索。
一、國內高校課程建設現狀
對國內高校該課程開設現狀進行了調研，見表1。
該課程作為電力系統自動化或者電力電子及其傳動專業(yè)的專業(yè)選修課程。學分是2學分的高校為75%，學分是1學分的高校為25%。課程名稱不統一，有“復雜電力電子系統”、“柔性輸電技術”等。授課教師的專業(yè)背景：電力系統專業(yè)背景的教師占90%，電力電子技術專業(yè)背景的教師占10%。國內設置有傳統的電氣工程專業(yè)的重點大學均開設了此課程，一般電力院校也開設了此課程。課程考核方式中，筆試占80%，作業(yè)占20%。教材包括：清華大學出版社出版的《柔流輸電原理與應用》；機械工業(yè)出版社出版的《柔流輸電系統》和《電力電子技術在電力系統中的應用》；中國水利水電出版社出版的《柔性輸電技術概論》。重點院校在專業(yè)選修課的師資上均配備了從事該方向的教授級研究人員，一般電力院校則是從事該方向的副教授以上研究人員。選修該課程的研究生依據導師的研究方向而選修，一般在該方向實力較強的高校的課題組的研究生選修較多。通過調研發(fā)現，主要有以下幾個問題：
1.知識點較多且雜亂
電力電子技術在電力系統的輸、發(fā)、配電各個環(huán)節(jié)都有應用，課程內容豐富，知識面廣。但教師只是在某個問題上有所專研，不可能面面俱到。如：懂電力系統的教師卻不懂裝置；懂裝置的教師卻不懂電力系統。
2.研究生層次不一
研究生依據選修方向而選課。電力電子傳動專業(yè)的學生不懂電力系統；電力系統專業(yè)學生不懂電力電子技術。講授某方面知識點過深時，部分學生就會跟不上教師進度。
3.書本跟不上技術的發(fā)展
電力電子技術極大地推進了生產力，新型技術在電力系統中的應用非常迅速。如柔性直流輸電技術在中國從35kV的示范工程發(fā)展到300kV的示范工程，傳統的直流輸電面臨著被柔性直流取代的局面。但現有教材對于柔性直流的介紹卻很少。
二、上海電力學院課程建設現狀
上海電力學院于2005年開設了本科課程，本科課程名稱為“柔性輸電技術”，在2009年開設了研究生課程，研究生課程名稱為“電力電子技術在電力系統中的應用”。本科生課程的學分為1分，研究生課程的學分為2分。研究生授課教師均為副教授以上研究人員，在該方向上都有過研究經歷。現主講教師為2名，一位為電力系統背景，一位為電力電子技術背景。考核方式為大作業(yè)形式，教材采用上海電力學院教師編寫的《柔性輸電技術概論》。在“電力電子技術在電力系統中的應用”課程的多年專業(yè)教學中，存在如下幾個教學問題：
1.教學內容過于深奧
該技術處于學科前沿領域，科學專著較多，但教材較少，可選擇的教材《柔性輸電技術概論》偏重于柔流輸電，《電力電子技術在電力系統中應用》偏重于電力電子。教學內容方面有與電力電子技術重復之處，未能與專業(yè)核心課程很好的銜接。
2.教學方法未與時俱進
研究生專業(yè)教學與本科教學有極大的不同，理論的深度和廣度都超于本科教學。面向本科的教學方法不適應研究生教學。研究生教育要培養(yǎng)創(chuàng)新人才，教師要引導學生去發(fā)現問題、解決問題。
三、教學內容構建
針對知識點內容分散和銜接度不夠緊密等問題，筆者對教學知識點進行梳理，如表2所示。知識內容體系構建為五大模塊：學科綜述、基礎理論、發(fā)、輸、配應用。對知識模塊中的教學內容和知識點做了設計。對電力電子裝置的應用有所選取，抓住實際工程中主要應用的類型。在教學內容組織上，教學重點放在發(fā)、輸、配的應用上，尤其是輸電網的應用。發(fā)電應用主要講述風力發(fā)電機組的控制；輸電網應用主要介紹串補、并補裝置和柔性直流輸電；配電網應用主要介紹有源濾波器裝置。基礎知識模塊的內容設計是為了應用做準備，該模塊介紹了電力電子裝置接入電力系統的建模方法和大功率變量器拓撲結構的基礎知識。這些屬于電力電子裝置的共性知識。這種教學內容的安排可以承接電力電子和電力系統基礎知識，又能強調本門課程的特色。
四、團隊研討型學習方式
傳統教學方法以灌輸為主，選修課的教學方法采用傳統教學方法，教學效果不好。文獻[4]介紹了團隊教學方法在控制理論課程中的應用。“電力電子技術在電力系統中的應用”課程也引入了團隊教學方式。團隊教學牽涉兩個方面：教師要設計好研究內容，學生要分工明確。團隊教學組織見表3。在研究內容上以應用為主進行劃分，按照發(fā)輸配環(huán)節(jié)，給學生若干個任務。如可控串補裝置在電力系統應用中可以組建一個3人的團隊：1人研究可控串補提高系統輸送能力，側重于電力系統；1人研究可控串補的控制算法；1人研究可控串補的裝置設計。可控串補的理論從機電暫態(tài)到電磁暫態(tài)各個層面均有，學生任務各有側重。在考核環(huán)節(jié)，學生的成績由團隊學習質量和論文質量兩部分綜合評分。團隊學習質量和論文質量各占50%。
五、教學反饋
學期結束后了解到，教學效果較好。學生團隊90%完成任務，10%的學生團隊接近完成任務。各專業(yè)的學生都能較好地分工融入團隊，對裝置的原理能深入理解。通過仿真計算環(huán)節(jié)，學生們普遍提高了研究能力和創(chuàng)新能力。通過對知識點的梳理，教師對本課程知識點的理解更加全面，學科知識融合度也大幅提高。但由于團隊教學課堂上不能花費大量時間指導學生，加上團隊課外交流不夠，也影響了團隊教學組織質量。對于存在的問題，將在以后的教學中采用流程優(yōu)化、加強監(jiān)督等措施加以改進。
參考文獻：
[1]張文亮，湯廣福，查鯤鵬，等.先進電力電子技術在智能電網中的應用[J].中國電機工程學報，2010，30（4）：1-6.
[2]王仲鴻，沈裴，吳鐵錚.FACTS技術研究現狀及其在中國的應用與發(fā)展[J].電力系統自動化，2000，24（23）：1-5.
【關鍵詞】 教學；留學生；電力市場概論
【中圖分類號】G642.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）29-00-01
為了提高能源利用率，應對全球能源危機和環(huán)境污染問題，世界許多國家提出了電力工業(yè)重要的可持續(xù)發(fā)展方向：電力市場建設。2009年，美國總統奧巴馬提出了美國要建立堅強智能電網的改革計劃，實現在美國東西兩岸電力的高效傳輸。同時，中國國家電網公司近期公布了將于2020年建成統一的堅強智能電網的發(fā)展計劃。
電力市場是一個以電力系統為對象，結合微觀經濟學基本概念，分析電力這個特殊的商品，實現從發(fā)輸配電到用戶所有環(huán)節(jié)的智能交流，優(yōu)化生產、傳輸和使用的自愈電網。與傳統電網相比，電力市場引入后，大量智能技術的致使電網具備了許多新的功能，如可再生能源的大量接入，支持用戶需求響應的市場交易機制，電網運行狀況的實時監(jiān)控等。智能電網建設強有力的支撐了電力市場的發(fā)展，智能電網也促進了電力市場的改革。
因此作為電力系統及其自動化的本科留學生，有必要學習《電力市場概論》這門課程。本文詳細介紹了教學目的與要求，課程內容及采用的教學方法，教學環(huán)節(jié)與學時分配，課程評價設計。
一、教學目的與要求
《電力市場概論》是電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)課程，選修。
通過本課程的教學，使學生了解電力市場的研究現狀、發(fā)展動態(tài)以及電力市場化的意義；熟知電力市場的運營模式、交易理論；掌握電力市場的電價、輸電服務的理論和方法；拓展學生的知識面，培養(yǎng)和提高新的環(huán)境下電網規(guī)劃、運行和管理能力，了解中國電力工業(yè)的管理體制和基本的市場運行規(guī)律。
1、主要先修課程和后續(xù)課程
先修課程：電力系統穩(wěn)態(tài)分析、微觀經濟學。
后續(xù)課程：無。
2、教學方式與重點和難點
教學方式：以課堂教學為主，輔以國、內外電力市場分析加之以案例討論。
重點內容：在“保護競爭”與“公開、公平、公正”的原則指導下，制定合理的電力市場交易方式、制定電價。
難點內容：對電力市場交易的理解與“公平”原則的實施，交易計劃的確定和電價的計算。
二、教學內容
（一）電力市場理論基礎
包括電力市場的基本概念、運營模式、運行規(guī)則、電價制度、發(fā)電競價上網、電能轉運、用戶管理，輔助服務和監(jiān)管體制等內容。
（二）電力市場交易模式
包括電力市場的主要成員、組織結構、交易類型和交易模式。
（三）Pool中的拍賣方法
包括市場參與者的報價形式、拍賣方法，著重講述實時電價和阻塞管理。
（四）電力市場的輔助服務
包括頻率控制、發(fā)電備用容量、無功功率的管理方法。
（五）電力市場技術支持系統
包括報價處理系統、交易管理系統、合同管理系統、結算管理系統、信息系統、數據網絡系統和通信協議、發(fā)電廠報價及發(fā)電管理等子系統。
（六）國外電力市場
包括英國電力市場、加州電力市場、PJM電力市場以及其它電力市場的運營情況。
（七）中國電力市場
包括中國電力市場的構想、體制改革情況以及浙江和山東電力市場的運營情況。
三、課程的教學方法
為加深留學生對課程的理解程度，在教學上，采用“理論”與“項目”結合的方式進行教學。教師選取典型項目，分析和演示，之后將學生分組，分別討論項目的解決方案及具體實施方式。然后留學生演示項目結果，由學生闡述項目機理、交易及運營方式等。最后由老師進行歸納總結。
四、教學環(huán)節(jié)與學時分配
本課程總學時為26學時，教學環(huán)節(jié)包括課堂教學、案例教學、課外輔導、作業(yè)等，其學時分配建議見表。
《電力市場概論》教學學時分配表
教學內容 總學時 其中 課外輔導/課外實踐
講課 實驗 上機 其他
理論基礎 2 2
交易模式 4 4
Pool拍賣方法 4 4 2
輔助服務 4 4 案例教學
技術支持系統 6 4 2
國外電力市場 6 4 案例教學 4
中國電力市場 2 4 2
總計 28 26 2 10
五、課程評價設計
課程采用考查方式進行考核。同時，平時表現也要作為考核總成績的組成部分。因此，本課程的考評方式采取平時成績和期末成績兩者綜合的考評方式。考慮到留學生的特殊性，平時成績占60%，期末成績占40%。
