电力系统精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇电力系统范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

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本书共有7章：1.概述：电力系统凸优化的近展、概要、本书所使用的缩写；2.凸优化与电力系统的背景介绍：2.1凸函数和计算的复杂性；2.2常用优化算法，包括线性规划、二次规划、锥形规划、二次约束的二次规划、混合整数规划和各种算法的成熟度；2.3松弛算法，包括升降和投影、图论的使用、如何使用松弛算法；2.4经典优化算法与元启发式算法的比较；2.5电力系统建模，包括稳态系统的主要参数、三相平衡系统、发电机和负载建模以及标幺制系统；2.6本章小结；3.电力系统潮流优化：3.1基本公式；3.2电压极坐标系下的线性简化，包括潮流的线性化、潮流的解耦、网络流；3.3松弛算法，包括精确的辐射网络、实数坐标系统、分支流模型和深入讨论几部分；3.4负载潮流，包括精确负载潮流及其线性化；3.5内容拓展，包括直流网、无功功率能力曲线、非凸发电成本曲线、二阶锥多面体松弛；3.6章小结；4.系统控制：4.1时变最优潮流控制，包括限制、能量的存储控制、模型预测控制的实现；4.2稳定性和控制，包括摆动方程、线性二次调控；4.3是单位功率因数控制，分析了目标和约束；4.4重构，包括放射状约束、潮流和目标、过渡过程；4.5章小结；5.基础设施规划：5.1点的放置和大小，包括规划类型与贪婪算法、功率源、多场景模式、能量存储；5.2传输扩展，包括基本方法、线性模型、支路流近似、松弛和可能性问题；5.3章小结；6.经济分析：6.1背景介绍，包括拉格朗日对偶、定价和福利定理、博弈论；6.2电力市场，包括节点电价、时变价格和动态价格、传输价格定位、非凸定价；6.3市场的反馈作用，包括供应函数均衡、互补模式、竞价；7.未来方向：7.1不确定模型，包括随机规划和鲁棒优化；7.2分布式优化；7.3博弈论拓展，包括动态模型和机制设计。

本书首席作者Joshua Adam Taylor 是多伦多大学电气与计算机工程系的助理教授。

本书面向电气工程的学生和研究人员，为产业界和学术界提供电力系统优化和控制的领先技术。

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关键词:电力系统;电能计量方法;节能降耗

中图分类号:TM933文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)13-0099-02

随着我国电力系统的改革,对电能计量工作提出了更高的要求,特别是从传统的计划经济向市场经济的转变,电能测量技术更为重要,需要重视它的完整性和准确性。电能计量直接关系到电力系统发电量、线损、煤耗、厂用电、供电量、用电量等各项技术经济指标的计算。随着电力系统的发展,用电波动十分剧烈,峰谷差愈来愈大,计量系统在大幅度的工况变化中工作,使其计量误差增大,已成为电能计量不可忽视的问题。

一、电力系统电能计量的重要性

电能是国民经济和人民生活极为重要的能源,电气化程度和管理现代化水平是衡量一个国家发达与否的重要标志。电力生产的特点是发电厂发电、供电部门供电、用户用电这三个部门连成一个系统,不间断地同时完成。发、供、用电三方如何销售与购买电能、如何进行经济计算,涉及许多技术、经济问题。营业性计费的公正合理,涉及电业部门与用户的经济利益。提高电能计量的正确性,对发、供、用电三方都是十分需要的。

随着我国电力系统的改革,对电能计量工作提出了更

高的要求,特别是从传统的计划经济向市场经济的转变,电能测量技术更为重要,需要重视它的完整性和准确性。电能

计量直接关系到电力系统发电量、线损、煤耗、厂用电、供电量、用电量等各项技术经济指标的计算。随着电力系统的发展,用电波动十分剧烈,峰谷差愈来愈大,计量系统在大幅度的工况变化中工作,使其计量误差增大,已成为电能计量不可忽视的问题。利用经济杠杆,实施分时计度并分时计价的电能计量方式,在一定程度上可以起到调控负荷、“削峰填谷”的作用,有利于电力系统的运行和发、输、配、用电设备的充分利用。

由于电力电子技术在各行各业用电设备中的采用,负荷向电力系统注入大量的谐波,引起电压、电流波形严重畸变。如何计算谐波电能是亟需解决的问题。

二、电力系统中电能计量方法

现行的电能计量方案是在发电机、网络交换关口处安装电能计量装置。电力系统中关口是指厂网之间、区域性电网之间电力设备资产和经营管理范围的分界处。关口电能计量装置是衡量关口分界处电能量的流向及其大小的装置,它记录的电能量作为技术经济指标统计、核算的基础数据,是保证电力市场能否正常运行的关键。

(一)确定电力系统关口的原则

目前,为考核地区线损率、网损率、上网电量、过网电量、购网电量、地区负荷及地区负荷率等指标,定义了产权关口、结算关口、协议关口、调度关口、线损关口和负荷关口等多种关口。这些关口的划分方法不一致,标准不统一,亦无审核机构。在管理上又各自为政,不能适应电网的发展。为了实施电网商业化运营,以经济核算替代指标考核,以表位法替代余量法管理线损,应统一标准,明确电量关口,划清网级电力市场的界面,规范管理。

规范电力系统关口的首要原则是:第一,以产权分界点为界限,建立网级电力市场界面,以达到统计电量、结算电费的目的,为商业化运营奠定基础;第二,以电量关口为基础,规范管理线损,消除“吃网损”的现象,公平分配网级电力市场公司的利益;第三,以适合于商业化运营的、规范化的经济方式核算。

(二)用户电能计量方法

对电能计量的方法可以分成以下几种类型:

1.传统手工型。这是最为古老的方式,采用的是“一家一表”模式,到一定时期由电力工作人员挨门挨户收取电费。这种方法的缺点是显而易见的,不但劳动强度大,而且不能对用电户进行统一管理。但是这种方法在我国的广大农村还在广泛的使用。

2.IC卡型。为了降低电力部门人员的劳动强度,采用了由用电户上电力公司购电这种方式。为此开发了新型的电能计量仪表――IC卡式电度表,采用预付费式,用户先用卡购电,然后才能使用。这种方式在城镇地区广泛使用。

3.自动抄表。自动抄表这种方式是近些年被广泛探讨和实现的一种方式,它是计算机技术和网络通信技术在电力部门应用的一个生动实例。它的基本实现模式是:电能用户的用电量通过计量仪表计量后,由采集器采集,采集器和通信网络相连,通过网络传输到电力部门的管理中心。目前采用的网络传输技术主要有光纤网络、电话网络、电力线载波网络、总线网络以及无线通信网等技术。自动抄表的发展方向和计算机网络的发展紧密相连,它的一个发展方向就是所谓的“三网和一”,即电力网、广播网、通信网和三为一,通过提供一个高带宽、大容量、高速度的网络将通信、数字业务、广播等结合起来。

集中管理。集中管理式自动抄表技术在可以进行集中控制的区域中应用,因为用电户比较集中,那么就可以采用先进的技术实现,并且可以提供更多的控制和管理功能。

三、电能计量对节能降耗的作用

(一)电能计量对节能降耗的作用

电能计量不但是电力市场交易和营销的基本技术支撑和基础数据来源,同时也是生产技术单位对设备是否经济运行进行判别的基础数据来源,通过准确的计量核算,可以分析在用的电力变压器等电网设备的损耗是否超过允许值,对高损耗电网设备进行处理或更换,降低企业的单位能耗。

1.科学先进的电能计量工具为节能改造提供了准确

的数据。电压、频率、有功、无功等主要数据的直接来源就是电能计量器具。计量器具的准确度、技术先进程度将直接影响数据的产生和分析应用。供电企业要加大投入,更新能源计量器具和进行技术创新,及时获得准确、系统的计量数据。

2.电能计量数据分析为节能改造提供了科学依据。要不断加强数据分析,向计量管理要效益。通过对运行中的电网设备实施节能监测,依据准确的计量数据进行研究分析和评价,发现存在的问题,实现有的放矢地对电网设备进行节能技术改造、运行方式调整等,有效提高电能利用率,减少电能损耗,提高电网经济运行水平。

(二)电能计量在节能降耗中的实践

1.建立计量器具信息管理系统,确保计量数据准确性。为提高计量管理水平,增强计量技术基础,促进计量管理在节能降耗方面发挥更多积极作用,江门供电局统一计量管理,严格按照《计量法》及有关法律条文规定,建立了计量器具信息管理系统,实现了计量部与直属供电局基层班组之间实现仪表使用情况和仪表检定结果进行无纸化传递及相关信息资源共享。该系统的应用,有效完善了强制检定仪表制度,全面落实了仪表周期检定,保证了仪表检定合格率,提高了计量管理水平。

2.以如何降低运行中的110kV主变损耗为例。从技术上来看,电力变压器作为电力系统的重要电气元件,其将电能向不同电压等级的设备传输,使电力适用于广大的用户,但在能量转换的过程中必然产生损耗,其损耗分为铜耗和铁耗。铜耗是由于线圈直流电阻和漏磁场在导线、结构件以及油箱壁作用引起的,铁耗主要是变压器铁芯的磁滞损耗和涡流损耗、结构件的涡流损耗以及介质损耗。损耗的大小直接反映了变压器运行的经济性。因此,通过电能计量数据分析,可以准确判断变压器是否处于经济运行状态,从而及时采取各种节能降损措施使变压器能够在最佳运行区间运行,降低电力变压器的损耗,向负载提供最大的输出功率,促进降低线损,提高企业效益。

总之,当前,节能已经成为全社会关注的问题。如何改善供电网络的质量,提高电能效率,减少经济损失是电力部门和用户共同追求的目标。

参考文献

[1]林磊.电能计量装置的技术改造[J].中国电力企业管理,2009,(2).

[2]刘冀春,陈伯朗,刘敏.浅谈电能质量与节能[J].四川电力技术,2008,(6).

[3]陆祖良.电能表计量现状和问题讨论[J].中国计量,2009,(1).

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关键词 构成；电力系统、信息安全；问题；对策

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）57-0190-02

1 电力系统的概念和构成

1.1电力系统的概念及意义

电力系统的英文名是power system，电力系统是指由发电、变电输电、配电和用电等环节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统。电力系统的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括了锅炉、汽轮机、发电机以及辅助生产系统等等）转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为了将这个功能有效的发挥，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全。经济、优质的电能。电力系统的出现，使得高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已经成为了一个国家经济发展水平的标志之一。

1.2电力系统的构成

电力系统的主体结构有：

1）电源。电源是指给类发电厂、站，它们将以此能源转化成电能;

2）电力网络。电力网络是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分;

3）负荷中心。负荷中心是指电力系统中负荷相对集中的地区；

4）变电所。变电所是指电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所;

5）配电线路。配电线路是指从降压变电站把电力送到配电变压器或将配电变压器的电力送到电单位的线路;

6）输电。输电是指从电源向用电地区输送电能。

电力系统在保证电能质量、实现安全可靠供电的前提下，还应实现经济运行，即努力调整负荷曲线，提高设备利用率，合理利用各种动力资源，降低燃料消耗、厂用电荷电力网络的损耗，以取得最佳经济效益。

2电力系统信息安全存在的问题

随着我国科学技术的不断进步，我国电力系统信息也在快速的发展着，我国电力通信网就是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的。电力通信网和电力系统安全稳定控制系统，以及调度自动化系统这三者已经成为了电力系统系统安全稳定运行的三大支柱。目前，电力通信网已经成为了电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础；是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段；是电力系统的重要基础设施。由于电力通信网对通信的可靠性、保护控制信息传送的快速性和准确性具有及严格的要求，并且电力部门拥有发展通信的特殊资源优势，因此，世界大多数国家的电力公司都以自建为主的方式建立了电力系统专用通信网，但是，虽然电力系统信息的安全是由电力通信网维持的，电力系统信息的安全仍然还是存在着一些问题，如下：

1）电力系统信息安全存在缺乏管理规范的问题

目前，我国对于电力系统信息安全的管理规范制度还没有明确的内容，导致了很多问题的产生，例如：

（1）导致了电力系统信息的工作人员对电力系统信息安全的重要性不能得到更好的掌握；

（2）导致了电力公司不能有效的建立一个关于数据备份措施的规章制度；

（3）导致了电力系统的信息很容易被外侵入，当电力系统的信息出现问题的时候，却还不能有效的报警，或者防御。

当各种问题出现的时候，不能有效的进行防御或者放抗，然而随着我国科技技术的不断发展，我国电气也在不断的进入信息化的时代，电力系统信息的问题也越来越多，如果不建立一个有效的、合理的电力系统信息安全的管理制度，就很难有效的解决各种问题。

2）电力系统信息安全存在着管理规范不能相互统一的问题

上面第1点，我们说了电力系统信息安全存在着管理规范不能完善的问题，如果当我们做到了电力系统信息安全的管理规范制度的完善，但是各电力系统信息安全的管理规范制度不能相互统一的话，还是不能有效的保证电力系统信息的安全。目前，我国电力系统信息还是缺乏一个相互统一的电力系统信息安全管理规范制度。

3）电力系统信息安全存在着电力系统漏洞的问题

目前，我国电力系统的漏洞问题是非常常见的，由于电力系统漏洞的存在，而且还不能有效的把这些漏洞一一找出来，从而导致了外面想要入侵电力系统信息的人，就能有效的、快速的入侵到电力系统信息中心，并且还可以获得管理员权限的资格，入侵电力系统信息后就可以对整个电力系统进行攻击。

4）电力系统信息安全存在着电力系统的计算机设备不完善

目前，我国很多企业的计算机设备都是属于自行运作的，也包括了电力行业的计算机设备，这些计算机设备都是二十四小时自动运行工作的，因此，如果这些计算机设备不完善，计算机设备的功能、系统结构、通信协议等工作都不能有效的进行，那么，就会给电力系统信息安全带来严重的危害。

3 电力系统信息安全问题的对策

3.1电力系统信息安全问题的对策有完善管理规范制度

管理规范制度是否完善是电力系统信息安全的重要措施，对电力系统信息的安全来说是非常重要的。

1）建立电力系统管理规范制度的要点。根据电力系统信息安全的特点建立电力系统管理规范的制度，并且根据国家对电力系统信息安全的标准，以及根据国家对电力系统信息安全的法律法规等各方面，建立电力系统管理规范的制度；

2）建立一个完善的电力系统管理规范制度。只有建立一个完善的、有效的、合理的电力系统信息安全的管理规范制度，并且将电力系统的各个管理规范进统一的管理，才能有效的增强电力行业对风险的承受能力，为电力行业的可持续发展道路的目标更有效的实现。

3.2电力系统信息安全问题的对策有组织管理

1）组织管理的安全策略主要是针对电力系统内部的人员管理组织进行调节，组织管理的有效实施，可以加强责任信息安全人员的安全培训，提高安全意识，提升处理安全问题的能力；

2）在组织管理的安全策略中必须要充分的把人为因素有效的考虑进去，然后建立一个完善的、有效的组织管理制度，并且在这个组织管理制度中要明确的规定好不断提高电力系统信息安全的有关工作人员对电力系统信息安全意识的对策；

3）把电力系统信息安全的重要性告诉每个工作人员，并且让这方面的负责人对工作人员的电力系统信息安全意识进行时段的、有效的抽查。

3.3电力系统信息安全问题的对策有电力系统信息安全技术的完善

1）不断完善电力系统防火墙技术。防火墙是一种用来加强网络之间访问控制、防止外部网络用户以非法的手段通过外部网络进入内部网络、访问内部网络资源，保护内部网络操作环境的特殊网络互连设备。因此，想要保证电力系统信息的安全，就应该设立一个有效的防火墙，这样如果有入侵者想要入侵电力系统信息资源，则就要先通过防火墙的安全防线，才能接触目标；

2）利用信息加密技术对电力系统信息安全进行保护。信息加密技术是利用数学或者物理的手段对电子信息在传输过程中存储体内进行保护，以防止泄露的技术。因此，有效的将信息加密技术应用在电力系统信息中，可以有效的对电力系统信息安全进行及时的保护。

4电力系统信息安全问题的对策有完善设备管理制度

设备管理是以设备为研究对象，追求设备综合效率，应用一系列理论、方法，通过一系列技术、经济、组织措施，对设备的物质运动和价值运动进行全过程（从规划、设计、选型、购置、安装、验收、使用、保养、维修、改造、更新、报废）的科学型管理。将设备管理制度实施到各个负责人的身上，将责任明确的分配好；将设备管理制度中的有关设备的维修、保养、更新、报废、购置、安装、验收等各方面的责任落实到每个电力系统信息安全的工作人员中，并且制定一个合理的、公平的奖惩制度，以此来激发工作人员的工作兴趣和责任感，以及严格监督每个工作人员的工作态度和工作效果。由此得知，对电力系统信息设备进行完善设备管理制度，是保证电力系统信息安全的重要措施，也是基础。

参考文献

[1]李文武，游文霞，王先培.电力系统信息安全研究综述[J].电力系统保护与控制，2011，39(10).

[2]杨尚瑾，董超.浅谈电力系统信息安全策略[J].中国电力教育，2009(9).

[3]刘劲风，王述洋.电力系统信息安全关键技术的研究[J].森林工程，2007，23(4).

[4]王建永.电力系统信息安全应用研究[J].硅谷，2008(12).

[5]翟绍思.电力系统信息安全关键技术的研究[J].中国科技信息，2008(15).

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【关键词】电力系统； 运行； 控制

1.我国电力系统运行和控制的现状

我们都知道电力系统运行和控制是一项很复杂的过程，因为它涉及到很多的专业知识和门类技术，并且实施的过程也受很多条件的影响，比如说气候条件、水文地质、设计规划、技术水平、机械的设备、员工的素质以及监督管理制度等，无论那一个项目或是步骤出现问题，都会影响到整个电力工程的施工质量。现阶段，我国的电力系统运行与控制主要存在以下的问题：部分电力工程工作人员和管理人员素质偏低，而管理人员在电力具体的施工过程中发挥了重要的监督作用，所以如果管理人员素质不高或是没有最基本的职业道德，在管理中就会给我们整个电力施工工程造成很大的损失；并且有的工作人员和管理人员的思想观念落后，缺乏创新管理的精神，不善于合理策划和分工，缺乏很好的协调能力，这不仅有失领导风范，而且也不利于员工凝聚力的加强，从而不利于我国电力系统更好地运行和控制。

2.如何更好的促进电力系统的运行与控制

我们都知道电力系统是它由发电机、变压器、输配电线路以及用电设备等按一定的方式连接组成的一个整体，运行特点是由发电、输电、配电和用电同这四项时完成。它又有五种状态。

第一种是正常状态，即：电力系统在正常运行状态下有足够的紧急备用和旋转备用以及其他必要的调节手段使系统能承受一些正常的干扰，如电力系统负荷的随机变化以及正常的设备操作等，这样就不会出现系统中各设备过载或电压和频率偏差或是超出允许范围内等各种问题，从而使电力系统可以安全的实施经济运行调度。

第二种是警戒状态，即：在警戒状态下电力系统仍然可以向用户供应合格的电能，并且我们从用户的角度来看，电力系统它仍处于正常状态。但是当我们从电力系统调度控制的角度来看，警戒状态它是一种不安全状态，与正常状态还是有一定区别的，而两者的区别就在于警戒状态下的电能质量指标虽然合格，但实际上它与正常状态相比更接近了电力设备运行的参数，虽然它处于允许的上、下限值之内，但与正常状态相比则更接近上限值或下限值。而电力系统在这种情况下容易受到正常干扰特别是在电力系统发生故障时可能使系统进入到不正常状态中。

第三种是紧急状况，即：电力系统在紧急状态下会出现线路过负荷，如果我们不采取相应的技术措施，就会出现连锁反应，从而出现新的故障，导致电力系统运行进一步恶化。而且在紧急状态下，如果我们不及时采取相应的控制措施或者是我们的措施不够有效，电力系统将会失去稳定，出现不稳定问题。

第四种就是崩溃状态，即：如果在紧急状态下没能及时采用适当的控制措施消除故障或者措施不能奏效时，电力系统就有可能失去稳定，而在这种情况下为了工作人员为了不使事故进一步扩大，更为了保证对部分重要负荷供电自动解列装置可能动作调度人员，也可能进行调度控制将一个并联运行的电力系统解列成几部分，这时就使整个电力系统进入了崩溃状态，进入崩溃状态后，一些子系统由于电源功率不足而不得不将大量的负荷切除，而另外一些子系统可能会由于电源功率大大超过负荷而不得不让部分发电机组解列。

第五种恢复状态，即：在崩溃系统大体上稳定下来以后，电力系统便会进入恢复状态，它通过继电保护、自动装置以及我们调度人员的调度控制使故障得到隔离，使事故不扩大，而这时的调度控制会重新并列已解列的机组，从而增加并联运行机组的出力，恢复对用户的供电工作。

为了更好的实现对电力系统的安全控制，可以采取各种措施使系统尽可能使电力系统的运行处于正常运行状态，而在电力系统正常运行的状态下，我们的调度人员可以通过制定运行计划和运用计算机监控系统来进行电力系统运行信息的收集和处理，以及在线安全监视和安全分析等信息，而计算机监控系统我们可以采用SCADA系统或EMS系统，使电力系统处于最优的正常运行状态。

我们事内人士都知道，最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分，所以为了更好的实现对电力系统运行的控制，我们也可以运用最优控制，而线性最优控制是目前诸多现代控制理论中应用最多的，也是最成熟的一个分支，而对于一般线性最优控制系统可有以下的提法：

变结构控制也是解决系统的镇定问题，所以在电力系统中运用变结构控制，寻求控制使原点变得渐近稳定，可以通过一定的变换使之成为调节器设计问题，而且它还可以利用高速开关，将系统的相轨迹引到一个由设计者自己所选择的可到达的切换面上，而当满足SS

结语：我们都知道电力系统是电能生产、输送、供应的载体，而电力设施是当代社会重要的社会公用设施，因此加强对电力系统运行的控制是保障供用电安全和维护社会公共安全的基础性工作。因此我国电力企业加强电力系统运行的控制，不仅有利于方便我国居民的日常生活，提高我国居民的生活水平，更有利于我国各企业各事业单位工作的正常运行，进而有利于促进我国城市化的快速发展。

参考文献

[1]康重庆，林伟明.电力市场环境下电力系统可靠性分析的框架探讨[J].陕西电力，2007（04）

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关键词：电力系统；自动化；自动化技术

引言

近几年来，随着计算机和通信技术的不断发展，电力系统已经发展成为融计算机、通信、控制和电力电子装备为一体的系统。电力系统自动化处理的信息量越来越大，观测范围也越来越广，闭环控制的的对象也越来越丰富。为确保电力系统安全、平稳、健康的运行，对电力系统的各个元件、局部、全系统，采用具有自动检测、决策和控制功能的装置，通过信号和数据传输的系统，就地或远距离进行自动监视、调节和控制等，从而达到合格的电能质量。

1 电力系统自动化与智能控制系统

1.1 电力系统自动化

电力系统自动化主要是指通过具有自动控制功能和自动检测功能的设备对电能传输和生产的全过程进行自动化管理和自动化调度。使用自动化技术能够实现对电力系统远程和就地的自动控制、调节和监视，为电力系统稳定、安全、正常的运行提供保障，最大限度的满足电能质量的实际需求。实现电力系统化自动化对提高电力系统运转水平有着极为重要的现实意义，其自动化主要包括变电站自动化、配电网自动化和以及调度电网自动化等方面。实现电力系统自动化能够为电力系统稳定、安全的运行提供保障，提高电力系统供电质量，实现电力企业的经济效益和管理效率。

1.2 智能技术与电力系统自动化的结合

智能技术的发展为电力系统自动化的发展提供了更高的平台。在电力系统自动化中应用智能技术不仅能够发展和完善电力自动化技术，而且通过智能系统的有效应用，可以有效协调电力系统的不稳定性。考虑到当前电力系统的发展还不是很成熟，因此为了尽可能的满足公众对廉价和便利的电力网络需求，将智能技术应用到电力系统当中十分必要。但当前我国电力系统自动化水平还不是很高，各方面发展不太成熟，都不同程度的存在一些问题和不完善的地方。

2 电力系统中的自动化技术

2.1 变电站自动化

目前，我国变电站自动化的发展已经取得一定成效，使得变电站运行成本得到了很大程度的降低，增强了电网调度和输配电的可能性。在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。由于变电自动化具有运行状态稳定、自动化程度高等方面的特点，在各级变电站中得到了广泛运用。利用自动化技术，能够将电话人工操作和人工监视取代，从而使得安全运行水平和工作效率大大提高。

2.2 电网调度自动化

电网调度自动化主要包括核心计算机控制系统以及用于实时分析、计算的软件系统。电网调度自动化技术能够在进行电力生产时，利用对电网系统安全性和运行状态的分析和监控，对电力市场进行自动调度，满足电力市场实际运营需求。在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。在发电厂和变电站进行信息收集的部分为远动端，调度端则主要用于对远动端收集来的信息进行调度。

2.3 变电综合自动化

变电综合自动化通过对现代电子技术、信息处理技术以及计算机技术的运用，对变电站设备、仪器进行优化设计和功能组合，实现对变电站主要线路和相关设备的测量、自动控制以及监视等全面管理。追求的目标向最优化、协调化、智能化发展，例如，励磁控制、潮流控制。该技术具有维护调试和操作简便等方面的特点，使得变电站保护性能大幅增强，从根本上实现了变电站远程监控管理手段。

2.4 配电网自动化

配电网自动化技术通过将配电线路和配电变电站结合，共同合成配电网，具有分散、点多、面广等方面的特点。该技术能够对配电网运行状态进行实时监控，从而对配电网运行模式进行改进和优化，当配电网发生故障，出现运行异常现象时，配电网自动化技术能够将故障及时找出，并予以有效的处理措施。

3 电力系统中的智能技术

3.1 模糊控制

模糊控制主要采用的是一种模糊的宏观控制系统，它具有易操作性、非线性、随机性、简单化和不确定性等特点，这些特点使得监理模糊关系模型变得十分简单容易，并且具有非常大的优越性。模糊控制方法的优越性在任何地方都体现出来，包括家用电器中，他使得控制操作变得非常容易掌握并且十分的简单。这种模糊理论的智能技术在电力系统自动化的控制中具有非常实用的价值，因为他能够模拟人的决策过程和模糊推理过程。

3.2 线性最优控制

最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分，也是将最优化理论用于控制问题的一种体现。线性最优控制是目前诸多现代控制理论中应用最多，最成熟的一个分支。卢强等人提出了利用最优励磁控制手段提高远距离输电线路输电能力和改善动态品质的问题，取得了一系列重要的研究成果。该研究指出了在大型机组方面应直接利用最优励磁控制方式代替古典励磁方式。电力系统线性最优控制器目前已在电力生产中获得了广泛的应用，发挥着重要的作用。

3.3 专家系统控制

专家系统在电力系统中的应用范围很广，包括对电力系统处于警告状态或紧急状态的辨识，提供紧急处理，系统恢复控制，非常慢的状态转换分析，切负荷，系统规划，电压无功控制，故障点的隔离，配电系统自动化，调度员培训，电力系统的短期负荷预报，静态与动态安全分析，以及先进的人机接口等方面。虽然专家系统在电力系统中得到了广泛的应用。但仍存在一定的局限性。

3.4 神经网络控制

神经网络控制是通过人工神经网络发展而成的，它主要应用在学习方面以及模型结构方面，并且已经得到了广泛的传播和成果。神经网络控制的非线性是目前最受人们关注的，此外它的鲁棒能力、处理能力以及自主学习能力也同样受到人们的关注。神经网络是由大量简单的神经元以一定的方式连接而成的神经网络。根据具体问题的不同，已经有多种神经网络结构及其训练算法在电力系统中得到了应用，主要的神经网络理论研究有神经网络的硬件实现问题研究和神经网络学习算法研究等。

4 智能技术与自动化的发展趋势

目前， 自动化正由单个单元逐步发展为部分区域乃至整个系统，有单一功能逐步发展为一体化、多功能。在控制策略问题上日益向着适应化、最优化、区域化和智能化方向发展。随着我国科技水平不断进步，智能化技术已广泛运用于各个领域，对电力系统而言，其意义尤为重要。虽然在电力电力系统中，智能技术已得到了广泛运用，当就目前的发展趋势来看，以计算机软硬件为基础的智能技术在电力系统中还将得到更为全面的应用。此外，智能技术与自动化技术将会得到更加紧密的结合，在电网系统中得到为好的运用。

5 结束语

随着计算机技术，控制技术及信息技术的发展，电力系统自动化面临着空前的变革。多媒体技术、智能控制将迅速进入电力系统自动化领域，而信息技术的发展，不仅会推动电力系统监测的发展，也会推动电力系统控制向更高水平发展。

参考文献

[1]夏书军，程志武，周晓东.自动化技术在电力系统配电网中的应用[J].中国新技术新产品，2010（2）：78-79.

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1.船舶电力系统的特点：

船舶电力系统与陆上电力系统相比，有较大的差异，主要包括：

（1）船舶电站的容量较小，有些大功率的用电设备的功率接近发电机的功率，易导致负载起动对电网的冲击（电压、频率跌落较大），误操作或局部故障易导致全船断电，同时，船舶工况变动较频繁，对电力系统的稳定性和可靠性提出了较高的要求。

（2）船舶空间小，电气设备比较集中，相互之间的影响较大，处理不当，甚至会影响船舶航行安全。

（3）船舶电气设备工作环境恶劣。主要是温度高、湿度大、振动、冲击、倾斜，易造成电气设备出力不足、绝缘老化或损坏，接触不良、误动作和误报警等故障。

2.船舶电力系统的组成和设计任务

2.1船舶电力系统组成

船舶电力系统是由电源、配电装置、电力网和用电设备组成。电源通常采用发电机组或蓄电池组。配电装置是用来接收发电机发出的电能、分配电能和控制电能的。电力网即联系发电机、配电板、分配电板、用电设备的电缆，其作用是输送电能。用电设备包括：动力负荷、照明负荷、通导设备等。

2.2船舶电力系统设计任务

船舶电力系统设计的任务是依据设计任务书，按照船舶总体设计意图，遵循相应的规范和标准、拟定电力系统的功能要求、选择电力系统方案和进行电力设备的选型。一般设计分为方案设计、技术设计和施工设计三个阶段，每个阶段都有阶段主要任务。

（1）方案设计。主要是确定总体概貌，确定各种技术关键问题，着重估算全船的电力负荷，确定电站的主要参数、电力系统的组成、落实主要电力设备的总体布置，可提供的资料包括电力系统方案设计说明书、电力负荷估算书、主要电气设备初步订货明细表、主要电气设备的布置方案及解决技术关键问题的报告等。

（2）技术设计。主要是在技术细节上，进一步肯定和深入充实方案设计。技术设计阶段设计的主要图纸和资料应提交船检部门审查同意后，作为施工设计的依据。需完成并送审的主要图纸和资料包括全船电气说明书、全船电力负荷计算书、电力一次、二次系统图、全船电气设备布置图、主配电板原理及外视图、充放电板原理及外视图、主干电缆敷设图及电气试验试航大纲。

（3）施工设计。主要是将技术设计付诸实现而进行的生产详细设计。本阶段需设计施工的全部图纸，包括电力设备和材料订货明细表；配套的自制件及外协件的清单和图纸；编制船舶电力系统施工、安装工艺说明书；编写船舶电力系统操作、使用及维护的技术文件等。

3.船舶电力系统的设计实践

笔者多年从事船舶电气设计，现以漓江游船为例，略谈一、二进行电力系统设计的思路和体会。

漓江船舶电力系统的设计，基本按下图所示的流程进行：

图1：漓江船舶电力系统设计流程

在电力系统诸要素（电制、电压、频率等）确定后，根据客户要求和有关船舶规范（中国船级社《内河钢质船舶建造规范》2009简称《内规》、中华人民共和国海事局《漓江旅游客舱法定检验规定》2011简称《漓规》）依次进行船舶电力系统的设计。

3.1船舶电站的设计

船舶电站是电力系统的“心脏”，合理地配置主电源，是船舶电站设计的关键。由于规范要求船上的舵机油泵、为主机服务的各种辅机、消防泵、舱底泵等，必须有两套动力源，其中一套可以由推进主机带动（漓江游船已设计如此），而船舶安全航行所必须的助航、照明、通讯设备等除交流电外，可以由蓄电池供电。所以，依《漓规》7.2.1.4款对主电源和7.2.1.5对主电源的要求，考虑到漓江游船受航道限制，吃水浅，对船舶重量的控制较严，我们设计一立的原动机驱动的交流发电机组作为主电源，供船舶各种辅机设备、航行信号、照明、生活设备（如空调设备、厨房电器设备等）用电。设计两组蓄电池组作为应急电源，供助航、应急照明及通导设备等用电，这样既满足规范要求和用电需求，又减轻了船舶重量，在一定程度上控制了船舶超吃水。

配电系统和配电装置的设计

3.2.1配电系统的设计

主要谈交流三相配电系统的设计，按《内规》2.1.1.1款，交流三相有三种配电系统：

（1）三线绝缘系统。其特点是照明系统与动力系统是经过变压器相联系的，所以在网系统间只有磁的联系而没有电气的直接联系，因而相互间影响小，当其中有一相对船体发生短路时，仍不会产生单相短路电流，这样，电力系统即使发生单相接地故障仍可保证供电的连续性，现代船舶大都使用此线制。

（2）中性点接地的四线系统。特点是电力系统和照明系统可由同一电源供给以不同的电压，省去了变压器，减轻重量、维护方便，不足的是，即使一相接地，就必须马上切断电源，不能保证在故障的情况下供电的连续性。

（3）以船体作为中性线回路的三线系统。特点是因利用船体铁作为回路的回线，故可节省大量的电缆，降低建造费用，但当导线绝缘损坏时，会造成较大的漏电流而引起短路，目前，船舶较少用此线制。

根据对三种配电系统对比，虽然三线绝缘系统能保证供电的连续性，但漓江游船更注重对船舶重量和吃水的控制，困为漓江游船受航道限制，船舶吃水浅，重量控制较严、机舱空间较小，省掉变压器即可减轻重量、节省空间，所以我们选用中性点接地的四线系统。

图2：主配电板

图3：应急充放电板

图4：机舱集中控制板

3.2.2配电装置的设计

设计时主要考虑系统运行时主电路能正常接通、断开，系统发生故障或不正常运行时，保护装置能动作并切断故障元件或发出警报信号，能测量和显示运行中的各种电气参数（如电压、电流、功率、频率等），能对电路状态、开关状态以及偏离正常工作状态进行信号指示等。笔者在多年的设计中，已基本将漓江游船的主要配电装置，形成定型产品，其具备设计功能并符合《内规》6.2.1款对配电装置的一般要求，如：板上的开关、指示灯、断路器、仪表测量转换开关设置明显耐久标志、发电机主开关设置接通及分断指示灯、有岸电供电的指示、有船电和岸电的联锁装置、活动面板与构架之间有专用柱进行电气连接等。

漓江游船典型的主要配电装置如图2、3、4。

3.3船舶电网的设计

船舶电网是指主配电板与直接供电设备或分配电板之间电缆的连接方式。主要有三种方式：

（1）馈线式：即重要的和大功率的用电设备越境由主配电板供电，少数用电设备经分配电板供电。其特点可以集中控制用电设备，系统相互独立，可靠性较好，但此方式的馈线电缆较多，任何一路用电设备发生较大变动或故障，都会对主配电板产生很大的影响，降低了电力系统供电的可靠性。

（2）干线式：即所有用电设备由主配电板用一条或几条干线经分配电板供电，特点是电网简单，电缆耗用量较少，但它无法集中控制用电设备，一个用电设备的故障可能使整个干线上的设备无法工作，可靠性较差。

（3）混合式；通常是功率较大或较重要的负载采用馈线式，较次或功率较小的负载采用干线式，特点是局部线路发生故障不致影响整个电力系统，只要合理配置，可以保证重要设备有较高的供电可靠性。

通过对三种电网方式的分析，漓江游船均采用混合式的电网连接方式。

船舶电力系统的保护设计

3.4.1发电机的保护

漓江游船发电机的保护，主要有过载、短路、欠压的保护。目前内河船舶发电机的保护大都采用万能式自动空气断路器和装置式空气开关来实现，它们既是开关电器，又是保护电器，均可达到对发电机短路、过载和欠压的保护。在选择二者时，因考虑到万能式自动空气断路器体积大，占用空间较大，安装不便，而装置式空气开关具有安全、美观、体积小、重量轻等特点，非常适合漓江游船使用，所以，在设计漓江游船发电机的保护时，均采用DZ型装置式空气开关，并作为发电机的主开关。

3.4.2船舶电网的保护

主要设计为以下几种保护方式：

（1）每一独立馈电线路均设计复式脱扣自动开关（如C65型或DZ47型小型断路器），以达到短路保护和过载保护目的。

（2）操舵装置的馈电线路，设计带电磁脱扣的断路器，作为其馈电线路的短路保护。

（3）岸电箱至主配板之间设熔断器作为短路保护。并设计XJ3型相序继电器作为岸电接入船上的相序和断相保护。

（4）蓄电池组的各馈电线路均设熔断器作为短路保护。

3.5设计方案图纸化、文件化

设计方案经绘制、输出，使之图纸化、文件化，以作为施工的技术文件。目前，漓江游船的电力系统，基本采用上述设计方案。实践证明，设计比较科学、规范、合理、适用。

参考文献：

[1]中国船级社.《内河钢质船舶建造规范》[M].人民交通出版社，2009

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引言

船舶电力系统在船舶上具有极为重要的地位，电力系统供电的连续性、可靠性和供电品质，将直接影响船舶的经济指标、技术指标和生命力。在现代化船舶上，电站操作越来越复杂、电站自动化程度日益提高，对电站管理人员的要求也越来越高。二十世纪七十年代后，船舶电力系统的控制形成了功能齐全、性能稳定的由数字集成电路与线性模拟集成电路组成的控制系统。八十年代后，出现了由单板机或单片机组成的微机控制系统。到了九十年代，PLC 的应用增强了控制系统的可靠性。到目前为止PLC 控制的电站、主机遥控、集中监测报警等系统已不断的更新换代，船舶电力系统己形成了完善的船舶自动电力综合管理系统。1 船舶电力系统

船舶电力系统主要由电源、配电装置、电力网和用电设备组成。电源通常采用发电机组或蓄电池组。发电机是由原动机带动的，原动机的类型可分为蒸汽机、柴油机、汽轮机和燃气轮机等。配电装置是用来接收发电机发出的电能、分配电能和控制电能的。联系发电机、主配电板、分配电板和用电设备的电缆称为电力网，其作用是用来输送电能。船上的用电设备很多，包括动力负荷、照明负荷、通讯导航设备等。船舶电力系统研究的对象是发电机发电、配电、输电给各用电设备的问题。

2 船舶电站设计

船舶电站是电力系统的心脏，其工作的可靠性和生命力，是系统实现规定任务的有效性的两个标志。船舶电站的可靠性是在指在各种不利的工作条件(如环境温度变化大，空气湿度大，海水腐蚀作用强，船舶的横摇和纵倾大，航行振动和冲击振动等)，电气系统的各项电气设备在整个运行期间不见断的工作能力。既不发生结构上的损坏事故，也不应发生各种装置的调整失常，使整个电力系统能不间断地供电，并保证一定的电能质量。船舶电站的生命力是指船舶受到战斗损坏和事故破坏时，电力系统仍能保证不间断供电的能力。电力系统工作的可靠性取决于其组成元件的可靠性及其相互连接方法和使用方法。因此对船舶电站的可靠性，要求在设计船舶电站线路、选用元件、确定使用方法时都必须加以考虑。船舶电站由原动机、发电机和主配电装置组成，一般都是根据船舶的具体要求专门研制配套的。它为船舶上的工作机械和生活设备如电动舵机、锚机、武器装备、电灯、电视机、空调等提供电源。电站设计是电力系统设计的关键环节。根据船舶负荷的供电需求来确定电站的组成方案，并进行电源设备的选型和布置，这是船舶电力系统设计的一项重要内容。

一个优良的船舶电站应该具备有充足的发电能力并保证向全船的重要负荷可靠地供电，有较强的生命力、较高的运行安全性、较低的全寿命期费和优良的操作使用性能。在船舶自动化电站中，为了使一套发电机组能自动并车投入运行，其首要的工作是必须能根据指令自动起动或停止柴油机发电机组，或者首先能在集中控制室内遥控柴油发电机组的起动或停止。因此，柴油发电机组的自动控制是船舶电站自动化的重要内容之一。

船舶发电机大多由柴油机拖动，在发电机的起动和停机控制中，柴油机是控制对象，船舶辅柴油机可以有电动起动和压缩空气起动两种方式。电动起动一般用于应急发电机的原动机，由蓄电池供电给直流伺服电动机，带动柴油机转动直到起动完毕；主发电机组一般采用压缩空气起动，压缩空气经起动控制阀到达柴油机，再由柴油机的空气分配器按各汽缸发火的顺序，依次将压缩空气引入各汽缸，推动活塞，使机器转动。一旦进入汽缸的压缩空气产生高温，自行发火运转后，立即切断气源，柴油机即自行运转。

控制柴油机停机时，只需切断燃油供给，机器即自行停下来。但也需注意，不同形式的机器可能有不同的要求。突然停机，也许是某些机器的性能不能接受的，它要求在中速下先运行一段时间，待温度逐渐降低，然后才允许断油停机。

柴油机起、停程序可归纳为三种基本原则：(1)按时间原则控制,即模仿人的实际操作过程,按时间拟定控制程序；(2)按速度原则控制，即直接按速度拟定控制程序；(3)按滑油压力控制，即根据不同转速时滑油压力的变化拟定控制程序。一般采用综合方式控制，即在整个控制系统中，以上三种控制原则都有。

在具有要求多台机组并联供电的电站中，若要满足“无人机舱”的要求，实现电站自动化，必须将各个自动环节有机地联系起来，组成一个总体控制系统，用来收集来自各台柴油机、发电机、断路器、汇流排以及各主要负载的必要的信息及参数，加以分析、判断，在一定的条件下，自动地采取符合逻辑的措施，以处理电站运行中可能出现的各种情况，确保电力系统安全可靠、经济地运行。

3 船舶配电装置设计

船舶配电装置是用来接收和分配船舶电能，并对发电机和电网进行保护、测量和调整等工作的设备。它是由各种开关、保护电器、测量仪表、调节和信号装置等电器设备按一定要求组合而成的。

船舶配电装置种类很多，常用的按其用途分类有：

主配电板：用来控制和监测主发电机的工作，并将主发电机产生的电能，通过主电网或直接给用电设备配电。

应急配电板：用来控制和监测应急发电机的工作，并将应急发电机产生的电能，通过应急电网或直接给用电设备供电。

蓄电池充放电板：用来控制和监测充电发电机或充电整流器，对蓄电池组进行充放电工作，并通过低压电网或直接给用电设备配电。

岸电箱：当船舶停靠码头时，将岸上电源接至船上，通过主配电板(或应急配电板)给用电设备供电。

区配电板：介于主配电板或应急配电板与分电箱之间，用以向分电箱和最后支路供电的配电板。

分电箱：用以向成组的最后支路供电，并装有保护装置。按目的和性质分为:电力分电箱、照明分电箱、助航通信分配电板等。

电工试验板：接有全船各种电源和必要的检测仪表，专供船上检修和校验各种用电设备的配电板。

船舶配电装置应根据其安装的场所，选择不同的防护等级和安装方式。4 船舶电网设计

船舶电网是由船用电缆、导线和配电装置以一定的连接方式组成的整体。船舶电网包括供电网络和配电网络，供电网络是指主发电机与主配电板之间、应急发电机与应急配电板之间、主配电板之间以及主配电板与应急配电板、岸电箱之间的电气连接网络。配电网是指主配电板、应急配电板到用电设备之间的电气连接网络。

船舶电网的连接方式有很多，但基本类型有以下五种：

（1）馈钱配电方式各个用电设备及分配电箱由主配的单独馈线引出。这种方式用于用电设备较少的小型船舶。

（2）干线配电方式由主配电板引出几根叫做干线的电缆对分配电箱供电，用电设备再从分配电板上取得电源，这种配电方式的优点是电网结构简单，可以大大减少船舶干线电缆的数量。

(3)混合配电方式馈线式和干线式混合的配电方式。这种配电方式局部线路发生故障不致影响整个电力系统，可以保证重要设备有较高的供电可靠性。

(5)网形配电方式

它是在船舶发电机组和负载较多的情况下，由环形配电方式发展而成的一种配电形式。

5 电力系统的保护设计

电力系统保护装置设计的目的在于防止或限制系统的故障，并把它们对系统其余部分的影响降低到最低程度。在设计中对保护装置要考虑：

(1)确定系统电气参数检测、保护的内容和范围，并确定应有哪几种保护性能。(2)正确选用合适的保护装置。

(3)确定保护装置的动作整定值。

(4)电力系统各个环节之间的联锁和协调。

(5)确定电力系统的负载控制措施。

在电力系统诸要素(电制、电压、频率等)确定后，根据规范规则以及客户的要求，依次进行电源装置设计、配电装置设计、电力网设计和系统保护设计，将设计过程图纸化文件化(包括电力负荷计算书、配电板布置图原理图、短路电流计算等)，最后交付相关厂家进行硬件施工。

6 结论

本文的研究为电力系统的设计提供了一种思路，完成了以下工作：

1.电力系统的设计:进行了电力负荷的研究，并根据研究结果进行主发电机的选型。

2.配电装置的设计:对元器件进行选型，设计了主配电板和应急配电板的布置图和原理图。

3.电力网的设计:设计了一次二次电力系统图，绘制了电力布置图。

4.电力系统保护的设计研究:对选择性保护进行分析研究，并绘制了工程化图纸。

这些研究结果可为后续的研究提供理论和实践上的指导，从而进一步掌握船舶电力系统的设计步骤。

参考文献:

[1] 朱臣生.电站管理系统设计[D].大连: 大连海事大学.

[2] 王刚.船舶电站系统建模与人机界面设计[D].大连:大连海事大学.

[3] 王焕文.舰船电力系统及自动装置[M].北京市:科学出版社.

[4] 王芋.船舶实训电站的设计与实现[D].大连:大连海事大学.