通用技术论文范文
时间:2023-04-04 19:47:30
导语:如何才能写好一篇通用技术论文,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
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1.通用技术课程特点、构成、教学目的、教学成果评估。
2.通用技术教室设计及设备配置、选型、方案研究。
3.通用技术教学点分析及不同类型课程内容的教学设计。
4.教学任务及教学效果评估标准研究。
5.通用技术教学与实验教学的比较分析,通用技术教学与一般学科课程的异同。
6.信息化在通用技术教学中的辅助作用。
7.通用技术教师的学科素养、专业特点、培训提高。
8.通用技术教学相关问题研究。
9.通用技术教室设备配置标准相关问题研究。
二、征文内容和格式要求
1.论文内容要贴近实践,贴近一线教学与应用,要有一定的理论研究深度,具有指导性和借鉴意义。作者可以在选题框架下自行分解出具体题目,从多侧面、多视角,深入具体地阐述和表述。
2.注重理论与实践相结合。
3.论文、教学设计、教学案例均可。
4.征文标题要求准确得体,简短精炼。征文要求按照论文体例撰写,超过3 000字的需有中、英文摘要和关键词。
5.务求论点明确,论据可靠,数据准确,文字精练。
6.参选论文应具原创性,不得侵犯他人知识产权。
7.文稿一般不得超过5 000字,文稿应附全部作者的单位、电子邮箱、邮政编码、具体地址。
四、组织评选办法
1.提交的论文或教学设计经专家评审,评出优秀作品。
2.组织研讨会进行学术交流,优秀论文或教学设计将由中国教学仪器设备行业协会和《中国教育技术装备》杂志社颁发《年度优秀通用技术教学设计》、《年度优秀通用技术教学论文》证书。
3.优秀教学论文或设计将在《中国教育技术装备》杂志上陆续刊登。
五、投稿方式
1.请将论文或教学设计发至《中国教育技术装备》杂志社邮箱(jiaoyuzhengwen@vip.省略),请注明“征文”字样。若作品无法通过电子邮件发送,请刻录成光盘寄至《中国教育技术装备》杂志社。
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4.邮寄详细地址:北京市海淀区中关村南大街34号C座1002室《中国教育技术装备》杂志社
篇2
关键词:无线通信;电网通信;技术分析
一、概述
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设,已经初具规模,通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展,无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架,且抗自然灾害能力较强,同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点,非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点,并分析其在电力系统的应用前景。
二、无线技术介绍
(一)无线通信技术的概念
目前,无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。
(二)无线通信技术的发展现状
无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术,即基于IEEE802.15的无线个域网(WPAN)、基于IEEE802.11的无线局域网(WLAN)、基于IEEE802.16的无线城域网(WMAN)及基于IEEE802.20的无线广域网(WWAN)。
总的来说,长距离无线接入技术的代表为:GSM、GPRS、3G;短距离无线接入技术的代表则包括:WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有:3.5GHz无线接入(MMDS)、本地多点分配业务(LMDS)、802.16d;移动无线接入技术主要包括:基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX;窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。
1.主流无线通信技术
从技术发展的趋势可以看出,以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有:B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。
2.其他无线通信技术
除了上述主流的无线通信技术外,目前已存在的无线通信技术还包括:IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。
(1)IrDA:InfraredDataAssociation,是点对点的数据传输协议,通信距离一般在0~1m之间,传输速率最快可达16Mbps,通信介质为波长900纳米左右的近红外线。
(2)Bluetooth:Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段,使用跳频频谱扩展技术,通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。
(3)RFID:RadioFrequencyIdentification,即射频识别,俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。
(4)UWB:UltraWideband,即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信,几乎是全数字通信系统,所需要的射频和微波器件很少,因此可以减小系统的复杂性,降低成本。
三、无线技术优劣分析
(一)WLAN技术分析
Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟,而且大批量生产。该技术适用于无线局域网,作为有线网络的延伸,对于特殊地点宽带应用,尽管Wi-Fi技术应用非常广泛,但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患,Wi-Fi采用的是射频(RF)技术,通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号,所以非常容易受到来自外界的攻击,黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
(二)WiMax技术分析
WiMax是一个先进的技术,推出相对较晚,存在频率复用性小、利用率低的问题,但由于最近才完成标准化,该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看,该技术可以在较大范围内满足上网要求,覆盖可以包括室外和室内,可以进行大面积的信号覆盖,甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离,一直被业界看好,是未来移动技术的发展方向,并提供优良的最后一公里网络接入服务。
(三)WMN技术分析
WMN是正在研究中的技术,在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合,而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看,WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间,在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集,并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善,WMN更好地与之相融合、互补,从而能够扬长避短,发挥出各自的优势。
(四)3G技术分析
3G于1996年提出标准,2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验,有一成套建网的理论,包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看,目前,3G在部分地区已得到大规模的商业应用,比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段,还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。
(五)LMDS技术分析
本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术,其工作频率在20GHZ以上,利用毫米波传输,可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务,是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下,距离可达8公里;但是由于受降雨的原因,距离通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去,在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号,在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下,实现数据双向对称高带宽无线传输。
(六)MMDS技术分析
MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响,可用频带亦不够宽,最多不超过200MHz。其次,MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度调制QAM调制技术,无法做到非视距传输,在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外,MMDS没有统一的国际标准,各厂家的设备存在兼容性问题。
(七)集群通信技术分析
数字集群系统具有很多优点,它的频谱利用率有很大提高,可进一步提高集群系统的用户容量;它提高了信号抗信道衰落的能力,使无线传输质量变好;由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术,所以对数字系统来说,保密性也有很大改善。
数字集群移动通信系统可提供多业务服务,也就是说除数字语音信号外,还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号,因此极大地提高了集群网的服务功能。
(八)点对点微波通信技术分析
微波传输的优势主要体现在以下几个方面:第一,可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比,微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二,微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比,其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三,目前的微波产品对未来的发展是有保障的,对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来,微波传输系统将升级到全IP的平台之上,可以全面支持运营商未来的发展。
(九)卫星通信技术分析
利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户,可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下,利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案,经济又可靠。
但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台,其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金,而且通信资源为卫星通信公司所有,受其带宽的限制,使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此,作为日常生产、生活使用是极为不经济的;而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。
四、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求,WLAN可解决中距离的较高速数据接入,而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先,从标准化程度上看,本报告所涉及的技术中,仅仅WMN技术没有成熟的标准体系,LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准,只是没有统一的国际标准,其余的技术均已经完成标准化工作,并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看,Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段,WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。
从覆盖范围上看,Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术,仅覆盖35m~100m;WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术,覆盖范围在1km~54km不等,而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术,通常用于通信主干组网建设。
从传输速率上看,点对点微波和卫星通信属于干线传输技术,不同的情况速率变化较大,而其余的技术均为接入技术,仅仅是3G技术接入速率最小,仅为384k,而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。
从调制技术上看,其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM,其余的技术均未采用OFDM调制技术。
从天线技术上看,仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术,而其他技术均未采用MIMO技术;从传输环境上看,仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输,其余技术均要求视距传输环境;从网络安全和QoS机制上看,WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善,其余的均存在较大的问题。
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1.现代信息技术在与课程整合中体现出的特性分析
现代信息技术的核心内容是计算机技术和通信技术。从技术特性上看,具有数字化、网络化、大容量、高带宽等技术特征。现代信息技术在课堂教学中的运用主要有:多媒体计算机、网络教室、校园网和因特网等。当它与课堂教学相整合以后,呈现出教学资源的浩瀚性和形式多样性、信息组织的高效灵活性、多媒体的智能交互性、信息的双向交流性、网络的互联性与开放性等特性。
2.信息技术在课堂整合中的实际运用
通过对现代信息技术在与课程整合中体现出的特性分析可知,信息技术可以优化课堂教学过程,从而为学生创新能力、思维能力、动手能力与个性的培养营造了理想的教学环境。接下来本文将围绕现代教学目标的实现,结合教学的不同阶段,如何运用现代信息技术作一些探讨。
2.1课堂教学目标分析
教学目标是课程教学的出发点。教学具有多目标性、多阶段性,是现代教育的一项突出特点。教学不仅仅是传授知识,更重要的是培养学生接受信息的过程中的能力。有了这种先进的教育思想,就可以促使教师打破传统教学思维模式的束缚,改变陈旧的教学方法,充分发挥现代信息技术的作用,促进教学目标的实现。
2.2课堂教学系统分析与设计
课堂教学系统分析设计主要是通过对教学输入(教学内容、学生情况、教师情况)、输出(教学效果、教学效率)、约束条件(教学时间、教学地点、教具、信息手段)的分析,探索如何设计课堂教学,从而最大化的实现教学目标。要充分发挥信息技术的作用,必须从以下几点进行分析与设计:
2.2.1首先要摆正现代信息技术与教学目标的位置。多媒体网络等信息技术是教学实现的手段之一,而非教学实现的目的。现代信息技术必须为完成教学目标而服务。
2.2.2根据教学内容的特点,选择合适的信息技术手段。不同的学科,同一学科的不同部分,因为知识的特点不同,难易程度不同,信息技术采用的程度与方式也就有所差别。必须根据教学内容的特点,与现代信息技术的特点,选择相适应的信息技术手段。
2.2.3根据不同的教学要求,采取不同的信息教学手段,科学设计信息技术的系统功能,如电子提纲型,综合演示型,实验操作型,考试测验型,资料工具型,网络教学型,充分发挥各种功能的优长,做到信息技术优势与效益的有机结合。
2.2.4根据学生认知的不同阶段,选择信息技术应用的切入点与使用方式。学生的学习认知过程可分为接受知识、理解知识、体验知识、经验总结四个阶段。
2.2.4.1在接受知识阶段的主要教学目标是培养学生接受理论知识的能力。完成这一教学目标,教师可用多媒体、网络等信息技术向学生提供有关知识并进行演示和讲解,这是信息技术目前运用得最多的方面;也可结合课堂教学内容,成立一个项目专题,以项目组的形式让学生通过各种信息媒介进行资料收集,并给予相应的指导与帮助,从而培养学生接受知识的能力和培养学生的动手能力与协作意识。
2.2.4.2理解知识阶段的主要教学目标是培养学生的思考能力与创新意识,同时支撑学生的个性发展。信息技术由于具有智能交互性与信息组织的高度灵活性,因此可以通过情景模拟、实际案例、随机提问解答、及时调出资源库等信息技术帮助学生通过虚拟的或现实的环境,对知识的作用范围、作用方式、作用效果、约束条件等有自己的理解与掌握,从而实现学生的知识建构。
2.2.4.3体验知识阶段的主要教学目标是培养学生的问题解决能力。信息技术在这阶段的作用,是通过课题实验、虚拟游戏、案例讨论、自动生成题库等交互性手段来培养学生运用知识解决问题的能力。比如本人在讲库存控制方法后,设计了一个教学案例,学生根据所学的知识,运用EXCEL表格进行计算,从而培养了学生的实践技能。
2.2.4.4经验总结阶段的主要教学目标是对学生的学习成果进行升华,使学生的经验与技能得以形成自己的知识体系。教师可通过BBS、EMAIL、聊天室、教学网络平台等信息技术充分支持学生的经验积累与相互交流,使学生通过相互之间协作交流,加深对学习的内容的理解,拓宽学习思路,扩大知识面,提高学习效率,同时培养学生的团队协作意识。
2.3课堂教学资源的收集、整理与信息化教案的编写
在完成教学系统分析与设计之后,接下来就应进行课堂教学资源的收集、整理与信息化教案的编写工作。
2.4课堂教学的组织与实施
课堂教学的组织与实施是课堂教学的中心环节。在课堂教学中,要以现代教育思想与理论为支撑,以现代信息技术为手段,充分发挥信息技术的特点,变被动教育为主动教育,变应试教育为素质教育,变知识教育为智能教育。
2.5课程效果与效率的评价
教学效果与效率的评价是课堂教学的重要环节。利用现代信息技术具备交互性和智能化的特性,教师可建立学生与计算机的人机对话系统,对学生反馈的信息进行智能分析,使课堂教学过程中的信息即时反馈成为现实。为此要做到以下两点:
2.5.1建立自动题库生成系统与自动评价系统。自动评价系统对各项数据如平均分、方差、知识点的掌握度、频数分布图、学生反应曲线等进行统计分析,提供给教师作为教学评价的依据。
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1)注重空调设施在暖通设计中的可调节性和可操作性。暖通设计空调系统的可调节性是针对建筑结构的季节性的空调系统而设计的,能够确保空调可调节,从而适应四季的变化负荷。我们国家目前比较好的两种针对可调节性能的空调系统设计方案是VAV 空调系统和VRV 变频空调系统,可控性较强,虽然初期投资费用昂贵,但是后期的运行能耗较小[1]。对于一些公共的建筑设备,在进行设计方案的时候要从节省能源的角度去考虑,由于空调设备不需要全天候的使用,因此对运行空调的工作人员也要求有较高的综合素质。需要工作人员能够熟悉的操作空调系统。
2)空气调节与通风的注意事项。在暖通设计建筑的要求规范当中有冬季室内空气计算参数的明确规定,在进行暖通设计的过程当中要按照参数的要求进行。浴室的温度要大于25度,而盥洗室和厕所的温度要维持在12度上下。此外,通过门窗的冷空气量是影响室内温度的重要因素,在暖通设计时要将通过门窗的冷空气量包含在系统的热负荷量之中,做到科学合理的设计。暖通设计中应该合理恰当的去选择通风设备的保温材料,例如很多设计人员所选择的铝箔玻璃棉对风管的保温效果确实不错,但针对冷冻水管和立管却没有什么效果。一般情况下风管的设计不允许穿过防火墙或者变形缝,特殊情况下需要穿过变形缝时,需在俩侧设置防火阀;要穿过防火墙的话则要设置防火阀穿越的位置。
3)严格要求设计人员。设计人员要具有与时俱进的设计能力,需要定期的对设计人员进行培训,有效的提高设计人员的综合素质,推动设计人员在学习掌握规范的标准和要求的同时,也有着良好的随机应变能力能够处理突发事件。严格要求设计人员按照相关政府以及国家的规定进行设计工作。
2 在暖通设计中应用绿色建筑技术
2.1 合理使用绿色环保材料
在暖通设计中,注重使用绿色材料,多选用可回收利用和可以重复使用的保温材料以及管材。尽量做到在满足建筑需要的同时,减少材料对居住者的不良影响,避免使用不节能的环保材料,严格把关材料的选择,杜绝使用对人体有害的材料,禁止使用Halons 以及HCFCs,需要制冷时尽量少去使用CFCS制冷剂。综合利用绿色环保的材料,也是绿色建筑技术缺之不可的。而考虑到降低成本,建议本地取材,取近舍远,也能够大大降低材料运输的过程中对环境造成的影响,推动当地经济的发展的同时还减少了业主的负担。
2.2 合理使用可再生能源
常规的能源通常价格较可再生能源要高,且不环保。作为现代绿色建筑技术之一的可再生能源技术是绿色建筑消耗的首选,以降低对常规能源的损耗。因此,运用可再生能源满足暖通系统的高能耗是现在暖通设计中不可或缺的技术。考虑到可再生资源的使用,在建筑进行暖通设计的时候,要注意权衡可再生资源分担暖通系统的部分作用并维持暖通系统的正常运行。暖通在空气调节、通风以及采暖这三个方面。采暖相对来说对能源的要求较高,如何利用可再生资源降低供暖的能耗,做到良好的辅助供暖设备呢?在中国泰州的民俗文化中心,就是一个很好的例子。文化中心采用土壤源热泵技术作为冬季的热源,很好的发掘了当地的地热资源优势。土壤源热泵利用地球表面浅层地热资源进行能量转换,采暖空调热量可以达到24000kw h/年,且可以承担百分之百的负荷。而在夏天则是从土壤提取冷量转到建筑内进行供冷的同时还可以进行热能储备供冬季使用,反之亦然。在暖通设计之中高效率的应用可再生资源,既环保节能也节约成本。
2.3 关注建筑的全面节能
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在自然条件下,煤层一般是不含水的,煤矿发生突水,必须具备一定的条件,这就是要有充足的充水水源、导通水源与煤层的涌水通道和一定的水压。
1.1充水水源矿
床充水水源包括自然的大气降水、地表水、地下水及人为的老窑水等,将大气降水作为主要充水水源的矿井,突水具有明显的季节性和周期性特征,而地表水、地下水作为主要充水水源的矿井突水时,突水水量比较稳定,老窑水是指矿床体开采结束后,封存于采矿空间的地下水,属于酸性的强腐蚀水,能破坏矿山设备,且这种水突水特点是短时间内大盆涌入矿井,具有很大危害性,而且比较隐蔽,不好排查,遇到以这种水为充水水源,则开采成本就要提高。
1.2涌水通道
涌水通道是沟通水源与煤层的桥梁,主要包括点状的岩溶陷落柱通道、线状的断层线以及窄条状的隐伏露头通道等。涌水通道是矿床充水的最主要的因素,也是最难以确定的要素,发生矿床涌水事件的大部分都是由于未探明导水通道导致的。
2煤层突水危险性预测研究现状
为有效解决矿井水害问题,对煤层突水危险性进行准确及时的预测评价,不同学者从不同角度出发,提出了一些行之有效的方法和理论,其中脆弱性指数法、突水系数法、Bp神经网络判别法等均在现实中取得了有效的应用,对煤矿的安全开采起到了很好的指导作用。这些方法关键都在于将采集到的突水因素数据经过一定的数据模型进行数据挖掘分类,进而判断是否会发生突水。为准确获矿井突水因素数据,主要物探方法有钻井勘探、电法勘探以及地震勘探。其中钻井勘探能直接获取一手的详细的地质数据,但价格高昂,且在井田范围内分布密度低,无法准确获取钻孔之间岩体的变化情况,钻井与钻井之间的地质现象只能通过模拟获得,难以有效、精确地控制井田内整个煤系地层的水文地质条件;目前,主要是利用电磁勘探方法进行煤矿地面水文地质调查工作,主要有电阻率法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)等,可以有效地确定低阻水异常的部位,但是电磁勘探方法存在的主要问题是具有体积勘探效应,无论是纵向分辨率还是横向分辨率均较低,同时受地面电磁干扰的影响较严重,并且在井田范围内,欲达到足够高的密度和分辨率是不切实际的;地震勘探具有大面积密集采集信息的优势,利用纵向高分辨率的测井信息,地震勘探可以从平面和立体角度研究地层的构造、岩性变化,从而对水文地质异常做出判断,进而研究导水裂隙的分布及发育规律,为防治水提供决策依据。
3地震勘探技术的应用
3.1地震勘探原理
在第二节的充水条件分析中可以看到,煤层防治水的关键在于探明矿区老窑水及涌水通道的分布。突水前的一个基本征兆是发生震耳的声响,这是突水通道最终贯通失稳的前兆信息,其实就是该区的岩层断裂和薄弱区域(已知和未知断层、陷落柱等)活化,岩石破裂过程的试验表明,岩体破裂过程是一个能量逐渐释放的过程,将在岩体中产生弹性波,而对失稳前破裂信号的采集,是我们获得失稳前兆信息并进行预测预报的物理基础。地震勘探通过对采动岩体进行大范围的监测、高精度震源定位和时空序列的描述,可以实时监测并反演破裂发生的空间位置、能量和发展动态,结合水源分布信息,实现突水危险性的预警。
3.2微地震基本定位方法
忽略深度后,近震三维空间微地震定位可作为平面微地震定位问题,在已知三个监测点坐标和地层介质传播速度情况下,通过到达三个点的时间,采用三点定位几何方法,就可确定震源位置。由于具有实时监测的优势,针对既定突水危险区实施临场预警的最为直接的手段之一即微震监测及突水预测。下图描述的是突水危险区超前预测与突水危险性临场预警的研究思路。
4结语
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1.1智能电网通信技术现状
目前,网络通信技术在智能电网领域应用广泛,在发、输、变、配、用等环节都有相应的通信标准和应用。比如,变电站与控制中心之间采用IEC61970或IEC61968标准;变电站自动化系统内部使用IEC61850标准通信。当前电网通信技术及标准种类多且兼容性不足,通信技术不能满足不断发展的用户端新的要求,比如电动汽车、智能家居和智能电表等。
1.2智能电网用户端通信技术
智能电网用户端涉及的领域较广,在不同的应用领域有不同的通信技术存在,这是由于各种通信技术在不同时间阶段不同行业发展有各自不同特点所形成。随着新技术的发展,多元化的通信技术在智能电网用户端系统中得到广泛的应用。
(1)InternetIP使用IP基础网络的优势在于与互联网的有效衔接。用户端通信采用基于TCP/IP的网络,可以非常便捷地与现有网络互联互通。其好处还在于大量IP成熟标准、有效工具能直接应用到用户端的应用软件。此外,IP基础网络支持带宽共享和动态路由能力,在智能电网用户端中对最小存取延迟,最大丢包率或最小带宽现状等有特殊要求的应用,一些IP如多协议标签交换(MPLS)技术可满足此特殊要求。
(2)光纤以太网通信它采用光纤介质运行以太网LAN数据包。物理层和数据链路层以任何标准的以太网速度运行,也可以实现交换机的速率限制功能,以非标准的以太网速度运行,最高可以达到10Gbit/s。目前光纤以太网通信在电力监控系统中已有商业化产品投入运行。
(3)电力线宽带(BPL)该技术采用电力线传输数据。通过电力调制解调器可以在一定区域内任意的电源插座上实现网络接入。电力线宽带在缺少其它通信网络的地区有着广阔的应用前景,其优点在于利用现有电力线上网而无新增通信线缆铺设投资。但目前的BPL能够提供的最大带宽为4MB。因为电力网使用的大多是非屏蔽线,电磁兼容性的问题严重影响网络的传输速度。
(4)3G移动通信利用现有3G移动通信可以避免建立专门的无线网络所需的大量投资,使用方便、灵活。但若大量使用成本投入会较高,且日常的运行、管理、维护费用较高。故此通信技术适用于重要、且节点数少的远距离智能电网用户端通信场合。
(5)无线通信(ZigBee、WiMedia、Wi-Fi)Wi-Fi技术具有较高的成本效益,能够进行升级扩展以覆盖大型地域和多个端点,且无需铺设电缆。ZigBee通信使用跳频扩频无线技术,该技术具有可靠性高、传输速率低、传输距离远的优点,由此解决了传输堵塞和干扰。WiMedia通信的物理层采用超宽带标准,其解决方案的射频覆盖水平与ZigBee相似,其数据传输速率高,并具有网状网络功能。
(6)现场总线通信20世纪80年代中期产生的现场总线技术,相比传统控制系统,其特征为:数字化、全双工传输、分支结构多。现场总线技术实现了工业控制系统的分散化、网络化和智能化,导致其体系结构和功能产生重大发展。
(7)通用工业协议(CIP)CIP是面向对象的工业网络控制协议。根据OSI/ISO七层协议模型,DeviceNet协议定义了七层模型中的物理层、数据链路层和应用层。而CIP协议是七层模型中的最上层———应用层。CIP协议是De-viceNet的应用层,同时是ControlNet、EtherNet/IP、CompoNet的应用层。DeviceNet和ControlNet、Eth-erNet/IP、CompoNet共用同一个应用层协议CIP,但它们有各自的数据链路层和物理层。
(8)工业以太网技术当前,工业以太网技术的性能不断提高,成本不断下降,其在工业自动化领域的发展非常迅速。相比其它现场总线技术,以太网技术优势有:1)数据传输速率高,达到100Mbit/s;2)不同的传输协议能在相同总线上共存;3)在以太网中,数据存取技术采用变互式和开放式;4)不同的拓朴结构和不同的物理介质得以存在和运用。
2走向集成的智能电网用户端通信技术
2.1集成的通信技术
在智能电网设备端,目前仍然是多种现场总线并存。从用户角度,希望通过通信技术集成以实现各种智能元器件与控制器之间的互联互通,但并非必须用一个通信网络来实现所有的功能。例如:Internet网络并非同结构的单一网络,但用户确能实现电子邮件、文件下载、网络浏览、网上游戏等不同类型的服务。从通讯协议的构筑模型角度,大多数用户端通讯协议均根据OSI的七层模型。当前,自底层向上定义构筑统一整体的通信协议大量存在,这使得在相同层次上的互联性在各标准协议之间较难集成。其实,定义OSI分层模型是为了让不同构架、不同发展阶段的通讯协议能相互独立,使其能在独立发展的同时具备良好的互相配合、结合,增加其相互间成为一个端对端完整协议的可能。比如,以TCP/IP协议栈为核心的Inter-net网络协议中,不同的应用层协议可以在上层网络存在,而大量的不同局域网、广域网可以在下层网络平台上实现。随着通信技术的发展,通信集成将应运而生。通信集成是指一个集成的通信软硬件平台融合多种通信协议及通信接口,实现不同通信技术的互通互联。
2.2通信技术标准的发展及融合
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【关键词】智能电网;电力信息通信技术;应用研究
智能电网的概念很早以前就被提出,经过一段时间的发展,智能电网正处在快速升级、完善阶段,不断对信息通信技术提出更高的要求,为跟上智能电网发展的脚步,提高电力供应的安全可靠性,应加快提高信息通信技术在电力行业的应用水平,使电力信息通信技术被广泛应用。
1.智能电网时代电力信息通信技术应用的作用
1.1对电力通信发挥着重要作用
在智能电网时代,电力通信中接入的网都将连入用户中,所以必须加强对智能电网的扩展,从而可以使之与用户端相连,方便为用户提供有关电力资源。为了促使智能电网与用户端相互连接,必须将信息通信技术应用在其中,从而方便电力信息传输。电力信息通信技术在电力领域中发挥着重要的作用,例如电力市场交易、发电系统监控、新能源并入等,极大的促进着电力信息化、智能化发展。
1.2对智能光纤通信有很大作用
为了提高电力通信的效率和质量,现在电力通信中使用光纤通信,电力信通通信技术对构建庞大的光纤通信网络也起到很大作用。我国经济正在不断发展,科技水平也在不断提高,电力系统也在逐渐科技化及智能化,电力信息通信技术的规模化应用,加快了智能电网的建设,加速电力领域通信智能化的发展。
2.电力信息通信技术
2.1光纤电力通信技术
光纤电力通信是电力信息通信技术中的重要组成部分,在电力信息通信技术中发挥着重大作用。光纤电力通信技术是以光导纤维作为介质,用来传输不同信号的一种信息技术。这种技术的优点是,比较安全并且承载量较大。利用绝缘材料来制作光纤电力通信技术,并且经常采用多芯来组成光缆,有利于传输更加快速,信息所占用空间缩小,传输质量有所保障,所以光纤通信技术应用比较广泛。
2.2通信网络技术
我国经济不断发展,电力工业技术也在不断增强,在质量和数量上都有所变化,并且微波电路也在不断被应用,信息系统更加自动化和智能化。为了使电力工业不断发展,管理水平不断提高,要加强通信网络的实时监控,从而保证电力系统正常运行。
2.3智能电力设备技术
智能电力设备主要由现代电子技术和储能技术两部分组成,新能源的使用有时会影响输电系统,当这种现象发生时,电子技术这一现代技术可以被使用,这种技术应首先对电能进行处理然后再运输给用户,从而保证电能供应稳定。当电能不能被储存时,储能技术可以对这一问题进行有效地解决,可以有效便利的提供电能。
3.电力信息通信技术在智能电网中的作用
3.1应用到发电领域中
智能电网系统中,发电领域也是重要的一部分,为了使发电领域更好的发展,将电力信息通信技术应用到这一领域中,在市场交易过程中可以使用此技术,在对此技术应用时,对发电系统要进行实时监控,还要加入新能源,从而使电力工作正常运行。所以,电力通信技术发挥着很大的作用,可以保障电力系统向智能化方向不断发展。
3.2应用到输电领域中
智能电网中,输电领域也是很重要的一部分,主要作用是进行电能输送,如果输电工作出现问题,就无法正常进行输送服务,并且输电领域还会影响电能的控制及电力保护方面,在输电领域中应用电力通信技术,可以使电力输送工作更加合理,可以发挥更大的作用。
3.3应用到变电领域中
我国经济不断发展,科技水平也在不断提高,电力系统也会更加科技化以及智能化,将此技术应用到变电领域中,可以使智能电网快速发展,使变电领域更加快速。所以将通信技术应用到变电领域中可以保证智能电网更加安全。
3.4应用到配电领域中
为了使智能电网快速建设,建设人员应保证其质量,所以将电子通信技术应用到这一领域中,可以使电网的自动性能有所提高,可以使配电更加灵活,还能保证通信更加可靠。
3.5应用到用电领域中
智能电网的建设有利于为用户提供高质量的电能,电力系统中,用户扮演很重要的角色,所以要提高电力用户服务的服务质量。但在我国用户数量非常多,用户需求也相对较多,所以数据信息管理相对困难,在用电领域中应用电力通信技术,此技术可以使数据整理更加方便,也可以使用户对电力使用更加方便。
4.结束语
总而言之,在智能电网时代,电力信息通信技术还在进一步的发展和完善,针对在应用中存在的问题,应对问题仔细分析,并采取相应的措施进行解决。把电力信息技术应用到相应的电力领域中,并对电力信息技术不断进行探究,相关部门也要对之进行大力支持,使电力通信技术发展快速,使智能电网发展更加顺利。
作者:罗林波 王国仕 单位:海南电网有限责任公司信息通信分公司
参考文献
[1]万锦华.智能电网时代电力信息通信技术的应用和研究[J].工程技术:文摘版,2016(5):00121-00121.
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关键词:UWB脉冲通信信号应用
UWB技术是一种新型的无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制,使信号具有GHz量级的带宽。超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题,它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。
1超宽带信号及其特点
美联邦通信委员会(FCC)规定:
部分带宽号称为UWB信号。其中,部分带宽为信号功率谱密度在-10dB处测量的值。图1为UWB信号与窄宽信号功率谱密度的比较;UWB信号格式如图2所示。
一种典型的脉位调制(PPM)方式的UWB信号形式[1],[2]为:
Str(k)(t)表示第k个用户的发射信号,它是大量的具有不同时移的单周期脉冲之和。w(t)表示传输的单周期脉冲波形,可以为单周期高斯脉冲或其一阶、二阶微分脉冲,从该发射机时钟的零时刻(t(k)=0)开始。第j个脉冲的起始时间为。仔细分析每个时移分量:
(1)相同时移的脉冲序列:形式的脉冲表示时间步长为Tf的单周期脉冲,其占空比极低,帧长或脉冲重复时间Tf(FrameTime)的典型值为单周期脉冲宽度的一百到一千倍。类似于ALOHA系统,这样的脉冲序列极容易导致随机碰撞。
(2)伪随机跳时:为减少多址接人时的冲突,给每个用户分配一个特定的伪随机序列,称之为跳时码,其周期为Np。跳时码的每个码元都是整数,且满足。这样跳时码给每个脉冲附加了时移,第j个单周期脉冲的附加时移为秒。
由于读出单周期脉冲相关器的输出要占用一定的时间,NhTc/Tf应严格小于1。然而如果NhTc太小,那么多个用户接入时发生冲突的概率仍然会很大。相反,如果NhTc足够大且跳时码设计合理,就可以将多用户干扰近似为加性高斯白噪声AWGN(AdditiveWhiteGaussNoise)信号。
由于跳时码是周期为Np的周期序列,那也为Np周期序列,其周期为Tp=NpTf。跳时码的另外一个作用是使UWB信号的功率谱密度更为平坦。
(3)数据调制:第k个用户发送的数据序列{di(k)}为二进制数据流。每个码元传输Ns个单周期脉冲,这样增加了信号的处理增益。
在这种调制方式下,一个符号(或码元)的持续时间为Ts=NsTf。对于固定的脉冲重复时间Tf,二进制的符号速率Rs,为:
显然,采用上述信号的超宽带脉冲通信系统具有以下特点:信号持续时间极短,为纳秒、亚纳秒级脉冲,信号占空比极低(1%~0.1%),故有很好的多径免疫力;频谱相当宽,达GHz量级,且功率谱密度低,故UWB信号对其他系统干扰小、抗截获能力强;UWB系统处理增益很高,其总处理增益PC为:
例如,当某二进制UWB通信系统Tf=1μs,Tc=1ns,Ns=100,比特速率Rs=10kbps时,该系统UWB信号的处理增益为50dB。与其他通信系统相比,其处理增益非常高。
另外,UWB信号为极窄脉冲的序列,故有非常强的穿透能力,可以辨别出隐藏的物体或墙体后运动着的物体,能实现雷达、定位、通信三种功能的结合,适合军用战术通信。
图3
2超宽带信号发射机、接收机基本结构
2.1发射机和相关接收机模型
与传统的无线收发信机结构相比,UWB收发信机的结构相对简单。如图3所示,在发射端,数据直接对射频脉冲调制,再通过可编程延时器件对脉冲进一步时延控制,最后通过超宽带天线发射出去。在接收端,信号通过相关器与本地模板波形相乘,积分后通过抽样保持电路送到基带信号处理电路中,由捕获跟踪部分、时钟振荡器和(跳时)码产生器控制可编程延时器,根据相应的时延产生本地模板波形,与接收信号相乘。整个收发信机几乎全部由数字电路构成,便于降低成本和小型化。
2.2Rake接收机模型
由于UWB信号需要用时域的方法进行分析,多用于户内密集多径(多径可达到30条)的条件下,而且每条路径的信号能量都很小,难以对每条信道做出估计,所以使UWB信号的Rake接收成为可能。Rake接收机使原来能量很小的多径信号经过能量合并后提高的信噪比提高系统性能。假设某UWB通信系统有Nu个用户,其发射信号分别为某接收机接收到的信号为r(t),如果想得到第一个用户发送的数据,那么其Rake接收机的实现框图如图4所示。
图4
3UWB与其他几种无线个人局域网技术的比较
由于UWB技术的种种优点,使其成为无线个人局域网络WPAN(WirelessPersonalAreaNetwork)的主要技术之一。WPAN的目标是用无线电或红外线代替传统的有线电缆,以低价格和低功耗在10m范围内实现个人信息终端的智能化互联,组建个人化信息网络。其最普遍的应用是连接电脑、打印机、无绳电话、PDA以及信息家电等设备。目前实现WPAN的主要技术有:IEEE802.11b(Win)、HomeRF、IrDA、蓝牙(Bluetooth)以及超宽带等五种。
从图5可以看出UWB技术的优势较为明显,主要不足是发射功率过小限制了其传输距离(如图6所示)。也就是说,10m以内,UWB可以发挥出高达数百Mbps的传输性能,对于远距离应用IEEE802.11b或HomeRF无线PAN的性能将强于UWB。UWB和同为热门的IEEE802.11b以及HomeRF不会进行直接竞争,因为UWB更多地是应用于10m左右距离的室内。事实上,把UWB看作蓝牙技术的替代者可能更为适合,因后者传输速率远不及前者,另外蓝牙技术的协议也较为复杂。
4国内外研究及发展情况
4.1国外研究现状
军用方面:早在1965年,美国就确立了UWB的技术基础。在后来的二十年内,UWB技术主要用于美国的军事应用,其研究机构仅限于与军事相关联的企业以及研究机关、团体。目前,美国国防部正开发几十种UWB系统,包括战场防窃听网络等。
民用方面:由于超宽带技术的种种优点使其在无线通信方面具有很大的潜力,近几年来国外对UWB信号应用的研究比较热门,主要用于通信(如家庭和个人网络,公路信息服务系统和无线音频、数据和视频分发等)、雷达(如车辆及航空器碰撞/故障避免,入侵检测和探地雷达等)以及精确定位(如资产跟踪、人员定位等)。索尼、时域、摩托罗拉、英特尔、戴姆勒—克莱斯勒等高技术公司都已涉足UWB技术的开发,将各种消费类电子设备以很高的数据传输率相连,以满足消费者对短距离无线通信小型化、低成本、低功率、高速数据传输等要求。
国际学术界对超宽带无线通信的研究也越来越深入。2002年5月20~23日,IEEE举办了一期会议,专门讨论UWB技术及其应用。2002年2月14日,美国联邦通信委员会(FCC)正式通过了将UWB技术应用于民用的议案,定义了三种UWB系统:成像系统、通信与测量系统、车载雷达系统,并对三种系统的EIRP(全向有效辐射功率)分别做了规定。但是,UWB技术的协议与标准尚未确定,目前,只有美国允许民用UWB器件的使用;而欧洲正在讨论UWB的进一步使用情况,并观望美国的UWB标准。
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论文摘要:中国是个几千年文明艺术古国,有着更多自己优良的文化艺术文明,所以在我们的书籍设计中更能对自己国家的艺术特,点触手可及,同时也让它更好的给我们指引设计之路,继承和发扬我们民族自己独特的文化艺术,展现自己的内在气质!
中国的书籍发展有着悠久的历史,书籍的装帧形式,也是随着文字和生产力的发展变化而不断地演变着。中国当代的书籍装帧设计在经历了学习和借鉴西方现代设计理念的基础上,正在向传统回归,正因为把握了这种时代特征,才使得中国当代书籍装帧设计更具迷人的魅力。发展自己独有的特色就须有自己的东西,所以在中国发展书籍设计更需认真学习和融合我们自己民族的文化艺术,体现自己的个性与气质。
1传承具有民族特色的书籍设计
任何一种文化或学科都是在传承历史成果的基础上发展而来的。书籍设计是一门艺术学科,它经历了几千年的发展历程,同样也是如此。但是,现在我们对书籍设计的继承认识是非常不够的,导致目前书籍设计方向混乱不清的状况。改革开放给我们带来了许多全新的观念和思维方式,但很多从事书籍设计的人,已经理不清设计的路子该怎么走了。一所谓新的东西充斥着我们的头脑,在迷茫中,自觉不自觉地倒向了完全商品化的方向。对于书籍设计来讲,这个趋势是非常危险的。书籍设计丢掉了传承的观念,而去模仿一些流行的东西,看起来这很省力气,能够吃饱饭。但是,如果这种状况一旦成为一种普遍,并在设计界扎根的话,终究会被读者所抛弃。
设计师们必须经过图形、色彩、文字等诸多设计元素的组合与编排来传达设计的某种意念,全方位的了解、学习、发展传统文化,注重对传统艺术语言的继承,同时又必须掌握现代的审美趋向以及对现代艺术的实验性探索。书籍设计无疑需要带着民族文化的自尊,但也应该尊重世界一切优秀文化的精神,汲取各国之长,使图书版式设计保持创新的态势,走向现代的书籍艺术世界。我国著名设计师吕敬人先生的《朱熹大字千字文》和《梅兰芳全传》;张守义先生的《春明外史》;王序先生的《意匠文字》;张志伟的《梅兰芳藏戏曲史料图画集》等,像这些优秀的书籍设计经典之作,它们的创作根基就是来自传统,又把握了时代的脉搏,是传统的而不是古板的,是时代的而不是浮华的。这样的作品是可以使读者读时悦目,品时赏心的。更重要的是可以指导书籍设计的发展方向,成为中国现代书籍设计的脊梁,将优秀的中国文化艺术继续传承下去。
2把握书箱设计创新与传统文化继承间的和谐统一
艺术设计需要追求创新,特别是在全球化趋势的背景下,创新离不开对国外先进设计思想的学习与借鉴。然而盲目的抄袭,只能是简单粗放的模仿和放弃自我,只有拥有自主、民族特点的设计才能在国际设计领域获得成功和认可。现代艺术家马哈蒂尔曾在他的讲演中指出,亚洲人如果盲目地学习和模仿西方,就会丢失自己最宝贵的东西—文化。我们应当清醒的认识到,艺术设计的民族性才是一个国家设计文化的生存之本。中华民族有着悠久的历史和优秀的传统文化,我国古代艺术思想、美学原理博大精深,其中所蕴涵的许多艺术理念、哲学思想对于现代艺术设计仍然具有时代意义和可贵的前瞻性影响。在设计中寻求传统文化与创新借鉴的平衡是每一个设计者需要关注的间题。
与文化传承有着最密切联系的装帧艺术设计应当如何处理继承与创新的关系呢?
首先,我们应立足本民族的文化,从中寻找属于自身文化标记的设计特质,建立对传统设计文化的自信。我国传统书籍装帧文化从书籍形态到印制工艺都有着极为丰富的表现形式,这些传统设计思想和经验是我国装帧艺术文化的灵魂。仅以装帧形态为例,在已发现的敦煌遗书中,古籍的装帧形式就有卷轴装、梵夹装、绳装册叶等多种样式,除此之外,我国古代装帧形式还有龙鳞装(旋风装)、蝴蝶装、包背装、袍套装、线装、毛装等多种形制,每种装帧形式都各有其特点,如明末清初的学者周二学在《赏延素心录》中记录:“卷册用旧锦做囊或紫白檀做匣。匣内衬宣德小云鸯白绩。以檀末掺新棉花为胎,不但展舒发香,且能避虫”。由此可见这种纸板木胎的古代锦囊匣不仅工艺精致而且极具艺术内涵与实用价值。这些凝结了古人设计智慧的艺术构造为现代书籍设计提供了丰富的可供借鉴的形态参考。
其次,对于传统文化的传承,不是局限于简单地使用几个中国元素;而学习国外先进设计思想,也不是照搬几个外国纹样。在学习与继承中,真正的核心是文化。我国著名设计师赵健对此曾有过一段精彩的表述:“对于当代的设计师来说,传承不是简单的加减法的问题,而是借鉴西方人对现代设计原理的理解,来挖掘我们中国人原来没有从现代设计的角度完全整理好的中国的视觉遗产。”原“世界最美的书”评委、德国柏林出版社、布鲁斯帕瑞出版社制作总监雷纳特?斯蒂芬女士在评论中国书籍设计时曾说“我认为你们国家有很好的书籍设计师,并且我希望他们不要受太多的西方国家书籍影响,而要注意你们有自己的文化的书籍设计。”加强对本民族文化的学习和理解,提高传统文化修养才是创作优秀设计作品的根本。
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论文摘要:电力电子技术正在不断发展,新材料、新结构器件的陆续诞生,计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持,在各行各业中的应用越来越广泛。电力电子技术在电力系统中的应用研究与实际工程也取得了可喜成绩。
1前言
电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。经过50年的发展历程,它在传统产业设备发行、电能质量控制、新能源开发和民用产品等方面得到了越来越广泛的应用。最成功地应用于电力系统的大功率电力电子技术是直流输电(HVDC)。自20世纪80年代,柔流输电(FACTS)概念被提出后,电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注,多种设备相继出现。本文介绍了电力电子技术在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用。
2电力电子技术的应用
自20世纪80年代,柔流输电(FACTS)概念被提出后,电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注,多种设备相继出现。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下按照电力系统的发电、输电和配电以及节电环节,列举电力电子技术的应用研究和现状。
2.1在发电环节中的应用
电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备,电力电子技术的应用以改善这些设备的运行特性为主要目的。
2.1.1大型发电机的静止励磁控制
静止励磁采用晶闸管整流自并励方式,具有结构简单、可靠性高及造价低等优点,被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节,因而具有其特有的快速性调节,给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。
2.1.2水力、风力发电机的变速恒频励磁
水力发电的有效功率取决于水头压力和流量,当水头的变化幅度较大时(尤其是抽水蓄能机组),机组的最佳转速变随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比,风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率,可使机组变速运行,通过调整转子励磁电流的频率,使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。
2.1.3发电厂风机水泵的变频调速
发电厂的厂用电率平均为8%,风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%,且运行效率低。使用低压或高压变频器,实施风机水泵的变频调速,可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟,国内外有众多的生产厂家,并不完整的系列产品,但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多,国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。
2.2在输电环节中的应用
电力电子器件应用于高压输电系统被称为“硅片引起的第”,大幅度改善了电力网的稳定运行特性。
2.2.1直流输电(HVDC)和轻型直流输电(HVDCLight)技术
直流输电具有输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点,对于远距离输电、海底电缆输电及不同频率系统的联网,高压直流输电拥有独特的优势。1970年世界上第一项晶闸管换流器,标志着电力电子技术正式应用于直流输电。从此以后世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀。
2.2.2柔流输电(FACTS)技术
FACTS技术的概念问世于20世纪80年代后期,是一项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术,可实现对交流输电功率潮流的灵活控制,大幅度提高电力系统的稳定水平。
20世纪90年代以来,国外在研究开发的基础上开始将FACTS技术用于实际电力系统工程。其输出无功的大小,设备结构简单,控制方便,成本较低,所以较早得到应用。2.3在配电环节中的应用
配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求,还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用,即用户电力(CustomPower)技术或称DFACTS技术,是在FACTS各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将DFACTS设备理解为FACTS设备的缩小版,其原理、结构均相同,功能也相似。由于潜在需求巨大,市场介入相对容易,开发投入和生产成本相对较低,随着电力电子器件价格的不断降低,可以预期DFACTS设备产品将进入快速发展期。
2.4在节能环节的运用
2.4.1变负荷电动机调速运行
电动机本身挖掘节电潜力只是节电的一个方面,通过变负荷电动机的调速技术节电又是另一个方面,只有将二者结合起来,电动机节电方较完善。目前,交流调速在冶金、矿山等部门及社会生活中得到了广泛的应用。首先是风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量具有显著的效果。国外变负荷的风机、水泵大多采用了交流调速,我国正在推广应用中。
变频调速的优点是调速范围广,精度高,效率高,能实现连续无级调速。在调速过程中转差损耗小,定子、转子的铜耗也不大,节电率一般可达30%左右。其缺点主要为:成本高,产生高次谐波污染电网。
2.4.2减少无功损耗,提高功率因数
在电气设备中,变压器和交流异步电动机等都属于感性负载,这些设备在运行时不仅消耗有功功率,而且还消耗无功功率。因此,无功电源与有功电源一样,是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡,否则,将会使系统电压降低,设备破坏,功率因数下降,严惩时会引起电压崩溃,系统解裂,造成大面积停电事故。所以,当电力网或电气设备无功容量不足时,应增装无功补偿设备,提高设备功率因数。