电力负荷定义范文

导语：如何才能写好一篇电力负荷定义，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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【关键词】 氟离子选择电极 尿氟 氟离子浓度

SevenMulti型pH/电导率/离子综合测试仪被用于测定溶液pH值、电导率和离子浓度的功能。配以离子浓度测量模块、F-Electrode-K2氟离子电极和LE302参比电极，可简便快速测量水溶液或含水的有机溶液中的氟离子浓度，但目前尚未见测定尿中氟化物的报道。本文旨在了解该仪器测定尿液中氟含量的效能。

1 材料与方法

1.1 仪器 SevenMulti型pH/电导率/离子综合测试仪(带离子浓度测量模块)；F-Electrode-K2氟离子电极；LE302参比电极(仪器与电极均为上海梅特勒-托利多仪器有限公司生产)；电磁搅拌器；尿比重计。

1.2 试剂［1］

1.2.1 总离子强度缓冲溶液(TISAB)：称取58.0g氯化钠，0.3g柠檬酸钠，溶解在预先加有57mL冰乙酸的500mL水中，再用5mol/L氢氧化钠(约150mL)调节溶液pH至5.25，最后加水至1L。贮存于聚乙烯塑料瓶中。

1.2.2 模拟尿：溶解11.6g氯化钠和2.0g磷酸氢二铵于适量水中，加1ml浓硫酸，加水至1L，混匀。

1.2.3 氟化钠标准溶液：称取0.2211g氟化钠(预先120℃干燥2h)，溶于蒸馏水中，定容至1L。此溶液为ρ(F-)=0.2211×(19/41.99)=0.10g/L氟标准贮备液。再取此液用水稀释成10.0μg/mL氟标准溶液。贮存于聚乙烯塑料瓶中。

1.3 仪器设置

均按照仪器说明书操作，选择离子浓度测量模块中离子浓度测量菜单，按照菜单提示进行设置。

1.4 标准溶液准备［1］

取7个50mL容量瓶，加入氟标准使用液0.5、1.0、2.5、5.0及1.0、2.5、5.0mL标准贮备液，各加入25ml TISAB溶液，用摸拟尿定容至刻度，配制成0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg/L氟标准溶液，摇匀。

1.5 电极校准(标定)

分别吸取20.0mL上述标准溶液于烧杯中，放入搅拌子，将氟电极和参比电极一起插入第一个标准液中开启电磁搅拌，按cal键启动校准，等待仪器自动锁定。取出并清洗电极，将电极浸入第二个标准溶液中搅拌，按cal键启动校准，等待仪器自动锁定。依次由低浓度到高浓度进行校准。完成最后一个校准后按保存。

1.6 试样测量

用去离子水冲洗电极。于50mL烧杯中加入10.0mL尿样(已测定比重)与10.0mL TISAB溶液，然后将两支电极插入试样溶液中，开启搅拌，启动测量，等待仪器自动锁定后显示被测尿样氟离子浓度。

1.7 结果计算［1］：C=2×C×K K=1.020-1.000D-1.000

式中：C-尿中氟的浓度(mg/L)；c-由仪器测得尿氟浓度(mg/L)；

K-尿样换算成标准比重下浓度的校正系数；d-尿样比重。

2 方法精密度和回收率试验

2.1 对6份不同浓度尿样重复测定6次，测定结果见表1，相对标准偏差RSD为1.01%～3.51%，方法的精密度好。表1 精密度试验(略)

2.2 取不同浓度样品进行加标回收试验，回收率为95.0%～104.0%，见表2。回收率良好，具有较好的准确度。表2 回收率试验结果(略)

3 讨论

3.1 氟离子选择电极法测定尿氟具有尿样不需特殊处理，简单、快速、灵敏，可测线性范围宽，选择性好等优点，是目前实际应用最多的方法。但传统的氟离子选择电极法［1-2］354测定尿氟，测量值为mV值，且要先绘制标准曲线和查曲线后才能得到被测样的氟离子浓度，而 SevenMulti型pH/电导率/离子综合测试仪则具有自动贮存标准曲线和自动判定终点的功能，可直接读出被测液的氟离子浓度，不需绘制标准曲线和查曲线，既方便又省事。

3.2 SevenMulti型pH/电导率/离子综合测试仪配套使用的氟电极和LE302参比电极的体积较大，按以往的氟离子选择电极测定方法中［1-2］298操作，测定液总量为10.0mL，要用较小的烧杯，且需要在搅拌状态下测定，若不小心极易损坏电极，给操作带来困难，我们将测定液总体积改为20.0mL，经精密度和准确度试验结果可靠，具有操作方便、快速、准确度和精密度好等优点，是测定尿氟的好方法。

参考文献

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关键词：电力系统；电压稳定；机理；负荷动态特性

在电力系统的研究领域当中，电压稳定问题是一项十分重要的课题，因为它直接决定着电力系统能否正常运行⑴。研究电力系统电压稳定主要有三个步骤：第一，明确理解电压稳定机理；第二，根据电压稳定机理来建立可以从本质上反映系统电压崩溃的模型；第三，找到分析和控制电力系统电压稳定性的手段与方法W。其中掌握电压稳定机理是其余两个步骤的关键性基础，因此本文就目前国内外对于电压稳定机理的研究成果进行系统的归纳和总结，并指出其相应的优缺点。

1电压稳定的定义

目前对于电压稳定的定义，不同文献资料中的研究成果不尽相同。但从总体上可以归为两类，大干扰电压稳定和静态电压稳定［3］。其中大干扰电压稳定还包括暂态电压稳定，动态电压稳定和中长期电压稳定。这类问题主要反映在系统运行过程当中有大扰动介人时，系统不会发生电压崩溃的能力。而静态电压稳定则指在电力系统运行过程中，小干扰事件发生并介人电力系统时，系统电压水平能够保持或者恢复到系统可接受的范围极限内，不发生电压崩溃的能力⑷。然而，以上定义电压稳定的方法十分宏观，对于具体定量的研究电力系统电压稳定不利。因此本文引入电力系统电压稳定的最新定义，电压稳定是指：当负荷试图通过增加电流来从系统中获得更大的功率时，系统电压的降低不足以抵消功率增大的趋势，此时称为电压稳定状态［5］。由此电压稳定的概念得到了进一步的具体化，能更好的为反映电力系统电压稳定本质而服务。

2电压稳定机理的研究现状

关于电力系统电压稳定机理的学术研究成果中，影响电压稳定的因素大体上可以分为四类：第一类，负荷的动态特性；第二类，电力系统受端的电压支撑情况；第三类，电力系统送端的供电极限；第四类，综合因素影响。本文将分别就以上四类影响电压稳定的因素进行归纳总结并加以拓展。

2．1负荷的恢复特性对电压稳定性的影响

负荷动态特性对于电压稳定的影响，目前的学术成果可分为两类：一类观点认为，系统在发生故障时，负荷为了维持它自身的有功功率平衡，会试图改变其自身对外的等效电纳以此来进行功率调节，从而影响了电力系统电压的稳定性［6］，然而这种调节自身导纳的方式会因为具体元件的特性而有一定差异。例如，异步电动机常常利用电磁功率的输入与机械功率的输出来进行导纳调节，配电系统中的OLTC（OnLoadTapChanger有载分接开关）则会在维持其副边电压恒定的前提下，通过自动调节变比来实现导纳的调节。含电力电子元件的负荷，调节自身导纳的情况则更为复杂［6’7］。总体上来看，当元件的有功功率平衡被打破以后，若负荷输出的其他形式功率多于输人的电磁功率，那么负荷就会根据自身特点自动选择恰当手段来减小其等效阻抗，从而获得自身所需要的功率［8］。但是随着元件恢复功率过程中电流的增加，负荷元件的漏抗上会消耗更多的无功功率，这一部分的无功消耗，可以加剧整个系统的无功欠缺［9］。无功功率不足，使得系统电压持续下降，进而产生电压失稳的现象［1°］。这种观点在用于定量研究负荷特性对电压稳定的影响时意义重大，但理论不够成熟，有待进一步完善。另一类观点认为，电压失稳与系统所带负荷的性质密切相关［11］。例如，系统所带负荷为恒阻抗静态负荷时，假定其功率因数为cosp，阻抗为＆＝札＋）＆，那么负荷消耗的有功功率如式（1）所示：由PL的单调性可知，当满足｜Z，｜＝丨＆｜时，在恒定功率因数的负荷模型下，负荷有功功率最大，由于电压降低时恒阻抗负荷功率会下降，有利于电压稳定［12］，那么当系统的功率和电压水平均低于期望值时，系统电压会保持稳定［13］。当系统所带的负荷为恒功率负荷模型时，一旦负荷端电压降低，负荷为了保持恒定功率，必然会导致负荷电流的增加，由于输电线路上阻抗的存在，使得输电线路的压降进一步增大，从而造成了更低的负荷端电压［14］。这也形成了一个电压下降的正反馈机制，最终必然会导致电压崩溃［15］。这种观点在计算和理论发展上，都比较成熟。但是，在实际电力系统当中，特别是系统受到扰动的过程当中，实际的负荷很难以恒定功率或恒定功率因数运行［16］，因此将该理论算法应用于计算实际电力系统运行状态时会存在一定误差。

2．2电力系统受端电压支撑情况对电压稳定的影响

重负荷的电力系统本身就具备很多薄弱环节，一方面，受端的发电机一直处于过载状态，发电机励磁系统过载，如果这时出现了大干扰事件，负荷为了恢复其有功功率的平衡，试图调节自身电流获得更大的功率［17］。但是发电机励磁绕组本身的热容量存在一定限值。过励磁限制器会将励磁电流强制减少到额定值，使得负荷的有功功率无法平衡［18］，同时网络中的无功功率大量缺失。这种情况下受端发电机无法提供足够的无功功率来支持系统的正常运行，最终导致电压失稳甚至电压崩溃…］。另一方面由于电力系统的无功功率的大小随着电压的平方而发生变化，如果系统电压下降，则无功功率会以更快的速度减少，因此HVDC、SVC以及大量安装并联电容器也是造成暂态电压失稳的重要原因。

2．3电力系统送端供电极限对电压稳定的影响

由于受到线路阻抗、输电距离、电压等级的制定以及送端发电机励磁绕组的热容量限制等一系列因素的影响，送端并不能毫无限制的向受端供电，并且送端对全网电压的调节能力有限，因此在研究电力系统电压稳定特性时，常常将电压崩溃的临界点作为衡量电网输送能力的指标［2°］。动态负荷有功功率的恢复特性，即在电压下降以后，各类负荷的有功功率和无功功率都会以或快或慢的速度恢复到一定水平，其中发电机、调相机侧励磁系统、负荷侧同步电动机、电动机静止无功补偿器都属于反应快速的元件，他们在暂态电压失稳中，起到的作用十分巨大。因此为了提高在工程实践中对于电压稳定性评估的精确程度，常常使用瞬时有功功率随暂态电压变化的关系曲线来研究电压稳定性问题［M］。系统向负荷提供的功率随着电流的增加而增加时，系统负荷元件可以保持自身功率平衡，系统电压处于稳定状态，反之系统电压不稳定。

2．4综合因素对电压稳定的影响

从单一类因素去考虑电力系统电压稳定性的研究大多数意义明确，但是由于考虑因素不够全面，因此这种理论成果与工程实际情况差距比较大，所以从以上三类因素的综合作用来解释电压稳定的机理会更加完善。当有干扰事件介人电力系统后，发电机励磁系统会启动强励磁作用，系统无功缺失，电压下降，负荷对于功率的需求也相应的减少［21］。此时系统能在短时间内保持电压稳定，但是在系统负荷的中心电压会维持在较高的水平，若负荷中心电压降低，则该现象会迅速反映到配电系统中，那么在2－4分钟内OLTC会起到连续调节的作用，使负荷的功率和电压恢复到故障前水平，同时使OLTC原方电压下降，并且OLTC每次的分接头调整都会导致超高压线路负荷的增加［22］。由此可得，发电机需要强制增大无功功率的输出来满足系统电流的上升趋势。但这种无功功率的输出不会是没有限制的，一旦造成发电机无功功率越限的连锁反应，就会使得系统的电压急剧下降，这个过程最终必然会导致发电机组失步，最后对受电系统停电［M］。虽然从综合因素角度来分析电力系统电压稳定机理比较全面，但是影响电压稳定的因素实质上是多种因素的有机叠加，该方法只停留在理性阶段，在工程实践的应用中，很难形成准确的判据。

3结论

研究人员从不同的角度来研究了电压稳定机理，这些理论研究取得了很多成果，但是也确实存在着亟待解决的问题，本文对迄今的研究成果进行了系统的总结。随着新的电压稳定理论模型以及研究方法的引人，人们对电压稳定机理的认识将走向成熟。电压稳定问题在电力系统的研究领域当中虽然是一个基础性的课题，电力系统的结构也千差万别，进而一系列综合因素的有机叠加必将造成电力系统电压的失稳。在做到考虑全面的前提下，还应当注重数学工具的恰当引入，使得完善的理论可以有效的与实际结合。

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关键词：电力系统；DlgSILENT；电压失稳；仿真软件

中图分类号：F407.6 文献标识码： A

1电压稳定分析的理论基础

1.1电压稳定的定义

在电力系统的运行中，保持系统的稳定是其最重要也是最复杂的任务之一。关于电力系统电压的稳定有不同的定义。但主要有下面几个：

《电力系统安全稳定导则》中将电压稳定定义为：电力系统受到小的或大的扰动后，系统电压能保持或者恢复到容许的范围内，不发生电压崩溃的能力。

IEEE电压稳定小组1990年的报告认为：如果电力系统能够维持电压以确保负荷增加时，负荷消耗的功率随之增大，就称为系统稳定的，反之，就称系统是不稳定的。

CIGRE于1993年提出：如果系统受到一定的扰动后，邻近节点的负荷电压达到扰动后平衡状态的值，并且该受扰动的状态处于扰动后稳定平衡的吸引域内，那么就认为系统是电压稳定的，与此相反，如果扰动后平衡状态下负荷邻近的节点电压低于可接受的极限值，那么就成系统电压崩溃。

CIGRE和IEEE在2004年联合报告认为：电压稳定是指电力系统在初始稳定运行时遭受扰动后维持系统母线电压稳定的能力。这种维持系统的能力受到系统中负荷侧和发电机的限制。下面是2004年IEEE和CIGRE在“电力系统稳定性的定义和分类”(Definition and Classification of Power System Stability)中关于电压稳定的定义的一些论述。

电压稳定性是电力系统遭受偏离给定的起始运行条件的扰动后维持系统中各节点稳定的电压的能力。它取决于电力系统维持/恢复负荷需求和负荷供给之间的平衡。可能产生的电压不稳定以某些母线电压不断下降或不断上升的形式发生。电压不稳定可能结果是一部分区域失去负荷，或传输线跳开，以及由于保护系统作用导致其他元件级联停运，某些发电机失去同步，可能造成其停运或造成磁场电流限制器越限。

在我国电力界，学者们关于电压稳定的定义的达成的共识为：“电力系统电压稳定是指系统在受到扰动后在系统特性和负荷特性共同作用下，维持负荷点电压运行在平衡点附近的能力”。一些专家更强调电压稳定是系统维持电压在可接受的范围内的能力。也有专家认为，所谓维持电压的能力就是电压的可控性，即当向负荷节点注入无功时电压应该升高，反之为电压失稳。总之现在说法总总，但还没有一个完全接受的、清楚的电压稳定定义。

电压失稳：即电力系统电压失去稳定，表现为系统电压持续下降(或者上升)，导致系统控制元件达到极限，并加速系统电压失去稳定的现象。

电压崩溃：由于电压不稳定导致系统内电压大面积、大幅度的下降的过程。电压崩溃包括电压失稳和崩溃两个阶段，一般在崩溃之前都有较缓慢的电压失稳过程，这个过程可能很短有几秒钟，有可能很长几分钟至几十分钟。在这个过程中要考虑电力系统电器元件对电压稳定的影响，如发电机励磁系统、OLTC、SVC、负荷模型等。

1.2电压不稳定的分类

从扰动大小出发，可以讲电压稳定分为小扰动电压稳定和大扰动电压稳定，这符合一般的线性系统和非线性系统的稳定性定义。这种分类主要是考虑把必须利用非线性动态分析来检验的现象和可以用静态分析来检验的现象解耦开来，这种分类可以简化分析工具的研制和应用，而且可以产生一些附加的信息。

大扰动电压稳定性关心的是大扰动(如系统故障，失去负荷，失去发电机等)之后系统控制电压的能力，确定这种稳定性需要检验一个充分长的时间周期内系统的动态行为，以便能捕捉到发电机磁场电流限制器等设备的相互作用，大扰动电压稳定性可以用饱含合适模型的非线性时域仿真来研究。

小扰动(或小信号)电压稳定性关心的是小扰动(如负荷的缓慢变化)之后系统控制电压的能力。小扰动电压稳定性可以用静态方法进行有效的研究。根据研究的时间范畴，还讲电压稳定分为暂态电压稳定，中期电压稳定和长期电压稳定。暂态电压稳定的时间范围为0~10秒，主要研究感应电动机和HVDC的快速负荷恢复特性所引起的电压失稳，特别是短路后电动机由于加速引起的失稳和由于网络弱联系引起的异步机失步的电压失稳问题。中期电压稳定的时间范畴为1~5分钟，包括OLTC，电压调节器及发电机最大电流限制的作用。长期电压稳定的时间范畴为20~30分钟，其主要相关的因素为输电线过负荷时间极限，负荷恢复特性的作用，各种控制措施等。

根据研究的方法，可以将电压稳定问题分为三类，即静态电压失稳，动态电压失稳和暂态电压失稳。静态电压失稳是指负荷的缓慢增加导致负荷端母线电压缓慢地下降，在达到电力系统承受负荷增加能力的临界值时导致的电压失稳，在电压突然下降之前的整个过程中发电机转子角度及母线电压相角并未发生明显的变化。动态电压失稳是指系统发生故障后，为保证其功角哲态稳定及维持系统频率，除进行了网络操作外，也可能进行切机、切负荷等操作，由于系统结构变很脆弱或全系统(或局部)由于支持负荷的能力变弱，缓慢的负荷恢复过程导致的电压失稳。由于电力系统在失去电压稳定前已处于动态过程中，发电机及其控制装置、负荷的动态行为都会对动态电压失稳产生影响。

暂态电压稳定问题是指电力系统发生故障或其他类型的大扰动后，伴随系统处理事故的过程中发电机之间的相对摇摆，某些负荷母线电压发生不可逆转的突然下降的失稳过程，而此时系统发电机间的相对摇摆可能并未超出使电力系统角度失稳的程度。

1.3电压失稳的机理

电力系统经受非正常运行工况，接近负荷中心的大发电机组退出运行，结果某些高压传输线路负荷加重，网络损耗增加，使无功备用资源处于最小。继电保护动作，跳开重负荷线路，负荷转移到其余邻近的线路，在该线路中的无功损耗急速增大，电压降低，引起线路级联跳闸。

在失去高压传输线路之后，特别大的无功需求引起邻近负荷中心电压的很大的降低，这将引起负荷的减少，然而，发电机将通过增加励磁快速恢复其端电压，综合结果引起无功潮流在变压器和线路这些元件两端的电压降落。在负荷中心超高压和高压网电压的降低将反过来影响配电系统，使其二次侧电压降低。这是，变电所的变压器将力图恢复配电电压，从而在几分钟内使负荷达到故障前的水平。变压器分接头每一次动作，都使得高压侧线路上的负荷增加同时增加线路损耗，它反过来又引起高压侧线路上电压进一步下降。如果高压线路负荷超过波阻抗负荷，则线路中每增加一MVA的负荷将引起几MVar的线路损失，随着每一次分接头动作，整个系统中发电机的无功输出将增加。慢慢地发电机就一台接一台地达到它的无功容量极限。当第一台发电机达到它的磁场电流极限时，它的电压就要降落。因为发电机固定有功输出，因此电压降低必导致电枢电流的增加，要保持电枢电流在运行的限制内，就要进一步减少无功的输出，该发电机的分担的无功就转移到其他的发电机，导致越来越多的发电机过负荷和更多的发电机失去电压控制，从而系统遭受电压不稳定，最终电压崩溃。

1.4电压稳定性指标

为了防止电压崩溃事故，运行人员最需要知道的是当前的系统距离电压崩溃还有多远，还有多少稳定裕度，因此，就需要有电压稳定性的判别指标来为运行人员提供判断和决策。

电力系统静态电压稳定指标应该能反映两个问题，一是当前系统状态离不稳定还有多远或系统的稳定裕度有多大，二是机理，即系统发生不稳定时，有哪些薄弱区域，薄弱节点，哪些发电机，支路是关键的，即要知道应该要采取哪些措施最有效。

同时电力系统静态电压稳定指标作为规划设计和系统运行重要的技术参数，应该具有以下几个特性:(1)准确性。它取决于正确的系统模型和分析方法,以及对电压崩溃机理的准确把握。(2)线性性。目前很多指标的线性性不好,在系统接近崩溃点时才发生明显的改变这种指标的预警作用无法给调度运行人员提供足够的时间作出反应。(3)计算快速性。为了在线快速分析,需要采用快速计算分析的算法和适当简化的模型。(4)提供多种信息。如能提供当前系统薄弱区域关键母线、发电机等信息并直接向调度运行人员提供解决问题的方案。

按照分析方法的不同，常用的电压稳定指标分为状态指标和裕度指标。状态指标只取用当前运行状态的信息，计算比较简单，但一般来说存在非线性。裕度指标的计算涉及到过渡过程的模拟和临界点的求取问题，蕴含的信息量较大，能够考虑到各种限制的发生，但是计算速度较慢，而且事先要设定过渡过程。两类指标都能给出系统当前运行点离电压崩溃点距离的某种量度。电压稳定通常都是从局部开始，逐渐扩散到系统其他地区，与此相应，也可分为局部指标和全局指标。电压稳定指标的构造可以选用物理量，也可选用非物理量。

目前广泛应用的电压静态稳定分析指标主要有灵敏度指标，阻抗模指标，网损灵敏度及其二阶指标，裕度指标等。

2 国内外研究状况及目前的水平

自从七十年代末以来，国内外学者在电压稳定性问题上做了大量研究，取得了很大的进展，人们逐步理清了影响电压稳定的关键因素，初步理解了电压稳定的机理和本质。

在静态电压稳定分析方法近年来取得了很大进展，目前已较为成熟，提出了许多基于潮流方程的静态判据并广泛使用。目前静态电压稳定分析方法都是基于潮流方程或基于改进的潮流方程，其物理本质都是将电力网络传输功率的极限运行状态作为电压失稳的临界点。不同的是各种方法采用极限运行状态的不同特征作为临界点的判据。静态电压稳定分析的优点在于计算量小，一定程度上能较好地反映系统的电压稳定水平，并可给出电力系统的电压稳定裕度及其对状态变量、控制变量等的灵敏度信息，便于电力系统的监视和优化调整，对电力系统运行调度部门具有极其重要的实用意义。在电力运行部门急需系统电压稳定指标和电压崩溃防御策略的情况下，静态电压稳定分析因其简单易行，得到了极大的发展，是目前电压稳定研究中最具成果的方向之一。其不足之处在于无法计及系统元件的动态特性，.因而不便研究电压不稳定发生的原因、机理及其变化过程，及控制系统对电压稳定性的影响与作用。

在动态电压稳定分析方面，小干扰分析法是研究静态稳定性的严格方法，就是将描述电力系统运动状态的非线性微分代数方程组在平衡点处线性化成状态方程，通过分析状态方程特征矩阵的特征根来判别静态平衡点的稳定性，可求得足够精确的系统静态电压崩溃临界点，它实际上是研究任何动态系统静态稳定问题的通用方法。目前，它主要用于检验机理解释的合理性及分析各元件动态的作用。其缺点是受计算速度及电压失稳机理认识的限制。主要难点在于怎样建立简单而又包含主要元件相关动态的系统模型，尤其是负荷怎样表达仍是难以解决的问题。目前还未有实用的小干扰电压稳定分析程序。

时域仿真法是研究电压崩溃现象的动态机理过程及检验其它电压稳定分析方法正确性的有力工具，适用于任何电力系统动态模型。仿真结果直观、清晰，但计算量较大，只能用于离线分析，且难以得到一般性的结论。按时间框架，电压稳定可分为暂态电压稳定、中期电压稳定和长期电压稳定。一般可用暂态仿真程序分析计算暂态电压稳定问题。常规暂态时域仿真程序对长期电压稳定问题己无能为力。因为它需要计及负荷恢复、OLTC分接头动作、发电机励磁限制等慢动态过程的作用，仿真时间更长的长期动态时域仿真是研究电压崩溃现象的机理、过程以及检验其它电压稳定分析法的正确性的有力手段。

除了上述方法外，电压稳定性研究中所采用的还有基于潮流方程及线性化动态微分方程的可行解域的研究、灾变理论、能量函数法、流形分歧理论等方法以及考虑负荷自然扰动的概率分析等[20]。这些研究中均采用新的数学方法来分析电力系统的电压稳定性，但尚处于摸索阶段。

3.电力系统仿真软件比较

电力系统仿真软件以数学模型代替实际电力系统，用数值方法对系统的运行特性进行试验和研究，它己经成为电力系统研究人员不可缺少的有力工具。在电力系统的规划、设计和运行中，电力系统仿真软件可以用来确定规划方案、拟定运行方式、整定自动装置的控制参数、进行事故分析和辅助运行人员做出正确的决策，大大提高电网的运行效率。此外，电力系统仿真软件的教育功能使其在学生和电力企业员工的培训中也发挥着重要作用。

3.1主要功能模块

电力系统仿真软件的功能主要包括稳态仿真和动态仿真两个方面。

3.1.1 稳态仿真

稳态仿真主要包括基本的单纯潮流计算、短路计算分析等，而这又为进一步的动态仿真提供了初始条件。

3.1.2动态仿真

动态仿真又分为时域仿真和频域仿真两种模式。

3.2 电力系统仿真软件比较

国际上有多种电力系统仿真软件，在世界上不同国家和地区的各级力企业、研究所和高校中得到了较为广泛的应用，对各国电力系统的实践和研发挥了很大的作用。表1.2为国际上常见的几种电力系统仿真软件。

其中，EMTP 提供一种用来开发电路和控制元件模型的工具，同时具有完整程序语言的灵活性而不需要在编程级与ATP程序相互作用。另外，可以描述元件是如何运行的及元件的初始状态是如何建立的。PSCAD/EMTDC 具有配有图形输入程序PSCAD与实时曲线显示PLOT，与MATLAB接口，有强大的自定义功能，支持子网嵌套功能，同时，用户可以根据自己需要创建具有特定功能的电路模块 。PSASP可计算大规模交直流混合电力系统，并保存各种计算的历史结果。提供各种计算常用的固定报表，并有灵活方便的用户自制报表，能自动生成的图示化结果，能生成各种计算结果的曲线，具有方便衫的结果编辑报表和曲线提供了与Excel, AutoCAD, Matlab 等常用软件工具的接口。

德国DglsILNET公司的大型集成化电力系统仿真软件DglsILNET适用于电力系统几乎所有方面，提供了全面而准确的分析功能。高度图形化的操作模式和全新的数据管理观念，又使它区别于众多传统分析软件。以风力发电模型为代表的新功能的不断加入更使它有了广阔的发展前景。DlgsLIENT可以描述复杂的单相和三相AC系统，以及各种交直流混合系统。利用DglsILENT进行潮流计算时，通过指定发电机、异步电动机、负荷等系统元件的特性来确定与之相连的母线在潮流计算中相应的属性，这样就能够以简单的操作方式模拟复杂而真实的系统。

文中采用电力系统仿真软件DglsILNET完成9节点潮流图的分析。

4. 基于DlgSILENT的电力系统暂态电压稳定性仿真研究

电力系统是一个复杂的大规模非线性动态系统，其稳定性分析是电力系统规划和运行的最重要也是最复杂的任务之一。电力系统稳定性包括电压稳定、频率稳定和功角稳定。以图1所示的9节点系统等值接线图为例，对电力系统电压稳定性进行分析。

图1 系统等值接线图

4.1 电力系统暂态下的系统仿真

以下就基于DglsILNET暂态计算功能对系统进行时域仿真计算。其中负荷模型采用恒功率模型。

图2 是3母线到C母线的线路，在50%处t=1s时发生三相短路接地故障，并经过0.2s切除故障线路，电压曲线，

图23母线到C母线的线路发生三相短路电压曲线

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[关键词]：电能 稳定 牵引负荷 潮流多解法

电能作为一种动力能源形式，因为其低污染，方便运输等诸多的优点，自从它被人类发现的那一刻起，便很快被人们广泛利用并成为人类依赖以生存的支柱性的能源之一。随着社会和科学技术的不断发展进步，电能的重要性愈加显得突出，目前可以毫不夸张得说人类近乎是一刻也不能离开电能。在电能被人类越来越依赖的同时，人们对电能的而要求也在不断提高，不仅要求能够安全、可靠、不间断的供给，还要求供电频率、电压幅值等电能质量的指标方面也要提高。

而若要电能的安全、可靠、高质量和不间断的供给，就必须有一个质量过硬，可靠性程度很高的传输电能的电力网络系统，于是确保电力网络系统运行的安全、可靠、高质量是一个电力工作者的重要任务。电力系统中，最重要也是最复杂的任务之一是保持系统运行的稳定，因为给社会和国民经济带来巨大损失系统瓦解或大面积停电等灾难性事故，往往是系统稳定破坏导致的。由于电压不稳定或电压崩溃等事故，多次导致国外电力系统大量损失负荷，大面积停电，电网近于崩溃。例如法国电网1978年12月事故，瑞典电网1983年12月事故， 日本东京电网1987年7月事故和加拿大电网1989年3月的事故等。

尤其是美加‘8.14' 大停电事故，整个停电过程长达近三十小时，该事故发生在美国东北部和加拿大的联合电网，时间是2003年8月14日。据文献记载，此次事故受害面积特别大，殃及美国的8个州及加拿大的两个省，5000万户受到停电影响，造成很多个发电厂被迫退出电网停止运行、直接经济损失高达三百亿美元。事故使交通中断、停水停电、医院商场被盗，极大的影响了人民正常生活秩序，这是人类历史上最大规模的停电灾难。事故事后分析表明，该次大停电明显不同于传统电压崩溃概念中的场景，而是呈现出一种全新的电压 崩溃形式：即无功短缺本身并没有引起电压持续下降进而造成电压崩溃，虽然在事故发 生前，电压不稳定的迹象在有些节点有所显现，但是受扰动地区的整个电网电压水平还 是在出现线路断开情况之前一直维持在正常可接受范围内。事故原因初步判定为：由于潮流大规模转移造成的电压崩溃。

这一次次的事故让世界电力行业警钟长鸣，电压稳定问题得到了电力界广泛关注，电压崩溃性事故仍然是世界范围内威胁电网安全稳定运行的最大隐患之一，所以一定要加强电压崩溃机理与预防措施的研究。目前大范围的电压崩溃事故在我国境内还没有发生过，这在一定程度上得益于我国境内电网周密的继电保护措施，但并不意味着我国就没有发生电压崩溃事故的可能性，电压失稳引起的局部停电事故在我国曾有发生，例如湖北电网1972年7月的事故，大连电网1973年7月的事故。我国正处于经济快速发展时期，电力网络系统也紧跟国际趋势步入大电网、超高压、大机组、远距离的时代，但现在电力建设水平和经济发展水平不一致，落后的电网建设为满足现在的经济发展水平，需要电网经常运行在接近其极限输送能力的状态，存在着发生电压稳定事故的威胁，并且这种电压威胁的概率还在不断增加。

因此，在目前形势下，总结我国以往电压失稳的经验和教训，并借鉴国际恶性电压崩溃事的经验总结，进一步加深对电压稳定问题的研究以避免电压崩溃事故的发生，具有特别重要的意义。本文是在此指导思想的基础上，首先着眼于负荷的特性这一影响电力系统电压稳定的因素进行研究，把研究重点集中在不对称负荷上，挑选牵引负荷这种电力系统中典型的大功率、不对称负荷进行具体、深入的研究，以期对现行的电网有一定的实际指导意义。

考虑牵引站不对称特性的电力系统电压稳定所涉及的内容主要有：电压稳定、电气化铁路牵引负荷、变压器等都需要深入理解，并且在程序的实现上还需要综合考虑计算速度，精确度和计算结果误差、可行性等以选择一种适合的计算算法，最后还要选择适合自己的编程软件进行程序的编写。首先是电压稳定性问题的定义。虽然电压稳定性和功角稳定性同属于电力系统稳定的范畴，但是和功角稳定性问题不同，电压稳定性始终没有一个完美的定义，目前广泛 被接受的一般是IEEE和国际大电网会议的定义，但是他们关于该问题的定义也是在不断的更新和充实中的。例如，虽然他们在1993年已经对电压稳定性问题给出过定义，但是由于电压稳定性问题在此后又有很多新发现和认识，1993年的定义已经不太合适继续使用，于是2003年这两个组织又联合起来对电压稳定性做出重新定义。

近几十年来电压稳定问题也引起了世界电力行业的普遍关注，成为全球性的研究热点课题之一，研究范围不断拓宽，各种研究成果大量发表，一些成熟的研究成果和技术 己经应用到实际系统中。但是电压稳定问题的研究成果与工程实际应用还有相当的距离，主要表现在两个方面：

1.至今还没有最终的关于电压稳定性的定义，对电压稳定性机理的认识也是众说纷纭，尚未达成广泛一致性；

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【关键词】电能计量；自动化；电力营销；具体；运作方式

1电能计量的自动化构成

在电力企业的营销自动化发展中，电能计量的自动化系统是其重要构成，主要包含计量自动化的主站系统、自动化终端与通信信道三部分组成，其系统结构如图1所示。计量自动化的主站系统所指的是各种计量终端的自动化计算机系统，这是电能计量系统的控制中心与信息采集中心，利用远程的通信信道可采集与控制终端信息，对其给予分析与综合处理；通信信道所指的是电能计量的主站系统和终端数据的传输介质，主要包含GPRS、PSTN、CDMA与调度数据网等功能；而自动化终端所指的是对各计量点的信息采集、数据传输、管理与执行等功能进行负责的设备。而从接入的用户类型与电压等级看，计量的自动化系统则是由电能量的遥测系统、配电变压器的监测计量系统、负荷管理系统与低压居民的集中抄表系统等构成的。遥测系统对发电厂与变电站的计量点运行工况、负荷状况进行负责；配电变压器对计量系统进行监测，并对公用变压器的用电信息进行采集；负荷管理系统则是对专用的变压器用电信息进行采集，还具有负荷控制的功能，对用户实施远程的合闸与拉闸操作；而低压居民的集中抄表系统则是对低压居民的用电信息进行采集。这四部分子系统，有效覆盖了发、供、配与售电的各计量点，形成了电能计量系统的一体化。

2在电力营销中，计量自动化的具体运作方式

2.1线损四分统计的运作方式

计量的自动化系统有效实现了负荷曲线、抄表结算、报警处理与设备工况监测等方面的自动化应用，保障了电网运行的安全性。在传统抄表核算中，线损的四分管理具有工作量大、实效差与准确统计影响因素多等问题。通过计量系统的自动化发展，线损四分的在线管理被开发，有效实现了线损的动态建模，可自动生成线损计算公式，构建了随配电GIS进行及时更新的变-户、线-变关系的维护机制，对环网供电中的10kV线路线损分线计算的难题。依靠计量系统中的数据实时采集功能，按照月、日对线损进行分压、分区与分线统计，同时，依据需要对分析对象进行自定义，以生成各种线损的统计报表，利用自动化系统所提供的母线电量平衡、线损异常与配电线损的监测功能，可对线损的异常节点与区域进行准确定位，因此，自动化系统在线损异常的分析管理当中发挥了重要的作用，极大地提高了线损的精细化管理能力。

2.2远程自动抄表的运作方式

在电能计量中，抄表是最原始、最直接的计量方法，当前，很多电力企业还是应用的传统抄表方法，随着经济快速发展，电量需求越来越大，传统抄表业务具有工程量大、效率不高、入户难与漏抄多抄等问题，已不能适应实际工作的需求了。应用远程自动化抄表可有效解决传统抄表工作中的问题，远程自动抄表所指的是各区域安装自动化的系统主站，在月初月末实施统计，并且结果直接显示在计算机上，可节省大量的人力物力，有效提高了抄表的工作效率，减少抄表工作中的出错概率。

2.3计量装置的在线监测运作方式

在电力营销当中，电能计量装置可以说是实现电能计量的主要设备，其设备装置的完好程度，直接影响计量工作的准确性。计量的自动化系统可对自动化终端、二次回路运行工况等给予在线监测，这是电能计量管理模式上的新突破。根据计量终端所上传的现场异常信息，自动化系统能按照对象实施自动化组合与筛选，从而形成报警的处理工单，并上传到供电局的营销系统当中，且自动触发相关的业务流程，然后经过流程，再固化至具体的工作岗位，实施强制性的流转处理，接着将处理的结果反馈至电能计量的自动化系统当中，进而实现报警事件的智能化与流程化分析处理，以提升计量装置的远程诊断与在线监测等自动功能，确保故障定位准确，对异常状况给予及时处理。

2.4负荷特性分析的运作方式

在电力企业的营销工作中，对用电负荷的区域与特性给予细分是其主要的工作内容之一，因长时间以来，对负荷数据无法实时获得，即使SCADA系统调度，也仅能对综合区域或者全市负荷状况给予分析。利用计量的自动化系统，不仅能对负荷分析提供自定义功能，还能实现各行业用户、工业区与细分片区的自定义，以获取实时的负荷数据。利用计量的自动化系统可为负荷特性分析带来下列益处：首先，可为主要行业中的负荷特性提供相关的基础数据，并且能对各种用电负荷影响状况供以基础数据；其次，通过用电的负荷特性分析，还能对负荷密度与日负荷特性的研究提供相关的基础数据。在符合分析当中，计量自动化的运用，对电网规划、电力市场与错峰管理等均起到了积极作用。

2.5计量自动化系统中的防窃电运作方式

在电能营销当中，窃电行为是常发生的，电力企业常通过用电检查有无窃电行为，在传统窃电检查当中，存在两方面的缺陷：其一，传统的用电检查工作经常是有周期与计划性的，用户掌握了检查工作规律，就能够控制窃电量，这时工作人员是难以检查出的；其二，用电检查时，有些用户会因超负荷应用或者异常设备的应用，会出现用电过量的状况，遇到这种状况，需要检查人员依据实际状况进行判断，不然很难对其处理。而应用计量的自动化系统，可有效避免传统用电检查中的缺陷问题，自动化计量系统主要包含异常分析、低压用户的重点监测与失压检查等功能，其中异常分析功能则是主要针对母线异常、电量异常与线损异常等状况进行分析的，通常自动化系统能够按用电区域与类型给予提前分类，以分析线损与电量状况，并做好记录工作，一旦出现异常，就及时给予检查，检查有无窃电行为；低压用户的重点监测，利用自动化系统对有嫌疑窃电用户给予小时级别的监测，对用户用电状况给予实时监测，并提取计量故障的异常报警信息，以定位窃电用户或者用电异常用户的定位，便于开展反窃行为，以增强检查的工作效率。

3结语

在电力营销中，运用自动化计量系统，不仅提高了电力营销的管理水平，还为远程抄表、有序用电与电费结算等工作提供了实时的数据支持，从而实现了发电、配电、供电与售电等电能信息的自动化管理与分析，电能的自动化计量还能实时监测用电状况，确保电能不会流失。

参考文献：

[1]张映江.浅谈计量自动化系统及其在电力营销中的应用[J].机电信息，2011（36）.

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关键词：电能质量；电网；安全

1、电能质量定义

IEC标准对电能质最的定义为，电能质量是指供电装置在正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性。最严重的电能质量问题是电压跌落和电压完全中断。

2、电能质量问题的特点

(1)动态性。电能从发电生产到用户消耗是一个整体，其流动始终处于动态平衡中，并且随着电网结构和负荷的改变而不断变换。

(2)相关性。电能不易大量存储，其生产、输送、分配和转换过程直至消耗几乎是同时进行的。

(3)传播性。电力系统是一个复杂的网络，为电能的传播提供了最好的传输途径。

(4)潜在性。电能质量的扰动复杂多变，事故的诱发条件复杂，其质量的下降造成对系统用电设备的损害有时并不立即显现，为安全运行留下隐患。

(5)复杂性。电能质量的多指标性作用于同一个系统时，如何综合给出电能质量的评判标准是非常困难的。

(6)整体性。保证电能质量要靠多方的努力，因此要求电力供应方、电力使用方、设备制造商等共同协作，制订统一和可操作的适度质量标准或单独的供电质量协议，或者按照电力用户对电能质量的不同要求实行分级控制和管理。

3、电能质量对电网安全的影响

电能质量问题对电力系统安全的影响可以从一次和二次系统分别加以分析。对于一次系统，电能质量问题会恶化系统设备的运行工况，直接威胁系统的安全运行；譬如，谐波可能引起谐振，谐振高电压加在电容器两端，因为高次谐波对电容器的阻抗很小，所以电容器容易因过负荷而击穿。高次谐波电流流过变压器，使变压器的铁心损耗增加；高次谐波电流流入电动机，不仅铁心损耗增加，而且使转子发生振动，严重影响机械加工质量。高次谐波使电力系统发生电压谐振，在线路上引起过电压，会击穿设备绝缘。负序和谐波对发电机不仅有热效应，产生局部发热，而且会使发电机组产生振动，并伴有噪音，严重威胁机组的安全稳定运行。对于二次系统，当电能质量问题威胁到系统设备的安全运行时，二次系统的保护部分会自动使系统设备退出运行，从而会引发一些不可预料的结果；另一方面，电能质量问题可能会使保护装置发生误动、拒动等问题，从而对电力系统的安全稳定运行造成严重的后果。

4、应对措施

电网中电能质量的运行监督，目前主要由各级电力调度部门进行日常的电压和频率偏差监测和调整。随着电网的发展和负荷结构的变化，对电能质量的干扰越来越严重，与此相应，对电能质量的要求却越来越高，电能质量的标准也在不断完善。为了适应这种形势，全国各网、省(市)均建立了电能质量检测中心(站)，对电网中谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度等质量指标一般由检测中心(站)采取不定时或专门检测，发现问题再和相关用户协商，采取措施解决。这里存在一个较大的电能质量运行监督的“盲区”，即负责电网运行监督的调度人员并不实时掌握电网中这些指标的状况，从而在运行方式安排上，不能顾及这些指标的变化可能对用户供电质量及电网安全带来的影响。

消除电能质量运行监督的“盲区”对电网安全和保证供电质量都有重要意义，为此需要进行下列工作。

(1)加强对干扰源用户的接人和运行管理。对于电网中大的干扰源用户，在供电方案论证时应进行电能质量评估。对于干扰(谐波、负序、电压波动和闪变等)评估不合格的用户，应协助制定治理方案，并与供电工程同步实施。大干扰源用户接入系统后，应对系统接人点的电能质量进行实时监测，一旦发现超标，应协助查找原因和制定治理方案，并限期实施，使之达标。

(2)充分利用网络资源，开发电能质量监测系统，使运行人员及时掌握电网中电能质量全面状况，消除安全隐患。

(3)扩展电力调度业务范围。调度运行日志上应反映较全面的电能质量指标；运行方式安排上，应考虑对干扰源负荷供电带来的一些特殊问题(如谐波、电压波动和闪变指标变化，以及继电保护和自动装置定值的调整等)。

(4)健全电能质量监督管理体系，进一步修订、完善《电网电能质量技术监督管理规定》，在电力调度运行规程中，补充相关电能质量监测、调整的内容。

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【关键词】电力营销；电能自动化系统；分析

电能计量表的出现及发展到现在已有100多年的历史，电能计量表最早出现在1881年，人们根据电解原理制成了最原始的电能计量表，虽然当初体积很大，很笨重，重达几十公斤，精度也很差，但对于当时的科学界作为一项重大发明倍受各界人士的重视和称赞。随着交流电的发明和发展，对电能的计量提出了新的课题，经过科学家的努力感应式电表诞生了，感应式电能计量表优点很多，如结构简单、操作安全、价格低廉又耐用，还适合批量生产，同时精度能够达到0.5-0.2级，所以发展很快。随着电子技术的快速发展，科学家们通过研究，将电子技术应用到电能计量表上，研制成电子式电能计量表，这种表的特点为计量精确度高（到现在为止能够达到0.01级），使用寿命长，小巧美观，并能多路遥控测量，为电能计量表的发展开辟了新的途径，同时为电能计量表自动化奠定了基础。

一、电能计量自动化系统

电能计量自动化系统涉及很多的技术和学科，其功能包括许多方面，针对不同的需求设计不同的电能计量系统，如：其中包括电网装置电能遥测计量系统、大客户负荷管理系统、低压集中抄表系统及配变检测计量系统等。

1.电网装置电能遥测计量系统

它包括3个方面，即：终端计量电能装置、通信网络系统及主站系统。

（1）终端计量电能装置是电网电能遥控计量系统的核心设备，它包括电网中接入的有效计量点信号的采集、对采集数据的分析、处理加工，并且在完成数据处理工作后进行保存。同时终端计量设备还支持远程和本地电力系统间的通讯，使远程和本地间的计算机设备可以利用网络传输数据的形式改变参数并保证远程控制的有效落实。

（2）通信网络系统。通讯网络是连接终端计量设备和主站管理中心的纽带，起着数据交流传递的重要作用，通信网络包括无线网络、光纤网络及PSTN网络系统。

（3）主站系统。主站系统是电能计量系统的管理中心，是对各个站点计量数据的上传下载、统计分析、数据汇总及存储。

2.大客户负荷管理系统

大客户负荷管理系统是电能自动化比较关键的组成部分，其中包括负荷、远程抄表及终端电量等数据。在大客户负荷管理系统运行过程中，采用的技术包括：自动化控制技术、计算机技术及通讯技术等，其目的是对实现对电力负荷的实时监控和管理。该系统采用在线监控技术和终端采集技术，达到负荷管理系统和客户抄表系统由有机结合。

3.低压集中抄表系统

主站通过传输媒体（无线、有线、电力线载波等信道）将多个电能表电能量记录值的信息集中抄读的系统。该系统主要由采集用户电能表电能量信息的采集终端（或采集模块）、集中器、信道和主站等设备组成。集中器数据可通过信道远距离传送到主站计算机。

二、电能自动化系统在电力营销中的应用

在传统的电能计量过程中，电表的准确度很低，抄表采用人工现场作业，不但由于精度低而出现纠纷，还会经常出现盗电的现象，因此工作效率低下，使电力企业的效率受到一定的影响。电能计量采用自动化系统后，减少了不必要的人工作业，同时电能计量精确度高，深受用户的信任，同时还降低了盗电的可能性。

1.采用电负荷计量电能在实际电能管理过程中的应用

在过去的电能计量过程中，对电负荷数据的实时计量和保存都比较困难，也不能对电负荷相关的特殊性进行科学的分析，电能计量自动化系统具有很强大的自定义分析系统，可以根据设定不同的自定义对象，如不同行业使用电能的状况的不同实现对电负荷的特殊性质：温度、密度等进行实时统计分析，力求电能计量的准确性，使用电户更加信任和满意。

2.自动化系统在用电系统检查过程中的应用

在用电系统中，对电力线损异常、窃电行为的检查在没有采用自动化电能计量系统之前往往都是采用人工进行操作的，既麻烦劳动强度又大，同时在检查的过程中准确性很差，采用电能计量自动化系统后，这些问题都可以被迎刃而解，因为电能自动化系统对电负荷可以进行实时监测，并对相关的数据进行统计及分析，如果用电系统出现异常现象，自动化系统马上进行报警，为检查人员及时到达现场对系统及时的检查提供有效的依据，不仅提高电捡过程的工作效率，而且还大大的提高了检查的精确性。

3.电能计量自动化系统在错峰用电中的应用

在电能计量自动化系统运行过程中，由于可以对电负荷实时进行检测，因此电系统何时出现用电高峰和低峰都能在显示器上明显的体现出来，并且对数据进行精确地统计，从中找出其电能使用的规律性，对制定错峰时间提供准确的计划，同时电力营销系统与通信网络系统进行接口，利用短信在用电出现高峰时及时的通知用电户或者电力监督人员。采用电能计量自动化系统还可以24小时实时对电的运行情况信息传递给相关人员，可以科学的提高电力错峰工作的效率。

4.电能计量自动化系统在线损检测方面的应用

线损检测在电系统运行管理过程中是很重要的一项工作，采用电能自动化系统对某区域进行分线、分台和分压等方式进行实时统计分析，电力营销管理人员可以对分析的结果在出现线损大的区域进行认真检查，对发现的问题及时处理，这样可以大大的减少电能在无形中的损失。

电能计量自动化系统的应用为电力的营销起到了积极的作用，但在应用过程中要注意以下问题：要对电能计量自动化系统进行升级，提高运行的安全性。对电能计量自动化系统相关的设备进行相应的检查和维护，杜绝自动化系统出现不稳定和系统故障。

三、结束语

自动化系统在电能计量方面的应用，不仅可以大大的提高电力营销部门的工作效率，还可以大大的提高电能计量的准确性，使用户更加信任和满意，为促进电力营销工作的发展打下了坚实的基础。

参考文献：

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关键词：CA-SVM 模型 短期负荷预测文化算法

1．支持向量回归机

支持向量回归机基本思想是基于 Mercer 定理，通过适当的非线性变换将输入空间变换到一个高维特征空间,把在这个特征空间中寻找线性回归最优超平面归结为求解凸规划问题，并求得全局最优解。

设样本集为 为输入向量， 为输出。

当样本集满足线性关系时，问题归结为以下优化问题：

当数据集不能实现线性回归时，将原数据集通过一非线性影射 ，影射到高维特征空间，在高维特征空间中进行线性回归。高维特征空间上的内积运算可定义为核函数:，只需对变量在原低维空间进行核函数运算即可，则此时约束表达式为

2. 文化算法

2.1 文化算法思想框架

文化算法是从进化种群中获得求解问题的知识(即信念),并将这些知识用于指导搜索过程。这种基于知识机制的引入能在进化过程中提取有用的信息,使种群以一定的速度进化和适应环境。首先在种群空间中个体按一定准则进化，根据进化情况通过接受函数 accept()提取优秀个体信息，update()用于更新信念空间，而影响函数 influence()根据提取的信念知识指导种群的进化，种群空间与信念空间相互联系。generate()是群体操作函数使个体得到进化；objective()是目标函数；select()是从个体中选择部分个体作为父辈。

2.2 文化算法流程设计

（1）信念空间结构

本文采用S ,N作为信念空间的结构，其中 为形式知识，表示最优个体的集合， 表示第t 代种群中第i 个最优个体，m为最优个体集合的规模； 为规范知识，表示每个变量的取值区间信息 ， 表 示 为( I , L ,U ), n为变量数目 。 ，下限 和上限 根据所给定的

变量取值范围来初始化； 表示变量 i 的下限 所对应的适应度， 表示变量 i 的上限

所对应的适应度。

（2）接受函数

信念空间中参数的形成和更新并不是对所有个体进行统计而得到的, 而是按一定的概率从种群中选取最优秀的个体群作为研究对象。接受函数 Accept( )用以选择能够直接影响当前信仰空间知识经验的个体。本文按照文献[6]，从当前种群空间中按如下方式选择最优个体：

其中 p 为种群规模，g 为进化代数，β 为比例常数。

（3）信念空间的更新

形势知识包含进化过程中所发现的最好个体,它是其

他个体所要跟随的领头个体,更新规则如下:

其中， 为当前最优个体， 表示第 t 代最优个体。其中， 分别表示 的第 t 代的下限和上限，分别表示它们所对应的适应度函数值。

（4）影响函数

信念空间在形成群体经验后，通过影响函数 influence()对群体空间中个体的行为规则进行修改, 以使个体空间得到更高的进化效率。使用规范知识调整变量变化步长，使用形势知识调整其变化方向．定义如下

其中， N (0,1)为服从标准正态分布的随机数， 为信念空间中变量i 可调整区间的长度， I ,u 分别为信念空间中规范知识中保存的区间的下限与上限，λ 为步长收缩因子。

3. 基于文化算法的 SVM 参数优化

Vapnik 等人在大量研究后发现，核函数也是影响 SVR性能的一个方面。径向基核(RBF)，即 ,是应用最广泛的核，无论是在低维还是高维空间，对小样本或是大样本等情况，RBF 核函数均适用，而且具有较宽的收敛域，是较为理想的核函数。本文选取 RBF 作为 SVM核函数。

支持向量机参数优化是指选择最优惩罚参数C 和高斯核参数δ ，使得支持向量机具有最好的预测精度，并能提高 SVR 的学习和泛化能力。其中，惩罚参数C 是在确定的特征子空间中调节学习机置信范围和经验风险的比例，以使学习机具有最佳的推广能力。核参数δ 是RBF核的宽度，其改变实际上是隐含地改变映射函数，从而改变样本特征子空间分布的复杂程度。定义适应度函数为

其中 是第t期统计观测值， 是第t期对应的预测值，

t =1, 2,…n。

基于文化算法的 SVM 参数优化具体步骤为：

Step 1:初始化种群规模 p 、最大进化代数g m、常参数β 、步长收缩因子λ 、终止阈值以及 SVM 惩罚参数ε 和核参数δ 的上、下限值，以此随机产生( C , δ )。

Step 2: SVM 利用当前 ( C , δ )参数组合对样本数据进行训练，并得出检测结果。

Step 3: 根据 Step 2 得到的测试结果与实际结果相对比，计算适应度值，并判断其值是否达到预定精度或满足g =gm，即达到最大进化代数。若满足其中任意一项，则转到 Step 8；否则进行 Step 4。

Step 4: 根据接受函数 Accept()按照一定比例选择最优群体，进行信念空间更新。

Step 5: 根据父辈个体的适应值和信念空间的知识，通过影响函数 influence()对种群空间中的每个父代个体进行变异，生成相应子个体。

Step 6: 进行合适的选择操作，从当前 g + 1代群体空中选择最优个体。

Step 7: 在 g + 1代种群中，计算产生新的参数组合( C , δ )，然后转至 Step 2。

Step 8: 得到 SVM 最优参数。

4. 仿真实验

4.1 实验数据

电力短期负荷除了受温度、气候等因素影响，还受到电价因素。以我国某地区 2008 年 7 月至 9 月每天 48 点负荷数据、电价数据和温度数据对 2008 年 9 月电力负荷进行预测。

4.2 基于 CA 算法的 SVM 参数优化

首先对 CA 算法中的参数进行初始化设置：最大进化代数g m=100，种群规模 p =50，常数 β=0.15，步长收缩因子λ=0.15，终止阈值设为 0.0001，SVM 惩罚参数 C 和RBF 核参数

δ 均设置在 。利用 CA 算法，即按照上面的算法步骤对 SVM 参数进行优化选择，最终得到最优惩罚参数C =39 和 RBF 核参数δ=1.5113。

4.3 支持向量机预测结果及分析

使用上面得到的最优参数(C, δ )，利用 SVM 对归一化后的样本集进行训练和检验，得到 2008 年 9 月 1 日全天各时间点的电力负荷预测结果，将 CA-SVM 预测结果与网格搜索法、粒子群算法(PSO)的结果进行对比，具体结果见表1。同时将 CA-SVM 模型结果与 ARMA 模型、灰色模型以及神经网络模型进行对比，结果见表 2。从表 1 看出，由文化算法选择的 SVM 参数，其参数搜索时间大大被缩短，其预测结果的相对误差平方和仅为2.14%，相对误差和为 23.85%，最大相对误差为 5.32%，这三项误差均远远小于用网格搜索法和粒子群算法得到的参数结果，说明基于 CA 算法的参数选择，其结果更加精确，进一步的提高了 SVM 学习和泛化能力。表 2 表明，基于 CA-SVM 模型，其预测精度更高，泛化能力更强。

在图 1 中，实线代表实际负荷，虚线表示预测负荷。从预测误差曲线来看，一般误差都小于 2％，占总预测点数的 91.25%，预测的平均误差为 0.82%。预测结果表明，CA-SVM 模型进行电力短期负荷预测是可行的，其预测时间短，精度较高。

5. 结论

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【关键词】电能质量；改善意义；改善措施；对策

电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质,通常是指电网线路中电能的好坏情况,当电风的电能质量扰或污染,达不到国家相关标准时,就要有去声生地对电风进行电能质量改善。

1.电能的概念及特点

1.1电能质量的概念

对于电能的定义国际电气电子工程师协会定义为：合格的电能能给敏感用电器供给的电力和设置的接地系统均适合该设备正常工作。

国际电工委员会则提出了电磁兼容（EMC）术语，明确说明了设备之间的相互作用及影响，且制定了电磁兼容标准，电能质量在电磁标准的定位是：合格的电能质量在正常工作情况下不影响或干扰用户使用电力情况的物理特性。

1.2电能质量的特点

电力生产企业并不能完全控制电能质量，有些电能质量的变化是有电力用户引起的（比如，谐波、电压波动和闪变等），或是自然灾害及非控制因素引起的。

在不同的时间内供用电的电能指标通常是不相同的，既是电能质量在空间和时间上是处于不停的变化之中的。

1.3改善电能质量的意义

电能质量直接关系到国民经济的总体效益，良好的电能质量无疑对电气设备的运行是有利。不良的电能质量对电力系统运行的不利影响也已引起人们足够的重视，电能质量问题主要影响电气设备的性能指标，如：不正常的电压和频率偏差会引起异步电机负荷的转速和功率变化，导致传动机械的效率降低，使纺织、造纸等产品的质量受到影响；谐波电流在旋转电机、输电线路、变压器等输配电设备中流通，使这些设备因产生附加损耗而过热，从而降低了这些设备的寿命或容量，从危害程度来看，某些电能质量问题的危害是破坏性的。

2.电能质量的原因影响

2.1电力系统元件存在的非线性问题

电力供电系统中元件的非线性问题有：发电机正常工作中产生的谐波；电网中各变压设备产生的谐波；直流输电产生的谐波；经过高压后的输电线路对谐波的放大作用。另外，并联电容器在变电站中的设置等因素也都会造成谐波的出现。这些因素中直流输电因素是现在电力系统中产生谐波的主要因素。

2.2非线性负荷

非线性负载在工业和生活用电中占的比例很大，这是电力系统中产生谐波的主要根源。非线性的主要负载是电弧炉，电弧炉起弧的时延及电弧的严重非线性产生了谐波。居民的日常生活和生产的负荷中，使用的荧光灯的伏安特性也是非线性的，也会有严重的谐波电流产生，其中含量最高的是三次谐波。此外，使用大功率的整流和变频装置也会有严重的谐波电流产生，严重影响了电网的安全。

2.3电力系统故障

电能质量也会受到电力系统运行时的内外故障影响，例如，各种自然灾害、人为的非正常操作、各种线路短路、电网出现故障时发电机及励磁系统工作状态的改变等都会对电能的质量造成很大的影响。

3.改善电能质量的措施

3.1改善电能质量涉及面很广

为减少频率和电压偏差，应实施电网调度自动化、无功优化、负荷控制以及许多新型的调频、调压装置的开发和应用。

近几年在全国范围内进行的城乡电网改造工程，是提高电能质量的重要措施。在抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡方面，目前已有几种装量可供选择，例如技术已相当成熟的无源滤波器、静止无功补偿装置等。积极推广使用先进的电能质量调节元件。

3.2改善电能质量的措施

（1）是调整负荷，降低负荷的敏感程度，如果遇到要求负荷电能质量特别高的电力用户仅依靠电力企业采取的措施不能在短期内满足要求时，电力企业必须和电力用户共同采取必要措施，使负荷减少敏感程度及降低电能质量不良程度。（2）是改进电网，电力企业安装和抵制或消除电力扰动的必要设备。

3.3电能质量的管理。电能质量的好坏，管理工作是不可忽视的环节，为此须进行下列工作

将电能质量的监督正式纳入电力生产轨道，同时建立国家、各省、地市3级电能质量管理体系。作为电能质量指标的电压和频率偏差，基本上由各级电力调度部门进行日常监管，这方面已制定了一些规程、导则（例如调度规程、无功和电压管理导则）。谐波、电压波动和闪变以及三相不平衡同用电负荷的关系较密切，这三个指标难以做到实时监督，一般应由试验部门定期组织测量。现在有必要在国家质量监督部门领导下建立国家级电能质量检测中心，作为电能质量监管的技术归口单位。各网省、地市可以建立相应的电能质量检测站。

3.4建立质量管理体系

根据实际工作需要，建立电能质量检测中心，作为电能质量监管的技术归口单位，制度与国家标准配的行业标准或规程，导则，如涉及用户干扰指标的分配，干扰的预测计算，电能质量改善措施的选择，监测仪器或规程作为执行的依据，只有建立完善的管理作体系，改善电能质量才可落到实处。

3.4.1基础理论的研究

电能质量基础理论研究是对其本质进行深入研究的基础，包括统一的畸变波形行电能质量的含义，各功率成分的定义、产生机理、评价体系的研究，及物理意义，科学的计算方法研究等。目前为适应不同的需要提出许多的定义方法。

3.4.2新型算法的开发

随着近代数学和人工智能技术的迅速发展及大量跨学科、跨专业交叉理论的出现，电能质量分析的模型、方法和手段呈现出强烈的多样性，如何以更科学、更先进的模型来分析电能质量，改善其对电网的影响，也是电能质量研究领域的研究情况来看，小波分析、模糊数学的方法、神经网络方法、遗传算法及交叉技术将成为今后电能质量新算法研究的主流方向。

3.4.3电能质量监测的网络化、智能化

现代电网规模越来越大，监测点越来越多，未来电能质量的监测不仅局限于某一点，而是要实现同一供电系统、不同地点的电能质量监测，甚至实现多个不同供电系统的集中监测。在功能上，更强调智能化，除具有计算、显示等功能外，还要有一定的判断、分析、决策等功能，如能进行事件预测、故障辩识、干扰源识别和实时控制，初步具有自动的实用先进的计算智能评估功能。

4.结束语

综上所述，我们不但要为用户提供可靠的电能，还要设法改善电能质量，电能质量对于电网的安全，经济运行，保障用户工业产品质量和科学实验的正常运行，以及降低能耗都有相当的重要意义。

【参考文献】

［1］肖湘宁，徐永海，电能质量问题剖析[J]．电网技术，2001，3．

［2］丁书文．现代电能质量问题及其检测管理与治理[J]．华中电力，2004，3．

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【关键词】稳控系统 交叉矩阵 优先级 决策表

1 稳控系统简介

稳控系统采用高精度的同步向量测量技术进行现场数据采集，当出现逆功率或在电网联络线N-2断电时根据当时电网\行数据分级快速精确地切除相应当量的次要负荷，避免因发电和用电不平衡引起频率降低从而造成的电网崩溃。

1.1 实时数据采集系统

稳控系统实时收集各站的运行数据和系统的拓扑结构，实时进行动态负荷跟踪，依据动态跟踪的系统运行网路拓扑结构，结合负荷重要性等级制定负荷平衡策略表，动态调整切负荷的执行策略表，来作为稳控系统的主要调节手段。

1.2 稳控动态分析控制系统

稳控系统主机首先根据实时收集上来的数据（各回路断路器和刀闸的运行状态、电源容量、负荷量）为稳控系统快速切除负荷进行数据准备。根据交叉矩阵算法步骤，在建立了完整的拓扑结构后，稳控主机对电源和负荷状况进行实时评估，并预先对负荷切除的优先级和实际用电负荷功率进行分析，以及现有电源的供电容量和发电机备用容量来计算失去不同电源时应当切负荷的量。并将计算出来的结果保存在交叉矩阵策略表中。

2 负荷优先级

稳控系统根据负荷重要性的不同进行排序，优先选择切除的负荷排在前面。此外，稳控系统还针对每个负荷定义了负荷优先级，优先级为0～6的整数，数值越高，表示该负荷优先切除。优先级为0的负荷为禁止切除的负荷。当多个负荷具有相同的优先级，则选择排序靠前的负荷优先切除。

在稳控系统正常运行的过程中，用户可以在SCADA HMI画面上写入自定义的负荷优先级，写入操作如图2所示。负荷优先级的有效数值为0/1/2/3/4/5/6，写入数据以整数为宜，如果写入值小于0或者大于6，作6处理，输入带小数点的数据，则根据四舍五入的原则处理，比如输入2.5，则系统认定优先级为3。

3 负荷减载决策表

稳控系统会根据负荷的状况和“需要切除的负荷量”判定切除多少负荷，以及切除哪些负荷。负荷的状况包括：负荷的优先级、负荷的功率值、负荷的断路器状态。电力系统在出现N-2的当下，其模拟量处于暂态不稳定的阶段，因此，稳控系统采用5秒之前的模拟量作为稳控的数据。图2中，表格首列中指示了3种事故类型，包括：N-2、G3退出运行、G4退出运行，系统共计有15个负荷可供稳控切除。行与列的交叉组成了矩阵，该矩阵即为决策表。通过该矩阵，用户可以直观地查看决策表的状态，并可据此更改负荷优先级，变化决策表。

4 结语

大型企业尤其是石油化工类企业，对供电持续性、稳定性要求很高，需为可靠独立双电源供电，再加上石油化工类企业生产过程中需要蒸汽，多数企业都配有自备发电厂，自备发电厂和外电网并网运行。当外网故障，发电机组与外网解列过渡到孤网运行，此时因外网解列系统出现供电缺口，运行发电机的发电增量不足以弥补供电缺口时，系统频率开始下降，传统方案是装设低周减载将所带负荷分批切除，但具体切除多少负荷只能是固定几个频段，低到某个频段切多少负荷，不能根据实际负荷缺口，选择最优化的切除方案，而且为了确保频段时间形成可靠级差，每个频段都需要增加时间级差，长时间低频被动切除负荷，发电机组很难进入孤网稳定运行状态，极易拖垮孤网运行的发电机组，造成系统彻底瓦解停电。

稳控系统可以实现实时检测负荷情况，发电机组与外网解列过渡到孤网运行时能快速、精确、有序地切除部分用电负荷，以保证发电机组出力及用电负荷平衡，保证发电机组在孤网时的安全稳定运行，从而杜绝系统电网崩溃瓦解，确保企业有序生产。

参考文献

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[4]华智明，张瑞林.电力系统[M].重庆：重庆大学出版社，1997.

[5]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2003.