距离保护的意义范文
时间:2023-12-20 17:33:52
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篇1
1卞孝琴 2陈璐璐
1南京供电公司 2南京理工大学
摘要:在超高压、特高压系统中,系统发生接地短路故障时,一般不是金属性接地短路故障,而存在着过渡电阻。过渡电阻的存在会对距离保护造成严重的影响,研究接地距离保护对过渡电阻的承受能力,对提高距离保护的性能有着现实意义。某一新型的接地阻抗继电器是以故障相的正序电压与故障相电压之差为极化电压,然而其承受过渡电阻的能力有待提高。本文对其进行了修正,采用移相来提高它的承受过渡电阻的能力;增加一个零序电抗器来提高其防超越的能力。分析了修正后的继电器的动作方向性,不存在电压死区的问题,并且具有灵敏度高等特点。采用MATLAB对500kV系统进行了仿真分析,对送电侧、受电侧、移相前后差等各种不同情况下进行仿真数据计算,仿真数据结果表明,修正后的继电器具有良好的动作特性。
关键词:接地阻抗继电器,过渡电阻,稳态超越,Matlab
中图分类号:TF806文献标识码: A
0 引言
在超高压、特高压系统中,系统发生接地短路故障时,一般会存在着过渡电阻。这些过渡电阻一般都是纯电阻,它是由电弧电阻,杆塔接地电阻和对树枝放电时的树枝电阻组成的。在实际电力系统中,过渡电阻还受当时故障方式、地质条件和天气情况等因素的影响,可能达到很高的数值。过渡电阻会给距离保护方案造成很大的影响[1]。
因此研究如何消除过渡电阻在接地距离保护中的影响,对提高距离保护的性能有着现实意义,一直也是继电保护工作者研究的热点。
国内外的研究主要集中在突变量阻抗接地继电器、四边形特性继电器、复合特性接地方向阻抗继电器、零序电流极化接地距离继电器、零序(正序、负序)电压极化神经网络距离继电器。
除了以上克服过渡电阻影响的常规方法外,文献[2]提出了一种多相补偿接地距离继电器,它是按比较三相补偿电压和零序电流相位原理构成的,该继电器能够承受较大的过渡电阻,在JJ-500型距离保护装置中就采用了这一继电器作为接地故障的测量元件。但继电器处于送电侧时,同时两端电源的相角差增大时,该继电器可能会发生拒动[3]。文献[4]提出了使用人工神经网络的自适应距离保护,人工神经网络虽然具有强大的模式识别能力,对任何复杂的状态或过程都具有较好自适应、很强的容错性和优良的非线性处理能力,但是应用该方法必须通过大量样本的训练,而电力系统有不同的故障类型,样本训练有一定的困难。目前神经网络距离继电器也只停留在理论研究阶段。
1 以为极化电压的接地距离保护的基本原理
图 1 双端系统
一个双端系统如图1所示,若继电器采用阻抗继电器的A相工作电压与A相电流(A相零序电流)比相实现时,也就是零序电抗继电器的动作方程可以写为
(1.1)
保护安装处M侧母线上A相各序电压为
式中、、分别为M侧正序、负序、零序电流的分配系数,、、,一般情况下,有,而、。
保护安装处的A相电压为
于是
(1.2)
其中,由此,可以采用作为极化电压。
以作为极化电压新型的接地距离保护的动作方程为[5]
(1.3)
随变化而变化,其运动轨迹如图2所示(以送电侧为例),图中的阴影部分为动作区域,动作边界随着过渡电阻变化而变化的,当过渡电阻较小时,极化电压为图2所示的,阻抗继电器的工作电压是在动作区域内的(即落在的阴影处),但是随着过渡电阻的逐渐增大,极化电压随着圆弧向上,当极化电压落在图中处,阻抗继电器的工作电压可能会超出动作区域(落在的阴影外),因此该阻抗继电器在一定程度上可以承受过渡电阻的影响,但是不能完全消除。
图2 与工作电压随过渡电阻变化的关系图
2对以为极化量的接地方向距离保护方案的修正
2.1 采用移相提高承受过渡电阻的能力
由式(1.2)看出,可以用代替的前提是假设两者的相角差为90°,但是,实际上和的相位不完全相差90°,因此以为极化量的继电器还是会受到过渡电阻的影响,为了提高继电器对过渡电阻的承受能力,可以对极化电压进行适当的移相,使和的相位相差刚好为90°。
移相角θ越大,对保护范围末端的高阻接地故障反应越灵敏,但是当移相角θ过大时,可能会使该继电器的动作方向不明确,所以可以取移相角,因此,移相后的新型的接地距离保护的动作方程为
(2.1)
可以将上式改写如下式
(2.2)
当线路正方向发生单相接地短路时,继电器的动作方程可以化成:
(2.3)
动作特性如图3所示,圆外为动作区。
图3 移相后的正方向接地时的动作特性
当处于动作方程右侧边界时,做出如图3中所示,因、,所以超前的角度等于。因此,C点(端点)轨迹是以为弦内含的角弧(大于半圆)。当处于动作方程左侧边界时,做出如图3中所示,超前的角度等于,故C1点(端点)轨迹是以为弦内含的角弧(小于半圆)。
设直线是该动作特性圆的直径,,所以,因此;同时有
可见,移相θ后,动作特性与原来相比,动作特性圆向R轴的正方向移动,因此随着θ的增大,动作特性包含第一象限的区域增大,可增大区内单相接地时允许的过渡电阻,这在较短线路的接地距离保护中是需要的。
由图3可以知道,以为极化电压的接地距离保护方案的动作区域是在一个圆的圆外,因此,该继电器的耐过渡电阻的能力就非常大,它几乎覆盖了整个电阻区域,但是实际情况下,正方向短路时由于,因此图3()可以化简成图4,阴影部分为动作区域。反方向短路时,简化后动作特性如图5所示。
图4 正方向动作特性图5 反方向动作特性
对比图4和图5可以看到原点(0,0)在正方向接地故障时的动作区内,而不在反方向接地故障时的动作区内,因此,以为极化电压进行移相后(超前方向移相),继电器有明确的方向性,即正向出口单相接地时可靠动作、反向出口单相接地时不误动。 同时,在保护安装处的出口发生单相接地短路时,保护安装处的电压很小,但是正序电压会比较大,这样极化电压就不会很小,那么保护安装处的出口就不会存在电压死区的问题。
2.2采用附加零序电抗器提高防超越能力
在两端电源的情况下,过渡电阻Rg的存在有时不仅仅能够使保护安装处的测量阻抗Zm变大,还可以使保护安装处的测量阻抗Zm变小。如果因过渡电阻Rg的存在使保护安装处的测量阻抗Zm较小,从而使区外短路故障被判为区内短路故障而造成的保护误动作的现象称为稳态超越。当加上一个零序电流继电器以后,当接地距离继电器发生正方向接地故障时,其动作特性如图6所示的阴影部分,从图中可以看出超越部分已经被零序电流继电器排除出去了。
图6 防止超越的动作特性
当这种新型继电器加上零序电流继电器后,动作特性如图7所示,因此,该新型的接地距离保护方案具有一定的防止超越误动的能力。
图7 防止超越的动作特性
但是因为该继电器的动作区域在圆形外,这就使得它的动作区域很大,动作区域的增大,可以很有效的防止过渡电阻的影响,但是同时又带来了负面影响,那就是有助增电源及外汲电流的情况下发生区外短路故障极有可能是的测量阻抗落入动作区域,造成继电器的误动作。再加上一个零序电抗器,如图8(a)所示,在图中可以明显看出,新型的接地距离保护方案的优势消除了,即它所承受的过渡电阻的能力下降了;如果加大零序电抗的整定阻抗Zset,如图8(b)所示,可以看成将原本的零序电抗器向右平移一点点,这样就能够在很强的耐受过渡电阻能力的前提下,比较有效的防止超越。所增加的零序电抗器的动作方程为
(2.4)
其中,通常整定阻抗为线路全长的90%。
(a)(b)
图8 送电侧正方向时的防止超越的动作特性
在继电器处于送电侧时,保护安装处的测量阻抗的变化的大致轨迹如图8(b)中的粗线所示,从图中可以看出,测量阻抗可能会到达防止超越的部分,如果进入到超越的部分,零序电抗器可以发挥作用,防止超越误动。
以上讨论的是继电器处于送电侧的情况,如果继电器处于受电侧,那么情况将有所改变,因为当继电器处于受电侧时,零序电抗器的动作特性曲线将会发生些微的变化,如图9所示,图中的粗线表示的是测量阻抗的大致轨迹。从图中可以看出测量阻抗一定会进入超越区域,因此,加上的零序电抗器能够很好的防止超越误动,但是同时由于继电器处于受电侧,会使该新型的接地距离保护方案的耐受过渡电阻的能力比处于送电侧时的有所下降。
图9 受电侧正方向时的防止超越的动作特性
3 仿真分析
3.1 仿真模型的建立
MATLAB仿真模型如图10所示,保护安装在M、N处。整定区为线路的85%。
在500kV高压系统中,总长300km,发电机的参数为;线路的正序分布参数为,,;线路的负序分布参数为,,;线路的零序分布参数为,,。过渡电阻达到300Ω。
图10 仿真模型
仿真时,故障点选取可以通过改变断路器两端线路的长度来改变。实验中,分别选取故障点在在保护反方向出口、正方向出口、保护范围内线路的20%、40%处、近保护范围末端60%、80%处、保护范围外部线路末端300km处7个点,过渡电阻从0到300Ω,步长为20Ω。
3.2 承受过渡电阻能力仿真分析
将以正序电压为极化量和以为极化量的继电器分别用MATLAB仿真,仿真时两端的电势的相位差为60°,将仿真得到的数据进行处理得到的结果如图11(a)、(b)所示,从图中可以看出,以为极化量的继电器的承受过渡电阻能力明显比以正序电压为极化量的继电器的能力强。但是随着短路点离测量点越远,继电器的承受过渡电阻的能力还是有待提高。以为极化量的继电器处在送电侧的承受过渡电阻的能力是高于处于受电侧的。
送电侧 (b)受电侧
图11 两种极化量电压的继电器承受过渡电阻的比较
3.3 采用移相后承受过渡电阻能力的仿真分析
将移相前和移相后分别用MATLAB仿真,将仿真得到的数据处理得到的结果如图12(a)、(b)所示,从图中可以看出,送电侧和受电侧移相后承受过渡电阻的能力均增强,送电侧短路点距离测量点越远,效果越明显;受电侧短路点距离测量点越近,效果越明显。同时移相后在反方向出口处,继电器同样不动作,这就表明移相后在不影响继电器的动作方向性的基础上,继电器耐受过渡电阻的能力增强,修正后的动作方程是可行的。
(a) 送电侧(b) 受电侧
图12 移相前后的继电器承受过渡电阻的比较
对比图12(a)和(b)可以知道以为极化量的继电器移相后在送电侧与受电侧的承受过渡电阻的能力是有区别的,明显的,继电器在送电侧的承受过渡电阻的能力略强,这是因为在受电侧与送电侧,相量的改变轨迹与继电器的工作电压的改变轨迹不尽相同,因此,会存在着一定的差别。
3.4 附加零序电抗器的仿真分析
将附加的零序电抗器移相前和移相后分别用MATLAB仿真,结果表明,零序电抗器的承受过渡电阻的能力较强,但是在反方向时,继电器的有时动作,有时不动作,这就说明继电器的方向性不明确,为提高新型的接地距离保护方案的超越能力,新增加的零序电抗器的动作方程与以为极化量的动作方程所得的结果必须同时满足,因此将两者所得的结果进行综合分析,所得的结果如图13所示。在图中,两者综合的曲线只比以为极化量的曲线略微降低,因此增加一个零序电抗器,距离保护的耐过渡电阻能力并没有多少减弱,但是却能够有效的防止超越。
送电侧 (b)受电侧
图13 附加零序电抗器后的承受过渡电阻能力分析
4 结论
本文研究的是在超高压、特高压系统中,系统发生接地短路故障时,如何提高抗过渡电阻的能力,对以为极化量的继电器进行修正,采用移相和附加一个零序电抗器来提高它的承受过渡电阻的能力和防超越的能力。通过仿真分析证明了修正后的以为极化量的继电器的在500kV系统适用性。
参考文献
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篇2
关键词:物权法 平等 违宪
当前对于物权法草案“违宪”的批评意见中,“物权法对国家、集体和公民个人财产一体化平等保护”,被认为是其“违宪”的主要原因。其内中又包含两个主要论据:一是依宪法所规定的“国家财产神圣不可侵犯”的原则,国家财产的地位应当高于集体财产和私人财产;二是在当今社会“贫富悬殊”的情况下,对穷人和富人的财产的平等保护,实际上是保护了富人而没有保护穷人,由此,在私人财产的相互关系中,穷人的财产的地位应当高于富人的财产。前述论断,似是而非,在中国改革开放面临国有资产大量流失以及贫富悬殊过份加大两项难题的当今,极能蛊惑人心,以至于使一些人对物权法乃至整个民法的基本观念产生误读,甚而至于导致物权法在普通民众之中被妖魔化。对此,必须以民法的性质与功能为依据予以解释,以正视听。
一、国家财产、集体财产、个人财产在物权法上的地位是否应当平等?
(一)所有制与财产
有关批评意见的一个重要的论据,便是既然我国宪法规定我国实行以公有制为主体、多种所有制经济共同的基本经济制度,那么,公有制的地位当然高于私有制,而公有财产是公有制的表现,所以,公有财产的地位当然高于私有财产,于是,在国家财产、集体财产和个人财产之间,便当然存在由高及低的位阶,即国家财产的地位高于集体财产,而国家财产和集体财产的地位高于个人财产,因此,物权法不应对前述三种财产予以平等保护。这种认识,混淆了财产的经济地位与财产的法律地位之间的区别,从而错误地推导出不同所有制的经济地位的不平等必然导致各种财产的民法地位的不平等的结论。
篇3
关键词:古民居;利益相关者;协调
中图分类号:G112 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2014)29-0265-02
利益相关者理论于 20 世纪 60 年代开始于管理学研究,于20 世纪 80 年代被引入国外旅游研究领域。中国旅游学界关注利益相关者理论始于本世纪初,随后得到了众多学者的关注,取得了丰硕的研究成果。古民居是文化遗产,是颇有价值的旅游资源,其保护与利用涵盖了众多的利益相关者。然而,随着时间的推移和过度的商业开发,利益相关者冲突与协调机制不健全,导致古民居的保护和利用现状堪忧。有效协调不同利益相关者的冲突,成为古民居保护与利用关键所在。
一、衢州古民居保护与利用现状
衢州居于浙、皖、闽、赣结合部,有“四省通衢”之称。特殊的地理位置使其从一开始就成为了浙西政治、经济、文化的中心。特别是龙游商帮的兴起,留下了承载数百年历史记忆的古民居,至今在衢州境内保留仍有众多明清时期的古民居,如江山二八都、龙游民居苑、叶氏建筑群、开化霞山古民居、常山三十六天井等古村落。据统计,衢州境内的古民居达3 000多座,仅龙游和江山登记在册的就有2 400余处。然而,众多的古民居现状不容乐观,仅有少量的纳入文物古迹保护范围,还有一部分被迁至民居苑、名俗博物馆等地进行抢救性保护,绝大多数散落在乡间的古民居百般凋零,面临风雨侵蚀、虫害、偷盗等威胁,现状堪忧。
从目前的保护与利用程度来看,衢州古民居保护模式单一,完全依靠政府保护;居民与社区保护意识薄弱,积极性不高;社会力量没有参与保护与利用的意愿。因此,在当下应深入分析古民居保护与利用中相关利益主体的核心利益诉求,调动各方相关利益者参与古民居保护。
二、古民居保护与利用的利益相关者的利益诉求与冲突分析
(一)古民居保护与利用的利益相关者界定
根据弗里曼的经典定义,“利益相关者是能够影响一个组织目标的实现,或者受到一个组织实现其目标过程影响的人。”基于所有利益相关者都具有本质上相同的价值理念,索特(Sautter)和莱森(Leisen)两人在弗里曼的利益相关者谱系图的基础上,绘制了旅游业利益相关者图。其中,旅游业的利益相关者包括政府、本地商户、游客、员工、本地市民、竞争者、社会团体和旅游规划师等。
(二)利益相关者利益诉求及冲突分析
1.各利益相关者的利益诉求
居民。古民居是居民数代居住的地方,融入了深厚的家族情感,大多数居民不愿搬离家园,但对于古民居的维护修缮却无力承担;再者古民居的结构和建造材质不能给居民提供现代化的居住生活,对于改善居住条件的居民而言是非常矛盾的。因此居民的主要利益诉求在于古民居在有效保护的基础上,能够改善其居住条件,并能在开发利用中获得合理的利益分配。
地方政府。保护古民居就是保护传统文化和传承传统文化,这是地方政府职责之一;同时,对古民居在保护基础之上进行适度开发,能带来财政收入、就业等经济利益。
旅游开发商。旅游开发商作为营利组织,追求企业利润最大化是其最终目标,因此,在古民居保护与利用中获取最大的经济利益是其核心利益诉求。
旅游者。旅游是古民居开发利用的最重要途径,旅游者追能够观赏古老的建筑遗存、感受纯朴自然的民俗风情和悠久的文化底蕴。其利益诉求在于古民居的开发能够给其带来原真性乡村体验,获得物质和心理的满足感。
非营利组织(NGO)。作为古民居保护开发的参与者,非营利组织扮演的主要是保护角色,他们关注的是古民居的历史价值、美学价值和文化价值,因此其利益诉求在于保护古民居蕴含的各种价值,商业开发利用不可损害古民居独特的历史、文化等价值。
2.利益相关者之间主要利益冲突
居民与政府。古民居居民与政府的主要利益冲突在于利益补偿和产权界定。古民居的保护有的原址保护,有的则要迁建保护,在开发利用中可能征用、拆迁部分住宅,重新安置居民,将其建为景区。但政府在安置过程中补偿标准较低,肆意侵害居民产权的情况时有发生,在开发收益分配中对居民利益重视不够。
政府与旅游开发商。作为旅游行政管理者,地方政府期望旅游开发商投入大量资金弥补古民居保护资金缺口,能依法纳税、吸纳就业、保护环境等,不危害公众利益。而旅游开发商则在追求最大化利益时未必能如政府所愿,在环境保护等方面投入往往不够。
居民与旅游开发商。居民与旅游开发商的利益冲突主要表现在就业机会、经营商机和利益分配上。开发商在开发时往往重开发、轻保护,不能有效改善居民的居住环境,反而影响其原有正常生活方式;在开发过程中,当地居民只能得到低层次的就业机会甚至没有就业机会,得到的收益不能补偿居民维护民居成本。
篇4
今天是3.15国际消费者权益保护日,我们在这里隆重集会,并邀请县委、县人大、县政府、县政协的领导和有关职能部门的领导以及企业代表共同举行纪念活动。在此,我谨代表武邑县工商行政管理局、武邑县消费者协会,向长期以来关心和支持我们消费者权益工作的县委、县人大、县政府、县政协及有关职能部门表示衷心的感谢!向所有战斗在消费维权第一线的同志们致以崇高的敬意!
过去的一年,我们根据中消协的统一部署,结合我县实际情况,将“消费和谐”年主题活动与构建社会主义和谐社会、改善民生、履行各项职能结合起来,强化监管执法和维权服务,取得了良好的社会效果,受到了各级领导和广大消费者的一致好评。具体体现在四个方面:一是拓展了消费维权领域;二是强化了社会监督;三是增强了维权实效;四是扩大了消费者组织影响。一年来,我们共受理消费者投诉 起,成功调处 起,调处成功率为100%,为消费者挽回经济损失 万元。我们组织开展了开展流通环节产品质量和食品安全专项整治、红盾护农专项执法行动、互联网上网营业场所专项整治等多次大规模的市场专本文来源:文秘站 项整治,查处各类违法违章案件 290起,查获假冒玉米种子2起、假冒棉花种子3起,销售劣质农药案件50起,查扣假冒“屯玉”牌浚单20玉米种子3000公斤、假冒“国人福”140棉花种子120袋,劣质农药70多箱,假冒伪劣饲料50吨,收缴过期变质、假冒伪劣食品300公斤,有力地打击了各种损害消费者权益的违法行为,净化了我县的消费环境。
20__年是“消费与责任”主题年,我们要站在贯彻落实科学发展观和十七大精神的高度,不断增强做好消费维权工作的紧迫感和责任感,努力增强服务意识,在提高认识和推动工作上狠下工夫,要增强服务大局意识、增强服务发展意识、增强服务消费者的宗旨意识,我们要围绕“消费与责任”主题年,积极履行职责,完善消费维权责任体系,努力推进消费者权益工作向纵深发展。一是要加强对商品和服务的监督,打造消费维权社会监督体系;二是要畅通消费者诉求渠道,创新维权救助机制;三是要健全基层消费维权工作机制,大力推进基层维权网络建设;四是要推动企业切实履行社会责任,构建消费纠纷和解机制。20__年全县工商系统要强化又好又快维权工作理念,提高又好又快的维权工作能力,养成又好又快的维权工作作风,追求又好又快的维权工作成果。努力打造一支“党和政府放心,企业满意,消费者信任”的消费维权队伍。为此,我们要重点提升五个方面的能力。一是提高从政治上把握和处理矛盾的能力;二是提高依法维权的能力。坚持依法维权,对法律赋予的职能要敢于负责、善于负责,注意克服弱性维权和过头维权两种倾向;三是提高实践创新能力,坚持理论创新、体制创新、手段和方法创新;四是提高组织协调能力,积极争取各级领导对消费者权益保护工作的理解和支持,紧紧依靠和广泛动员消费者积极参与维权活动,加强与有关行政执法部门的配合,加强与相关行业协会的沟通和协调,发挥其积极作用,充分发挥舆论的监督导向作用,建立健全情况通报、联席会议、调解消费纠纷协作、网络资源共享和联合开展活动等制度,努力营造内和外顺的工作环境,形成消费和维权合力;五是提高驾驭现代维权手段的能力,善于利用现代化技术手段提高自己的工作能力和工作效率。
篇5
关键词:继电保护;电流互感器;电流保护;防误动措施
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.033
1 前言
继电保护是为了满足当下巨大电力需求的变化,所以对人们生活质量的提高有着重要的意义。电流互感器的饱和对继电保护有着重要的影响,防误动的相关措施也是为了继电保护得到更好的发展。文章就当下继电保护的相关现状,以及电流互感器的饱和问题的体现和解决进行研究和分析。对防误动的相关措施也进行一定的介绍,以望更好的促进相关电业的发展,推动社会的进步。
2 继电保护及电流互感器饱和的现状
随着经济建设的推进,人们的生活水平越来越高,为了满足人们生活中不断增加的舒适度和便利度的要求,电力供应的相关行业对具体的措施进行了一定的改进,以更好的适应市场和时代的需求。电流互感器是影响继电保护的重要构件,电流互感器的饱和也会对继电保护造成严重的影响,但当下的电流互感器饱和对继电保护的影响主要有差动保护、距离保护以及过流保护等等,对电流互感器相关原理的的分析,可以在一定程度上解决相应的问题。但是电流互感器的饱和经常是由于错误动作后导致的后果,所以相关部门和人员对相应的防误动措施也进行了一定的研究,得出许多有利于解决相关问题的防误动措施。但是在具体实施时,仍然与许多制相方面的问题,如对相关的防误动措施没有充分的理解,在实施时因一定的偏差而失去了该有的意义等,都是行业发展待解决的问题。
3 继电保护及电流互感器饱和影响
电流互感器是继电保护过程中,电力计算装置测算时最基本的测量元件之一,但是在当下的发展过程中,仍然有许多需解决的问题。笔者经过调查分析,得出电流互感器及继电保护的问题主要有以下几方面:
(1)差动保护的相关影响。电流互感器出现饱和时,会影响相应的差动保护装置进行错误的判断后,进行错误的出口。变压器差动保护动作时,防止电路在运行时的电流和电压不符合相关的规定,需要进行自动判断差动,可减少事故发生,现在许多场合都可应用此方式。但是电流互感器在饱和后进行的判断是错误的,不仅不能起到一定的安全作用,反而可能阻断正常的运行,增加继电活动的危险性,不利于继电保护活动的进行。(2)距离保护的相关影响。电流互感器在使用时,是对运行的电流幅度和数值等进行判断后,采取一定的继电保护措施。但是测量阻抗越大,保护范围就越大。电流互感器呈现饱和时,其实所对应的测量阻抗就已经小于其一般的测量阻抗,保护范围也已经缩小。在一定范围内的保护要求下,便很难最大限度的发挥距离保护的相关要求,不利于继电保护相关措施的进行。(3)过流保护的相关影响。过流保护也是一个应用较为广泛和便利的继电保护方式,当外部短路时流过本保护的最大负荷电流来整定的,当短路电流达到定值带一定延时来进行的保护措施。过流基波幅值的大小其实是和相应的灵敏度有关。电流互感器在饱和的情况下,过流的基波幅值是小于实际的故障电流的,灵敏度会出现明显的降低,对相关问题的处理就可能遇上不及时的困境。(4)零序保护的相关影响。在电路不对称连接相应的接地故障时,会出现不同的零序基波幅值,而不同的零序基波幅值会对电路中电流的方向造成一定的影响。在对称或是不对称的接接地障中,如果电流互感器达到饱和,理论上是没有零序电压的,与过流保护存在一定的偏差,并会对结果造成巨大的影响。零序电压在出现时的观察方法很特殊,相应的灵敏度降低后会在很大程度上影响测量的结果。但是饱和状态下的灵敏度失真问题不容否认,所以电流互感器在饱和的情况下,对零序保护也会产生相应的影响。
4 电流互感器饱和时防误动的建议
为了使得电流互感器更加稳定,减少饱和状况的发生情况,笔者对相关的实例进行进一步的分析,结合电流互感器的稳态饱和和暂态饱和等相关特性进行研究,得出如下有力的建议:
(1)限制运行时的短路电流。电路在运行时,如果出现短路情况,会导致电流的传输不畅等问题,出现回路阻抗增大等问题,所以限制短路电流的相关措施尤为重要。限制短路电流的相关措施早就有了一定的发展。在电路使用时,尽量使用分列并行的方法来扩大电路流通范围,可以使电路在运行过程中,由一定的判断后,启用备用电路进行调节。只要在高电压情况下做好分列运行的措施,就可以起到限制短路电流运行的相关效果,对继电保护时故障电流的运行以及电流互感器饱和情况下的防误动等,都是极有利的措施。(2)增大保护级电流互感器。如果按照符合的电流数值来安装保护级电流互感器,其实很容易出现电流互感器饱和问题。但在安装处注意使用最大的短路电流数值作为安装依据,便会大大减少电流互感器出现饱和的状况,起到防误动的效果。但是该方法也有一定的弊端,便是增加了相应分支电流在运行的检测,所以在使用时要注意一定的适用度,保证使用的方法能够真正发挥作用。
5 结束语
综上所述,继电保护是电力系统的有效保护措施,不仅可以提高电力的供应效率和质量,还能在一定程度上避免相应的安全问题。电流互感器饱和会严重影响继电保护中的灵敏度和可靠性,为了保证电力系统的安全与稳定,防误动措施有存在和发展的必要。文章是我对继电保护工作的一些思考,提及的影响和建议都有一定的参考意义,为电流系统安全稳定运行具有积极意义。
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篇6
关键词 电力系统 继电保护 配置
中图分类号:TM77文献标识码:A
The Configuration of Power System Protection
LI Xiangrui
(Chongqing Water Resources and Electric Engineering College, Chongqing 402160
AbstractPower system protection devices is able to detect failures and abnormal situations during operation. And it can quickly remove and isolate the fault to prevent the failure magnification. The correct configuration power system protection devices, that have an important significance for security and stability of the power system. Different perspectives of the configuration problem for the protection has to be discussed. Including high-frequency protection, phase distance protection, directional protection.
Key wordspower system; relay protection; configuration
电力系统在运行过程中,可能发生各种故障和不正常运行状态,最常见的、同时也是最危险的故障就是各种形式的短路。为减少故障危害,电网设置了各种保护装置。正确配置这些保护装置对于电网的安全稳定运行有着重要的意义。
1 高频保护
1.1 网络高频保护
为了缩小故障造成的损坏程度,满足系统动稳定的要求,常常需要自线路两侧无延时地切除被保护线路上任何一点的故障。为此可以采用全线速动的高频保护作为线路的主保护,它是比较被保护线路两侧的电量(如短路功率方向、电流相位等)。以此决定是否跳闸。
系统电压等级110KV较高,系统稳定性是比较重要问题,是保证供电质量的重要前提。线路发生三相短路时,有的发电厂厂用母线电压低于允许值(一般约为70%额定电压),且其它保护不能无时限和有选择地切除短路,如AB线路80%处发生三相短路故障,A变电站高压母线电压只有0.69倍额定电压,阶段式距离保护、零序保护不能无时限切除故障,会严重影响发电站的安全稳定运行。为满足系统稳定性、线路发生三相短路时,使发电厂厂用母线电压不低于允许值(一般约为70%额定电压),且其它保护不能无时限和有选择地切除短路时,装设一套全线速动保护。本文采用高频闭锁方向保护作为全线速动保护,并作为环网和双侧电源线路的主保护。
1.2 系统稳定性
电力系统的机电暂态过程的工程技术问题主要是电力系统的稳定性问题。电力系统的稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后,能否经过一定的时间后回到原来的运行状态或过渡到一个新的稳定运行状态的问题。如果能够,则认为系统在该正常运行状态下是稳定的。反之,若系统不能回到原来的运行状态或不能建立一个新的稳定运行状态,则说明系统的状态变量没有一个稳态值,而是随着时间不断增大或振荡,各发电机组转子间一直有相对运动,相对角不断变化,因而系统的功率、电流和电压都不断振荡,以致整个系统不再能继续运行下去,则系统在这种情况下不能保持暂态稳定。
提高暂态稳定的措施,一般首先考虑的是减小扰动后功率差额,因为打扰动后发电机机械功率和电磁功率的差额是导致暂态稳定破坏的主要原因。常用的措施:故障的快速切除和自动重合闸装置的应用,快速切除故障对提高系统的暂态稳定性有决定性作用,因为快速切除故障减小了加速面积,增加了减速面积,提高了发电机之间并列运行的稳定性。另一方面,快速切除故障也可使负荷中的电动机端电压迅速回升,减小了电动机失速和停顿的危险,提高了负荷的稳定性。电力系统的故障特别是高压输电线的故障大多数是短路故障,而这些短路故障大多数又是暂时性的。采用自动重合闸装置,在发生故障的线路上,先切除线路,经过一定时间再合上短路器,如果故障消失则重合闸成功。
1.3 高频保护的配置
在现代大型电力系统的超高压远距离输电线路上,为了缩小故障造成的损坏程度,满足系统动稳定的要求,常常需要自线路两侧无延时地切除被保护线路上任何一点的故障。
间接比较是两侧保护装置各自只反映本侧的交流电量,高频讯号只是将各侧保护装置对故障判别的结果传送到对侧去。线路每一侧的保护根据本侧和对侧保护装置对故障判别的结果进行间接比较,最后作出究竟是否应该跳闸的决定。属于这一类的保护有三种:
(1)高频闭锁方向保护。它是基于间接比较线路两侧的短路功率方向。两侧保护装置,根据各自所测量的短路功率方向,确定是否应发出跳闸闭锁讯号。每一侧的保护装置,根据两侧功率方向元件对短路功率方向判别的结果,确定是否应该跳闸。
(2)高频闭锁距离保护。由于距离保护中所用的主要继电器(如起动元件、方向元件等)都是实现高频闭锁方向保护所必须的,因此,在某些情况下,把两者结合起来,就可做成高频闭锁距离保护。区内短路时,两侧的起动元件和方向距离Ⅱ段动作,且都不发高频闭锁信号。保护装置只要方向距离Ⅱ段动作,而又收不到高频闭锁讯号,就立即加速距离Ⅱ段,全线快速跳闸。区外短路时,靠近短路点的一侧,保护判断为反方向故障,所以起动元件动作,方向距离Ⅱ段不动作,立即发出高频闭锁讯号。保护装置收到高频闭锁讯号后,就将距离Ⅱ段速动跳闸回路闭锁,只能按阶梯时限带延时动作。
(3)高频远方跳闸。用高频电流传送跳闸讯号。区内短路时,保护装置Ⅰ段动作后,快速跳开本侧短路器,并同时向对侧发出高频讯号。收到高频讯号的一侧,将高频讯号与保护Ⅱ段动作进行比较,如Ⅱ段起动即加速动作于跳闸,从而实现区内短路全线快速切除。
保护装置的作用原理:设故障发生于线路B―C的范围以内,则短路功率SK、的方向如图所示。此时,安装在线路B―C两端的方向高频保护3和4的功率方向为正,保护应动作于跳闸。故保护3、4都不发出高频闭锁信号,因而,在保护启动后,即可瞬时动作,跳开两端的断路器。但对非故障线路A―B和C―D ,其靠近故障点一端的功率方向为由线路流向母线,即功率方向为负,则该端的保护2和5发出高频闭锁信号。此信号一方面被自己的收信机接收,同时,经过高频通道把信号送到对端的保护1和6,使得保护装置1、2和5、6都被高频信号闭锁,保护不会将线路A―B 和C―D 错误地切除。
图1高频闭锁方向保护的作用原理
2 相间距离保护
对相间短路,单侧电源单回线路装设两段距离保护作为线路的主保护,如线路CD;双侧电源和环网线路装设三段式距离保护作为线路的后备保护,如线路AB。
该电网继电保护采用远后备原则,即在临近故障点的断路器处装设的继电保护或该短路器本身拒动时,能由电源侧上一级断路器处的继电保护动作切除故障,如AB线路A侧继电保护或断路器拒动,由AF线路F侧保护延时切除故障,AF线路F侧保护是AB线路A侧保护的远后备保护,同时又是AF线路F侧保护的近后备保护。
距离保护,是反应故障点至保护安装处的距离,并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。距离愈近,动作时间愈短。这样,就可以保证有选择地切除故障线路。
电力系统正常工作时,保护安装处的电压为系统的额定工作电压Ue,线路的电流为负荷电流Ifh,而在发生短路时,母线上的电压为残余电压Ucy,比正常工作电压下降了很多;线路中的电流为短路电流ID,比正常负荷电流增加了很多。由此我们可以看出,故障线路保护安装处的电压和电流的比值,在正常状态和故障状态下将有很大的跃变,比单纯的电压值或电流值更清楚地区别正常状态和故障状态。
在正常状态下,比值基本上反应了负荷阻抗。在短路故障状态下比值反应了保护安装处到短路点的阻抗,这个阻抗的大小,代表这一段线路的长度。
图2距离保护的基本原理
3 零序电流保护
对接地短路,单侧电源单回线路装设两段零序电流保护作为线路的主保护,如线路CD;双侧电源和环网线路装设三段式零序电流保护作为线路的后备保护,如线路AB。
由于中性点直接接地系统发生单相接地故障时,接地短路电流很大,所以称之为大接地电流系统。目前我国110KV及以上电力系统均采用中性点直接接地方式。根据运行经验统计,在这种系统中,单相接地故障占总事故的60~70%,甚至更高,因此,接地保护在大接地电流系统中显得特别重要。
零序保护之所以比较简单、灵敏而又能缩短动作时间,是因为这种保护只反映接地短路时所特有的零序电流或零序电压,而反应零序电流或零序电压的滤序器接线是很简单的。由于在系统正常运行和发生相间短路时,不会出现零序电流和零序电压,因此零序保护的动作电流可以整定地较小,而当发生接地短路时,即有相当大的零序电流和零序电压出现,所以保护装置动作比较灵敏。同时,按动作时间配合以获得选择性的零序保护,不必与/降压变压器以后的线路保护配合,因为变压器侧以后的零序电流不会反应到侧,所以接地保护的动作时间大大地缩短。
参考文献
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篇7
景观规划设计在生物多样性保护中的意义已引起生物学家的高度重视,用W1lson(1992,P317)的话说“作为一个发展中的专业,景观设计(LandscapeDes1gn)将在(生物多样性)保护中起着决定性的作用,在环境日益人工化的情况下,仍然可以通过林地、绿带、水系、水库和人工池塘及湖泊的巧妙布置来使生物多样性保持在很高的程度。总体规划不但考虑经济效益和美,同时考虑生物种类的保护”。
生物多样性(B1od4ers1ty)包含三个层次的含意:
(1)遗传多样性,即指所有遗传信息的总和,它包含在动植物和微生物个体的基因内;
(2)物种多样性,即生命机体的变化和多样化;
(3)生态系统的多样性,而栖息地、生物群落和生物圈内生态过程的多样化。
相应的生物多样性保护也分别在环环相扣的多个生物空间等级层次(B1ospat1alh1erarchy)上进行,即(1)景观或生态系统综合体层次,(2)群落层次,(3)物种层次,(4)种群层次和(5)基因层次。生物多样性的空间等级层次与空间位置和格局紧密相关,这也正是本文关于生物保护景观规划讨论的出发点。
总起来讲,生物多样性保护可分为两种途径:以物种为中心的途径和以生态系统为中心的途径。前者强调濒危物种本身的保护,而后者则强调景观系统和自然地的整体保护,力图通过保护景观的多样性来实现生物多样性的保护。保护战略上的两种不同途径也体现在以生物保护为目的的景观规划设计中:以物种为出发点的的规划途径和以景观元素为出发点的的规划途径。尽管两者都考虑物种和生态基础设施的保护,但前者的规划过程是从物种到景观格局,而后者是从景观元素到景观格局。
1.1以物种为出发点的景观规划途径
该规划方法强调,使景观生态规划具有意义的充分必要条件是选准保护对象,并对其习性、运动规律和所有相关信息有充分的了解。以此为基础来设计针对特定物种的景观保护格局。一个整体优化的生物保护景观格局是由多个以单一物种保护为对象的景观最佳格局的叠加与谐调。这一途径一般可分为下列五个步骤:
(1)根据物种的重要性,选择目前的或潜在的保护对象。
(2)收集关于保护对象的信息,包括查阅文献,明确适合于每一保护对象的最佳景观结构。
(3)汇总和比较所有保护对象对景观的需要。
(4)修改保护物种清单以取得保护的谐调与一致性。
(5)综合以单一物种保护为目的的景观规划来获得某一地域的总体生物保护景观规划。
如果有足够详尽的关于物种及其相关联系的信息的话,以物种为中心的景观规划途径可以说是,最有效和科学的生物保护途径。但是,这一途径一开始就将可能遇到规划师和生物学家都无法解决的问题,即什么物种应优先保护的问题。人们一般从三个方面的标准来选择优先保护的物种:
(1)目前的稀有、特有性,受协状态及其实用性,大型哺乳动物和那些被列入国际濒危物种名单之列的物种显然应作为首选的保护对象。往往被作为首选对象。
(2)物种在生态系统及群落中的地位。保护对象应对维护整体生态平衡有关键作用。
(3)物种的进化意义。一种杂草可能本身很不起眼,在群落内也表现不出重要意义,但却有可能对进化史及未来生物多样性的发展有重要价值。用进化的观点来进行生物多样性保护比被动地保护现存的濒危物种更具有意义。
1.2以景观元素保护为出发点的途径
这一途径并不基于对单一物种的深入研究来作景观规划,而是把生物空间等级系统作为一个整体来对待。集中针对景观的整体特征如景观的连续性,异质性和景观的动态变化来进行规划设计。该途径认为,现实的生态过程发生在一个时空嵌合体中,包含生物等级系统的各个层次。而批评以物种或群落保护为对象的规划只是偏面地解决了一个连续的复杂系列的局部和片段。因此,以景观元素为核心的整体规划途径强调以下的步骤:
(1)生态过程和生物多样性成份包含在一个广泛的时空尺度上,因此,一个全面的规划应该以生物等级系统的各个层次的受协成分或节点(Node)作为保护对象。强调节点的多样性,这些节点小到一棵孤树或一个森林斑块,大到国家公园和自然保护区。而对单一物种本身则不作深入考察。
(2)因为景观的破碎和分割被认为是危胁生物多样性的一个最重要因素,所以,规划强调景观的连结关系和格局设计。规划的目标是将每一景观中各种大小的节点连接成为整体的保护网络,并在区域和大陆尺度上建立景观保护体系。
(3)景观及其保护必须从时空系统和动态的、飘移的嵌合体(Sh1ft1ngMosa1c)角度来认识和理解。所以,生物多样性保护的景观规划旨在维护嵌合体的稳定性,综合考虑保护及发展规划,以实现景观的可持续性。
与以物种为核心的规划不同,以景观元素为核心的规划的第一步不是确定单一物种作为保护对象与研究其特性,而是首先分析现存景观元素及相互间的空间联系或障碍,然后提出方案来利用和改进现存的格局,建立景观保护基础设施(Conser5at1on1nfrastruture)。包括在现有景观格局基础上,加宽景观元素间的联接廊道、增加景观的多样性、引入新的景观斑块和调整土地利用格局。
此景观元素为核心的规划途径的理论发表包括岛屿生物地理学(1slandB1ogeography)和景观生态学。景观的连续性、异质性、动态和飘移等是规划着重考虑的景观特性。
这一规划途径的一个典型代表是所谓的景观群岛模式(Arch1pelagoModel),或称为综合利用模式(Mult1ple-useModel,简称MUMs)。这一模式包括一个绝对保护的核心区和周围缓冲区。沿核心区向外人类活动强度逐渐增加。核心区是生物多样性等级系统中任一层次上的某一节点。
一个关于整体景观保护的类似的概念是所谓的景观补偿区网络(NetworkofLandscapeCompensat4eAreas),这一概念强调景观规划和管理的一个最重要原则是景观的多样性和最优格局。而这样一种最优格局表现为地域内多层次的景观补偿系统和生态基础设施(Mander等1988)。这一理想的景观格局实际上是一个等边六角形。在这样一个六角形中,景观的生态多样性和稳定性通过多层次的生态过渡带和补偿区网络来实现。
以景观元素为导向的规划避免了上述的以特定物种为核心的规划途径的缺点,而从整体上来设计全面的、包容的景观格局。对于景观这一复杂的系统来说,这似乎是合理的。问题是,这种从形式出发的景观格局设计是否能满足内容即物种的保护需要?景观格局是为谁而设计的?
2.多样性保护的空间战略
生物多样性的丧失主要有以下六方面的原因:
(1)栖息地的消失;
(2)栖息地(景观)的破碎化;
(3)外来种的入侵和疾病的扩散;
(4)过度开发利用;
(5)水、空气和土壤的污染;
(6)气候的改变。
其中,栖息地的消失和破碎是生物多样性消失的最主要原因之一。在中国尤其如此(BCCA,1992)。栖息地的消失直接导致物种的迅速消亡,而栖息地的破碎化则导致栖息地内部环境条件的改变,使物种缺乏足够大的栖息和运动空间,并有利于外来物种的侵入。适应于在大的整体景观中生存的物种一般扩散能力都很弱,所以最易受到破碎化的影响。
尽管生物保护的景观规划途径有所不同,一些空间战略都被普遍认为是有效的。这些战略对克服上述人为扰有积极作用。包括:
(1)建立绝对保护的栖息地核心区;
(2)建立缓冲区以减少人为活动对核心区的干扰;
(3)在栖息地之间建立廊道;
(4)增加景观的异质性;
(5)在关键性的部位引入或恢复乡土景观斑块。
2.1绝对保护核
这是自然保护中最传统的战略,其基本思想是将保护对象(残遗斑块或濒危物种栖息地)尽量完整地保护起来,并将人类活动排斥在核心区周围的缓冲区以外。
岛屿生物地理学强调自然保护区设计中的面积和临近关系。这一理论最早由Preston和MacArthur及W1lson(等首先提出并发展。这一理论假设一个岛上的物种数目最终将趋于一种动态平衡。导致平衡的两种过程是物种的迁入和灭绝。达到平衡状态的物种数主要取决于岛屿的大小和岛屿离种源的距离,即面积效应(AreaEffect)和距离效应(D1stanceEffect)。也就是说,一个小的保护区不但最终将只能允许少数物种的生存,并在一开始就使物种迅速消亡。而远离种源的保护地,则很难使物种有再迁入来取代消亡的个体。这一假设或多或少在海洋岛屿和孤立的陆地残遗斑块的观察中得到证实。但是,陆地景观斑块与海洋岛屿的状况有很大差异,目前还没有一个有效的途径来衡量陆地景观斑块隔离状况。有学者提出用景观阻力(LandscapeRes1stance)来衡量栖息地斑块间的隔离程度。影响景观阻力的因素包括景观的基相质地和边界频率等。Kanaapen等提出用最小累积阻力来衡量隔离程度。
岛屿生物地理学的越大越好和越近越好的基本原则在今天仍被广为接受,但也有不同的看法,认为几个小的保护区可能比一个大型保护区有更多的优越性。
一些反映面积和物种及种群关系的门槛为规划提供了有用的发表。其中之一是种群健康所需要的最小面积(6ableM1n1mumArea)。对此,有两条法则,即近期法则和长期法则。近期法则主张最小的有效种群数是50;长期法则主张最小种群数为200-500,这样才能保证生物保护的长期安全。根据这两个门槛,可以相应地确定最小面积。
根据岛屿生物地理学,物种与面积之间存在着以下的关系
其中S和A分别是物种数和面积(公顷),C和z是特定物种及环境条件下的参数。尽管C和Z因具体情况变化很大,这一公式指出,当栖息地斑块很小时保护面积的微小增加会导致物种的大幅度增加,而当栖息地斑块很大时,其面积的进一步扩大只能增加少量的物种。根据这一特点,一般认为保护区的面积每减少十倍,物种数将损失30%。
另一种门槛变量是破碎度。根据采伐的模拟表明,景观中至少有50-70%的原有森林生境才能保护物种及生态过程的健康和维持正常秩序。
2.2缓冲区
缓冲区(BufferZones)或过渡带(Trans1t1onZones)的功能是保护核心区的生态过程和自然演替,减少外界景观人为干扰带来的冲击。通常的方法是在保护核心区周围划一辅的保护和管理范围。但试图在保护核周围建立缓冲区的设想往往会落空,原因是缓冲区土地的所有权法律上不属于保护区管理部门。在有的情况下保护区内部也设缓冲区。但是,国际上关于如何划分缓冲区的技术问题一直没有解决。也就是说缓冲区应该划到什么地方,如何划才最有利于保护同时不给当地居民带来过分的经济损失。显然,以保护核心为中心同心圆式地划分缓冲区的做法是不科学的。一个新的划分缓冲区的途径是利用阻力面的等阻线来确定其边界和形状。阻力面类似与地形表面,其中有缓坡和陡坡,呈现一些门槛特征。据此来划分缓冲区不但可以有效地利用土地,而且,可以判别缓冲区合理的形状和格局,减少缓冲区划分的盲目性。
2.3建立廊道(Corr1dor)
对抗景观破碎化的一个重要空间战略是在相对孤立的栖息地斑块之间建立联系。其中最主要的是建立廊道。生态学家们普遍认为,通过廊道将孤立的栖息地斑块与大型的种源栖息地相联接有利于物种的持续,和增加生物多样性。这一观点最近在景观规划和设计领域内得到认真的对待。
理论上讲,相似的栖息地斑块之间通过廊道可以增加基因的交换和物种流动,给缺乏空间扩散能力的物种提供一个连续的栖息地网络,增加物种重新迁入的机会和提供乡土物种生存的机会。许多实地观察也证实了廊道的这种功能。
廊道的联系和辐射功能使他们成为促进未来生物多样性进化的重要景观结构(。根据这一功能,廊道的设计应与生物进化的轨迹相适应,联接重要的物种源以保护不断的物种交流和辐射。
但是,廊道的意义也不能过分地强调。他们有时并不能起到联系乡土栖息地的作用。相反,他们有可能对乡土物种带来危害。在大尺度空间上的一个例子是南北美大陆联接的形成在过去几百万年内导致生物多样性的灾难性的损失。在小尺度上的观察也证明廊道对乡土物种的危害性。对某些生态过程有促进作用的廊道,恰恰对某些物种的运动有阻碍作用。联结孤立栖息地之间的廊道往往会引导天敌的进入,或外来物种的侵入而危协到乡土物种的生存。美国佛罗里达州的开发就有许多这样的问题。外来物种沿着交通廊道侵入景观深处,危协乡土物种的生存。
由于廊道功能的这些矛盾,要求景观设计师谨慎考虑如何使廊道有利于乡土生物多样性的保护。特别应注重以下几个方面的考虑:
(1)多于一条廊道:多一条廊道就相当于为物种的空间运动多增加一个可选择的途径,为其安全增加一份保险。
(2)乡土特性:构成廊道的植被本身应是乡土植物。
(3)越宽越好:廊道必须与种源栖息地相联接,必须有足够的宽度。否则,廊道不但起不到空间联系的效用,而且,可能引导外来物种的入侵。至于多宽的廊道较为合适,目前尚无定论,但越宽越好是一条基本原则。至于针对某一种动物运动的廊道,当地的生物和生态专家的经验往往能提供最可靠的参考。
(4)自然的本底:廊道应是自然的或是对原有自然廊道的恢复。任何人为设计的廊道都必须与自然的景观格局,如水系格局相适应。
其它联接破碎斑块的方式包括建立动物运动的"跳板"(Stepp1ngStones),改造栖息地斑块之间的质地和减少景观中的硬性边界频度等以减少动物穿越景观的阻力。
2.4增加景观的异质性(Heterogene1ty)
实验观察和模拟研究都显示,景观异质性或时空的嵌斑特性(Patchenes)有利于物种的生存和连续及整体生态系统的稳定。许多物种需要两种或多种栖息地环境。景观的空间格局与时间更替一样可能会显得杂乱无章。但这种动态和交替抹去了景观中的剧烈性的变化,使系统保持稳定。所以,保护和有意识地增加景观的异质性有时是必要的。增加异质性的人为措施包括控制性的火烧或水淹、采伐等。
2.5恢复栖息地
另一种代价很高的生物保护战略是栖息地的恢复,在关键性的部位引进乡土栖息地斑块,作为孤立栖息地之间的“跳板”,或增加一个适宜于保护对象的栖息地。这样可以大大增强生物多样性保护的效果,同时也可提高景观的美学价值。
上述多种生物多样性的保护战略都在不同程度上有积极作用。关键的问题是在什么地方和怎样来构建上述空间结构和战略。也就是说在什么地方划分缓冲区?在什么地方建廊道来联接栖息地斑块?在什么地方引入新的斑块来有效地影响生态过程?这些问题还远未得到解决。
3.生物保护的景观规划途径讨论
3.1普遍的缺陷和应改进的方面
上述关于生物保护的景观规划途径和空间战略总起来有以下两个方面的不足:
(1)被动的途径
除少数例外,目前生物保护多采用被动方式。生物多样性或乡土栖息地被作为被动的保护对象,被圈在一定的地区或限制在一定的网络内运动。如果把生物对景观的利用作为一个能动的生态过程,一种对景观的竞争性的控制过程,情景可能会很不一样。在这种假设下,通过识别关键性的景观局部和空间联系,而利用物种自身的对空间的探索和侵占能力来保护生物多样性。这也正是景观生态安全格局(Ecolog1calSecur1tyPatterns)概念的基本出发点之一。
(2)局限于对“实体”景观的保护
由于上述关于把物种作为被动对象保护在特定地域和现存景观元素中的局限性,生物保护中的景观生态研究和规划往往注重现有景观元素及格局与生物运动过程的关系或偏于记载和再现现存的景观实体元素而对景观的另一半,即作为景观实体元素背景的部分研究很少。而恰恰是这部分“虚体”景观,如作为景观中森林斑块背景的农用基质,对物种的空间运动起作很重要的作用。那么,在这种景观基质、或背景中是否存在着某种隐藏的或是潜在的结构,影响、甚致控制着景观生态过程呢?
由于上述两个局限性,生物保护的上述空间战略的有效性也就值得怀疑了。如传统的缓冲区的划分方法,和根据现存的自然结构来建立廊道并相信物种能利用其进行空间运动等都值得进一步讨论。
所以,下列三个问题依然存在:
(a)如果要选择某一栖息地进行保护应如何选择,包括什么和在什么位置。
(b)如果两个或多个孤立的栖息之间需要构筑廊道,什么地方设廊道才具有高效性。
(c)如果恢复一个退化的景观,应在什么地方着手,才可以使恢复过程更有效,包括有效地使乡土物种得以维持和繁衍,和有效地阻止外来物种的侵入。
对这些问题的回答不但需要考察现存景观元素及其空间格局,同时还应研究潜在的景观基础设施。景观生态安全格局理论在这方面作了初步的探讨。
3.2一些具有启发意义的概念
针对上述普遍采用的景观规划和空间战略的局限性,有学者提出了一些新的概念和模式。尽管这些新概念仍很大程度上还停留在理论阶段。但对未来生物保护的景观规划发有重要的启发意义。
(1)景观的空间构型概念(Spat1alConf1gurat1on)
这一概念强调景观的构型,即景观元素的毗邻关系。景观的空间构型可能比笼统意义上的景观异质性或景观的嵌合体特性更具有意义但关于这一设想尚没有进一步的实验观察的支持。同样的设想也包含在森林的群岛模式之中,这一模式主要讨论破碎化的残遗森林景观的空间分布。该模式强调斑块在联系整体群岛系统中的作用应作为斑块被选作为保护对象的首要因素。单一斑块选择作为保护对象的标准包括:①空间位置,②总的物种丰富性,③对特有区系成分生存和延续的意义,④发生遗传变异的可能性。而“选择栖息地岛屿保护地的压倒一切的保护标准是其在整体景观生态系统中的作用”(
(2)进化动态世系概念(E5olut1onaryDynam1cL1neage)
这一概念认为,目前生物保护的战略基本上是保护那些正走向灭绝的稀有物种,而这并不是我们所需的。应该保护的是进化的过程。那些对当代进化过程有重要意义的关键地区应作为我们的保护和管理重点。根据物种进化的空间轨迹来设计景观生态保护格局,才使生物保护更具有意义而应作为我们今后努力的方向。
(3)景观阻力的概念(LandscapeRer1stance)
篇8
关键词 电网继电保护 综合自动化系统研究
随着微机继电保护装置的广泛应用和变电站综合自动化水平的不断提高,各种智能设备采集的模拟量、开关量、一次设备状态量大大增加,运行人员可以从中获取更多的一、二次设备的实时信息。但是,由于目前的微机型二次设备考虑较多的是对以往设备功能的替代,导致这些设备基本上是独立运行,致使它们采集的大量信息白白流失,未能得到充分利用。电网是一个不可分割的整体,对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用,对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。近几年,计算机和网络技术的飞速发展,使综合利用整个电网的一、二次设备信息成为可能。
1 系统构成
电网的结构和参数,可以从调度中心获得;一次设备的运行状态及输送潮流,可以通过EMS系统实时获得;保护装置的投退信息,由于必须通过调度下令,由现场执行,因此可以从调度管理系统获得,并从变电站监控系统得到执行情况的验证;保护装置故障及异常,可以从微机保护装置获得;电网故障信息,可以从微机保护及微机故障录波器获得。
分析看出,实现电网继电保护综合自动化系统的信息资源是充分的。为了更好的利用信息资源,应建立客户/服务器体系的系统结构,按此结构将系统分解成几个部分,由客户机和服务器协作来实现上述七种主要功能。这样就可以实现最佳的资源分配及利用,减少网络的通信负担,提高系统运行的总体性能。
2 功能分析
2.1实现对各种复杂故障的准确故障定位。
目前的保护和故障录波器的故障测距算法,一般分为故障分析法和行波法两类。其中行波法由于存在行波信号的提取和故障产生行波的不确定性等问题而难以在电力生产中得到较好的运用。而故障分析法如果想要准确进行故障定位,必须得到故障前线路两端综合阻抗、相邻线运行方式、与相邻线的互感等信息,很显然,仅利用保护或故障录波器自己采集的数据,很难实现准确的故障定位。另外,对于比较复杂的故障,比如跨线异名相故障,单端分析手段已经无法正确判断故障性质和故障距离,因此,往往出现误报。
我们知道,得到的系统故障信息愈多,则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确,因此,通过电网继电保护综合自动化系统,可以彻底解决这个问题。调度端数据库中,已经储备了所有一次设备参数、线路平行距离、互感情况等信息,通过共享EMS系统的数据,可以获得故障前系统一次设备的运行状态。故障发生后,线路两端变电站的客户机可以从保护和故障录波器搜集故障报告,上送到服务器。调度端服务器将以上信息综合利用,通过比较简单的故障计算,就可确定故障性质并实现准确的故障定位。
2.2实现继电保护装置的状态检修。
根据以往的统计分析数据,设计存在缺陷、二次回路维护不良、厂家制造质量不良往往是继电保护装置误动作的主要原因。由于微机型继电保护装置具有自检及存储故障报告的能力,因此,可以通过电网继电保护综合自动化系统实现继电保护装置的状态检修。
通过以上措施,可以加强状态检修,相应延长定期检修周期,使保护装置工作在最佳状态。同时,还可以提高维护管理水平,减轻继电保护工作人员的劳动强度,减少因为人员工作疏漏引起的误动作。
2.3对线路纵联保护退出引起的系统稳定问题进行分析,并提供解决方案。
随着电网的发展,系统稳定问题日益突出。故障能否快速切除成为系统保持稳定的首要条件,这就对线路纵联保护的投入提出较高要求。但是,在目前情况下,由于通道或其它因素的影响,导致线路双套纵联保护退出时,只能断开线路以保证系统稳定和后备保护的配合。这种由于二次设备退出而影响一次设备运行的状况是我们所不愿意看到的。
2.4对系统中运行的继电保护装置进行可靠性分析。
通过与继电保护管理信息系统交换保护配置、服役时间、各种保护装置的正动率及异常率等信息,电网继电保护综合自动化系统可以实现对继电保护装置的可靠性分析。特别是当某种保护或保护信号传输装置出现问题,并暂时无法解决时,通过将此类装置的可靠性评价降低,减轻系统对此类保护的依赖,通过远程调整定值等手段,实现周围系统保护的配合,防止因此类保护的拒动而扩大事故。
2.5自动完成线路参数修正。
由于征地的限制,新建线路往往与原有线路共用线路走廊,线路之间电磁感应日益增大,造成新线路参数测试的不准确以及原有线路参数的变化。现在,依靠电网继电保护综合自动化系统,可以将每次故障周围系统保护的采样数据进行收集,利用线路两端的故障电流、故障电压,校核并修正线路参数,实现线路参数的自动在线测量,从而提高继电保护基础参数的可靠性,保证系统安全。
3 实现本系统的难点分析
3.1管理问题
从技术上说,实现电网继电保护综合自动化系统的条件已经成熟,无论是变电站客户机对保护信息的搜集、信息的网络传输还是调度端服务器对EMS系统共享数据的读取、故障及稳定分析计算,都可以得到解决。主要的实施难度在于此系统需要综合继电保护、调度、方式、远动、通信以及变电站综合自动化等各个专业的技术,并且涉及到控制运行设备,其它专业一般不愿牵扯其中,因此只有解决好管理问题,才可能顺利实施。例如,目前变电站客户机对信息的搜集,完全可以也应该纳入到变电站综合自动化系统,但是,由于管理界面的划分,有些运行单位希望保护专业独立组网搜集信息,这样就造成资源的分割和浪费,不利于今后对系统的扩展。为了保证电力系统的安全运行,希望在将来的保护设计导则中,对此类问题统一予以规范。
3.2安全性问题
安全性解决的好坏,将是本系统能否运用的关键。初步设想,调度端服务器必须采用双机热备用方式保证硬件安全;通过远方修改保护定值时,客户机必须通过加密的数字签名核实调度端传送定值的可信度,并通过校验码及数据回送保证定值的可靠性。并且,当客户机向保护传送定值时,必须不能影响保护的正常性能。在这方面,还需要做大量的工作。
3.3规约问题
由于本系统将全网所有微机保护及故障录波器联系到了一起,如果能够解决好信息的组织及传输规约,将对系统实施起到事半功倍的作用。因此,希望参照国外标准,尽快建立国内继电保护信息组织规约。
篇9
【关键词】距离保护;电力系统;跳闸出口;Visual Basic
引言
在高压输电线路保护中,距离保护的保护原理具有受电力系统运行方式和结构变化的影响小,保护范围较长且较稳定,适合于远距离、重负荷的高压线路等优点。因此,距离保护一直是高压输电线路最重要、应用最广泛的保护之一。所以对于距离保护的分析研究也成为目前保障电力系统安全稳定运行的重要课题。如何以软件模拟真实情况下各种距离保护的动作情况是本文探讨的主要问题。
1.距离保护原理及整定原则
距离保护是反应故障点至保护安装处之间的距离(或阻抗),并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。它可根据其所加的电压和电流比值,测知保护安装处至短路点间的阻抗值。当短路点距保护安装处近时,其测量阻抗小,动作时间短;当短路点距保护安装处远时,其测量阻抗增大,动作时间增长,这样就保证了保护有选择性的切除故障线路。如图1(a)所示,当d点短路时,保护1测量的阻抗是Zd,保护2测量的阻抗是ZA+B+Zd。由于保护1距短路点较近,保护2距短路点较远,所以保护1的动作时间可以作到比保护2的动作时间短。这样,故障将由保护1切除,而保护2不致误动作。这种选择性的配合,是靠选择各个保护的整定值的动作时限来完成的。
目前广泛应用具有三段式距离阶梯型时限特性,如图1(b)所示,并分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段。
距离保护的Ⅰ段是瞬时动作的,t1是保护本身的固有动作时间。其Ⅰ段阻抗的整定值必须躲开这d点短路时所测量的阻抗ZAB,即Zdz*2'
距离保护Ⅱ段整定值的选择是相似于限时电流速断的,即应使其不超出下一条线路距离Ⅰ段的保护范围,同时带由高出一个Δt的时限,以保证选择性。距离Ⅰ段与Ⅱ段的联合工作构成本线路的主保护。
为了作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的后备保护,同时也作为距离Ⅰ和Ⅱ的后备保护,还应该装设距离保护Ⅲ段。
2.Visual Basic开发的虚拟平台及程序
2.1模拟仿真平台
用Visual Basic 语言编写的虚拟仿真平台启动运行后,其界面如图2所示。
此次的模拟线路是2段100千米的线路。在虚拟平台上可以很方便的看到断路器的分合状态,而且断路器的分合状态可以人工切换,非常方便操作。在虚拟仿真平台上,故障点的位置可以从下拉的菜单里面选择,故障类型也对应有电力系统中发生的各种类型:A相接地,B相接地,C相接地,AB两相短路,BC两相短路,CA两相短路,两相接地,三相短路。在故障性质下拉的菜单里面,有永久性故障与瞬时性故障选择。选择不同的故障类型,仿真的各种结果也就各不相同。
2.2模拟仿真程序
2.2.1主程序模块
将PT断线闭锁备自投固定延时改为可整定延时,在PT断线判据满足后经整定的延时闭锁备自投,根据电网具体接线方式和保护配置情况确定合理的延时。这样就可以防止延时过短造成的拒动和延时过长造成的误动。如图2。
图3为主程序框图。主程序从入口处开始执行。第一步是初始化,主要是对所有可编程的并行接口、堆栈、串行口、定时器进行初始化,接着判断方式开关处于何种状态,当处于调试状态时执行监控程序,即对键盘操作进行处理。之后再检查工作方式开关,只有方式开关处于运行位置时才转回到主程序。
当工作方式开关处于运行位置时,就执行状态字PSW初始化,主要完成数据采集系统的采样定时器初始化及有关计数器和标志字清零工作。然后对装置的硬件进行一次全面自检,包括片内RAM、片外RAM、EPROM、各开关量输出通道等。若自检中发现硬件电路有故障则告警。自检通过后进行数据采集系统的初始化,主要包括8254计数器、采样数据寄存区地址指针初始化等。
完成数据采集系统的初始化后,将启动标志字QDB=1,振荡闭锁标志字ZDB=1,之后开放中断,允许定时器中断进入采样中断服务程序。在开放中断前,将两个标志字置1,使程序中断进入采样中断服务程序时,锁住了突变量启动元件。这是因为在刚开放采样中断时就立即投入突变量起动元件,此时采样数据区RAM中还没有存入真正的采样数据(是随机数据)而可能造成启动元件误动作。
主程序在开中断之后,经过60ms等待(3个周波)后,进行保护整组复归,包括QDB=0、ZDB=0(即投入突变量启动元件,解除振荡闭锁)和所有开关输出量返回。整组复归后主程序进入通用自检循环程序。首先查询打印报告标志字,查询是否有报告需打印。之后,完成其他通用自检项目,包括RAM读写检查,E2 PROM、EPROM中固化整定值和程序的检查,开关量输出回路自检、开关输入量监视、定值选择拨轮的监视及三相TV失压检查等功能。
2.2.2故障处理程序模块
故障处理程序模块在系统正常时是不执行的,仅当系统故障使启动元件动作后,或求和自检未通过时才能执行故障处理程序。该程序主要包括故障相判别、阻抗计算及区段比较、跳闸命令输出三部分。
(1)故障处理程序。工作过程程序进入故障处理程序入口后,首先检查标志字以判定电压回路或电流回路是否有问题,若有问题发告警信号,转告警程序。若求和自检通过,则调判相子程序以判定故障的种类及相别,判定故障的种类相别的目的是为了找出阻抗计算应当取用的相别,因为只有故障相或故障相间阻抗才能反映故障点距保护安装处的距离。
(2)判相子程序工作原理。判相子程序是依据各种故障类型的特征进行判别的,用来判别的电流均指突变量电流,即事故分量电流。
当A单相接地故障,得出A相接地时流过保护安装处的电流相量图如图4中(a)所示。两个非故障相电流可能和故障相电流相位相差180°或同相,这决定于故障点两侧系统正序和零序阻抗分配系数。可见,单相接地故障的特征就是两个非故障相电流之差为零。其他故障情况如图4。
(3)阻抗元件动作特性和区段比较。本保护采用解微分方程算法配合数字滤波器直接求出保护安装处到故障点的X、R值,再同整定值比较以确定是否在保护区内。
此保护的相间和接地距离阻抗动作特性均为多边形,如图5所示。1、可以独立整定的参数有XS和RS,对短线路可以加大RS/XS值,以增强允许过渡电阻的能力,对长线路则减小RS/XS值。2、四象限的边界线均取15°角,因为tan15°≈1/4,实现最方便。本保护在程序中除了执行图5(a)所示的多边形特性外,还迭加了一个包括原点的矩形特性,如图5(b)所示,二者构成“或”的关系。手动合闸和出口短路故障的判别即采用矩形偏移特性参数值判断。
2.2.3 跳闸出口的子程序
跳闸出口程序框图如图6所示。程序入口:首先把Ⅱ、Ⅲ段的计时器清0(Z2time,Z3time),然后判断出口类型(cktype),如果出口类型为单跳(cktype=1),并且单跳允许为1且单相故障标志为单相,则程序转相单跳子模块(dt),如果出口类型为单跳,但是单跳允许标志不为1或单相故障标志不为单相,则转相三跳模块。如果出口类型为永跳(cktype=2),则转向永跳模块(yt)。如果出口类型为三跳(cktype=3),则转向三跳模块(st)。如果出口类型为后加速(cktype=4),则转向后加速模块(hjs)。如果出口类型为0(cktype=0),则中断返回。
篇10
【关键词】 电网调度 继电保护 运行方式 保护配合
电网调度时,选择合理的继电保护运行方式,具有十分重要的意义。进行合理正确的继电保护整定计算及接线图拟定,一方面可以电网的安全运行及供电的可靠性;另一方面,还可以减小或是防止电网事故的发生。所以,电网生产管理部门比如供电局及电业管理局等,进行电网调度时,都会依据电力系统的运行情况,进行年度继电保护运行方式的整定,目的在于对目前存在的保护装置和设备进行验证,看其是否能满足电力系统继续运行的要求,并且对其运行整定值进行计算和选定,对原理接线图中可以进行修改的相关方法和措施进行讨论。进行继电保护运行方式的选择时,须注意以下几方面的问题。
1 计算运行方式的选择
对继电保护整定值进行计算和确定,保护装置的灵敏度进行校验时,所采用的运行方式称为计算运行方式。电网调度时,计算运行方式的选择关系到保护能否满足电力系统长期发展的需求,并且简单经济、合理可靠。所以,在进行计算运行方式的选择时,应当根据电网的实际情况,全面分析进行确定。一般按照以下几个基本原则。
1.1 最大运行方式
所谓最大运行方式,即指将所有的元件全部投入运行,并且将选定的中性点全部接地的运行方式。对保护运行方式的选择而言,最大的运行方式应使流过保护装置的短路电流最大,可以确定设备保护的选择性。用以下图1进行说明。对保护1来而言,最大运行方式的选择考虑系统最大,即断开L线路,并且全部投入其他线路;而对保护2来而言,最大运行方式的选择考虑系统最大,即将所有的发电机组和运行线路都全部投入。
1.2 最小运行方式
所谓最小运行方式,即指依据电力系统的最小负荷,使得投入的数量最少并且经济效益最好的发电机组、运行线路以及相关接地点的运行方式,也可以是配合检修计划的运行方式。最小运行方式选择时,应可以在最不利情况下,仍保证重要负荷的持续供电。对保护运行方式的选择而言,最小的运行方式应使流过保护装置的短路电流最小,可以用来确定设备的灵敏性。
1.3 正常运行方式
所谓正常运行方式,即依据电力系统运行时的正常负荷,确定应当断开和投入的线路和元件。电力系统备用容量不足时,正常运行方式就是最大运行方式。
1.4 事故运行方式
在电力系统发生事故时,有可能出现不常见的运行方式。例如,最大运行方式下,可以断开发电机或变压器等,或断开电源两侧的线路等。故障运行方式下系统的运行需视实际情况而定。
2 保护装置的相互配合
电网调度工作中,进行继电保护装置的选择时,使得保护装置合理相互配合十分重要。继电保护的四个基本要求是选择性、速动性、可靠性和灵敏性。保护装置的配合主要指动作参数与动作时限的合理配合,即速动性和灵敏性合理配合。灵敏度配合是指保护范围的配合,即电力系统中有故障发生时,距离故障点最近的保护装置应具有最高的灵敏度。而动作时限的配合,指的是本线路保护的时限比与之配合的相邻线路保护的动作时限大,并且留有一定的裕度。以下举例说明几种保护的配合。
2.1 长线路与短线路保护的配合
如图2所示,两条线路保护l与保护2相配合,一般而言,动作参数整定时保护l电流Ⅱ段与保护2电流Ⅰ段配合,即(K代表可靠系数)。但是,实际中,由于要比长很多,即的阻抗要远远大于的阻抗。于是,线路的保护2电流Ⅰ段的短路电流与线路末端短路时的短路电流相差不大。因此,用一般方式整定不能满足灵敏度的要求,需使保护l电流Ⅱ段与保护2的电流Ⅱ段配合,使得动作时限增加一个时间阶梯,即从0.5S增加至1S。
2.2 短线路与长线路保护的配合
如图3所示,同理,两条线路保护l与保护2相配合,保护l电流Ⅱ段应与保护2电流Ⅰ段配合。实际中,由于要比短很多,即的阻抗要远远大于的阻抗。于是,线路的保护2电流Ⅰ段的短路电流与线路末端短路时的短路电流相差很大。配合虽然灵敏度很高,但也不符合实际需求。在这种情况下,保护1的电流Ⅱ段可根据保证末端短路时的灵敏性来整定。
2.3 双回线与单回线保护的配合
双回线路的主保护为电流平衡保护或纵差动保护。它们一般无需与相邻线路或元件的保护配合。双回平行线路的后备保护为过电流保护,需要考虑配合相邻线路元件保护的问题,方法如下:
(1)若过电流保护接线方式为和电流接线,整定时按照双回线路,灵敏度校验时按照断开一回线路。
(2)若过电流保护安装于不同线路上,整定时按照单回线路,灵敏度校验时按照双回线路。
如下图4所示,保护l、2与保护5相互配合,保护3、4与保护7相互配合。
2.4 单回线与双回线保护的配合
如上图4中,线路的保护与线路、配合时,应考虑保护6的电流Ⅱ段配合双回线、动作区的末端短路。若如此配合无法满足灵敏度要求,则可延长动作时限,配合后备保护。
3 电网结构与继电保护的关系
电网结构对继电保护的运行方式影响很大,实际工作中,一般按照以下几个原则:
(1)单电源辐射型线路采用简单的电流保护;
(2)双回路平行线采用纵差动保护,可快速切除全线故障;
(3)线路较短的单回主干线路采用复杂、投资大的纵联差动保护;
(4)小容量发电机组接人电网时,可先解列装置从而实现简单保护;
(5)单回线或双回平行线带分支时,一般采用现代保护配合重合闸。
4 结语
本文阐述了电网进行调度工作时,选择继电保护运行方式的一些原则和方法。在此基础上,在满足电力系统运行的前提下,应尽量采取较简单的装置和设备,当其不能满足系统要求时才采用复杂设备。电力系统运行经验表明,采用的保护装置越简单,调试也会简单,可靠性更高。
参考文献:
[1]山东工学院编写组.电力系统继电保护[M].北京:电力出版社,1981.
[2]尤文,白文峰,王玉华等.继电保护原理[M].长春:雅园出版公司,1999.
[3]天滓大学编写组.电力系统继电保护[M].天滓:水利水电出版社,1984.
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