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浅谈电力系统稳态论文

学习啦【电力】 编辑:斯娃 发布时间:2016-09-12

  随着我国电力行业的不断发展成熟,我国越来越重视电力系统稳态分析问题。下面是学习啦小编为大家整理的电力系统稳态论文,供大家参考。

  电力系统稳态论文范文一:电力系统稳态分析

  摘要:电力系统作为一个强大的多维复杂系统,其稳态分析很重要。近年来,许多大型的电力系统引进了新型的设备,使得电力系统功能提高的同时,也更难控制了。由于电力系统的规模和复杂性都增加了,电力系统安全、经济、稳定运行的问题更应该得到重视。

  关键字:电力系统;稳定性;控制因素

  中图分类号:F470.6 文献标识码:A

  前言

  上世纪20年代以来,许多电力方面的研究者就开始意识到电力系统存在着稳定问题,并且许多研究者开始投入到电力系统的研究中。随着科技的发展和经济的进步,电力系统越来越复杂和庞大,电力系统稳定问题也越来越突出,给电力系统的稳定运行带来困难。

  1.电力系统稳定的定义

  2004年,专家在报告中给出了新的电力系统稳定的定义以及电力系统稳定的分类,报告中对于电力系统稳定定义这样描述的:电力系统稳定性是指在给定的初始运行方式下,一个电力系统受到物理扰动后仍能够重新获得运行平衡点,且在该平衡点大部分系统状态量都未越限,从而保持系统完整性的能力。并且报告中指出电力系统的稳定分为三大类,分别为电压稳定、功角稳定和频率稳定,又由这三大类分成各个方面的子类。

  电力系统的稳定性在整个系统的正常工作中占据非常重要的地位,决定了限制交流远距离输电的输电距离和限制交流电远距离输电的输电能力。除此之外,随着经济的发展与科技的进步,城市乃至乡村的用电量逐渐的增长,从而导致了一些大型的电网其负荷中心的用电容量越来越大,因此长距离的重负荷输电变得非常普遍。长距离的重负荷输电导致电力系统的安全运行也出现了很多问题,因此电力系统的稳定性需要进一步加强。

  2.电力系统稳定文类

  2.1功角稳定

  电力系统中的功角稳定是指系统中互联的同步电机保持同步的能力,电力系统同常见的功角稳定问题主要是缺乏足够的震荡阻尼。相对于其他的电力系统稳定研究,专家对于功角稳定的研究起步比较早,因此在研究方法和研究成果上也比较成熟。电力系统稳定中的功角稳定的研究主要是根据同步电机的电力矩变化以及同步电机的特性来找出导致功角不稳定的一些因素,例如同步力矩不足,或者阻尼力矩不足等稳定。功角稳定中出现的主要问题是由缺乏足够的同步转矩而导致的静态稳定和暂态稳定问题,除此之外还有因为缺乏足够的阻尼转矩而导致的小干扰稳定和大干扰稳定等问题。

  2.2电压稳定

  电力系统中的电压稳定研究比较晚,但是在电力系统稳定中的作用非常重要,近年来也得到许多研究者的重视。电压稳定性是指在一定的出事运行状态下,电力系统突然遭受了扰动,但是电力系统的母线能够维持稳定电压的能力。根据扰动的大小,电力系统的电压稳定分为打干扰电压稳定和小干扰电压稳定。有关报告中指出,功角稳定和电压稳定存在着一定的区别,但不是基于有功功率和无功功率之间的若耦合关系,电力系统在重负荷状态下,功角稳定和电压稳定都受到扰动前有功和无功潮流影响。

  2.3频率稳定

  电力系统的频率稳定也非常重要,一个电力系统的频率稳定是指电力系统在发生突然的有功功率扰动后,电力系统不发生频率崩溃,并且系统的频率能够保持或者恢复到允许的频率范围内的能力。电力系统的频率稳定主要用于研究 电力系统的低频减载配置的有效性和合理性,除此之外还研究电力系统的旋转备用容量以及计算机与电网的协调问题。

  电力系统的发电机组的一次调频功能关系着电力系统电网的频率稳定性。近年来,由于城市化与工业化的推进,用电量越来越多,电网的规模也越来越大,因此电力系统的发电机组的一次调频功能非常重要。为了满足近年来电力需求的增长,使得电力系统稳定安全运行,需要加强调速系统的管理,制定电网频率调整策略来提高电力系统的频率稳定性。

  3.电力系统稳定性的研究现状

  上个世纪20年代以来,许多电力方面的研究者就开始意识到电力系统稳定性存在着不少的问题,并且着手研究电力系统的安全稳定运行等重要方面。近年来,由于经济的发展和科技的进步,城市化及工业化都有了很大程度的发展,因此电力系统的安全稳定运行变得尤其重要。由于近年来用电量的增大,电网的规模也越来越大,电力系统失稳而出现的事故也频频发生,这些事故不仅危害了人身安全,也造成了巨大的经济损失和社会影响,因此,有更多的学者投入到电力系统稳定性的研究当中。对于电力系统问题的研究,功角稳定研究起步比较早,研究相对成熟一些,电压稳定研究起步比较晚,但是近年来也受到了各国学者的高度重视。

  4.电力系统稳定控制对象

  4.1发电机励磁

  发电机励磁控制的主要任务就是维持发电机或者其他控制点的电压在给定的水平上以及提高电力系统运行的稳定性,因此发电机励磁控制有两个目标:改善系统的稳定性和满足发电机机端电压的调节特性,其中系统的稳定性主要是指功角稳定。发电机励磁控制的这两个目标是互相矛盾的,因此大多数非线性励磁控制器在发挥作用时以控制发电机的功角为主来提高电力系统的稳定性。

  在电力系统稳定运行中,发电机励磁控制作为一种经济、有效的稳定控制措施受到广大电力研究者的关注。同步发电机的励磁控制器单元的工作原理如下:检测同步发电机的电压、功率、电流等状态量,然后按照标准的控制规律对励磁功率单元发出一定的控制信号,再通过控制励磁功率单元的输出来实现对励磁系统的控制功能。

  4.2负荷频率

  一个电力系统的负荷不是静止的,而是经常变化的,但是电力系统在运行时要保证功率的传输质量,因此依靠电力系统的频率对发电机负荷进行控制是非常有必要的。电力系统在正常运行时,一般不会有太大的负荷变化,仅会遭受比较小的负荷变化,所以在研究负荷频率时可以用线性模型来模拟电力系统的运行状态。有资料提出了一些关于电力系统负荷频率的研究,提出一种控制器叫做鲁棒负荷频率控制器,并且将这种控制器运用在电力系统中用来确保稳定。鲁棒控制器在电力系统的负荷频率控制中,适用于处理小参数不确定性,而自适应控制则用于处理大参数不确定性,因此负荷频率的控制进一步提高了参数不确定性的范围。

  4.3 FACTS控制

  柔性交流输电系统(FACTS)是用于描述一些基于大功率电力电子器件的控制器,这种控制器应用最新的电子发展技术和现代控制技术对电力系统的参数和电力系统的网络结构进行有效的控制,并且有助于实现输送功率的合理分配,降低输送过程中的功率损耗和发电成本,大幅度地提高了电力系统的稳定性。电力系统依靠这样的控制器,不仅能够提高整个电网的功率传输能力,而且能够使得电力系统更容易控制。

  4.4原动机汽门/水门

  近年来,在电力系统的稳定性研究中,原动机的研究也逐渐丰富起来,其中,原动机的“调速”系统发生了很大的改进。先前的原动机多数采用机械液压式“调速”系统,自从原动机改成了电液式“调速”系统,原动机的传动方式也发生了很大的改变。电液式“调速”系统的原动机,通过汽门/水门对原动机的转矩进行控制,能够有效地改善电力系统的稳定水平。

  5.结语

  在现代化的工业发展中,电力系统作为一个多维、多目标、关联性和分散性都较大的复杂系统,其安全稳定运行非常重要。在研究电力系统稳定工作时,必须对电力系统内部的结构及工作原理掌握深刻,更要对各种控制器的工作原理及注意事项了解全面,运用多种稳定控制方法,使得电力系统的安全稳定的运行。

  参考文献:

  [1]国家电网公司.国家电网公司电力系统安全稳定计算规定[Z].北京:国家电网公司,2006.

  [2]孙华东,汤涌,马世英.电力系统稳定的定义与分类述评[J].电网技术,2006,30(17):31-35.

  电力系统稳态论文范文二:应用型人才培养中“电力系统稳态分析”课程探析

  摘要:应用型技术人才的培养目标是培养生产、管理、服务第一线,具备综合职业能力和全面素质的高等技术应用型人才。电力系统稳态分析课程是高职电力系统自动化技术专业中一门重要的专业课程,应适用于以能力为本位、培养实用型技能人才的需要。着重从课程内容、课程实施结构、课程考核系统等方面探讨课程构建,并结合应天职业技术学院的办学实际,确立了具体实施方案,实践证明该模式对应用型技术人才的培养提供了改革思路。

  关键词:高职高专;电力系统;课程;构建

  作者简介:李焕(1971-),男,辽宁海城人,应天职业技术学院机电工程系,讲师,工程师。(江苏 南京 210023)刘海涛(1972-),女,湖北宜昌人,南京工程学院电力工程学院,副教授。(江苏 南京 211167)

  中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)30-0126-02

  一、应用型技术人才培养的背景

  高等职业院校是高等学校的重要组成部分。从世界范围看,高等职业教育是经济社会发展到一定阶段出现的一种新型高等教育,是和传统普通高等教育有着不同质的区别的另一种类型的高等教育,是以培养具有一定理论知识和较强实践能力,面向基层、面向生产、面向服务和管理第一线职业岗位的实用型、技术型和技能型专门人才为目的的高等教育,是职业技术教育的高等阶段。

  我国的高职教育起步较晚,发展扩张速度过快,在人才培养方面还存在很多不足。目前,很多高职院校的电力系统自动化技术专业沿袭了普通本科高校“重理论、轻实践”的人才培养方案,然而高职院校的专业建设和人才培养目标与强调学科体系的本科院校有明显的区别。[1-2]高职电力系统自动化技术专业的培养目标应兼顾学生职业的可持续发展,“以服务为宗旨、以就业为导向”,着重于培养应用型技术人才,适应电力系统生产一线的需要。

  “电力系统稳态分析”课程是应天职业技术学院电力系统自动化专业的核心课程。该课程的主要内容为电力系统的组成和技术特点、电力系统接线方式和电压等级、电力元件的参数计算及系统等值网络、潮流的分析与计算、线路导线选择、电压调整和频率调整、电力网络经济运行等。

  现阶段,如何结合现有的教学和实验手段,从而进一步提高“电力系统稳态分析”课程的教学效果,提升教学质量,为电力类应用型技术人才的培养提供可借鉴的思路和改革方向,是一个值得深思和探讨的问题。

  二、“电力系统稳态分析”课程中存在的问题

  1.课程理论性强

  “电力系统稳态分析”课程包括电力系统的稳态分析和暂态分析,是一门理论分析严谨、涉及内容广泛的电气工程自动化专业的核心课程。本课程既是后续专业课程电力系统继电保护、发电厂电气部分、电力系统自动装置等相关课程的理论基础,更是学生基本专业素质形成的关键课程。该课程内容理论性强,知识体系严谨。在以应用性和技能性为基本要求的高职教学中,对理论知识的要求是以“必须,够用”为度,因此,该课程在高职教学过程中存在着冲突与矛盾。

  2.课程对于学生的运算能力、专业基础能力要求较高

  “电力系统稳态分析”课程涉及的基本学科有电路、电机、电磁理论等。对电气理论、基本的分析和计算能力都有较高的要求。同时课程涉及的知识面广,综合知识的运用能力要求也比较高。

  3.“电力系统稳态分析”课程结构上是以知识内容为主线,强调知识结构和知识体系

  传统的结构为:电力系统的基本知识→元件的参数和等值电路→潮流计算→有功功率平衡及频率调整→无功功率平衡及电压调整→电力系统的经济运行。这种结构对于高职学生来说,往往会造成知识内容无法连贯,无法和实际应用有效结合。

  三、电力系统稳态分析课程的构建

  1.课程内容的重组

  “电力系统稳态分析”课程是以学生的专业基本素质的培养、基本的运算能力、技能的提高为基本目标,结合符合高职培养目标,以项目化教学为基本方法进行重组的。高职教育对理论知识的要求是以“必须、够用”为度,不强调理论知识的体系性。因此,对理论知识的要求应围绕着工程实际应用。“电力系统稳态分析”课程包括电力系统的基本知识、电力元件的参数及等值电路、潮流计算、有功功率平衡及频率调整、无功功率平衡及电压调整、电力系统的经济运行等部分内容。其中,电力系统基本知识方面要求重点掌握电力系统电压等级的概念。在教学实践中发现学生对额定电压的概念不太容易理解和掌握,因此必须不断强化额定电压的概念,进行相应的训练以加深理解;电力元件的参数及等值电路中要求会计算中等长度的架空线路、双绕组变压器的参数的计算,对于长线路、三绕组变压器和自耦变压器的参数不要求计算。对于参数的归算,以掌握工程计算中常用的平均额定电压之比计算为主,强调实用性,忽略知识结构的完整性;潮流计算工程中已实现计算机的计算,但手工计算是基础,因此通过开式网的潮流计算来训练潮流的基本计算方法和计算能力。对于计算机基础较好的学生拓展介绍计算机算法;频率调整重点要求学生掌握有功功率和频率的关系,掌握一、二次调频的过程,计算训练强调对基本概念的理解;电压调整重点掌握通过改变变压器变比进行调压的计算,其中重点训练双绕组变压器的调压计算。

  应该指出的是,课程内容的调整、重组与课程教学模式有很强的相关度,如何通过内容的重组与教学模式的创新更好地融合是该课程教学实施中关键的问题。

  2.课程教学模式的创新

  新型教学理念要求以学生为教学的主体。传统教育中以“课堂为主、教材为主、教师为主”,学生上课认真听课、仔细做笔记是一种被动的学习,对于提高学生的技能和能力的效果并不理想。因此,在教学过程中要不断强化学生的主动参与意识。让学生针对问题主动学习,提高知识的运用能力,增强运用知识解决实际工程问题的能力。   首先,教师给学生下达项目任务,让学生利用各种方法围绕目标任务自行分组讨论学习。在讨论学习过程中,教师参与并引导讨论,帮助学生理清思路,分解任务目标,分解知识点,寻找解决问题的方法和途径;其次,由学生根据目标任务结合讨论结果进行分析和计算;最终由老师总结知识点,解决疑难概念和计算中的问题,师生共同完成项目任务。

  项目化的教学实践性强,与真实世界密切联系,学生的学习更加具有针对性和实用性;学生的学习有很大的自主性,学生可以根据自己的兴趣选择内容和展示形式的决策机会,学生能够自主、自由地进行学习,从而有效地促进学生创造能力的发展;项目化教学可以将长期项目与阶段项目相结合,构成实现教育目标的认知过程,并具有学科交叉性和综合能力运用的特点。

  在本课程教学实践中,采用了长期项目与阶段性项目相结合的方法,即以某地区110kV区域电力网的设计为长期项目,分四个阶段性项目(如表1所示)。

  所有的教学工作都围绕着总体的项目任务来展开。这种任务化的方法使得学生在学习过程中对工作目标始终是明确的。对于概念的掌握、基本计算能力的训练都有很强的目的性和针对性,在具体实践中取得了良好的教学效果。

  3.课程考核方式的改革

  考试既是检验学生学习效果的一种手段,也是检查教师教学成效的重要途径。为此,设置一种科学合理的考核方法也是教学改革中十分关键的环节之一。本课程传统的考核方法是闭卷考试。闭卷考试作为考核的主要方法之一,是有其优点的。但是在高职院校以能力为本位的应用型技术人才培养过程中,闭卷考试的不足之处也是非常明显的。其最主要的缺点是对学生的技能不容易考查。

  针对项目式教学方法的使用,在考核方式的改革实践中可以加强形成性考核。即在每个阶段性项目实施结束后进行阶段性考核。考核的内容和形式可以是多种多样的,如可以直接采用阶段性项目实施结果作为考核依据,也可以在阶段性项目实施过程中根据学生的学习情况、讨论情况进行成绩的采集,甚至可以对分组讨论中学生分组配合、团队协作的过程进行考核。因此,这种考核是全方位、多方面的,对学生的综合能力、应用能力、协作能力都能进行比较全面的考查。

  四、结论

  高职教育的培养目标是培养应用型专门技术人才。理论学习要求“必须、够用”。通过“电力系统稳态分析”课程内容的重组和教学模式的创新以及考核方式的改进实现了以工程应用为主线、技能培养为目标、将理论知识融于实际应用的良好互动。教学实践证明,该方法使得学生不但较好地掌握了专业基础知识,而且显著提升了工程实践能力,取得了良好的教学效果。

  参考文献:

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  [3]贺秋丽,黄盼,许梅.电力系统及其自动化专业实验课教改探索[J].广西大学学报,2003,(S1):139-141.

  [4]汤雨.“电力系统自动化”课程教学改革方法思考[J].中国电力教育,2013,(2):57-58.

  [5]黄肇,黄满花,罗庆跃.“电力系统分析”课程教学模式的研究与实践[J].中国电力教育,2010,(28):101-103.

  [6]陈解放.基于中国国情的工学结合人才培养模式实施路径选择[J].中国高教研究,2007,(7).

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