区域小水电（共5篇）
区域小水电 篇1
0 引言
为了充分利用水电资源, 近年来, 在水力资源丰富的地区建立了许多小型水电站。这些小水电站的特点是单台机组装机容量非常小, 因此单台机组或单个电站对主网的动态特性影响几乎可以忽略不计。但是, 如果一个区域内的小水电站数目众多, 彼此之间的电气距离又非常近, 就形成了区域小水电机群。一个区域小水电机群的总装机容量可达到几百甚至上千MW, 小水电机群作为一个整体对主网动态特性的影响不容忽视。在分析主网的动态特性时, 如果采用包含每台小水电机组模型的详细模型, 将可能出现计算的“维数灾”问题, 而且也难以获得如此众多的单台小水电机组的实际参数。反之, 如果对小水电机群进行动态等值建模, 用一台或几台大容量的等值机来代替众多的小水电机组, 则不但可以方便地研究小水电机群对主网动态特性的影响, 还可以简化计算。因此, 区域小水电机群动态等值建模方法的研究具有十分重要的意义。
针对电力系统动态等值的研究[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11]已进行了多年, 目前最成熟的方法是同调等值法。同调等值的基本思想是:将在系统发生大扰动后以相近的转速摇摆 (即同调摇摆) 的发电机划为一个同调机群, 每个机群内的发电机被合并为一台等值机[5]。由于同调等值是基于大扰动后发电机的同调特性, 因此以往的研究中此法一般应用于暂态稳定分析中的外网等值。本文结合区域小水电机群的特点及电力系统动态稳定分析对动态等值的要求, 对传统同调等值加以改进, 提出一种基于同调聚合和网络化简的小水电机群动态等值建模方法。应用该方法对算例系统及含小水电机群的实际电力系统进行等值建模, 仿真结果表明采用该方法建立的等值模型精度可满足系统暂态稳定分析及小干扰动态稳定分析的要求。
1 动态等值建模过程概述
本文提出的区域小水电机群动态等值建模方法的基本步骤如下:
(1) 根据实际情况, 将系统划分为需要保留的研究系统和需要等值的外部系统, 两部分之间以联络线相连, 外部系统中连接联络线的节点为边界节点, 如图1 (a) 所示。
(2) 根据电气距离, 将外部系统中所有发电机划分为若干个同调机群, 每个同调机群对应一台等值机。
(3) 将属于同一同调机群的发电机等效移置至新引入的等值节点, 消去原有发电机节点, 并将网络中的负荷也等效移置至等值节点。
(4) 对移置至等值节点的同调发电机进行参数聚合, 得到等值发电机的参数。
(5) 保留外部系统的边界节点及等值节点, 对剩余网络进行化简, 消去其他中间节点, 得到等值网络。
(6) 边界潮流匹配。由于 (3) 、 (4) 、 (5) 中的化简并非完全精确, 所以不能保证等值前后由外网边界节点向研究系统注入的功率相等, 还需要通过调整等值系统的注入功率, 增加一个等值负荷, 实现边界潮流匹配。
经上述步骤, 可得到由等值发电机和等值负荷组成的外部系统动态等值模型, 如图1 (b) 所示。
2 参数聚合
等值过程中采用保持模型结构的参数聚合法来获得等值发电机的参数, 即将等值发电机视为由转子、电磁回路、励磁系统等环节组合而成, 对每个环节按照等效原则逐个进行动态聚合[5]。
对发电机转子运动方程的聚合过程说明如下。
设发电机k的转子运动方程为
式中, 各参数值均为以发电机k自身容量SG.k为基准的标幺值。将属于同一机群{CG}的发电机的转子运动方程相叠加, 并计及群内各同调机组转速相同的假设, 聚合得到以等值机容量SG.eq为基准的等值机转子运动方程为
用等值机参数表示的等值机转子运动方程为
式中的参数均为以等值机容量SG.eq为基准的标幺值。对比式 (2) 与式 (3) 可得
对于发电机电磁回路和励磁系统的聚合, 可以分为三种方法:加权平均法[6]、时域聚合法[7,8,9,10,11]、频域聚合法[5,12,13,14,15]。
2.1 加权平均法
由式 (4) 、式 (5) 可见, 聚合后等值机的惯性时间常数和阻尼系数等于各同调发电机相应参数按容量加权的平均值。加权平均法, 就是用类似的方法对发电机电磁回路和励磁系统进行聚合, 即认为等值发电机的参数值为各同调发电机参数的加权平均值, 可由式 (6) 求得等值机电磁回路方程及励磁系统各环节参数。
其中:Xeq为等值机某参数;Xk为第k台发电机与之对应的参数;SG.k为第k台发电机的容量;SG.eq为等值机的容量。
2.2 时域聚合法
当以矩阵的形式表示发电机电磁回路方程及励磁系统状态方程时, 表示等值机的矩阵方程与表示同调发电机的矩阵方程的系数矩阵应具有相同的结构, 时域聚合法就是根据这一矩阵结构的约束条件得到等值发电机的相关参数。下面以发电机电磁回路的聚合为例进行说明。发电机采用四阶模型, 发电机定子电压方程可以表示为
于是, 第k台发电机的电流可表示为
写成矩阵形式为
对于等值机电流有同样表示
其中, 系数矩阵kA与eA具有相同的结构, 即
所以, 只需求出矩阵eA, 即可得到等值机的暂态电抗Xde、Xqe。
在以各自的纵、横轴为参考轴的情况下, 同调发电机和等值发电机电流分别可表示为
当上述电流均转换到公共的同步参考轴 (7) D, Q (8) 下表示后, 根据功率守恒, 等值发电机的电流应等于m台发电机的电流之和, 即
(7) dk, qk (8) 与 (7) D, Q (8) 位置关系如图2所示。
电磁量 (7) fdk, fqk (8) 从 (7) dk, qk (8) 坐标到 (7) D, Q (8) 坐标的转化关系式为
由式 (14) 、式 (15) 可得
式中, ka为将同调发电机移置至等值节点时引入的移相变压器的变比, ak (28) UdqkUdqe。
对比式 (13) 与式 (16) , 可得
将经上述计算得到的eA代入式 (11) 即可得到等值机暂态电抗参数Xde、Xqe。将式 (7) 所示的定子电压方程分别换成用Xd、Xq、qE表示和用Xd、Xq、dE、qE表示的形式, 则可用同样的方法得到等值机的同步电抗Xde、Xqe, 次暂态电抗Xde、Xqe。
应用类似的方法可聚合得到等值机的定子回路时间常数和励磁系统参数值。
2.3 频域聚合法
采用频域聚合法求解等值发电机参数的基本思路是选择一个结构与同调发电机相同的等值模型, 确定等值机模型各环节对应的频域传递函数结构, 然后将等值机传递函数与同调发电机对应环节的综合传递函数在频域上进行拟合, 从而得到等值机模型参数。
频域聚合的过程如下:首先确定待聚合的各发电机传递函数的集合函数, 记作G (50) (s) , 一般为各发电机相应环节传递函数的加权和;再选择等值机相应环节的数学模型, 并设其传递函数为G* (s) , 其参数待确定;对等值机传递函数参数寻优, 使等值机传递函数与各单机传递函数的集合函数有最接近的频域特性, 即对下列目标函数作优化。
从而确定等值机参数。
2.4 实用聚合方法分析
上述三种参数聚合方法中, 加权平均法最简单, 但缺乏理论依据, 而时域聚合法和频域聚合法均有严格的理论推导;时域聚合法的计算量较小, 但只适用于待聚合的发电机模型结构相同的情况, 在应用时有一定局限性;频域聚合法不要求待聚合的发电机有相同的模型结构, 普适性较强, 但计算量最大。仿真分析表明, 时域聚合法和频域聚合法得到的等值模型参数的准确性较接近, 加权平均法则稍差一些。
对于实际系统而言, 一个区域内的小水电机组通常具有类似的模型结构, 因而在对小水电机群进行等值建模时频域聚合法的优势并不明显, 故在本文提出的等值建模法中将不采用频域聚合法。比较另外两种聚合方法, 一方面, 加权法的计算量比时域法要小得多;另一方面, 从等值效果来看, 加权法与时域法的差距并非很大, 尤其当同调机群模型参数本身并不十分精确, 例如多数机组采用典型参数的情况下 (事实上对于小水电机组而言这种情况非常常见) , 这种差距将更不明显。综合考虑计算量及等值精度, 在本文提出的发电机群动态等值建模方法中采用时域/加权混合法进行参数聚合:对于那些对动态特性影响较大且同调发电机模型参数准确的参数, 采用时域法进行聚合;对于那些对动态特性影响较小或同调发电机模型中采用典型值的参数, 采用加权法进行聚合。
3 网络化简的改进REI法
传统的REI等值[15,16,17,18]的做法是将外部系统中的有源节点按其性质的相关性归并为若干组, 每组有源节点用一个虚拟的等价有源节点来代替, 等价有源节点通过一个无损耗的虚构网络 (REI网络) 与原有源节点相连。等价有源节点上的有功、无功注入功率是该组原有源节点有功、无功功率的代数和。接入REI网络和等价节点后, 原来的有源节点变成了无源节点。然后将所有要消去的无源节点用常规的方法消去。假定扩展了REI网络以后的网络导纳矩阵为
式中:下标E表示要消去的节点集;下标I表示要保留的节点集。消去E中所有节点得到由I中节点所组成的简化网络的节点导纳矩阵为
在本文提出的等值建模方法中, 在进行网络化简之前已经将待等值区域内的发电机和负荷节点做了合并处理, 需要消去的中间节点均为无源节点, 这一点与常规REI等值中对有源节点的处理类似, 因此可以直接根据式 (20) 计算等值网络参数。
等值后的并联支路, 代表了自边界节点看出去的外部网络的充电和补偿并联支路。因为外部网络的串联阻抗值较小, 所以外部系统的并联支路有集聚于边界节点的趋势, 即不管外部的并联支路离边界节点多么远, 等值后接在保留节点上的并联支路都约等于外部系统中所有并联支路之和, 甚至更大[16]。也就是说, 用上述方法得到的等值网络中, 保留节点处将有很大的接地导纳 (大都是容性) , 这些接地支路会产生极为可观的无功功率, 给出了完全错误的无功增量响应。这样就可能导致等值后潮流不收敛或潮流解与等值前相去甚远。为了解决这一问题, 本文提出一种适用于同调等值网络化简的改进REI法, 具体的步骤如下:
(1) 将待等值区域内的发电机母线进行合并, 引入等值母线;
(2) 将中间节点的负荷都恒功率地移置到等值母线上;
(3) 不考虑网络中的并联接地支路, 按式 (19) 的形式形成节点导纳矩阵;
(4) 根据式 (20) 计算等值导纳矩阵YEQ, YEQ非对角元素的负值即为对应边界节点之间或边界节点与等值节点之间的支路导纳。
由于上述化简过程忽略了接地支路, 对潮流结果有影响, 可能导致等值前后边界潮流失配, 因而在得到等值网络后, 还需要进行边界潮流匹配。
4 边界潮流匹配
由于经过网络化简后的等值网络与原外部系统相比, 其网络结构发生了变化, 所以即使等值系统中等值发电机和等值负荷的注入功率与原外部系统发电机和负荷的总注入功率相等, 亦不能保证等值前后由外网边界节点向研究系统注入的功率相等, 即不满足等值前后联络线潮流和研究系统内部电压分布及线路潮流不变的要求。由于研究系统与外部系统之间仅通过联络线联系, 而等值前后研究系统的结构和参数并未变化, 如果能保证等值前后联络线上送出功率一致, 则研究系统内部电量也不变, 所以问题的关键是如何使得等值前后联络线潮流一致。
为此, 本文提出了一种简单的方法来实现边界潮流匹配, 即通过在等值网络的边界节点增加一个差额负荷来改变边界节点的注入量, 从而调整联络线潮流使之与等值前一致。以图3所示的单联络线系统为例, 说明边界潮流匹配的过程。
图3中, 节点i为外部系统的边界节点, 通过联络线i-k与研究系统内的节点k相连。等值前, 外部系统向边界节点i注入的功率为Si0, 联络线i-k上的功率为Sik0。等值后, 等值系统向边界节点i注入的功率为iS, 联络线i-k上的功率为Sik, 则等值前后联络线功率偏差为Sik-Sik0。为消除联络线功率的偏差量, 在边界节点i处增加一个差额负荷 (35) Si (28) Sik-Sik0。对修改后的等值模型再进行一次潮流计算, 此时联络线功率偏差量明显减小。如果此偏差仍不能满足精度要求, 可按相同的方法继续在边界节点i处增加一个功率大小等于新偏差量的差额负荷。一般经过两到三次迭代, 联络线功率的偏差量已经很小, 可以认为等值前后联络线潮流一致。
5 算例分析
5.1 等值模型有效性验证
(1) IEEE 10机39节点算例
10机39节点系统网络结构如图4所示, 参数设置与PST软件包中算例数据文件一致。令图中的G1、G8~G10所在区域为研究系统, 剩余部分为外部系统。根据电气距离将外部系统的发电机分为两个同调机群, G2、G3为一个机群, G4~G7为另一个机群。采用本文提出的动态等值建模方法对外部系统进行等值, 得到等值后的系统结构如图5所示。
为了比较不同参数聚合方法的效果, 分别采用加权法、时域法、频域法计算等值发电机参数, 原始各发电机参数及三种方法得到的等值机参数如表1和表2所示。
等值机参数分别采用由加权法、时域法、频域法得到的结果, 利用Matlab平台下的PST软件包分别基于原始系统模型和三种等值模型进行了大量工况的仿真验证。由于篇幅限制, 此处给出其中一个工况仿真结果:0.5 s时线路17-18上靠近母线17处发生三相短路故障, 0.6 s时跳开母线17处断路器, 0.65 s跳开母线18处的断路器, 仿真时间为5 s。原始系统模型和三种等值模型的暂稳仿真曲线对比结果如图6~图9所示, 基于这四种模型的小干扰稳定分析结果如表3所示。以下各图中, ori表示原始系统模型的仿真曲线, ave、time、fre分别表示等值模型参数采用加权法、时域法、频域法得到的结果时对应的仿真曲线。
从上述仿真结果中可以发现, 基于三种聚合方法得到的等值模型均与原始系统模型具有一致的暂态响应趋势, 满足等值的要求。从暂态曲线的相似程度来看, 基于加权法得到的等值模型的等值效果要比其他两种方法略差。
表3中模式3、6、7、9为外部系统内部机组之间的振荡模式, 其他模式为区域间振荡模式。可见, 等值后区域间振荡模式均得以保留, 且等值前后系统的振荡频率误差不超过0.05 Hz, 阻尼比误差不超过1%。可以认为等值前后系统具有相近的振荡模式及模态分布, 达到了等值要求。另外, 从本算例的小干扰仿真结果还可以看出, 采用三种聚合方法得到的等值模型的小干扰计算结果十分接近, 且均较好地吻合了原始系统的小干扰计算结果。
(2) 恩施电网动态等值
湖北西部的恩施州境内分布了近30座小水电站, 共计89台小水电机组, 总容量达1 095 MW。为了分析恩施小水电机群对湖北主网动态特性的影响, 采用本文提出的动态等值建模方法对该地区的小水电机群进行动态等值建模, 将这89台小水电机组等值为一台容量为1 095 MW的等值机。
为了说明等值模型的有效性, 在PSASP仿真软件中分别建立恩施系统的详细模型和等值模型, 设置了多种故障状态进行仿真, 并进行了小干扰稳定分析。图10、图11所示为在恩施外送联络线恩施-鱼峡500 k V线路恩施侧设置三相瞬时短路故障时, 详细模型与等值模型的仿真曲线对比。
表4所示为详细模型与等值模型小干扰分析结果对比, 表中列举的仅为阻尼比小于10%且恩施小水电机组参数程度较高的振荡模式。
仿真结果表明, 详细模型与等值模型具有相近的暂态响应曲线和小干扰分析结果, 验证了本文提出的发电机群动态等值建模方法的可行性。
5.2 等值负荷对等值模型精度的影响分析
上述得到的外部系统动态等值模型中包含了等值发电机和等值负荷, 其中等值发电机的功率为该区域所有发电机功率之和, 等值负荷的功率除了与外部系统的负荷相关外, 还与外部系统网络等值情况有关。为了考察等值负荷对于系统动态特性的影响, 在保证联络线功率不变的前提下, 调整等值发电机出力与等值负荷的大小, 即改变等值系统的发电/负荷功率配比, 观察不同等值机/负荷比例情况下, 系统动态特性的变化。
采用本文所述的方法对10机39节点系统中的外部系统2进行等值, 并将得到的等值模型记为等值模型I。在保持联络线 (即图4中的联络线9-39、3-4、14-15) 功率不变的前提下, 逐步减小等值负荷, 并相应减小等值发电机出力, 可得到一系列等值模型。取等值负荷功率为等值模型I中等值负荷功率的80%、60%、40%、20%、0% (即等值负荷功率为0, 只含等值发电机) , 并记相应的等值模型为等值模型II~VI。原始模型与等值模型I~VI的小干扰分析计算结果如表5所示。
在前述得到的恩施电网动态等值模型中, 在保持联络线外送功率不变的前提下, 改变等值系统的发电/负荷功率配比, 得到一系列等值模型并进行小干扰分析计算, 结果如表6所示。其中, 等值模型1为初始等值模型, 等值模型2~6分别为将等值1中的等值负荷减小为初始值的80%、60%、40%、20%、0%时对应的等值模型。
由表5~表6结果可见, 当减小等值负荷功率, 即增大等值模型的发电/负荷功率配比时, 对所关注的振荡模式而言, 其振荡频率几乎不变, 阻尼比略有变化, 但变化幅度不大, 在允许范围内。
上述算例仿真结果表明, 等值负荷对于系统小干扰稳定性的影响较小。从定性角度分析, 当等值发电机参数保持不变, 仅改变等值模型的发电/负荷配比且保持联络线功率不变时, 可认为全系统的发电机参数和初始稳态运行点基本不变, 因此全系统的小信号线性化模型基本不变, 从而系统小干扰分析结果基本不变。
6 结论
基于在分析含小水电机群的电力系统的动态特性时, 对区域小水电机群进行动态等值建模的实际需求, 本文在同调等值法的基础上加以改进, 提出了一种区域小水电机群动态等值建模方法。该方法应用基于加权平均法和时域聚合法的混合方法计算等值发电机参数, 采用改进REI法化简剩余网络, 并利用在边界节点增加差额负荷的方法实现边界功率匹配。采用提出的方法对10机39节点系统和恩施小水电站群进行等值, 仿真结果验证了该方法的可行性。进一步仿真分析表明, 等值负荷对于系统动态特性的影响较小, 这为区域发电机群在线动态等值建模奠定了基础。
摘要：在对含小水电机群的电网进行分析时, 若要研究小水电机群整体的动态特性, 采用包含每台小水电机组模型的详细模型并不方便。实用的方法是先对小水电机群进行等值建模, 再在等值模型的基础上进行各种分析。提出了一种区域小水电机群动态等值建模方法, 该方法以同调等值为基础, 对参数聚合、网络化简等环节加以改进, 可以快速得到区域小水电机群的动态等值模型。基于该方法对IEEE10机39节点系统和湖北恩施地区小水电机群进行动态等值建模, 仿真结果证明了所提等值建模方法的有效性。在此基础上, 通过进一步仿真分析了等值负荷对于动态特性的影响, 为区域发电机群在线动态等值建模奠定了基础。
关键词：小水电机群,动态等值,同调等值,参数聚合,REI等值
区域小水电 篇2
应用景观生态学原理,建立了区域景观格局指标体系;以黄河黑山峡水电开发建设方案为背景,在3S技术支持下,通过对TM影像解译,在获取大量数据和分析项目区景观格局现状的基础上,研究了水电开发备选建设方案对区域景观格局的影响.结果显示,备选方案中的.梯级方案实施后,区域景观的多样性、均匀度以及景观生态风险指数变化不大,对区域原有景观生态系统的影响相对较小,区域原有生态体系的性质和功能没有发生显著变化.
作 者：张文静 王小文 王兵 马俊杰 王伯铎 王旭红 吴汉涛 ZHANG Wen-jing WANG Xiao-wen WANG Bing MA Jun-jie WANG Bo-duo WANG Xu-hong WU Han-tao 作者单位：张文静,王小文,王兵,马俊杰,王伯铎,王旭红,ZHANG Wen-jing,WANG Xiao-wen,WANG Bing,MA Jun-jie,WANG Bo-duo,WANG Xu-hong(西北大学,城市与资源学系,陕西,西安,710069)
吴汉涛,WU Han-tao(中国水电顾问集团,西北勘测设计研究院,陕西,西安,710065)
区域小水电 篇3
一、有关集控系统的分析
在一定的区域内, 如果存在多个小型水电站, 那么就需要对这些水电站进行集体的控制和管理。区域水电站需要按照统一的管理原则进行优化设计, 能够使这些小型水电站在调控上实现一体化, 可以通过遥控、遥信、遥调以及遥测进行各个接入口位置和平台的设计。在这些设备的控制上主要采用计算机网络连接系统, 这样可以对整个区域中的水电站进行监督。目前计算机科学技术得到了迅猛的发展, 这使得集控系统与计算机之间实现了真正意义上的联网, 对各个水电站所运行的状态以及运行的参数进行了解, 由此, 管理人员和对设备运行进行负责的人员, 可以及时的掌握水电站的运行状况。计算机网络不仅要与水电站的总机联系, 还要个各个级别的分系统进行连接, 接受总机的调度和管理, 规范运行。以上这些做法能够对水电站的负荷进行合理的分配, 以此来使区域的水文电力情况得到优化。提高水电站的经济效益, 对此区域内部的综合治理提供便利条件。
集控系统所使用的计算机软件应该更具模块化, 优化各方面的结构设计, 这样系统在进入工作状态以后可以有能力进行规模化的扩充, 遇到系统问题能够进行自我诊断。若计算机集控系统某一部分出现问题, 那么该系统可以保持正常的工作状态, 若要提供集控系统的访问, 就要对外部的接口和网络发布功能进行丰富配置。
二、集控系统的设计原则
集控系统的设计原则是为了保障集控系统能够正常的进行运行。具体原则主要有以下几个方面:
第一, 系统接受调度命令的设计。接受命令才能对水电站进行监督和控制。在总集控中心向各个分中心发送指令, 便可以实现远程遥控和遥测等, 这对于水电站的优化和管理都有促进作用。第二, 阶梯中心需要向上级系统提供相关参数和信息等数据, 然后接受调度机构的各种命令, 实现数据间的传输和通信。第三, 实现集控中心的电网调度AGC和AVC命令, 并把这些命令传达给LCU。第四, 要严格的落实国家关于水电站集控的各项安全防护规定, 并且集控系统还要支持各软件的开发和应用, 若第三方软件存在也能够进行可靠的运行, 完成通信。第五, 系统的运行必须安全可靠, 及时的清楚一些冗杂部分和系统垃圾, 以免发生故障影响系统的运行。除上述原则以外, 还要注意系统的容错设计、系统硬件软件的的使用、抗干扰性和投资原则等。
三、区域小水电站群集控结构
(一) 结构分析
集控中心为了提升自动化, 减少人员设置, 一般按照无人值班的设置原则进行总体方案的研究。在各个小水电站和集控中心处, 选择计算机监控系统进行全面的监督和管理, 另外引进高科技的软件和硬件武装系统。此集控系统的稳定安全运行能够提升水电站的运行状态, 利用一些冗余技术和全面分布式的系统结构可以使集控系统更加安全、实用、可靠和经济。集控中心是由计算机监控系统、水电站的远程控制中心共同构成的, 使用开放的分层结构对水电站的运行状态和各种数据进行监督控制。本文所讨论的系统采用IEEE802.3设计方案, 使用分层新样式的快速交换式以太网。
(二) 网络结构分析
水电站流域的主干层, 在集控中心的传输速度设定为100M;厂站层:该层主要负责对水电站进行监督和控制, 需要利用100M的网络与现地层进行连接, 所选网络为光纤星形网。现地层就是对现场设备进行控制的层, 利用大网进行连接。在调度层, 要选择较为专业的通讯数据网完成连接。在区域水电站的集控系统中, 交换机是控制整个网络的核心部分, 它主要与其他交换机进行联络, 然后形成较大的一个星形状的网络。在集控系统中, 上位机要连接网络然后实现对水电站中LCU的控制, 这样流域的运行能够被更加全面的遥控遥测, 提升水电站的经济运行和调度功能。这样能够在很大程度上矫情水电站的数据传输, 以免集控中心的数据传输被上机系统所干扰。与此同时, 在区域水电站的集控中心, 计算机网络所监视的到的数据要与其所在的上一级调度进行数据通信才能完成每一个级别的调度机构所需要的水电站信息的传输。
四、集控系统的配置
(一) 硬件配置
在集控系统的硬件配置方面需要两台以上的主机, 一般采用的是惠普品牌主机, 它具有比较高的性能, 且能够完成多任务工作站的建构。此硬件设置的功能是对数据进行实时的采集和处理, 并且把这些数据想通讯站报告。两台主机主要是对集控中心各个部分的电站进行监督和管理, 通过AGC计算和处理对水电站情况进行反应, 同时还能对故障进行分析, 一些小故障可以进行自我修复。
配置需要通信服务器、web服务器以及GPS系统和打印机。打印机选择黑白激光的, 然后完成各项打印任务。GPS系统需要对串口进行监控以使其能够与服务器的时钟同步。Web服务器, 需要对监控系统进行安全检测, 保障安全的基础上设置隔离装置, 与外网进行连接, 这样, 授权对象就可以通过计算机网络浏览器对水电站的运行情况进行了解。通信服务器的存在, 是用于实现调度和集控之间的通讯, 一般在节省成本的情况下, 服务器还要设置与其水电站的通信结构。
(二) 集控系统的控制
区域性的水电站, 需要进行统一的管理和操控。按照现地优先的原则, 对一些控制权限进行设定。在水电站集控系统正常运行的情况下, 集控中心需要对所有的分系统进行远方控制和监督。如果梯级的控制中心和水电站之间出现通讯故障或设备遇到检修, 则需要把电站的控制权力转移到电厂。一般按照“选择-确认和执行”的方式进行, 这样每一个步骤的软件都需要进行校验, 发现错位及时的关闭该系统的逻辑功能, 以免硬件发生损坏。
结语
随着国家经济的不断发展, 水电站发挥的作用越来越大, 因此对一定区域内部的水电站进行集体监控和管理能够更好的促进水电站经济效益的提升, 集控系统随着计算机科学技术的进步已经日臻完善, 但是还要进一步努力去研究出更完善的系统, 创造无人值班和无人控制式的集控系统, 提升水电站管理的自动化水平, 促进区域的经济发展和国家的经济发展。
摘要：随着我国经济的快速发展, 社会各企业事业单位都在不断的进行改革, 以能够适应现代科学技术的发展。随着国家信息化的加强, 企业的发展也开始面向自动化。水电是人们生活和社会发展之间不可或缺的必备项目之一, 一些大小型水电站都在进行改革创新, 促进自身安全的提升, 不断提高区域小水电群集控系统对水电站的监督和控制, 这样可以不断优化我国小水电展的发展, 从而促进人民生活和国家经济的发展。
关键词：区域,小水电站,群集控,设计
参考文献
区域小水电 篇4
(一)国民收入法。这种方法基于国民收入支出法中的固定资本形成总额计算固定资产投资对GDP的拉动作用,简称其为国民收入法。其公式为贡献率=报告期固定资本形成总额增量/同期GDP增量
(二)投资乘数法。其公式为:投资引发的GDP=投资乘数×报告期固定资本形成总额。其中:投资乘数=1/(1-边际消费倾向)
(三)投入产出法。此种方法主要通过投入产出表中反映行业间投资产出关系的系数,计算增加某个或国民经济各部门单位最终使用时,对各部门产出的影响。
用国民收入法计算投资对经济增长贡献度时,只考虑由固定资产投资形成的固定资本形成总额对经济增长的直接贡献,并没有包括因投资间接引起的消费增长从而对经济增长的贡献,即所谓的乘数效应。而投资乘数法虽然通过边际消费倾向这一指标反映了一定量投资对GDP的贡献,但是只考虑到行向旁侧效应,并没有考虑到列向旁侧效应。而投入产出模型中的投入产出乘数即(I-A)-1考察的是每增加一个最终产品对社会总产品的拉动作用和贡献大小,体现的是最终产品对整体经济的带动作用。
我们要研究水电站建设对区域经济的拉动作用,投入产出模型更能全面的体现这项投资对区域经济的带动作用。所以重点阐述一下列昂惕夫投入产出模型来分析水电站建设对区域经济的拉动作用。
列昂惕夫的投入产出分析从国民经济由多部门组成的整体出发,研究各部门产出的均衡,当国民收入的支出总量或结构发生变化时,国民经济各部门的产出随之发生相应变动,称之为多部门乘数效应,即波及效应。其基础是生产过程中的产品消耗。为提供最终产品,相应部门在其直接生产过程中要消耗有关的各种产品,而这些被消耗的产品即中间产品在其生产过程中又要消耗各种产品,这种中间产品的生产和消耗一轮又一轮地持续下去,就是波及效应。波及效应的大小和范围取决于由各部门的生产技术所决定的部门之间的联系状况。随着现代产业结构的发展,部门之间的联系越来越紧密,在某一个部门所产生的变动,最终可能波及到几乎整个经济,使最初的微小变动累积成整个经济的很大变动。在现实中,绝大多数经济系统是开放的,他们从外地输入产品作为中间使用和最终使用,也对外输出产品。因此波及效应在系统内部的扩散过程就会被输入的中间产品阻断,并通过他们将这个扩散过程转移到外地。因此,波及效应一般不是一个封闭性整体,而是一个由本地生产的中间产品(中间自产品)和输入的中间产品(中间输入品)共同作用,在本地和外地运动的开放性整体。但这里重点研究对本地的波及效应。
为能清楚地说明问题,我们需要引入补充性投入产出表的行平衡关系式:
式中,Ad是自产品直接消耗系数矩阵,各列表明相应部门生产1个单位的总产品所消耗的本地生产的各部门产品;Yd是最终自产品向量,本地生产的供最终使用的各部门产品;X是总产品向量,由中间自产品(AdX)和最终自产品二部分组成;Am是输入品直接消耗系数矩阵,各列表明相应部门生产1个单位的总产品所消耗的外地生产的各部门产品;Ym是最终输入品向量,外地生产的供最终使用的各部门产品;
YM是输入品向量,由中间输入品(AmX)和最终输入品二部分组成。
我们再引入(I-A)-1矩阵,它称为列昂惕夫逆矩阵,由本地的生产技术所决定,源于投入产出分析的基本模型
式中,A是直接消耗系数矩阵,它等于自产品直接消耗系数矩阵Ad与输入品直接消耗系数矩阵Am之和,其含义十分清楚;Y是净最终使用向量,它等于最终使用向量■减去输入品向量YM,或等于最终自产品向量Yd减去中间输入品向量(YM-Ym)。
将(3)式变形为
左式是最终目产品所诱友的产出,它由右式的二部分组成:本地总产出和由中间输入品扩散到外地的产出,因此(I-A)-1矩阵是各部门提供1个单位的最终产品所诱发的本地和外地的全部产出,反映了整体的波及效应。
从(3')式中可以清楚地看出,如果没有输入品或者输入品全部作为最终产品,这时Am等于0,最终自产品诱发的全是本地产出,(I-A)-1矩阵只是各部门提供1个单位的最终产品所诱发的本地产出,没有外地波及效应。当有中间输入品时,Am大于0,因此(I-A)-1矩阵不仅反映了本地的波及效应,还反映了由中间输入品扩散到外地的波及效应,但它不是本地波及效应和扩散到外地的波及效应的简单之和———因为外地的生产技术一般不同于本地的生产技术且未知,而是现实的本地的波及效应和用本地的生产技术模拟的扩散到外地的波及效应之和。这个模拟的波及效应虽不是外地实际的波及效应,但它实实在在地反映了由于输入中间产品而给本地波及效应带来的缺损。
(I-A)-1矩阵是各部门提供1个单位最终产品所诱发的全部产出,包括各部门提供的1个单位最终产品(在主对角元素里)和由此带来的直接与间接的消耗,因此它还是多部门乘数矩阵。例如第(3)式,用最终产品Y左乘(I-)-1就得到由最终产品诱发的全部产出即总产品(包含最终产品);再如下面第(4)式,A是直接消耗系数矩阵,左乘(I-A)-1就得到由直接消耗诱发的全部产出即完全消耗系数(包含直接消耗系数)。尽管(I-A)-1矩阵反映了整体的波及效应,但它不能直接作为波及效应分解的象。波及效应产生的基础是生产过程中的产品消耗，作为被分解的对象只能是完全消耗,因此需要剔除(I-a) 1矩阵里包含的各部门1个单位的最终产品，令：
B就是投人产出分析中的完全消耗系数矩阵，也就是各部门提供1个单位的最终产品所诱发的全部中间产品，它作为被分解的对象又可称为完全波及效应矩阵。
将⑴式求解，得
从式中看到,(I-A4 i是各部门提供1个单位最终产品所诱发的本地全部产出。将(I-AW 1右乘Ad剔除其所包含的1个单位的最终产品，就转换为自产品完全消耗系数矩阵，其含义是各部门提供1个单位最终产品对自产品的直接和间接的消耗之和，即各部门提供1个单位最终产品通过自产品直接消耗所诱发的全部中间自产品(参看(5)式)。由于本地波及效应只能通过中间自产品来扩散，因此自产品完全消耗系数矩阵(I-Ad) Md完整地反映了本地波及效应。
BD作为完全波及效应的组成部分，又可称为本地完全波及效应矩阵。
本文研究的是水电站建设对区域经济的拉动作用，即研究各部门提供最终产品对区域总产品的贡献，也就是研究最终产品对自产品的直接和间接的消耗之和。所以投人产出模型中的外地波及效应及完全及效应的分解在这里不再详细阐述。
各部门的消耗系数Ad反映的是部门技术关系的技术系数，在短期内是固定值，根据我上文已推出的本地完全波及效应矩阵即%=(1-Ad)啖'这项投资对区域经济的拉动值也就迎刃而解。
在计算时应注意的问题：
a.价格基准问题
b、在价值型投人产出表中，价格的基准有多种确定手段，有生产者价格和消费者价格。在建立投入产出表之前如果不能对价格问题作出合理判定，将影响投人产出分析问题的准确性。至于应该采取哪种价格体系，在实际工作中应该结含具体问题进行具体的分析。
二、直接消耗系数的修正
可能由于科学技术的进步和经济的发展，各部门的技术经济联系已经发生变化,因此有必要对直接消耗系数进行修正。
参考文献
[1]、沃西里·列昂惕夫．投入产出经济学[M]崔书香，潘省初，谢鸿光译．北京：中国统计出版社，19901
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区域小水电 篇5
由于小水电具有技术标准低、工程简单、建设工期短、一次性基建投资不大、经济效益稳定、政策扶持等优点, 在一些水电资源丰富地区较为普遍。小水电往往装机容量小, 受水流影响非常大, 给电网调峰带来负面影响, 水电站的电压频率等电能质量指标, 往往也低于电网标准, 给电网运行带来不利影响。小水电站重生产, 轻管理, 其一次主设备、继电保护装置经常因管理不善、不按周期校验, 导致在故障跳闸情况下, 小水电无法及时与电网脱离, 危胁电网的安全运行。
1 问题的提出
小水电站常分布在水电资源丰富的山区变电所, 小水电电站一次接线方法主要分为2种:一种是装机容量小于800 k W的电站, 采用公用线路上T接, 与电力用户混杂在一起;另一种是装机容量800 k W以上的用户, 采用10 k V专线接入, 大于1 500 k W的, 则一般采用35 k V专线接入。
山区变电所 (35 k V电压等级) 一般在35 k V母线处装设有35 k V故障解列装置, 当检测到35 k V母线失压或不平衡电压时, 延时1 s解列专线水电, 但出于维护用电户利益的考虑, 不解列含有小水电的公用线路。故障解列装置解列小水电线路后, 35 k V主供线路重合闸经1.5 s检无压条件满足, 得以动作, 保证主供线路得以重合。
此方式的自动装置配置在正常情况下无问题, 尤其是早期变电站通常采用电磁型保护, 若发生如图1所示的故障时, 当35 k V主供线路因瞬时性故障跳闸后, 受端变电所35 k V故障解列装置动作解列小水电A、专线小水电B, 如果此时公用线C无小水电, 受端变电所则无电压, 主供变电所35 k V线路重合闸检测到线路侧无电压, 由线路侧低电压继电器来启动重合闸继电器, 使35 k V主供线路开关重合。如果此时公用线C仍有小水电, 重合闸继电器会一直保持, 等待公用线C小水电垮机、受端变电所无电压后, 再得以动作, 重合闸动作成功。其重合闸动作过程原理如图2所示。
图2的动作原理为:重合闸回路接于控制电源+2KM和-2KM之间, 两者电压220 V, KK开关的21-22接点在断路器合闸后处合后位置, 处于闭合状态, YJ为取自线路电压互感器的电压继电器常闭触点, 正常情况下线路有压, YJ的常闭触点断开, TWJ为断路器辅助触点, 当开关合闸后, 跳闸位置断开, 跳闸继电器常开触点TWJ处于断开状态, 当重合闸回路充电完毕后, 此时重合闸回路处于就绪状态。如果此时主供线路开关跳闸, 跳闸位置继电器得电, TWJ处于合位, 受端变电所35 k V故障解列装置动作, 介开小水电专线A、B后, 正常情况下受端变电所此时已失电, 主供线路无电压, 线路电压互感器YJ失电, 其常闭触点YJ闭合, 上述重合闸回路接通, 重合闸得以动作一次, 如果线路故障是永久性故障, 则后加速保护动作跳闸, 重合闸继电器因未及充电, 后加速保护动作跳闸后将不再动作。如果主供线路开关跳闸后, 受端变电所公用线C有部分小水电, 使受端变电所供需平衡, 即主供线路负荷侧有小水电, 则线路电压互感器YJ得电, 其常闭触点YJ不能闭合, 一直等待, 当受端变电所小水电垮网后, 电压下降, 当电压下降到主供线路的线路互感器二次侧电压不能吸附其线路电压继电器线圈时, 电压继电器常闭触点闭合。重合闸回路满足动作条件, 继而继续正确动作。
由于相较电磁继电保护装置, 微机型继电保护装置具有明显优点, 如微机保护采用了微机技术和软件编程方法, 大大提高了继电保护的性能指标, 能实现常规电磁型保护难以实现的复杂动作特性和功能, 集成度高、体积小、重量轻, 微机保护的硬件设计简洁, 大大简化了布线, 便于集中组屏安装和分散安装于开关柜上等;采用标准通信协议等等, 能方便地实现就地控制和远方控制等。随着电网的日趋发展, 微机型继电保护装置在电力网中被广泛的采用。
但完成了继电保护装置微机化改造后, 山区变电所多次发生主供线路故障时, 出现主供线路重合闸不动作现象。其保护动作过程:连日降水, 受端变电所有小水电发电时 (小水电A、B、C均发电) , 35 k V主供线路因瞬时性故障跳闸 (此时由于降水, 往往伴随雷害, 雷击导致主供线路瞬时性故障跳闸) 后, 专线小水电A、专线小水电B因受端变电所故障介列装置动作而解列, 但主供变电所35 k V线路重合闸却不动作, 需人员手动合闸35 k V主供线路, 造成受端变电所长时间停电。而每次重合闸不动作发生后, 经现场试验, 重合闸装置却精确良好, 动作正确。
2 原因分析
上述运行方式下, 虽然受端变电所有小水电, 但由于考虑受端变电所小水电容量较小, 对电网影响不大, 故主供线路重合闸方式采用单侧电源线路的三相一次自动重合闸, 即忽略受端变电所小水电的作用, 认为系统仅由一个电源供电, 不存在非同期重合问题, 重合闸装置装于线路送电侧, 按检无压的重合方式, 其重合闸时间整定值大于故障点熄弧时间及周围介质去游离时间, 以及断路器及操作机构恢复到准备合闸状态 (复归原状准备好再次动作) 所需时间。
实际运行条件下却发现, 受端变电所的小水电虽然较少, 但仍会对重合闸造成影响。经仔细研究分析, 当35 k V主供线跳因瞬时性故障线路跳闸后, 山区变电所用电负荷较轻, 公用线上的小水电C因故 (如缺乏解列装置或一次开关卡涩不跳闸) , 长时间不解列, 继续发电, 此时受端变电所正好实现发供平衡, 造成35 k V线路一直有压, 35 k V线路微机型重合闸装置未检测到线路无压, 不会动作, 但同时重合闸装置也不满足充电条件, 经一段时间后, 微机型重合闸装置自动放电, 从而导致重合闸不动作。经多个继电保护装置厂家证实, 微机型线路保护装置因线路“长时间”带电, 重合闸不满足动作条件, 也不满足充电条件, 重合闸经延时15 s后 (视厂家而异, 部分厂家可以20 s) 自动放电, 造成线路重合闸失败。
以我网采用的南京力导公司DMP300系列的DMP311型配网线路微机保护装置为例, 该型装置的重合闸启动方式有2种:不对应启动和保护启动。其逻辑框图如图3所示。
图3中, 正常条件下, 重合闸没有闭锁条件, 开关处合位, 不对应启动或保护启动控制字投入, 重合闸开始充电, 一般经15 s后充电完毕, 重合闸处于就绪状态。如果此时有闭锁条件, 如控制回路断线、低压减载、手跳闭锁等动作时, 重合闸回路则放电, 放电后重合闸处于失效状态。如果没有闭锁条件, 控制字投不对应启动, 此时开关若突然跳开, 则重合闸满足条件, 延时Tset (一般取1.5 s) 后, 开始准备动作出口, 此时若线路检无压条件投入, 则必须满足线路无压条件后, 重合闸才能出口。但是, 山区变电所在主供线跳闸后, 由于用电负荷较轻, 如果公用线上的小水电C长时间不解列, 继续发电, 受端变电所正好实现发供平衡, 造成35 k V主供线路一直有压, 线路无压条件不满足, 重合闸不会出口动作。此时, 重合闸即不满足动作条件, 也不满足充电条件, 经历15 s后, 如果线路还不满足重合闸动作条件, 保护装置判定重合闸装置处于不正常状态, 将重合闸复归, 重合闸将不会动作。
其他型号的微机型重合闸装置也存在同样的情况。
3 结语
区域小水电管理不善, 会造成电网微机型重合闸不正确动作, 扩大停电范围, 从而给电网运行带来很大的不利影响, 因此, 对山区变电所的自动装置配置及设计选型时, 应注意加以防范。
参考文献
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