协同保护（共8篇）
协同保护 篇1
摘要：提出一种基于自适应电流保护协同因子的区域后备保护算法,首先将自适应电流保护动作值对故障判断的影响力定义为自适应电流保护效用度,并将其作为权重构建自适应电流保护协同度函数和协同度期望函数,再将自适应电流保护协同度函数与协同度期望函数的比值定义为自适应电流保护协同因子,然后通过自适应电流保护协同因子识别故障线路。算法引入了自适应电流保护判据结果,使该区域后备保护算法的信息源更加可靠,并能应对故障类型的变化。该算法对系统信息同步的要求较低,同时,在保护动作信息高位数缺失或错误的情况下,利用该算法仍能对故障进行准确判断。最后,通过天津某配电网以及IEEE 33节点系统实时数字仿真(RTDS)对该算法进行了验证。
关键词：区域后备保护,效用度,自适应电流保护,协同因子,容错性
0引言
近年来,自适应继电保护研究的日趋成熟[1],以及区域通信技术研究的不断深入,为构建能够适应故障类型变化的区域后备保护系统提供了契机。
目前,基于区域信息改善和提高继电保护性能的研究大致分为3类[2,3,4,5,6]:1通过研究潮流转移,在区域电网安全稳定控制系统的配合下,有效切除过负荷元件,达到防止后备保护连锁跳闸的目的[7,8];2通过有效利用区域多源信息形成新的区域后备保护算法,在识别故障区域的基础上快速切除故障元件,从而提高继电保护性能[9,10,11,12,13,14];3电网在线自适应整定计算,即在当前电网运行方式下对继电保护特别是后备保护进行在线整定,使继电保护保持较高的灵敏性和选择性,处于最佳工作状态[15,16]。
随着广域通信技术的发展,开发基于广域信息的自适应电流保护的条件日臻成熟[17,18,19,20],然而,通信技术的可靠性仍是制约区域后备保护工程实现的瓶颈,如何在通信异常的情况下利用多源信息可靠识别故障是区域后备保护研究的一大难 点[21,22]。再者,基于相量测量单元(PMU)的广域信息延时问题难以避免,信息的同步性仍不能得到有效保障,在构建区域后备保护方案时还需考虑通信系统非同步的问题。针对上述问题,本文提出了一种基于自适应电流保护协同因子的区域后备保护算法。算法引入了自适应电流保护判据结果,能自适应系统故障类型的变化。同时,该算法中自适应电流保护的保护动作值的获取不依赖于通信系统的同步性。在自适应电流保护动作信息高位数缺失或错误的情况下,利用本算法仍能对故障进行准确判断。
1自适应电流保护效用度
自适应电流保护具有计算整定简单,保护性能可靠等特点,可用做110kV及以下电压等级的线路保护。自适应电流保护的整定原则表明,其动作值可以对保护正方向上特定区域内是否发生故障作出反应。如图1所示,保护1的自适应电流速断保护动作,故障仅可能发生在线路L1上;自适应限时电流速断保护动作,故障可能发生在线路L1上,或者线路L2的出口处,即图1中虚线p左侧部分;自适应定时限过电流保护动作,故障可能发生在线路L1 和L2上,或者线路L3出口处,即图1中虚线q左侧部分。自适应电流速断保护、自适应限时线路速断保护、自适应过电流保护分别简写为自适应电流保护Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段。
以图1保护1为例,定义自适应电流保护效用度分别为保护1的自适应电流保护Ⅰ段动作,对判断故障发生在线路L1,L2,L3上的效用;分别为保护1的自适应电流保护Ⅱ段动作,对判断故障发生在 线路L1,L2,L3上的效用;分别为保护1的自适应电流保护Ⅲ段动作,对判断故障发生在线路L1,L2,L3上的效用。
1.1自适应电流保护Ⅰ段效用度计算
自适应电流保护Ⅰ段只反应于本线路故障,不对其他线路故障作出反应。以图1中保护1为例,
1.2自适应电流保护Ⅱ段效用度计算
自适应电流保护Ⅱ段应对本线路具有灵敏度,其保护范围必然要延伸到相邻线路[23]。
以图1中保护1为例,保护1的自适应电流保护Ⅱ段的保护范围为虚线p左侧部分。图1中b点为线路L2的首端点。将保护1的自适应电流保护Ⅱ段的保护范围覆盖各条线路的部分定义为该保护元件在各条线路上的有效距离,由于电力系统中线路阻抗与线路长度成正比,有效距离可以用有效距离等值阻抗表示。保护1的自适应电流保护Ⅱ段在线路L1上的有效距离等值阻抗为ZL1,在线路L2 上的有效距离等值阻抗为Zbp,在其余线路上的有效距离等值阻抗为0。
p点发生故障保护1处的故障电流为:
式中:ES为系统的等效相电势;ZS为系统电源侧的综合阻抗;Kd为故障类型系数,可由故障类型判别结果决定,三相短路时可近似取Kd=1,两相短路时取
由于保护1的自适应电流保护Ⅱ段的保护范围延伸到线路L2上p点,可得
式中:IsⅡet-1为保护1的自适应 电流保护 Ⅱ段整定值,该值可根据文献[24-25]中的计算原则得出。
将式(2)代入式(1)中,可得
保护1的自适应电流保护Ⅱ段动作,故障可能发生在L1和L2上的概率分别为保护范围在各条线路上的有效距离占保护范围总有效距离的比值。保护1的自适应电流保护Ⅱ段效用度为:
1.3自适应电流保护Ⅲ段效用度计算
自适应电流保护Ⅲ段反应于本线路和相邻线路故障,保护范围延伸到相邻二级线路。以图1中保护1为例,保护1的自适应电流保护Ⅲ段的保护范围为虚线q左侧部分。图1中c点为线路L3的首端点。根据1.2节对有效距离等值阻抗的定义,保护1的自适应电流保护Ⅲ段在线路L1和L2上的有效距离等值阻抗为ZL1和ZL2,在线路L3上的有效距离等值阻抗为Zcq,在其余线路上的有效距离等值阻抗为0。
图1中q点发生故障保护1处的故障电流为:
式中:ZL2为线路L2的线路阻抗;Zcq为线路L3上cq部分的线路阻抗。
由于保护1的自适应电流保护Ⅲ段的保护范围延伸到线路L3上q点,可得
式中:Iset-1Ⅲ为保护1的自适应电流保护Ⅲ段整定值。
将式(6)代入式(5)中,可得
保护1的自适应电流保护Ⅲ段动作,故障可能发生在L1,L2,L3上的概率分别为保护范围在各线路上的有效距离占保护范围总有效距离的比值。保护1的自适应电流保护Ⅲ段效用度为:
如果保护1的自适应电流保护Ⅲ段灵敏度系数较高,保护范围延伸到线路L4,其效用度的计算分析过程与保护范围延伸到线路L3上时一致。
2基于自适应电流保护协同因子的故障识别算法
2.1构建基于自适应电流保护的协同度函数
自适应电流保护的协同度函数是将自适应电流保护效用度作为权重对保护动作信息进行融合而形成的函数。引入自适应电流保护效用度,增大重要的保护动作信息对判断故障线路的作用,同时减小不重要的保护动作信息对判断故障线路的作用,提高了信息 融合的效 率,增大了算 法的容错 性。以图1中线路L3为例,自适应电流保护协同度函数为:
式中:分别为故障 发生后保护1,2,…的自适应电流保护Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段的实际动作情况;分别为保护1,2,…的自适应电流保护Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段动作,对判断故障发生在线路L3上的效用度。
2.2构建自适应电流保护协同度期望函数
自适应电流保护协同度函数是根据故障发生后,对保护实际动作情况进行信息融合得出的,由于不同线路的上下级线路数目不完全相同,线路故障后得到的动作保护信息位数不同,进而得到的协同度函数值也不相同,因此该值不能进行横向比较。需要构建协同度期望函数,期望函数是由假设线路发生故障,对保护动作的期望值进行信息融合得出的。由于在线路不同位置发生故障时保护元件动作情况不同,因此,在确定期望值时需考虑在线路不同位置发生故 障的情况。以 图1中线路L3故障为例,分析自适应电流保护协同度期望函数的确定方法。
保护3的自适应 电流保护 Ⅰ段的保 护范围为图2中的椭圆部分,该椭圆将线路L3分为t13.Ⅰ.L3和t23.Ⅰ.L3两段(图2中的t1和t2含义明确省略下脚标)。在线路不同位置发生故障时的自适应电流保护Ⅰ段动作情况如表1所示。
图2中s点(即t13.Ⅰ.L3段末端)发生故障,保护3处的故障电流为:
式中:ZL3t1为线路L3上t13.Ⅰ.L3段线路阻抗。
由于故障点在保护3的自适应电流保护Ⅰ段的保护范围末端,可得
式中:Iset-3Ⅰ为保护3的自适应电流保护Ⅰ段的整定值。
将式(11)代入式(10)中,可得
再根据图2得到:
式中:ZL3t2为线路L3上t23.Ⅰ.L3段线路阻抗。
故障点在t13.Ⅰ.L3和t23.Ⅰ.L3段上的概率分别为βt1Ⅰ和βt2Ⅰ,计算式如下:
保护2的自适应电流保护Ⅱ段的保护范围为线路L3上t12.Ⅱ.L3段的末端,即图3中的点r。如表2所示,故障发生在线路L3上t12.Ⅱ.L3段时,保护2的自适应电流保护Ⅱ段动作;故障发生在线路L3上t22.Ⅱ.L3段时,保护2的自适应电流保护Ⅱ段不动作。
线路上任一点发生故障的概率是随机的,若线路L3故障,则线路L3上任一点发生故障的概率相同,如图3所示,故障点在线路L3的t12.Ⅱ.L3段的概率为Lt1/L3,故障点在线路L3的t22.Ⅱ.L3段的概率为Lt2/L3。由于线路的长度与阻抗成正比,可得故障点在t12.Ⅱ.L3和t22.Ⅱ.L3段上的概 率分别为βt1Ⅱ和βt2Ⅱ,即
由式 (15)可知,βt1Ⅱ和βt2Ⅱ的值与t12.Ⅱ.L3和t22.Ⅱ.L3段线路的长度相关。
保护1的自适应电流保护Ⅲ段的保护范围为线路L3上t11.Ⅲ.L3段的末端(见图4)。如表3所示,故障发生在线路L3上t11.Ⅲ.L3段时,保护1的自适应电流保护Ⅲ段动作;故障发生在线路L3上t21.Ⅲ.L3段时,保护1的自适应电流保护Ⅲ段不动作。
保护1的自适应电流保护Ⅲ段的保护范围在线路L3上的有效距离等值阻抗Zcq,可以反映图4中t11.Ⅲ.L3段的长度,故障点在t11.Ⅲ.L3和t21.Ⅲ.L3段上的概率分别为βtⅢ1和βtⅢ2,计算式如下:
将作为故障点在线路不同位置时,保护动作情况期望值的权重,进行信息融合。以图1中线路L3为例,自适应电流保护协同度期望函数如下:
式中:D表示保护元件将线路L3分为D段,t1,t2为各段的编号;分别为故障发生在线路L3的t段上时(t=t1,t2),保护1的自适应电流保护Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段的动作情况的期望值。
2.3基于自适应电流保护协同因子识别故障线路
定义线路的自适应电流保护协同度函数值与自适应电流保护协同度期望函数值之比为该线路的自适应电流保护协同因子。以图1中线路L3故障为例,其计算式如下:
计算区域内各条线路的自适应电流保护协同因子PC(Lj)。线路的协同因子越大,表明自适应电流保护协同度函数的值越接近协同度期望函数的值,则该线路是故障线路的概率越大。因此,故障线路的自适应电流保护协同因子应为区域所有线路自适应电流保护协同因子的最大值PCmax。取区域内各条线路中协同因子最大的线路为故障线路,并远方跳闸。区域后备保护方案如图5所示。
3算例验证
3.1电网实时数字仿真
采用天津某10.5kV配电网中性点不接地系统进行实时数字仿真(RTDS)验证,系统如图6所示,区域后备保护系统的构成模式采用区域集中式(有主式)。设置母线B1处变电站为区域主站,负责接收各区域子站上传的数据,并进行综合决策。
该系统中线路L1,L2,L5的线路类型为架空线路,线路L3,L4,L6为电缆线路,系统中线路参数如表4所示。线路L1至L6均在电源端配置阶段式自适应电流保护。
在实际应用中不需要搜集整个区域的信息,故障发生后只需要将动作的自适应电流保护元件的动作信息,以及该保护装置的自适应电流保护元件的整定值上传至区域主机。用于计算自适应电流保护效用度,以及自适应电流保护协同度函数、协同度期望函数。在线路L3中段设置 两相金属 性短路故障。如表5所示,故障发生后,动作的自适应电流保护元件动作信息有4位,因此只需上传4位动作值;并将保护元件动作的保护装置2,3的自适应电流保护元件的整定值上传至区域主机。
计算自适应电流保护效用度αiⅠj,αiⅡj,αiⅢj。各自适应电流保护 对判断线 路L3故障的效 用度αi3如表6所示。
将自适应电流保护效用度作为权重,根据第2节中给出的保护动作情况的期望值及其权重,计算自适应电流保护协同度期望函数值;再根据表5中各保护元件动作的实际情况计算自适应电流保护协同度函数值,并由式(18)得到自适应电流保护的协同因子。各线路自适应电流保护协同度函数值、协同度函数期望值、协同因子如表7所示。
进一步考虑该算法的容错性,图6所示区域系统包含线路6条,保护的总个数为6个,自适应电流保护元件动作信息的总位数为18位,对保护动作信息进行随机4位信息的修改(随机4位信息缺失或错误表示区域内的保护信息出现20% 的随机缺失或错误),用以模拟实际工程中保护信息缺失和错误的情况。经过100次仿真的统计结果平均值如图7所示[4]。信息缺失或错误的情况下,故障线路自适应电流保护协同因子仍大于其他各条线路,满足故障判断条件,由此验证了该算法具有很高的容错性。
3.2IEEE33节点配电网仿真验证
为进一步验证本算法的适用性及可行性,利用RTDS搭建了IEEE33节点的配电网电力系统模型进行RTDS仿真验证,该系统为单电源辐射系统。系统图及各保护编号如图8所示。
该区域后备保护的构成模式为区域集中式,设置变电站33为区域主站,负责接收各区域子站上传的数据,并进行综合决策。在线路L10末端设置三相金属性故障。如表8所示,故障发生后,动作的自适应电流保护元件动作信息有4位,因此只需上传4位动作值;并将保护元件动作的保护装置8,9,10的自适应电流保护元件整定值上传至区域主机。
根据自适应电流保护整定值形成自适应电流保护效用度αijⅠ,αijⅡ,αijⅢ。各自适应电流保护元件对判断线路L10故障的效用度αi10如表9所示。
将自适应电流保护效用度作为权重,根据表8中自适应电流保护元件动作的实际情况,计算自适应电流保护协同度函数值。再利用第2节自适应电流保护动作情况的期望值及其权重的确定方法,计算协同度期望函数值。最后,由式(18)得到自适应电流保护协同因子。将各线路自适应电流保护协同度函数值、协同度函数期望值、协同因子示于表10。
对于仅在线路首端配置自适应电流保护的单电源系统,在线路末端发生故障,故障线路首端自适应电流保护的Ⅰ段不动作,将造成故障线路的协同因子减小,是最不利的情况之一。表10给出了线路L10 末端故障情况下各线路自适应电流保护协同因子,由表10可知,线路L10的自适应电流保护协同因子为0.630,仍是区域 最大值,满足故障 识别判据,可见本算法具有很高的可靠性。
考虑到离故障线路的电气距离越远的保护信息对故障判断的影响越小,对故障线路的相邻二级线路区域进行容错性分析,区域包含线路5条,保护的总个数为5个,自适应电流保护元件动作信息的总位数为15位。当出现随机3位信息缺失或错误(表示区域内的保护信息出现20%的随机缺失或错误)时,仿真实验100次的统计结果平均值如图9所示。
可以看出在信 息缺失和 错误的情 况下,线路L10 仍满足故障识别判据,进一步验证了该算法具有很高的容错性,且不受故障位置和故障类型的影响。
在线路L27首端设置 两相经过 渡电阻接 地故障,故障发生后,仅有4位保护信息动作,需要上传4位动作值,并将保护元件动作的保护装置25,26,27的自适应电流保护元件的整定值上传至区域主机。用以计算自适应电流保护效用度、自适应电流保护契合度函数、契合度期望函数,得到各线路的自适应电流保护协同因子计算值如图10所示。可以看出在信息正常的情况下,线路L27的自适应电流保护协同因子为区域最大值,满足故障识别条件。随机3位信息缺失或错误的100次统计实验结果显示,该算法仍能准确识别故障线路。
4结语
本文提出了一种基于自适应电流保护协同因子的区域后备保护算法,该算法具有以下特点。
1)引入了自适应电流保护判据结果,可适应故障类型的变化。
2)将自适应电流保护效用度作为权重对动作信息进行融合,不受故障位置和故障类型的影响。
3)该算法不受通信系统的非同步的影响。
4)在自适应电流保护动作信息高位数缺失或错误的情况下,该算法仍能准确判断故障。
本文得到了北 京市科技 新星支持 计划(Z141101001814012)、北京市优秀人才支持计划(2013B009005000001)、霍英东教育基金(141057)的资助,谨此致谢!
协同保护 篇2
关键词：京津冀；生态环境；协同保护；瓶颈问题；区域经济；可持续发展；利益均衡；保障机制
中图分类号：X321 文献标识码：A 文章编号：1673-1573（2016）04-0100-05
从近年来国家经济社会发展的统计数据来看，京津冀区域生态环境协同保护工作在发展的过程中的确存在一定程度的问题，由于生态环境利益协调机制长期缺失，导致了京津冀生态环境相关部门及企业不同程度地存在着“不合不作，合而不作”的局面，往往表现为“共识多、措施少、落实差”的“失调”现状，在体制机制上存在着明显的障碍。这些都严重制约了京津冀生态环境协同保护和可持续发展的进程与水平，理应引起各级相关部门的重视。在国家出台《京津冀协同发展规划纲要》并将其上升为重大国家战略的社会背景下，探讨制约京津冀生态环境协同保护的诸多因素及瓶颈问题，提出进一步加强京津冀生态环境协同保护与建设的对策措施，具有重要的现实意义。
一、探讨京津冀生态环境协同保护瓶颈问题的意义
1. 找准瓶颈问题是形成京津冀环境协同保护共识的基础。从国内外众多区域经济发展的典型范例来看，区域内的不同城市之间要想实现生态环境的协同保护与开发，就必须突破各自的区域界线和利益桎梏，站在区域经济发展和生态环境协同保护与开发的整体高度去思考问题，进而形成比较一致的思维共识。同样，我国京津冀生态环境协同保护与开发工作也必须遵循这一模式，在深入分析京津冀三省市生态环境发展现状的基础上，突破各自的条件限制和局部利益，本着共同推进京津冀生态环境协同保护与开发这一理念，仔细地分析制约京津冀生态环境协同保护的各种瓶颈问题，在此基础上有针对性地提出解决这一问题的思路和对策。在这个过程中，找准制约京津冀生态环境协同保护的瓶颈问题，就成为理顺这项工作整体思路的一个重要基础。如果受各种外在因素的影响和制约，京津冀生态环境协同保护的瓶颈问题没有能够准确地找出来，或者在研究分析的过程中找的不够准确，都会对这项工作后续环节的运行发展产生一系列不良的影响。其结果不仅制约了京津冀生态环境协同保护工作的时间进程，而且还会在一定程度上影响这项工作的质量和效果。
2. 找准瓶颈问题是实现京津冀环境协同保护目标的关键。概括地说，我们从事任何一项有目的的经济或社会活动，都要预先制定自身的工作目标，并以这一目标为基点，形成后续工作的思路和程序，以确保这项工作取得较好的效果。在这一过程中，始终有一个制约和影响其进程与效果的重要因素，就是对工作目标所要解决的具体问题的分析把握程度。同样，京津冀生态环境协同保护与开发工作也是如此。如果京津冀三省市的环境业务部门，没有找准制约该区域环境协同保护的各种瓶颈问题，就不可能在确立京津冀生态环境协同保护目标的过程中，本着推进整体工作的意图设想，牺牲各自的局部利益，形成统一的意识。由此可见，京津冀三省市的环境业务部门对制约其生态环境协同保护的瓶颈问题，分析把握的越透彻，考虑认识的越全面，就越有利于这项工作的深化开展。
3. 找准瓶颈问题是协调京津冀环境协同保护资源的条件。从长远角度分析，在京津冀生态环境协同保护的过程中，京津冀三地的环境业务部门只有结合这项工作目标与任务的要求，准确地找出制约和影响生态环境协同保护的各种瓶颈问题，才能更好地统一思想，形成一致的共识。进而，在相互协作与互补中，充分发挥京津冀三省市的各自优势，克服本地区发展的局限，使京津冀三省市的资源条件得到充分地利用。这样就能够在物质条件方面为京津冀生态环境协同保护提供比较充足的资源，确保了这项工作的深化发展。反之，如果在京津冀生态环境协同保护资源利用与开发的过程中找不准瓶颈问题，或者虽然找出了一些制约京津冀生态环境协同保护的资源瓶颈问题，但由于没有很好地形成一致的共识，就可能在物质条件方面制约和影响了京津冀三地资源优势的充分发挥，其结果直接阻碍了京津冀生态环境协同保护的进程与水平。
4. 找准瓶颈问题是强化京津冀环境协同保护效果的保证。概括地说，我们从事任何一项有意义的活动，在把握目的和过程的同时，往往都比较重视活动本身能够产生的社会效果。同样，我们在从事京津冀生态环境协同保护工作中，也必然要将社会效果放在应有的高度，并以其统领这项工作的深化发展。要想取得京津冀生态环境协同保护这项工作的良好效果，就必须在活动开展之前，下大力量潜心研究影响京津冀生态环境协同保护的各种要素，找准制约京津冀生态环境协同保护的瓶颈问题。只有这样，才能集中京津冀三地环境业务部门的力量，在政府、行业、高校相关专家通力合作的基础上，使问题得到较好的解决。
二、认识京津冀生态环境协同保护存在的瓶颈问题
结合近年来京津冀生态环境协同保护与发展的现状分析，制约京津冀生态环境协同保护的瓶颈问题集中表现为以下五个方面。
1. 认识程度的局限。长期以来，由于京津冀三省市在社会经济发展方面的差距导致了京津两市的一部分区属政府部门和河北省部分地级市政府在推进生态环境协同保护与发展方面存在着不同的认识，在涉及生态环境保护与开发的许多具体问题上都存在着较大的分歧。据国家有关部委的调查资料显示，随着京津冀协同发展上升为重大国家战略之后，截至2016年6月底，京津冀三地的环保部门对这一问题的认识有了一定程度的转变，在生态环境协同保护与开发发展方面的认识已基本趋向一致。但是，由于受多种因素的影响，在面对生态环境协同保护与发展的具体问题上，依然存在着一定程度的分歧，具体表现为以下两个方面：其一，京津冀三省市政府相关部门对生态环境协同保护与发展的内涵认识不清，对相关瓶颈问题所带来的影响探讨比较肤浅，这就从战略层面上制约了京津冀三省市对生态环境协同保护的理解。其二，在涉及生态环境协同保护诸多瓶颈问题探讨的基础上，由于受到自身利益的局限，往往很难形成一致的看法或见解。在许多涉及京津冀三省市生态环境协同保护的具体举措上，尚未形成较为一致的思路与对策。
2. 行政格局的困扰。在我国，京津冀地区是国内几个区域一体化地区中行政体制障碍最突出、最具约束力的地区。受此因素的影响，生态环境建设长期处于各自为政的状态，京津冀三省市各自制定适宜本地区的生态环境建设方案，三省市之间的相互协作相对较少，基本上没有形成优势互补的格局。具体表现为以下三个方面：其一，从历史发展的角度分析，由于京津冀地区位于华北平原，共处于同一生态领域中。为此，京津冀区域的生态环境保护与发展是一个关系京津冀三地持续发展的大问题，应由京津冀三省市在合作共建的基础上加以完成。但是，现实状况并非如此，由于受行政区划的影响，加之各自区域经济利益的局限，京津冀三省市在生态环境保护与发展方面没有实现真正意义的合作与联动，许多具体问题也正是在这一制约因素的影响下不了了之。据有关资料统计分析，为保护京津冀区域内的生态环境，为维护首都的社会稳定，河北省付出了巨大的代价，做出了很大的牺牲，但是除了只得到少量国家和京津两市对河北省的专项资金补贴外，并没有对河北省的生态环境保护与发展给予相应的支持。其二，京津两市受行政格局的限制，在京津冀生态环境建设的许多有针对性的构想与建议也很难真正付诸实施。此外，在绿色产业发展方面，为了维护京津地区的生态安全，环京津地区加大了对环境污染的防止研究，对危害京津冀区域环境污染的企业和生产项目进行了专项治理，但由于行政区划的局限与制约，近年来相继有153个研究项目被迫中途停止。其三，京津冀三省市受行政区属的限制，对各自辖区内污染物的排放标准，在制定的过程中存在着一定的差异，至今尚未形成一个统一规范的标准。京津冀三地在机动车辆环保监管方面也存在着执行标准不统一的问题。这些都制约了京津冀生态环境协同保护与发展的进程和水平。
3. 资源条件的影响。从自然地理分布角度分析，京津冀三省市同属于一个自然地理单元，气候条件、生态环境及各种自然资源有很大的相似性和互补性。多年来由于经济和社会发展的需要，京津冀区域资源过度开采，环境污染日益严重，尤其是严峻的大气雾霾污染，形成生态环境资源问题上的“荣损共俱”。以资源加工为主体的工业结构对环境造成了严重的污染。据有关资料统计，长期以来，河北省工业结构中，依据能源加工为主体的工业企业占据了相当的比重，在企业加快发展和效益提升的同时，一直隐含着一个重要的问题就是对生态环境的污染和破坏。据有关资料统计，1980—2010年，河北省内许多城市及乡镇的工业企业排放的污染已达到相当严重的程度，持续的工业污染不仅改变了辖区内城镇的空气质量，而且直接影响到京津及周边地区。虽然近年来河北省注重了生态环境的科学化研究，出台了一系列限制环境污染的具体政策，辖区内各城市内的加工企业所产生的环境污染得到了一定程度的抑制，生态环境整体污染状况指数有了一些改变。但城乡及村镇企业的环境污染状况依然没有得到较好的控制，个别地方甚至还有继续蔓延的趋势。同样，京津两市及县乡镇的一部分企业也存在着较为严重的污染现象。
4. 生态环境的限制。古往今来，生态环境的开发与建设有着自身固有的内在规律，超越或违背这一规律，就会受到相应的惩罚。其一，由于经济建设和资源开发的需要，京津冀地区受到了超强度的开发和垦殖，导致这一地区水资源严重枯竭，不仅水资源数量与该地区经济发展和人民生活的需求相差甚远，而且在水质方面还受到了一定程度的污染和破坏。区域内水资源枯竭，河流长期处于干枯状态，水土流失极其严重。其二，由于京津冀辖区长期以来对煤炭资源的掠夺性开采，使得自然资源的生态平衡受到了一定程度的破坏，以煤为主的能源结构持续恶化。其三，机动车保有量快速增长，油品质量不高，也直接造成了对辖区内生态环境的破坏。
5. 利益分配的局限。长期以来，在生态环境协同保护与发展过程中，京津冀三省市由于利益分配上存在的障碍，导致京津冀三省市及其下属市区各级政府组织的积极性普遍不高，主要表现在以下两个方面：其一，由于京津冀三省市尚未形成生态环境协同保护的利益分配机制，没有真正按照京津冀三省市应负有的责任与义务落实相应的项目资金投入，结果必然造成一种等待观望的局面。其二，由于京津冀三省市在生态环境保护与发展方面缺乏必要的资金支持，各自从局部利益的角度考虑过多，因而要进行一些大型项目的联合研究与开发，又往往成为一件比较困难的事情。
三、破解京津冀环境协同保护瓶颈问题的对策措施
1. 提升协同保护意识。从未来京津冀生态环境协同保护与发展分析，提升协同保护意识是这项工作真正落到实处的根本保证。具体地说，应把握以下三个方面：其一，强化京津冀三省市政府主管部门领导者的看齐意识。深刻领会习近平总书记关于京津冀一体化发展的重要指示，深入学习京津冀协同发展规划纲要的主要内容。把自身的思想和行动统一到习近平总书记讲话和中央的要求上来。在平时的工作和相互交往中，不利于京津冀协同发展的话不说，不利于京津冀协同发展的事不做。其二，强化京津冀三省市政府主管部门领导的全局意识。领导在平时的工作中，要自觉克服长期以来形成的区位意识，在谋划京津冀生态环境协同保护的过程中，始终站在京津冀一体化发展的高度思考问题，克服局部经济利益的局限。凡是与京津冀生态环境协同发展相抵触的局部经济利益，要自觉服从并让位于京津冀生态环境协同发展的全局要求。其三，强化京津冀三省市政府主管部门领导的环境意识。从长远发展的战略高度认识京津冀生态环境协同保护与发展的重要意义。京津冀三省市政府主管部门领导应本着对国家和事业负责的精神，从高层层面加强沟通与合作，紧密结合当前京津冀一体化发展国家战略的指导要求，构建京津冀生态环境协同保护与发展的总体框架，以此指导和协调三省市及下属市区落实生态环境协同保护与发展的各项具体工作，确保生态环境协同保护与发展目标真正落到实处，取得良好的社会效果。
2. 建立高层协调机制。概括地说，任何一项牵扯多方面的有意义的社会活动往往都需要在实施前形成一个由高层组织牵头保障的组织协调机制。京津冀生态环境协同保护与发展工作的开展也是如此。具体地说，应把握以下三个方面：其一，建立京津冀三省市政府主要领导者的联合决策机制。在京津冀生态环境协同保护与发展过程中，应由京津两市政府的一名副市长和河北省政府的一名副省长牵头，建立京津冀高层领导之间的联合决策机制。主要解决国家政策法律允许而由于某些地方利益的限制一时无法实施的京津冀生态环境协同保护与发展目标及行为。其二，建立京津冀三省市相关部门的协调沟通机制。在京津冀生态环境协同保护与发展的过程中，三省市的协调沟通机制是保障这项工作真正落到实处并取得预期效果的关键。对于上述各项制约发展的疑难问题，在京津冀三省市高层领导集中决策之后，如果没有一个完备的机构加以落实，就很难取得预期的效果。这一机构应由京津冀三省市涉及到的各市区的政府一名副职领导和与生态环境相关的政府职能部门的一把手组成。其三，建立京津冀三省市相关部门的专家智囊机构，着重研究京津冀生态环境协同保护与发展过程中确实需要解决的若干重大问题。在广泛调查研究的基础上，由政府组织和高校、行业专家共同研究探讨，提出有针对性的解决方案并对实施效果进行预测分析。对京津冀生态环境协同保护与发展过程中需要研究解决的一般性问题，发挥专家的智慧，结合问题涉及的方面或领域进行针对性的研究，提出富有建设性和可行性的方案。
3. 充分利用社会资源。从今后相当长的时期来看，京津冀生态环境协同保护与发展工作单纯依靠京津冀三省市政府及相关行政部门的努力，往往是很难做好的。要想实现京津冀生态环境协同保护的目标，就必须在京津冀三省市政府的领导下，依靠各种相关的社会资源，具体包括以下三个方面：其一，发挥舆论宣传的作用。京津冀三省市相关部门要通过各种舆论工具，家喻户晓地宣传保护生态环境环境的重要性，倡导全社会成员自觉树立环保意识，普及低碳环保理念，养成低碳环保的生活习惯，全面提高京津冀三省市公民的综合素质。其二，发挥行业组织的作用，加强对行业所属企业的管理和督导。京津冀三省市的行业组织可在当地政府组织的领导下，全面摸清本行业内所属企业生产加工过程中的污染状况，按照企业对生态环境污染的影响程度进行排序，对确实危害影响严重的企业实行关停并转。其三，发挥高校专家和科研机构的作用。环境保护部门应定期听取京津冀三省市高校相关专家关于该区域生态环境协同保护的意见或建议，积极吸纳相关专家在该领域的研究成果，在制定生态环境协同保护与发展规划的过程中有效地加以运用。
4. 综合改善生态环境。从长远发展分析，综合改善生态环境对于京津冀三省市来说是一个复杂而艰巨的任务。京津冀生态环境的改善，需要京津冀三省市及其下属各市区的共同努力，离开哪一方的协作与配合都不可能实现最终的目标。具体地说，包括以下三个方面：其一，构建京津冀生态环境治理的层级体系。就目前京津冀三省市生态环境的现状而言，由于企业发展状况及地域因素等多方面的原因，河北省生态环境改善的任务更加艰巨。河北省生态环境改善的好坏不仅影响河北省未来生态环境的状况，也直接制约着京津两市生态环境改善的水平。为此，面对京津冀三省市生态环境污染状况，构建京津冀生态环境治理的层级体系，针对以煤为主的能源结构持续恶化造成的污染、企业生产加工造成的污染、农村种植养殖造成的污染、机动车尾气排放造成的污染，进行必要的梳理排队，依据其难易程度进行强制性的规范治理。其二，构建京津冀生态环境改善评价标准。长期以来，由于京津冀三省市在生态环境保护与治理方面的标准不统一，判别生态环境污染程度的标准也很难一致，在治理过程中的思路与对策也难一致。为此，应由京津冀三省市环保部门组织相关专家进行专题研究，构建京津冀生态环境改善评价标准。其三，形成京津冀三省市生态环境治理的否决制度。要想从根本上治理京津冀生态环境重的污染问题，必须采取强有力的措施，敢抓敢管，毫不留情。相关管理部门对生态环境污染问题，要一抓到底，踏石留印、抓铁留痕，毫不留情。同时要将生态环境协同保护与治理的能力与水平同相应区域领导者的政绩挂钩，实施一票否决制度。
5. 切实保障利益均衡。要想有效地实现京津冀生态环境协同保护战略，就必须正确处理好京津冀三省市在参与京津冀生态环境协同保护过程中的相应利益问题。要建立科学合理的京津冀生态环境协同保护基金机制和利益保障机制。具体地说，包括以下两个方面：其一，建立京津冀生态环境协同保护基金机制。由京津冀三省市财政部门根据该区域生态环境协同保护的需要，在国家政策允许的范围内集中一部分资金，同时，根据国家关于京津冀区域协同发展的有关规定，由京津冀三省市生态环境协同保护机构向国家财政部门申请相应的资金支持。此外，还可以由三省市相关企业根据自身的能力，筹集一部分资金，将这三部分资金集中起来，由京津冀三省市环境保护与综合治理部门统一管理，并由该部门上报京津冀省市级人民政府相关部门备案。这项基金集中用于京津冀生态环境协同保护与发展的专项业务工作，不得挪作他用。其二，建立京津冀生态环境协同保护利益保障机制。通过这一制度切实保障京津冀三省市在生态环境协同保护过程中彼此间的利益均衡，避免使用行政方式或手段使任何一方的经济利益受到损失。
参考文献：
[1]李惠茹，杨丽慧.京津冀生态环境协同保护：进展、效果与对策[J].河北大学学报（社会科学版），2016，（1）.
[2]把增强，王连芳.京津冀生态环境建设：现状、问题与应对[J].石家庄铁道大学学报（社会科学版），2015，（4）.
[3]王喆，周凌一.京津冀生态环境协同治理研究——基于体制机制视角探讨[J].经济与管理研究，2015，（7）.
[4]张治江.生态建设：京津冀协同发展亟待突破的瓶颈[J].中国党政干部论坛，2014，（11）.
（课题主持人：杨杰，课题组成员：杨藩，臧凤艳，马英，唐丽均，陈威羽）
责任编辑、校对：秦学诗
Abstract：The ecological environment protection integration of Beijing-Tianjin-Hebeiis an important issue in the course of integration during the period of China' 13th Five-Year Plan. By analyzing the factors that restrict the integration，prominent bottleneck problems are found out， such as the limitations of knowledge， the administrative patterns， the influences of resources， the restrictions of the ecological environment and the distribution of benefit. To solve these problems， awareness of integration should be increased， a high-level coordination mechanism shouldbe established， social resources should be made the best use of， comprehensive improvement of ecological environment should be achieved and interests of all parties should be balanced.
协同保护 篇3
一、长江经济带国家战略的发展历程及重要意义
国务院发展研究中心原主任马洪在上世纪80年初就率先提出“一线一轴”的构想。所谓一线, 是指沿海;所谓一轴, 是指长江。中国在利用沿海一线便利的交通条件发展外向型经济的同时, 应利用长江黄金水道这一主实现各省之间的要素流动和产业分工, 实行规模化和集聚化发展。上世纪90年代编制的《2010年远景发展目标纲要》中, 明确提出“依托沿江大中城市, 逐步形成一条横贯东西、连接南北的综合经济带”的规划目标。近年来, 世界性的经济危机导致外贸增速的逐年下降, 以及西部地区资源的过度开发导致普遍性的产能过剩, 长江经济带的发展战略再次被提上议事日程。建设长江经济带具有如下几方面的好处:
(一) 全面实现小康社会的需要
根据国家战略, 2020年我国要全面实现小康社会, 从现有的经济社会发展水平来看, 长江经济带中的上海、江苏、浙江等省市已经或者基本实现了这一发展目标, 而重庆、湖北、湖南等省市完全有能力实现这一目标, 但江西、云南、贵州等省份由于地理区位、经济基础、产业结构、人力资本等原因, 和发达地区一同实现全面小康的目标有一定的难度, 需要国家的扶持和帮助, 除了财政补贴、转移支付等常规手段, 政策规划和导向更为关键, 毕竟“授人以鱼不如授人以渔”。
(二) 寻找新的增长点的需要
当前, 我国的经济发展进入了“新常态”, 仅仅依赖东部的加工出口和西部的资源开发拉动经济增长的方式遇到了困难和障碍, 需要找到新的经济支撑带。李克强总理就曾经指出:要着力打造东北老工业基地、中西部沿长江区域、西南中南腹地三大新的经济支撑带, 这个新的经济支撑带, 需要要素自由流动、产品自由贸易的一体化市场, 实现产业的梯度转移。通过建立长江经济带, 可以把东部已经成熟但由于劳动力成本上升等因素发展潜力不足的产业逐步转移到中西部, 形成多元化和多层次的发展格局。
(三) 打破行政壁垒的需要
随着市场一体化进程的加快, 高速公路和高速铁路等交通基础设施的完善, 以及水和大气污染的扩散性等问题的出现, 区域之间以邻为壑的做法越来越行不通, 需要打破行政壁垒, 共同合作和治理。在经济上, 从点化过渡到极化, 再到点轴化、网络化;在环境上, 需要以流域等为单位, 实现综合性整体性的治理。长江经济带的建设有利于利用流域作为一个完整自然地理单元内部相似性、互补性、整体性、系统性特征, 形成共同市场, 实现共管共治。
二、长江经济带可持续发展过程中存在的问题及障碍
在长江经济带建设过程中, 面临着上、中、下游三个不同的部分的可持续发展问题, 上游主要表现为植被覆盖面积锐减, 水土流失和山地灾害加剧, 在历史上, 长江中上游曾经是森林资源非常丰富的流域, 但由于毫无节制的乱砍乱伐, 上世纪初, 森林覆盖率已经下降到30%, 解放初覆盖率又下降到20%, 60年代又下降到了10%;中游主要是洪涝灾害不断, 据统计, 1998年洪灾造成的直接经济损失就达到了1660亿元;下游由于地处长江三角洲, 经济比较发达, 部分城市江段已经出现了严重的污染带。据水利部长江水利委员会的监测数据, 2007年以来, 长江流域每年的废污水排放量均超过300亿吨。以太湖为例, 20世纪60年代太湖水质为Ⅰ-Ⅱ类, 70年代为Ⅱ类, 80年代为Ⅲ类, 90年代为Ⅳ类, 部分地区为Ⅴ类或劣Ⅴ类, 2008年更是爆发了非常严重的太湖蓝藻事件。与此同时, 长江中下游雾霾问题愈演愈烈, 部分区域的灰霾天数已达100天/年以上, 个别城市甚至超过200天/年, 对人民的生产生命健康都造成了难以估计的影响。
由于长江流域涉及到众多省份和上下游的关系, 这必然存在各省之间的共同治理问题, 地方政府在长江经济带建设尤其是生态建设中要采取合作态度, 妥善解决动力机制、协调机制、利益分配机制以及补偿机制。所谓动力机制分为两块:内动力和外动力。内动力就是沿江地方政府在参加长江经济带建设过程中获得的在更大范围内配置资源所带来的好处超过所付出的代价, 外动力就是中央政府对地区环境状况的考核, 达不到考核者要承担相应的责任;协调机制是指对区域合作中出现的问题进行沟通、交流和仲裁的机构和规则, 由于各地方政府利益诉求上的不一致性, 如何通过相互协商使合作成员选择理性行为同时又不牺牲个体的利益成为关键;利益分配机制是指当集体理性导致经济收益或社会收益的时候, 各参与主体如何通过行政或市场化手段来分配所获得的好处;补偿机制是指对在长江经济带建设过程中由于集体利益所导致的个体利益的损失给予的补偿。现有制度安排在上述机制上都不完善, 主要表现以下几个方面:
(一) 动力机制不足
毫无疑问, 长江经济带的建设对所有省份都会带来好处, 但由于各地的禀赋条件并不一致, 区域一体化带来的好处并非平均分配。而在市场分割和产业同构的情况下, 省市之间的竞争往往是“相对绩效”的竞争, 这种相对绩效的竞争存在一定的“损人利己”倾向, 即使区域一体化建设对自身有好处, 如果这种好处和其他省份相比较弱, 当地政府往往并不积极, 内动力不足。从外部动力来看, 上级环保部门对下级环保部门确实有监管指导的权力, 但地方环保部门是地方政府的职能部门, 在人、财、物的安排上需要地方政府的配合和支持, 因此环保部门在执法上必然失之于宽、失之于软。
(二) 协调机制失灵
在部门协调上, 以污染治理为例, 在功能规划、水质监测、水量调配、污染物总量控制和纠纷调处等方面, 环保部门和水利部门之间存在着机构设置上的重叠和职能分配上的冲突, 出现了“九龙治水”的局面;在地区协调上, 长江上游、中游、下游地区虽然出现了一些区域合作机制, 比如长三角地区有常态化的“主要领导座谈会”和“城市经济协调会”, 中游地区有每年一度的三省会商制度, 长江中上游的四川和重庆早在2007年就签署了《川渝毗邻地区合作互动框架协议》和和《川渝毗邻地区合作互动工作协调机制》, 但整体而言, 整个长江经济带所囊括省市尚未签订整体性合作协调工作机制;在政府和民众协调上, 民众的知情权、建议权、参与权都远远不够, 导致一些有很好的综合效益的项目也往往遭到民众的反对。
(三) 利益分配和补偿机制不明
在省域之间的谈判中, 经济发达地区往往处于有利地位, 而负责生态保护的上游欠发达地区往往处于不利的地位, 现有的制度安排通常由中央财政对欠发达地区进行纵向的转移支付, 鲜见省份之间的横向的转移支付, 纵向转移支付一方面补偿数量不大, 无法弥补上游地区的损失, 另一方面也违背了“谁受益, 谁付费”的原则, 不利于调动直接利益相关方的积极性。而且, 这种补偿毕竟是“输血型”而非“造血型”, 如果经济科技水平较高的长江下游地区不是向中上游地区输出生态环保型产业, 单纯依靠生态补偿的中上游地区将和下游地区的发展水平持续拉大, 全面实现小康社会的目标也将成为空中楼阁。
三、长江经济带生态保护和协同治理的政策建议
(一) 调整产业分工, 完善绩效考核, 重构动力机制
国家应尽早出台长江经济区总体产业规划, 从全国一盘棋的角度考虑长江经济带全流域的产业布局和梯度转移, 运用财政补贴、信贷工具、土地供给等多种手段鼓励下游部分逐步失去比较优势的产业向中上游转移, 促进产业合作链条在更大范围内的展开, 同时严格执行准入制度, 实行区域和行业限批制度, 确保“腾笼换鸟”过程中不出现污染转移。完善长江航道和沿江高铁等大型基础设施建设, 降低区域内的要素流动成本, 减少产业转移的阻力。重构绩效考核制度, 将环保考核目标纳入政府官员的任期成绩和晋升依据, 加强对重大污染事故的问责制度, 对于出现问题的地区实行一票否决制度。改变环保部门的管理体制, 逐步在省内垂直管理的基础上实现全国性垂直管理体制。
(二) 加快流域立法, 加强沟通合作, 理顺协作机制
我国的水污染防治法对流域管理有原则性的规定, 但针对长江流域需要进一步细化, 因此, 需加快制定专门的法规章程, 提高规划在流域环境治理中的地位和效力, 规范沿长江各省市的行为准则, 防止地方政府在水环境保护区际合作过程中的机会主义行为, 对地方政府的非规范行为对其他地区造成的损失详细规定赔偿的标准。要参考经济发展阶段和水污染防治的目标任务不断调整相应的经济技术指标, 分阶段提高长江流域的防治水平。应借鉴美国田纳西河流域管理局的经验, 成立集农业、水利、交通、生态、能源等多方发展与管理功能于一体的综合机构——长江经济带管理局, 协同处理长江经济带的经济协作和水污染防治问题。同时, 可成立长江经济带有关省市参加的长江流域合作发展委员会, 围绕产业投资、基础设施建设、生态环境保护不定期召开各级别层次的协调会, 增强各地方政府互相信任, 提高地方政府参与合作的积极性。
(三) 明确各方权责, 改革融资手段, 建立补偿机制
协同保护 篇4
一、环境保护与产业国际竞争力的理论分析
环境保护必将影响一国产业的国际竞争力, 基于实证研究的结果, 学术界对环境保护与国际竞争力之间的关系提出了三种有代表性的理论假设。
1. 环境竞次理论
该理论认为, 不同国家或地区对待环境政策强度和实施环境标准的行为类似于“公地悲哀”的发生过程, 其逻辑基础是“囚徒困境”, 即每个国家都担心他国采取比本国更低的环境标准而使本国的工业失去竞争优势, 为避免遭受竞争损害, 国家之间会竞相采取比他国更低的环境标准和次优的环境政策, 最后的结果是每个国家都会采取比没有国际经济竞争时更低的环境标准, 从而加剧全球环境恶化。
2. 污染避难所假说
如果在实行不同环境政策强度和环境标准的两国或多国间存在自由贸易, 那么, 实行较低环境标准的国家企业所承受的环境成本较低。由于具有较高环境政策强度和高环境标准国家的高污染企业较高的环境成本, 这些企业会倾向于将高污染行业投资到较低环境政策强度和低环境标准的国家, 从而造成污染产业在不同环境标准国家间的转移。
3. 波特假说
波特等人认为, 短期内, 严格的环境保护政策会提高企业的成本, 影响企业的国际竞争力;但长期内, 由于环境压力的刺激, 企业在进行环境投资改造的同时, 会改进生产技术、管理方法等, 从而提高企业的竞争力。而且环境条件的改善可以提高人们工作的积极性、减少疾病的发生, 这些积极因素有利于降低环境因素带来的企业生产成本的提高。这些理论假设提供了解释环境保护对国际竞争力影响的分析框架, 对构建计量模型提供了理论上的指导。
二、环境保护对国际贸易的影响
贸易与环境问题涉及到经济全球化过程中国与国关系的协调, 特别是发达国家和发展中国家关系的协调。由于某些国家为了保护环境采取的措施中往往利用贸易手段, 所以环境也不可避免的影响着国际贸易, 人们形象地把这种影响称之为“绿色壁垒”。
发达国家运用“绿色壁垒”对发展中国家出口货物施加压力, 主要采用的“绿色壁垒”形式有:第一, 绿色标志制度。绿色标志 (Green Lable) , 也称为环境标志 (Environment Label) 或生态标志 (Ecological Label) , 是指认证机构依据一定的环境保护标准、指标或规定, 向有关自愿申请者颁发以表明其产品或者服务符合要求的一种特定标志。第二, 绿色技术标准。某些进口国尤其是发达国家的科技水平较高, 处于技术垄断地位, 它们依据本国的经济发展水平和技术水平, 对一些产品制定严格的的环保技术水准, 外国尤其是发展中国家很难达到的, 这就为处于领先地位的进口国设置绿色壁垒提供了依据。第三, 绿色卫生检疫制度。绿色卫生检疫制度是指国家有关部门为了确保人类及动植物免受污染、毒素、微生物、添加剂等的影响, 对产品全面的严格检查, 防止超标产品进入国人市场。第四, 绿色包装制度。绿色包装制度是指能节约资源, 减少废弃物, 用后易于回收再用或再生, 已与分解, 又不污染环境的包装。
上述“绿色壁垒”在发达国家广泛流行, 并已经对许多发展中国家的国际贸易产生了不利的影响, 例如:在产品包装上面, 1998年美国、英国、欧盟等相继以天牛虫问题为由, 禁止我国所有未经熏蒸处理的木制品包装进入境内, 增加了包装成本20%, 影响到我国对上述地区出口总额的三分之一。即使在环境标准相同的条件下, 我国的营销技巧、技术上已经处于劣势, 如果要达到发达国家较高的环境标准而出口产品, 这不符合我国的利益, 将消弱我国在产品成本上的优势。
三、实现国际贸易与环境保护协同发展的建议
合理应对国际贸易中的环境问题不仅是提高一国国际竞争力、顺利开展对外贸易的必然要求, 也是保证本国经济和世界经济可持续发展的重要前提条件。为达到国际贸易与环境的和谐发展, 从长期来看, 需要国际社会和各国从以下几个方面人手, 建立起完善的国际贸易体系与环境保护体系。
1. 加强对发展中及不发达国家的援助
根据1990年Grossman提出的“环境库兹涅茨曲线” (the Environmental Kuznets Curve) , 环境污染指数同人均收人之间呈倒u型曲线关系, 在经济发展过程中, 随着人均收入的不断提高, 环境状况逐渐恶化;当达到一定水平后, 人均收入的进一步增加将减少对环境的污染。这是因为, 当人均收入达到一定水平后人们开始较多地关注对环境服务的消费, 且已具备了改进生产工艺的技术和资金, 能够对降低环境污染指数有所作为。南方国家的人均收人远低于北方国家, 当北方国家已对减少环境污染采取措施时, 南方国家却在担心经济增长速度。即使对国家经济增长的关注不是特别强烈, 南方国家也普遍缺少改进生产工艺的技术与资金支持。全球环境质量的提高需要发达国家承担更大的责任, 为发展中国家提供必要的资金与技术援助。
2. 加强南北环境合作与协调
由于南北国家经济发展阶段的差异, 对环境问题的解决方案有着不同看法, 南北国家在承担环境保护责任、国际环境立法等方面存在对立与分歧, 需要南北国家进行环境政策的协调与合作。环境政策必须协调好短期经济利益与长期环境保护之间的关系, 创新制度激励机制, 在促进经济发展的同时鼓励和加强全球范围的国际环境合作。一方面应加强国际环境管理措施的协调, 重点是环境管理制度和程序;另一方面加强环境标准的协调, 减少由于不同环境标准造成的贸易摩擦。当前管理环境的国际措施存在只注重程序, 缺乏强制性的缺点。虽然环境政策的国际协调还面临着如各国对环境协调的概念理解上的差异、协调方式、协调范围和协调的优惠待遇等方面的问题, 但是环境管理措施的国际协调已经开始, 包括国际范围内的环境政策协调 (如ISO14000) 、区域内的环境政策协调 (如欧盟生态管理及审计制度 (EMAS) ) 等。国际社会的共同努力、人们环保意识的增强、环保技术的不断提升和广泛应用必将带来全球环境标准的协调统一, 环境政策的国际协调将成为解决全球环境问题的重要途径。
3. 削弱环境的外部性
环境外部性的存在造成环境资源配置上的低效率和不公平, 市场经济条件下, 经济主体的自觉行为不能将这种外部性内部化, 需要加强政府干预, 建立环境资源市场, 运用财政手段, 通过税收、补贴等使环境的外部性起到调节价格的作用, 对私人边际成本进行调解, 使经济活动主体的私人边际成本等于社会边际成本, 使厂商在生产经营中充分考虑环境外部性, 实现环境成本内部化。要实现这一目标, 可以对私人厂商征收环境税, 通过实施环境税收制度, 赋予环境资源一个合理价格, 使企业把环境价格纳入到生产经营成本, 实现环境资源的合理配置, 提高环境资源的使用效率, 达到将环境污染外部不经济的内部化的目的。征收环境税可以防止生产过程对环境的过度破坏, 而对改进生产工艺的补贴则可以促进清洁技术的使用, 从源头上减少破坏环境的可能性。
以上综述, 可以深刻地认识到贸易自由化的环境效应具有极端复杂性。自由贸易者与环境保护主义的观点都有其合理之处。但是, 从根本上来说, 如果能够解决如何将经济增长对环境的规模影响最小化、如何将经济增长对环境的改善最大化、财富是否是解决环境问题的灵丹妙药、如何利用贸易措施内生化环境成本、如何加强国际环境体制、如何改进贸易体制, 以使贸易参与者承担其环境责任等问题, 那么贸易自由化和环境保护将不是水火不相容的。
参考文献
[1]蔡惠光.我国对外贸易的环境效应实证研究.浙江工商大学, 2008年
[2]牛海霞, 罗希晨.我国加工贸易污染排放实证分析.国际贸易问题, 2009年02期
[3]刘林奇.我国对外贸易环境效应理论与实证分析.国际贸易问题, 2009年03期
协同保护 篇5
一、环境保护工作的重要性
近年来, 我国自然灾害频发, 主要是由于自然环境的严重破坏所引起的, 所以我国越来越重视环境保护工作。我国环境保护法已经明确规定, 环境保护工作包括对自然环境的保护以及污染防止问题等, 所以要求我们用发展的眼光来看待环境保护工作。实践表明, 我国经济发展速度迅速, 但是在一定程度上造成了自然环境的破坏, 已经造成了严重的污染和水土流失情况, 主要表现在自然资源出现严重退化问题, 这不但会影响到我国经济社会的可持续发展, 还严重危害了人们的生产生活。从长远的角度进行考虑, 由于环境的严重污染可能会造成更多癌症的产生, 最为严重的是环境污染还会影响到下一代, 引起胎儿在母体中出现畸形的严重现象, 所以说环境问题关乎到子孙后代, 是无法用经济去衡量的。随着国家经济建设的发展, 环境保护工作一定要有约束限制, 保证人类生存的环境, 这样才会反过来促进经济建设的可持续发展。
二、国际贸易与环境保护之间的关系
伴随着国家贸易的不断发展, 当前经济全球化的趋势愈加明显。同时环境保护工作也已经在国际贸易的基础上进行相关制定, 所以在不断的实践过程中, 国际贸易与环境之间的冲突关系也表现得越来越明显, 环境保护工作在一定程度上制约着国际贸易的发展情况, 所以现在已经成为全球化责任, 同时也成为了国际贸易共同关注的问题。近年来, 国际贸易显得过于自由化, 所以引发了很多自然环境问题, 同时也限制了国际的良好发展状态, 所以为了追求国际贸易经济的可持续发展, 国际绿色贸易现在已经成为我们共同追求的发展目标, 绿色国际贸易的作用是为了有效遏制国际贸易中对环境的破坏问题, 将一切贸易手段正常化, 符合可持续发展的要求, 只有认识到国际绿色贸易工作的重要性, 才能保证贸易工作的健康积极发展。但是在进行环境保护工作的过程中, 必然会出现限制国际贸易的情况, 所以虽然实现了环境保护工作的展开程度, 但是也同时限制了国际贸易的发展情况, 所以必须致力于解决国际贸易与环境保护之间的问题。
三、如何实现国际贸易与环境保护的协同发展
国际贸易对环境的破坏性我们无法估量, 所以新时期社会发展下我们必须强化环境保护工作, 为子孙后代谋求可持续发展道路, 但是实践证明在进行环境保护工作的同时为国际贸易的顺利进行造成了严重的障碍, 所以新时期国际社会环境下如何实现国际贸易与环境保护的协同发展是我们必须面对共同解决的现实问题, 下面就实现国际贸易与环境保护的协同发展工作进行有力分析。
1. 对引起环境的外部性问题进行适当的削弱
在进行环境保护工作的过程中常常因为环境外部原因使得环境资源在进行合理配置的过程中出现了严重的不公平以及薄弱现象, 所以想要保证环境保护工作的效果必须强化政府的合理干预, 来起到调节市场外部环境的作用。可以采取财政手段, 但同时要进行适当的补贴, 这样才能保证对环境保护的促进作用。同时为了调动私人对环境保护工作的重视程度, 要适当的减少私人边际成本, 使之与社会成本之间相持平, 保证价格的合理化, 要适当收取环境税, 有效减少在经济生产中可能造成的环境污染现象, 这样才会把保护环境也列入建设目标的执行中, 保证环境保护与国际贸易之间的相互协调发展现象。
2. 加强国际之间的平等合作关系
虽然相关规定已经明确指出在进行环境保护工作中国家之间要要区别的承担责任, 但是相对于环境保护的政策来说, 自身经济利益的发展会更被人们所重视, 所以最后使得国际上的各个国家都坚持以自我为中心, 在进行环境保护工作中都是站在本国贸易的角度上进行环境问题的处理, 这一过程难免存在不足, 而忽视了全球化环境问题, 最后可能还会产生国际利益冲突问题, 严重制约着全球化健康发展目标。所以针对这些问题, 作为国际政府要站在绝对客观的角度上进行问题的处理, 保证坚持绝对公开、公平、公正原则, 可以采取协商谈判的方式来进行问题的处理, 让他们认识到环境保护工作的重要性, 加强国际之间的交流与沟通, 这样才会做到及保护环境有促进国际贸易的双赢局面。
3. 强化发达国际的援助
很多发展中国家为了追求经济利益, 开始盲目的展开国际贸易活动, 根本无暇顾及环境保护工作, 当人均收入在逐渐提高的同时环境污染情况也会越发的严重, 所以环境污染指数一直是呈上升的趋势在发展, 不但会限制本国的可持续发展状态, 还会危及到全球。所以针对这一现象要求发达国家要适当的对发展中国家进行经济以及相关技术援救活动, 这样才会加快发展中国家的经济发展速度, 当发展中国家经济建设速度达到了持平人均收入效果的时候, 就会转向追求环境的保护工作, 将国际贸易带来的环境污染降低到最小, 所以很显然想要保证国际贸易与环境保护之间的协调发展, 要求发达国家要多付出一份辛劳。
四、结语
从文章我们可以看出, 伴随着经济的快速发展, 自然环境问题也面临着极大地压力与挑战, 严重影响着人们的生产生活。所以想要实现国际社会的可持续发展目标, 就必须强化国际贸易与环境保护工作的协调发展, 有效改进已经出现的不良现象, 将它们之间的影响控制在最小, 促进全球化健康发展的要求。
摘要：近年来, 随着我国综合国力的不断增强, 社会经济发展迅速, 但是数据结果显示, 越来越多的自然灾害不断产生已经严重影响到我国经济的健康发展秩序, 同时也影响着全球化经济发展, 所以环境保护问题已经成为国际社会共同关注的问题。本文从环境保护工作的重要性进行分析, 进而探讨了国际贸易与环境保护之间的关系, 论述了如何实现国际贸易与环境保护的协同发展, 指出了强化国际贸易与环境保护工作协调发展的现实意义。
关键词：国际贸易,环境保护,绿色贸易
参考文献
[1]于宏源.“绿色发展中的治理创新——里约峰会和全球可持续发展”国际会议综述[J].国际展望.2012 (03) [1]于宏源.“绿色发展中的治理创新——里约峰会和全球可持续发展”国际会议综述[J].国际展望.2012 (03)
协同保护 篇6
Ramakrishnan等人首次提出在推荐系统中的隐私问题,Narayanan等人通过联合Netflix与IMDB的发布数据集成功的标识出部分户。 Calandrino等人通过观察推荐系统一段时间内推荐结果的变化,结合背景知识推断出某用户的历史评分与行为。
差分隐私保护是一种在满足差分隐私的条件下保证发布数据或查询结果的精确性的,有着严格数学证明的理论,能够有效的保护个人隐私。 在通常情况下,由于推荐系统中的查询往往具有较高的敏感度,所以应用差分隐私技术会引入大量的噪声,这会导致在保证隐私的同时会有较大的精度损失。
很多学者就差分隐私在推荐系统中的应用提出不同的方法, 在隐私保护与推荐的准确性方面均取得了不错的效果,但仍有许多局限性,它们主要表现在两个方面。
(1)差分隐私技术会引入噪声,由于推荐系统中的查询往往具有较高的敏感度,所以应用差分隐私技术会引入大量的噪声,导致数据可用性较差。 为了减少大量噪声的引入, 现有研究往往采用各自定义的局部敏感度进行计算,但这使得推荐算法仅在特定应用场景有较好的效果。
(2)现有研究的各种隐私保护推荐算法对原有算法进行了大量的改进,但算法的大量修改使得其很难利用传统推荐领域已有研究成果。
本文在应用差分隐私保护技术的隐私保持协同过滤算法的基础上,根据隐私保护程度对用户与物品进行裁剪,从而大量减少了噪声的引入。 同时,本文提出的算法改进方法具有较广的适用性,能够与已有的研究能够很好的结合。
2 改进的隐私保持协同过滤推荐算法
在本部分,我们将提出改进的隐私保持协同过滤推荐算法(IPri CF)来解决基于近邻的协同过滤推荐算法中的隐私问题,在后面的部分,我们将首先介绍算法的总体思想,然后对我们的算法进行详细的描述。
2.1 算法思想
差分隐私的基本思想是对原始数据的转换或对统计结果添加噪音来达到隐私保护的效果,即保证给出总体或模糊的信息,但是不泄露个体的信息。 推荐系统中的查询往往具有较高的敏感度,所以应用差分隐私技术会引入大量的噪声,导致数据可用性较差。 假如我们以余弦相似度(COS)作为协同过滤算法中的相似度度量,一个典型的情况是两个用户仅仅有一个同时评分的物品,最坏的情况下,删除这条记录后他们的余弦相似度从1 降低到0。 对原数据加入满足Lap(1/ε)分布的噪声后,原数据的可用性将急剧降低。
定义1 (全局敏感度)对于任意一个函数f:D→Rd,函数f的全局敏感度为:
由定义1 可知,对于函数f每条记录的敏感度是不同的, 而直接影响噪声引入数量的全局敏感度 △f取其中最大的值,所以,我们会对原始数据进行剪裁,裁剪掉那些“特殊”并且敏感度很大的值,降低查询的全局敏感度,从而减少噪声的引入。
2.2 算法描述
根据以上思想,改进的隐私保持协同过滤推荐算法描述如下:
算法1 IPri CF
输入: 用户ua对物品ti的真实评分rai;输出:保证用户隐私的预测评分。
1)数据裁剪:(1)用户评分的数量位于区间[α,β];(2)1.2 物品被评分的次数应不小于 γ。
2) 隐私邻居选择:(1) 添加Laplace噪声,计算相似度度矩阵;(2)选择邻居:根据生成相似度矩阵赞S选择k个邻居。
3)计算预测评分。
本算法中,步骤3 为标准的CF操作,我们将重点讨论数据裁剪与隐私邻居选择部分。
数据剪裁分为两个阶段:第一阶段生成用户评分数的直方图统计,在本阶段中我们筛选出评分数量不属于区间[α,β] 的用户, 然后在原始数据集中删除与该用户有关的所有评分信息; 第二阶段生成物品被评分数的直方图统计, 在本阶段中我们筛选出被评分数量小于 γ 的用户,然后在原始数据集中删除与该物品有关的所有评分信息。
为了使被裁剪的用户依然能得到推荐,同时又要保证其隐私,我们在计算相似度时仅与未被剪裁的用户计算相似度,并加入Laplace噪声;对于被裁剪用户之间,他们的相似度为0。 需要注意的是, 区别于被裁剪的用户,在计算相似度的过程中,我们将不考虑关于被裁剪物品的评分记录。
邻居选择部分与标准的KNN协同过滤算法类似,我们设置参数k表示参与用户推荐的相似用户个数。
3 实验与评价
3.1 实验数据集
实验数据集采用的是推荐领域中公认的Movie Len数据集, 包含943 个用户对1682 部电影共10 万条评分,每个用户的评分数不小于20,评分为1-5。
图1 为用户评分统计图与物品被评分统计图, 从图中可以看出,用户评分次数集中在[20, 400]这一区间,而大于400 次评分的用户仅占1.60%, 物品被评分数集中在[1, 300]这一区间,仅被评分过一次的物品占8.38%。
3.2 评价标准
本文采用推荐领域中公认的均方根误差(RMSE)作为评价标准:
其中rai是用户ua对物品ti的真实评分,是预测评分,T表示训练数据集,|T| 表示训练数据集的大小。 显然,较低的RMSE值意味着较高的预测准度。
3.3 实验结果与分析
将原始数据集按80% / 20% 比例随机分为训练数据集与测试数据集,按相同方法分为5 组互不相关训练数据与测试数据,我们分别在数据集上应用基于近邻的协同过滤算法,典型的使用差分隐私保护的协同过滤推荐算法与本文提出的算法,实验的结果是在这五组数据集上的结果取均值。
在差分隐私保护中,隐私保护预算是决定隐私保护水平的一个重要指标。越小的代表着越高的隐私保护水平,同时会引入更多的噪声。在实验中,我们将隐私保护预算的范围设置为[0.1,1],将k设置为20,参考上图统计信息,我们设置α=20,β=400,γ=2,在以上参数设置下我们将并计算在不同隐私保护水平下算法的表现。
图2 为相似度度量分别为余弦相似度(COS)与皮尔森相似度(PCC),基础算法为基于物品的协同过滤算法的表现。 从上图2 可以看出,随着隐私保护预算的增加,数据的可用性增大。 此外,在缀<0.5 时,随着的增加,RMSE值急剧下降, 这表明算法要保证一个较高的隐私保护水平将带损失较大的数据可用性, 在时,算法结果变化趋于平缓,这表明算法在一般的隐私保护需求下能在数据可用性与隐私保护水平中取得一个良好的折衷。
4 结束语
隐私保护是推荐系统中一个非常具有挑战的问题:一方面,为了提供更好的用户体验,需要不断提升推荐的准确度;另一方面,精准的推荐会暴露用户的隐私信息,这会导致用户失去对推荐系统的信任。所以,提升推荐系统的准确度与为用户提供隐私保证同等重要。差分隐私保护技术有着严格的数学证明,能够保证其处理结果的可信度等优点。本文在应用差分隐私保护技术的隐私保持协同过滤算法的基础上,根据隐私保护程度对用户与物品进行裁剪,从而大量减少了噪声的引入。同典型的差分隐私保护下的协同过滤算法相比,该算法在保证用户隐私的前提下提升了推荐的准确度。同类似的改进型研究相比,该算法与已有的研究成果能较好的结合,同时能够很好的利用传统推荐领域的研究成果。
在后续研究中,将研究数据剪裁程度通隐私保护预算与算法推荐准确度之间的关系,以进一步的提升算法的准确度。
参考文献
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[5]Dwork,Differential privacy,in:ICALP’06:Proceedings of the33rd Inter-national Conference on Automata,Languages and Programming,Springer-Verlag,Berlin,Heidelberg,2006,pp.1-12.
协同保护 篇7
智能电网的建设已成为国家的发展战略。智能变电站逐步取代传统的变电站综合自动化系统势在必行。
变电站二次系统的“数字化”是智能变电站关键技术之一。传统变电站中二次电缆线路非常容易受到电磁干扰的影响,智能变电站中采用光纤取代电缆。微机保护装置中体积最大的两大部分模拟量输入回路(包括隔离变压器和模数变换等)和开关量输入输出回路(包括大量电磁继电器)都将不复存在,取而代之的是通过以太网传输符合IEC61850标准的包含SV信号和GOOSE信号的报文[1]。
随着智能变电站的推广应用,必然带来设备、方法、手段的更新。与数字化保护设备相比,全数字化继电保护测试系统的研究报道并不多见[2,3,4,5]。国内外科研机构和生产厂家提供的测试装置往往没有仿真计算的功能,只能将事先存储的信号按照一定次序进行回放,有的只能针对单个的二次设备进行简单的开环测试,不能模拟系统的动态过程(即在线测试)以及对多套装置进行测试。根据电力系统继电保护规程的要求,为了防止不同品牌的保护装置各自的缺陷,保证其动作的可靠性,变电站的同一保护往往要求配置至少两个品牌的产品,于是就产生了不同厂家保护设备之间的配合和选型的问题,在智能变电站投运之前尤其是扩建时,新增加的保护装置可能品牌不同,即使和已投运保护装置属于同一家生产,由于软件或硬件升级,也可能产生意想不到的问题。通常的做法是将相关所有的保护装置都送到试验中心进行检测调试,耗费大量的人力物力。变电站扩建时,已有保护还必须停运进行调试,造成停电,同时保护装置在拆卸、运输和安装过程中也难免受损,造成隐患。笔者提出并研制了一种能够模拟智能变电站继电保护设备外部特性,兼容不同变电站配置文件和装置配置文本的软件系统,可检验变电站不同构架下继电保护之间的互相配合。
1 系统简介
1.1 系统结构
针对上述智能变电站继电保护测试系统存在的问题和不足,笔者开发了一种能够模拟智能变电站继电保护设备外部特性,并且能够兼容不同变电站配置SCD文件和装置配置文本ICD的软件,以检验在不同的变电站构架下继电保护之间互相配合的软硬件相结合的系统平台。本系统的结构如图1所示。
图1中的RTDS(Real Time Digital Simulator)表示实时数字仿真器,是目前应用广泛的电力系统实时仿真系统,RTDS带有专门用于将RTDS与其他网络设备相连的GTNET卡,GTNET卡支持IEC-61850的GOOSE信息输入输出和基于IEC-61850-9-2的采样值传送[6],组态PC机为与RTDS相连的建模和控制计算机。
合并单元MU用于汇总和分配SV采样值报文和开关量GOOSE报文。
PC机虚线框表示装有本系统软件的各台计算机,每台计算机分别装有IED1…IEDn等对应于表示不同继电保护装置特征的软件模块。
继电保护装置虚线框内的IED1…IEDn则表示不同厂家生产的继电保护设备。
本测试系统基于PC机的Windows操作系统平台,为满足继电保护的实时性要求,系统采用基于Windows多线程的编程,直接对操作系统线程进行控制,针对IEC61850通信及数字化保护测试相关需求,通过合理分配任务优先级和任务间调度及通信,在专用PC机上建立实时数据库,实时存储和传送变电站数据。各IED设备通过100Base Tx Ethernet通信,实现了从PC机网口捕获智能变电站二次网络SV报文,将网络采样值数据进行解码译码转化为模拟量,保护主程序调用模拟量数据完成继电保护功能,并且将计算结果编码后形成GOOSE报文反馈给一次系统和二次Ethernet网络,形成一个闭环的测试系统以检测各厂家保护之间的配合。
1.2 关键技术及解决方案
1.2.1 一次系统建模
本系统在RTDS的建模软件RSCAD中对一次系统进行建模(形成.dft文件),建模时,根据不同的需求分为一次主接线建模和控制模块建模,根据硬件配置建立不同的子系统,在编译过程中,系统将子系统(#SS1、#SS2…#SSn)按照顺序在RTDS的RACK(RACK1、RACK2…RACKn)中进行计算和编译。编译通过后建立操作面板(形成.sib文件),以方便对一次系统进行潮流控制和故障设置等操作。
配置GOOSE信号时,为了准确定位开关位置以及保护开出量所要控制的开关,需要通过SCD Editor配置相对应的SCD文件。
1.2.2 网络接口技术
本系统采用Winpcap编程捕获报文。Winpcap程序有捕获数据包、发送数据包、统计网络流量3个主要功能[7]。网络接口处理数据的基本流程如下:
1)通过接口函数pcap_findalldevs_ex枚举所有可用的网络设备。
2)根据枚举返回的网络设备名称打开一个设备,对应接口函数为pcap_open。
3)如果需要,设置数据包的过滤条件,对应接口函数为pcap_setfilter。
4)捕获原始的数据包。
本系统捕包采用pcap_next_ex的方法,每当一个包到达以后,接口pcap_next_ex就会返回,返回的数据缓冲区中只包含一个包。并且在捕获GOOSE报文时设置了包过滤的条件。如捕获类型为GOOSE的数据包,即Ether Type为0x88的数据包。
5)程序结束后将计算结果按IEC61850的规则编码成GOOSE报文,调用函数int pcap sendpacket(pcap_t*p,u_char*buf,int size)发送数据包给Ethernet。
1.2.3 报文解析
利用C语言直接解析报文的十六进制编码,根据IEC61850中报文的数据结构定义以及基本编码规则(BER)和抽象语法标记(ASN.1),进行报文解析,如图2所示。
报文解码与分析包括:
a)帧头的处理;b)APDU的处理;c)数据集的解析。
通过数据解析子程序将SV报文转化为地址和模拟量等相关信息供保护主程序调用。
1.2.4 保护主程序
本系统保护主程序采用Visual C++6.0环境开发了可以兼容不同继电保护厂家CID文件和自适应不同保护程序的软件平台,程序流程如图3所示。
保护主程序完全按照智能变电站的要求和实际情况进行开发,由于采用了非常规互感器,不存在互感器饱和对继电保护的影响,简化了保护主程序,提高了继电保护的可靠性。人机交互界面采用MFC编程实现,与主程序的兼容性好,提高了系统的可视化程度,操作人员通过人机接口界面输入相应保护整定值,并可以通过状态量显示页面观察保护的采样值和动作情况。
2 系统试验
2.1 测试模型
为检验本系统的动态实时性及准确性,搭建如图4所示的一次系统模型。
该系统为双母单分段接线,电压等级为220k V,设置F1-F5五个故障点,其中F1、F3、F4和F5为区内故障,F2为区外故障,这些故障点均可以设置成单相、相间和三相接地、不接地故障。本系统模拟南瑞继保公司的母线保护装置PCS-915的外部特性,而三条出线的线路保护则分别由南瑞继保PCS-931、北京四方CSC100、许继WXH-803成套保护装置组成。在RTDS上模拟各种故障(如区内故障、区外故障、过渡性故障等),观察本系统与保护装置配合情况。各保护装置从合并单元(MU)获取采样值数据、保护跳闸命令及仿真断路器BRKBB1、BRKBB2、BRKBS1、BRK3、BRK4、BRK5的位置信号,从而组成GOOSE网络,通过MU实现与RTDS的交互通信和控制,形成闭环测试。
2.2 通用性和可扩展性验证
系统专用PC机上导入变电站SCD文件。SCD文件是用XML语言编写的描述变电站结构和各设备之间的连接关系,是嵌套的层次性结构[8,9,10,11],通过导入SCD文件可以建立智能变电站系统的实时数据库和历史数据库。
系统导入保护装置CID配置文本。CID是描述保护定值清单、开入开出等信息的文件,相当于成套保护屏柜背面的端子排。导入CID文件可以体现某一保护厂家的特色,可以准确模拟该厂家保护动作的外部特性,以检测各厂家保护之间的配合。
2.3 保护动作配合行为验证试验
为了更好地检验本系统和各厂家保护之间的配合行为,特设置F3C相接地故障且母联开关BRKBB2失灵进行试验,其中支路1和支路2运行于Ⅰ母,而支路3运行于Ⅱ母,发生区内单一故障时,设置三条支路不进行倒闸操作,这样可以更加清晰地分辨各IED之间的配合行为和故障波形。母联开关BRKBB2失灵100 ms,系统运行期间启动RTDS的故障录波器,记录系统各母线和支路电流和电压波形,试验录波如图5~图10所示,各IED所发出的GOOSE跳闸信号及故障设置器FLTWD1和FLTWD2所发出的故障控制信号如图11所示。
图11中GOOSE1为本系统跳母联信号,GOOSE2为跳Ⅰ母信号,GOOSE3为跳Ⅱ母信号。从图5~图7结合图11可以看出,故障发生后,本系统发出跳Ⅱ母和跳母联的信号,支路3开关BRK7在14.06 ms跳开,由于母联开关失灵以及整定延时,母联开关BRKBB2和Ⅰ母上的两条出线支路1和支路2上均有故障电流,图9和图10中可以看出两条母线电压的故障特征也非常明显,即C相电压均突变为0。在经过整定延时后母联开关和Ⅰ母上的两条出线仍然存在故障电流,保护主程序判为母联开关失灵,在119.79 ms跳开Ⅰ母。
保护程序计算结果进行编码形成的GOOSE跳闸信号如图12所示,根据图13中的报文返回配置信息来确定跳闸信息传送的地址和间隔,报文返回配置信息是由布尔量表示的开关位置信息status(st Val)和位串字符表示的品质位quality(q)组成。图13为反映一次设备的地址顺序,正常情况下所有开关变位信息全部为“00”,故障时,根据保护程序的计算结果将开关变位信息置为“01”。
表1示出了在图4一次系统中5个故障点设置故障协同测试系统的跳闸动作行为。
注:表中√为开关动作,/为开关不动作;F1为A相单相接地;故障450 ms;F2为支路1ABCN三相接地故障450 ms;F3为C相单相接地故障450 ms;F4为AB相相间故障450 ms;F5为母联死区A相单相接地故障450 ms。
从表1中可以看出,各IED的动作行为均准确反映了故障特征,配合关系正确,验证了本测试系统与不同保护厂家设备的联调联试性能。
3 结论
本系统可以通过导入SCD文件和ICD文件准确地模拟不同厂家保护的动作行为,在线地检验各保护之间的配合,为智能变电站投运提供了重要依据,扩建智能变电站时甚至不需停电就可完成继电保护之间的联调联试,符合IEC61850互换性和互操作性的要求[12],可大大提高供电效率和可靠性,具有巨大的经济效益与广阔的应用前景。
摘要：针对目前IEC61850标准在工程应用中的不足,提出并研制了能模拟实际继电保护系统外部动作行为,在线协同检验与调试各种基于IEC61850智能继电保护装置的软件测试系统,为变电站继电保护装置的投运和扩建提供了一种新思路与新手段。系统可以方便地导入不同变电站的SCD文件和不同厂家继电保护装置的ICD文件,模拟不同的变电站结构和保护配置,替代智能继电保护装置进行变电站现场测试。对比试验表明了本系统的可行性与有效性,具有广阔的应用前景。
关键词：智能继电保护装置,协同测试,IEC61850,ICD文件,对比试验
参考文献
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协同保护 篇8
控制电路板变得日益精密和复杂,保护这种电路板,防止因为接错电源、电压突然升高或者短路而造成损坏,是设备制造商特别关心的问题。虽然电器设备中的变压器、变压器的外壳和连接线路能够承受较高的瞬变电压,但是,由于电路板上有容易因高电压而损坏的固体器件,需要改善对电流过大、温度过高及电压过高等问题的控制。
过流和过压协同保护还能够帮助设计人员达到安全机构的要求,尽量减少元件数量,并且提高设备的可靠性。在协同电路保护技术中使用的金属氧化物压敏变阻器(MOV)过压保护器件,与额定电压为电网电压的PPTC过流保护器件的配合,可以帮助制造商达到国际电工委员会IEC 6100-4-5标准的要求。这项标准是连接到交流电网上的设备的全球性电压和电流测试标准。
各种过流电路保护技术的比较
当变压器或者供电电路出现故障时,有些元件会过热。有几种电路保护方案可以防止故障以及由此引起的过热而造成损坏,其中包括热熔断器、电流熔断器和断路保护器。常用的办法是在变压器的初级电路中使用热熔断器,而在变压器的次级电路中使用过电流熔断器。
但是,在许多电器中,最好是使用自复式保护器件,例如PPTC器件、陶瓷正温度系数(CPTC)器件和双金属断路器,这些是首选的保护元件。在发生故障后,这些元件一般不需要更换,在切断电源和/或过流状况消除后,电路会回到正常的工作状态。
就变压器的保护而言,熔断器也许是最简单、成本最低的办法,但是,大多数设备制造商发现,自复式保护能够防止短路、电路过载或者使用者误用引起电流过大而造成的损坏,能够减少设备退回保修,所以使用自复式保护是有道理的。
泰科电子公司最近在各种变压器上对旗下的Raychem电路保护部的PolySwitch LVR器件进行了对比测试。这种器件在各种变压器中作为初级电路的保护元件。在试验中比较了PolySwitch LVR PPTC器件和热熔断器的性能和特性。
有的供电电源设计使用了一次性使用的热熔断器作为初级电路的保护元件。图1示出过热对这种变压器的影响。在这个试验中,变压器的次级短路,导致绕组的温度超过200℃。热熔断器的额定温度是115℃,安装在靠近铁芯中间的地方,它未能断开,结果绕组的绝缘层熔化,最后变压器损坏。
图2是一项试验的结果,其中用一个类似的变压器进行试验,使用PPTC器件作为初级电路的保护元件。加在变压器初级绕组上的输入电压是交流253 V,对次级绕组短路进行模拟。测量了初级绕组的表面温度(T初级)、次级绕组的表面温度(T次级)以及PPTC器件的表面温度(T-PPTC)。当PPTC器件的外部温度达到大约95℃时,初级绕组的温度大约是95℃,这时PPTC器件的电阻开始从低电阻转变为高电阻。一旦PPTC器件的电阻转变为高电阻,便限止了电流,绕组开始冷却。
在一个交流120 V变压器上进行了类似的试验,将次级绕组短路,比较了PPTC器件和热熔断器的性能,试验结果列在表1中。这些数据表明,PPTC器的优点是转变到高阻状态比较快,因而能够限止绕组的最高温度,从而保护变压器绕组,并且保护接在变压器次级的电路。
CPTC器件是自复式保护元件;不过,由于这种器件的工作温度相对较高,电阻大以及尺寸大,它们的应用可能会受到限制。CPTC器件的材料往往是脆性的,容易因为冲击、振动和热应力(许多电器在使用中因发热或者冷却会产生热应力)而损坏。
传统的双金属断路器虽然广泛地用于保护电器设备中的电动机,但是它们不能保持在自锁状态,需要另外采取措施防止它交替地接通和断开。双金属片是用两种不同的金属粘结在一起。当电流超过双金属断路器的额定电流时,过大的电流所产生的热量会引起双金属片弯曲,带动一组触点断开,于是电流不能流过。一旦电流停止流过,温度下降,双金属片便回到正常状态,于是触点闭合,电流又会在电路中流过。当电动机发生故障停止转动时,双金属片断路器就会交替地接通和断开,一直到把电源切断。
双金属断路器的触点会交替地断开和接通,这有几个缺点,其中包括材料疲劳、触点容易损坏、出现火花或者触点熔化在一起。如果双金属断路器触点"不能断开",就会因为电流过大而损坏电动机以及接在后面的容易损坏的电子电路。双金属断路器还可能会因为噪音或者“颤振”和电磁干扰(EMI)不能用于先进的电子控制系统。
交流电源的协同保护
从小型的厨房用具到专业高温炉,都变得越来越复杂,功能越来越多,推动着这个产业走向电路集成,减少电路板的面积。保护敏感的电子元件,防止瞬变电压、短路和使用者误用而造成损坏,是制造厂商十分关心的问题。
例如,过去在设计控制电路板时,变压器的初级电路和次级电路往往没有使用过流保护,在发生故障的情况下,依靠变压器把热量散发出去,防止控制电路板受到损坏。然而,现在电路板上越来越多地使用容易损坏的固体器件,需要对电压加以限制。
雷击或电力站的负荷在切换时的瞬变过程会产生很高的电压或者很大的瞬变功率,加在电气设备的交流电压输入端,可能会造成损坏。
在接到交流电网的输入电路中使用过流和过压协同保护,可以帮助设计人员达到安全机构的要求,并且减少元件数量,降低成本。
图3说明了MOV如何与PPTC器件结合起来使用,在苛刻的交流环境下提高设备的可靠性,从而达到国际电工委员会I E C-61000标准的测试要求。
MOV器件可以流过很大的电流,吸收能量的能力很强,响应速度快,成本低,由于这些,适合于保护供电电路、控制电路板、变压器和电动机。PPTC过流保护器件的额定交流电压也是240伏,允许的最高间歇电压为交流265伏,可以与MOV器件一起,安装在交流电压输入电路中。
自复式PPTC器件和一次性使用的电流熔断器不同,自复式PPTC器件可以帮助保护由于略微增加的故障电流而引起温度上升的场合。当PPTC元件安装在变压器的初级电路中,靠近可能产生热量的元件,例如磁性元件、场效应晶体管(FET),或者大功率电阻器,那么只需要用一个PPTC器件,就可以实现过流和过热保护。
在一些情况下,电网超负荷可能会引起MOV器件处在钳位状态,这时电流会继续在它里面流过,最终可能会因为温度过高而导致器件不能工作。把PPTC器件装在靠近MOV器件附近,可以保护MOV器件长时间工作于过载状态—这是由于把热量传送给PPTC器件,PPTC器件较快转变到高阻状态,从而限制了MOV器件中流过的电流,保护了MOV器件,从而能够通过IEC 61000-4-5测试。
这样使用PPTC器件时,设计人员可以充份利用它的温度响应,并且用它取代电路中的其他热保护器件。在这种情况下,PPTC器件起这两个作用,而且还是一种完全可以自复的办法。在把故障排除并把电源切断之后,器件会恢复到正常状态,一般不需要维修或者更换元件。这有利于降低保修和服务成本,并提高客户的满意程度。
在选择PPTC器件和MOV器件时,要根据国际电工委员会的IEC61000-4-5标准,按照设备的要求和设备本身的工作条件来进行。在选择PPTC器件时,要考虑的主要问题是,在正常环境下运作时,器件的保持电流额定值要和电子设备变压器的初级电流配合。
结语
利用过流、过热和过压协同保护,可以帮助设计师尽量减少元件数量,减少电动机和控制电路板的变压器损坏而造成的返修。PPTC器件的电阻小,转换到高阻状态的速度很快,也很薄,它的功能可以自动恢复,因而可以帮助电路设计人员设计出安全可靠的产品,并且达到监管机构的要求。Raychem的PolySwitch器件可以广泛用于设计电器设备,它符合UL 1434标准,得到CSA和TUV认可,符合RoHS条例的要求,并且可以使用无铅焊料,可以使用进行大批量生产的组装工艺。
摘要：自复式电路保护器件可以用来进行过热、过电流及过电压保护,用于先进设备中的电动机和风扇、控制器、触按元件、显示器和接口电路的保护。
关键词：家用电器保护,协同电路保护技术,PPTC,MOV
参考文献
[1]. Faraz Hasan,‘用于家用电器的综合电路保护’,电子产品世界,2008.2