区域电站（通用8篇）
区域电站 篇1
1 概述
以建设的龙河电站位于吉林省龙井市东盛涌镇海兰河下游, 距东盛涌镇17.3km, 地理位置在东经129°38′02″, 北纬42°51′53″;龙河电站为引水式无调节电站, 利用河道流量和落差引水发电, 建设项目主要由橡胶坝、冲沙闸、前池、厂房、尾水渠、升压站等组成。电站设计保证率80%, 总装机容量为1160kw, 多年平均发电量为321.1万kw.h, 装机利用小时2800h。
海兰河发源于甑峰岭山脉老峰岭东南, 河源海拔1395米, 流向东偏北, 贯穿和龙市和龙井市, 沿途有蜂蜜河、福洞河、长仁河、六道河等较大支流汇入, 流至延吉市以东的河龙村附近注入布尔哈通河, 河流全长145km, 流域面积为2934 km2, 河道坡度为3.0‰。
本流域属于大陆性季风气候, 冬季漫长而寒冷, 夏季短而炎热, 流域多年平均降水量568.2mm, 多年平均水资源总量5.4972亿m3, 主要靠降水的补给量, 地下水补给量占年径流总量的比重不大, 径流的年内变化和年季变化较大, 年径流的Cv值的变化范围在0.32~0.50之间, 径流的年内分配6~9月径流占全年的70%, 枯水期径流量占4.0%左右, 可见径流的年内分配不均匀。
2 区域地质条件
2.1 地层
本区出露的地层有:白垩系、第三系和第四系, 现将各时代地层由老至新分述如下:
2.1.1 白垩系。
主要由内陆湖沼相碎屑岩组成, 盛产动植物化石。根据沉积环境、岩相建造及生物组合分为下白垩统———大拉子级和上白垩统———龙井组。
(a) 下白垩统———大拉子组。自下而上构成一个由粗到细的完整沉积旋回。按其岩性特征可分为砂砾岩面和砂页岩段。
砂砾岩分布比较局限, 不整合复于上侏罗统长财组和华力西晚期花岗岩之上, 主要由一套磨拉式建造组成, 厚度121.9-363.5m。
砂页岩段主要由内陆湖相的长石砂岩、页岩、含油页岩及砂页岩组成, 盛产动植物化石。与下伏砂砾岩段为整合接触, 其上被白垩统龙井组不整合复盖。厚度1874m。
(b) 上白垩统———龙井组。底部为紫色砾岩、黄色厚层状含砾粗砂岩, 向上渐变为灰绿色、紫红色及蛋青色细砂岩、粉砂岩互层, 夹灰白色含砾粗砂岩、暗紫色砂质页岩及2-3层硅质或泥质灰岩团块;中部为灰白色砂岩与灰紫色细———粉砂岩互层, 交错层发育, 胶结疏松;上部为灰绿色、砖红色细砂岩、粉砂岩有砂质页岩、页岩, 夹灰白色含砾粗砂岩及3-4层泥灰岩团块及薄层石膏层。总厚度1355.2m。
2.1.2 第三系。
第三系不甚发育, 主要由砾岩、砂岩、页岩夹煤层组成, 区域内几乎无露头出现。
2.1.3 第四系。
区域内第四系堆积不很发育, 主要分布于海兰河及其主要支流的河谷中。
(a) 更新统。本统出露比较局限, 主要分布于河谷的个别地段, 组成河漫滩以上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级阶地。
Ⅲ级阶地:高出侵蚀基准面20-40m。前缘园润, 阶面向河谷倾斜, 主要由卵石夹粗砂组成, 局部见有水平层理, 未胶结, 厚5-25m。
Ⅱ级阶地:高出侵蚀基准面15-20m。岩性由下而上为黄褐色砾石, 砾石成分主要为花岗岩、安山岩、玄武岩等。砾径一般在2-10cm, 磨圆良好, 参有粗砂, 未经胶结。往上渐变为砂石夹粘土层, 厚度2-5m。
Ⅰ级阶地:阶面高于侵蚀基准面3-5m。组成阶地的岩性主要为各种砾石、粗砂和亚砂质粘土, 未胶结。厚度1-4m。
(b) 全新统。主要分布于河谷中, 河流相堆积:以河漫滩冲积层为主, 由卵石、粗砂和砂质粘土组成。这些堆积物往往在冲沟出口处形成洪积扇。厚度约在1-10m。
残积坡积层:广泛分布于各山脊及山坡上。组成物质取决于当地基岩, 一般为风化的粗砂夹大小不等的碎石。厚度视当地基岩抗风化力的强弱而定, 一般1-5m。
2.2 侵入岩
本区域发生多闪岩浆侵入, 主要为华力西晚期第一、第二、第三侵入期和燕山期第一侵入期。其中燕山期第一侵入期在区域内零星出露, 华力西晚期第二、第三侵入期在区域边缘大面积出露, 华力西晚期第一侵入期无出露。
华力西晚期第二侵入期主要岩石类型为粗粒似斑状黑云母花岗岩、黑云母斜长花岗岩、花岗闪长岩。华力西晚期第三期主要岩石类型为白岗质花岗岩、白岗岩。
燕山期第一侵入期岩石类型为辉石安山岩, 其次为角闪安山岩及角闪辉石安山岩。岩石具斑状结构, 基持为交织结构。
2.3 地质构造
2.3.1 褶皱。
区域大地构造位置处于吉黑华力西晚期地槽褶皱带的东南边缘, 在构造特征上, 华力西晚期旋回是以褶皱变动为主, 燕山旋回是以断裂变动为主, 喜山旋回表现为继承性的断裂渗透活动。
本区域主要构造运动为燕山旋回, 主要为龙井断陷, 其东西边缘均以断层与基盘接触, 南北两端不整合于基底之上。断陷的形成可分为与会代表两个时期, 即早、晚白垩世。早白垩世及其以前的沉积, 明显受北北西向构造控制, 走向为北北西或近南北向;晚白垩世沉积为北东向, 反映在构造形态上, 上白垩统龙井组于延吉市———头道沟一线呈明显的北东向向斜构造。
2.3.2 断裂。
区域内断裂主要为北西向断裂。
屯林河———朝阳河断裂, 断裂北起西北角, 沿屯林河、朝阳河经延吉盆地向东南方向延入邻区, 纵贯全区。
合城屯———茶条沟断裂和龙井———东城断裂与屯林河-朝阳河断裂平行, 北西走向, 性质相似, 沿断裂有辉石安山岩分布。
根据《中国地震动参数区划图》 (GB18306-2001) 中标定, 本区抗震设防烈度为Ⅵ度区, 设计基本地震动峰值加速度为0.05g。不属于地震设防区, 因此本工程不考虑地震设防问题。
3 水文地质
本区地下水类型主要为第四系松散层中的孔隙潜水及玄武岩层中的基岩裂隙水, 地下水潜水赋于第四系冲积堆积的砂砾石层中, 接受大气降水及侧向的补给, 向河流排泄, 与地表径流无隔水层, 实为统一的径流水。基岩裂隙水主要赋存于玄武岩层中、气孔中及裂缝中, 接受大气降水, 孔隙潜水越层补给, 向河流排泄。丰水期河流地表水补给地下水, 枯水期地下水补给地表水。
据项目区对地表水和地下水取样分析试验成果显示, 地表水和地下水的化学类型为重碳酸钙镁型水。
4 结论
项目区水文地质条件基本满足电站的开发建设, 但要做好项目区的地质勘探详查工作。
摘要：本文简要介绍了龙井市龙河电站工程和河流水系, 海兰河流域的气象、水资源量、径流特点、区域水文地质条件概况等, 为龙河电站的后续开发建设提供了技术依据。
关键词：龙河电站,径流特性,水文地质条件
区域电站 篇2
摘 要：本系统平台尝试在变电站隐蔽区域入口处布设高清晰度数字摄像机和辅助光源，利用摄像机内置自动图像模式识别技术，当有异物入侵时，系统可对监控画面中图像变化的原因进行分析研判，感知并确认“异物入侵”这类型的事件，及时触发摄录取证并报警。同时，将监测预警系统以三维实景平台展示，辅以人物模式和眼睛模式两种模式进行场景呈现，让监测人员对前方隐蔽区域产生直观沉浸感，给监控操作带来极大的便利。
关键词：异物入侵；报警；监控
中图分类号：TP391.4
随着科技的发展，视频分析、人工智能、网络通信等技术在人们生产生活中发挥着不可替代的作用，但如何将上述先进技术在电力安全运行及维护管理上实现“物联化”、“实用化”、“智能化”的突出运用是电力企业一直关注的重点。
芜湖供电公司担负着整个芜湖地区的电力发展规划、电网安全经济运行、电力设施建设维护等生产管理和电力营销工作。为了进一步提高变电站管理水平、确保供电可靠性、规范变电站的日常管理和设备运维保障，公司研制出一套布设于隐蔽区域，集成化程度高、侦测灵敏且误报少的异物入侵防范系统。
地下电缆等电力设施设备，敷设在地面以下，且电缆沟空间狭小，不容易观测[1]。电缆沟、电缆夹层、防静电地板下面、屏柜内部等这类通常作为线缆、电路传输的主要汇聚通道和狭小空间都属较为隐蔽的区域。
如图1中所示，上述区域巡检探查困难，却经常遭遇蛇、鼠等小型外来异物攀爬，往往带来不可预控的安全隐患或设备损毁（诸如：短路、绝缘层破损以及电源击穿等）。此类因异物入侵行为导致重大损失的后果因其事发前的隐蔽特性而防范不易，而目前的防范手段耗费诸多人力却效果不佳。
鉴于此，公司尝试在变电站隐蔽区域入口处布设高清晰度数字摄像机和辅助光源，利用摄像机内置自动图像模式进行识别。当有异物入侵时，系统可对监控画面中图像变化进行分析研判，感知并确认“异物入侵”事件，及时触发摄录取证，并将报警信号通过网络传输到监控中心或管理人员的移动终端，可有效预防由此隐患导致重大事故的发生。同时，将监测预警系统以三维实景平台展示，辅以人物模式和眼睛模式进行场景呈现，让监测人员对前方隐蔽区域产生直观沉浸感，给监控操作带来极大的便利。
1 平台构成
异物入侵监测预警系统是能在隐蔽区域进行智能监控以及对异物入侵监测预警这样一种特定的融合智能化数字视频、智能警卫、一键巡视、音频驱离、预警播报、警情分析等于一体的远程统一智能监控平台。结合自动视频监控分析与图像模式识别，可实现对前端采集数据信息存储备份，同步检索查看，隐蔽现场巡视，记录分析警情数据，远程告警画面推送、定时定人策略报警等功能。异物入侵监测预警实时、准确为安全生产管理提供第一手数据和有效手段。所有这些功能均是在三维平台上应用展示，场景图像直观、监控操作便利。系统构成如图2中所示：
2 摄像机的移动侦测功能
摄像机的移动侦测功能是监测异物入侵的核心。摄像头按照不同帧率采集得到的图像会被CPU按照一定算法进行计算和比较，当画面有变化时（如有异物闯入或移动等）计算比较结果得出的数字会超过阈值，摄像机能根据设定做出相应的动作，发出告警声或播放事先设定好的声音（如猫叫用以驱赶老鼠）。
首先，影像侦测先进行测量步骤，即是将影像切割成数个不连续部分，测定这些影像部分在各时段内的光线变化，然后辨别出这些变化究竟是导客观条件转换还是物体移动。一般而言，切割影像的方式有以下几种：
（1）画素分割：将影像分割成非常小的图画成分（画素），可以有百万个区块；
（2）小区块分割：将影像分隔为几百个或几千个等比大小或不同大小的区块；
（3）大区块分割：将影像分为百来个不同大小的区块。
画素分割方式会获得相当多的影像资讯[2]，因此需要大量的电脑演算资源进行辨别。而大区块分割的方式虽不会造成电脑资源的负担，但由于提供的影像资讯较少，因此不容易区分出大环境的变化。因此，本系统采用小区块分割方式，既可获得足够的影像识别资讯，又不用担心造成电脑演算负荷。
其次，进行辨识程序。本平台以物体大小进行侦测，然后观察一段时间内的移动历程与空间大小，以推断持续的移动方位。因为本平台所应用的场景多为变电站电缆沟等封闭隐蔽区域，有效地设定移动物体尺寸，是增加移动侦测准确率的关键。而且设定时也要特别注意当入侵者接近摄影机时，物体尺寸会比远离摄影机要大。
再次，进行移动识别，因为应用场景是电缆沟等封闭隐蔽区域，在这些黑暗区域摄像机会同时配上灯光长期照明，这就避免了室外光线变化对辨识所产生的影响而造成误判的可能。可以通过背景减除法、时间差分法、光流法等算法进行识别，做出判断。
3 双视野模式的三维平台展示
本监测预警系统是在三维实景平台中展示的。此三维平台将隐蔽场景用三维逼真模型真实再现地展示在监控操作人员面前，从而让场景更直观，操作更便利。如图3为隐蔽场所圖：
如图4所示为3D逼真展示隐蔽场所图，可见，在中心平台建立变电站隐蔽区域（如电缆沟、电力隧道）的三维模型，报警点位可以清晰的在三维模型上进行移步换景般的直观显示、图像推送，准确定位以及多维数据融合展示。
同时，在这三维实景平台中，操作人员的视角可以选择虚拟人物视角或眼睛视角。
如图5所示为虚拟人物视野，虚拟人物的视角即是在场景中监控人员以第三人的视角看虚拟人物在场景中的巡视；而眼睛视角即是在场景中监控人员以自己的视角看在场景中的巡视，如图6所示。虚拟人物视角可以对整个场景的宏观更好把握，因为有虚拟人物在场景中作为比照，不过这种模式也有很大的局限性，虚拟人物视角不能脱离虚拟人物，必须实时跟随虚拟人物动作，否则会失去真实性和体验效果；而采用眼睛模式模拟虚拟人物的眼睛来操作，可实现虚拟人物无法完成的操作，如：抬头，低头，左看，右看，前置和后置；此时眼睛模式的视野可脱离虚拟人物进行操作，而不失真实性和体验，相反，实现3D变电站隐蔽场所复杂场景的多视角，灵活、准确，并且便捷查看。眼睛模式需满足以下条件：
（1）眼睛模式的默认位置为：现实中人的眼睛位置1：1映射到虚拟人物中。
（2）眼睛模式的视野对于虚拟人物不可见。
4 结束语
异物入侵监测预警系统的应用将大大降低人员在隐蔽区域巡视的劳动强度和作业难度，解决传统检查有死角的隐患，让值班员摆脱频繁、重复的检查工作，节约了人力。通过对隐蔽区域异物入侵的侦测报警发布，提示相关人员进行有针对性检查，可提高工作效率。
本系统可使防小动物检查达到标准化作业，及时并有针对性的检查封堵，并能够及时发现电缆缺陷、异物入侵情况[3]。本项目实施将有助于提高电网的安全、稳定运行性，减少小动物造成的线路跳闸停电事故发生率，保障企业、居民用电，提升供电公司服务形象和服务质量，提升经济和社会效益。
参考文献：
[1]易礼鸿，傅波，谷颖.浅析三维可视化在电缆运维管理中的应用[J].科学致富向导，2014（20）.
[2]常波.画面分割技术在视频监测中的应用[J].辽宁广播电视技术，2012（04）.
[3]鲁守银，钱庆林，张斌.变电站设备巡检机器人的研制[J].电力系统自动化，2006（13）.
作者简介：庞瑾（1987-），女，河南西华人，助理工程师，本科，神南运维站副站长；成兵（1967-），男，安徽芜湖人，高级工程师，本科，综合检修班班长；杨芬（1977-），女，安徽芜湖人，工程师，本科，技术员。
区域电站 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
区域电站 篇4
配电变电站规划在配电网规划过程中起着承上启下的重要作用,规划方案的优劣直接影响配电网网络结构、运行维护经济性和供电可靠性。因此,科学合理的配电变电站规划一直是国内外学者研究的重要课题。
近年来,有关配电变电站规划的研究工作取得了长足进步,形成了多种模型和算法。文献[1]提出一种配电变电站参考模型帮助管理者有效地进行投资估计。文献[2]提出一种将电压降、变电站容量等因素考虑进规划模型的变电站选址定容规划模型。文献[3]提出基于改进遗传算法的变电站位置及容量改造与规划方法。文献[4]提出一种结合遗传算法与交替定位分配算法的混合遗传算法解决变电站选址规划问题。文献[5]考虑变电站投资和运行费用以及地理信息对规划方案的影响,建立变电站选址定容模型。文献[6]建立基于区间层次分析法,考虑用地性质、交通情况、防洪排水、地质地貌、施工条件等因素的地理信息因子和变电站建设、运行等费用的变电站规划模型。文献[7]在变电站规划模型中,考虑负荷预测结果误差对规划结果的影响,采用三角模糊数描述负荷的不确定性,并根据投资费用的模糊期望值构造适应度函数。文献[8]提出了变电站选址和定容方法,并采用层次分析法计及地理环境因素对初选变电站的位置进行修正。文献[9]运用启发式和专家系统方法对变电站位置进行规划。文献[10]采用动态规划方法建立变电站的多阶段优化规划模型,决定各阶段所投建的变电站数目、容量类型和供电范围。文献[11]建立基于区间层次分析法,并考虑用地性质、交通情况、防洪排水、地质地貌、施工条件等因素的地理信息因子和变电站建设、运行等费用的综合规划模型。
对上述规划模型进行分析后发现,为了降低问题复杂度,这些规划模型都将网络负荷与配电变电站之间的关系简化为直接相连,忽略了配电变电站出线数量有限的客观实际。文献[12]建立了综合考虑配电变电站规划和配电网线路规划的数学模型,并提出了两层改进的遗传算法与一层最短路算法相互嵌套的求解方法。该模型虽然在一定程度上解决了此问题,但配电变电站规则与线路规划彼此独立,未考虑相互之间的影响。
本文提出一种基于负荷分区的配电变电站规划模型,首先根据网络负荷总量确定合理的出线条数,并采用改进的K-means聚类算法对网络负荷进行区域划分。然后选择一个网络负荷作为整个区域与配电变电站的连接点,该网络负荷称之为源负荷。最后应用果蝇优化算法求解配电变电站的位置,在迭代过程中分2步评价果蝇个体:根据配电变电站的位置为每个分区设置一个源负荷,基于“先主干后支路”原则以源负荷为起始点建立分区内负荷间的网络连接;将分区内网络负荷总量叠加于源负荷,建立配电变电站与源负荷间的放射连接。此外,本文将地理因素引入规划模型, 通过惩罚因子与奖励因子来影响规划方案的投资成本,使规划结果更贴近于实际。
1 配电变电站规划模型
配电变电站规划问题可表述为:已知目标年的负荷大小和分布,在满足供电可靠性的前提下,以投资年费用最小为目标,确定待建配电变电站的位置、容量及配电网的结构。
传统的配电变电站规划模型中年费用包括:配电变电站投资与运行年费用;低压侧线路综合投资年费用;低压侧线路网损年费用。其目标函数如下:
其中,ST cost为配电变电站的投资及运行年费用;FE cost为变电站低压侧线路综合投资年费用;CQ cost为变电站低压侧线路网损年费用;C为新建变电站的投资费用;r0为贴现率;t为变电站折旧年限;SR为新建变电站的运行费用;N为新建变电站个数;J为网络电负荷数量;L为单位长度线路投资费用;l为变电站低压侧线路折旧年限;dij为变电站i与网络负荷j之间的线路长度,,(Xi,Yi)和(lxj,lyj)分别为变电站i和网络负荷j位置坐标 ;α为线路网损折算系数,,α1为单位电能损耗折价系数,α2为线路单位长度电阻,α3为线路年损耗小时数,U为线电压,cosθ为功率因数;Pj为网络负荷的有功功率;S为新建变电站总容量;δ(S)为新建变电站的最大负载率;D为供电半径。
上述规划模型中配电变电站的出线费用和网损年费用仅是估算值,其精确值需要在配电网线路规划后才能得出,因此得到的规划方案往往与预期目标有一定差距。针对此情况,本文将网络负荷划分区域,先对区域内的负荷进行线路规划,然后建立配电变电站与区域之间的连接,同时加入地理优化因子使规划模型更加符合实际。修改后的规划模型为:
其中,FRE cost和CRQ cost分别为配电变电站与源负荷间线路的投资和运行年费用;CRcost为区域内线路投资费用和网损费用;Zdl为地理因子;G为区域划分个数;Cg为区域内负荷个数;Pf为负荷f的有功功率;如果负荷e和负荷f之间有连接则H(e, f ) = 1,否则H(e, f ) = 0;dref为负荷e和负荷f之间的线路长度;K为不适宜建站区域总数;M为适宜建站区域总数;dpik为配电变电站i距离不适宜建站区域k的中心距离;daim为配电变电站i距离适宜建站区域m的中心距离。地理因子约束条件可表示为:
其中,Dk为不适宜建站区域k的半径;Dm为适宜建站区域m的半径; Pu为惩罚因子;Aw为奖励因子。
2 模型求解
针对上述规划模型,本文应用负荷区域划分技术和果蝇优化算法求解配电变电站规划方案,规划流程见图1。首先根据合理的配电变电站出线条数对网络负荷进行区域划分,然后将配电变电站的位置视为果蝇群体位置,将式(5)中的投资成本作为浓度判定函数,应用果蝇优化算法迭代更新果蝇群体位置直到发现最优解。在每次迭代中,根据果蝇个体的位置确定源负荷,采用“先主干后支路”原则对区域内负荷进行线路规划,之后建立配电变电站与源负荷的放射状连接,最终将配电变电站和所有线路的投资与运行费用作为浓度判定函数值来引导果蝇趋向食物。
3 负荷区域划分及线路优化
负荷区域划分是在确定配电变电站合理出线条数的基础上,将网络负荷划分为相应数量的互不重叠的区域。在后续应用果蝇优化算法进行配电变电站规划过程中,区域划分结果维持不变,但区域内负荷间的连接关系随着配电变电站位置的改变不断优化。
3.1 确定变电站的出线条数
文献[13]介绍了根据不同线路型号确定配电变电站的出线条数方法,为简化计算,在配电变电站规划中均使用同一型号线路,本文设计的计算公式如下:
其中,lnum.min、lnum.max分别为出线条数下限、上限值;为配电变电站所带区域内所有负荷点的有功之和;Pmax为线路最大有功容量;Pmin为线路最小有功容量;int[·] 为对小数取其整数部分 ;rand为取 [0,1]的随机小数;lnum为配电变电站出线条数。
3.2 基于 K-means 聚类算法的负荷区域划分
网络负荷区域划分应该满足以下要求:每个区域的负荷总量尽可能均匀; 区域内负荷总量不超过配电变电站出线最大容量;各区域间不存在联络线。本文在传统K-means聚类算法[14]中加入分区间负荷转移操作,并将其应用于网络负荷区域划分,步骤如下:
a. 在规划范围内随机选择lnum个聚类中心;
b. 根据每个网络负荷位置计算其与lnum个聚类中心的距离,把负荷分配到与其距离最近的类中;
c. 对每个类中的负荷总量进行计算,并分为高负荷区类和低负荷区类(大于配电变电站出线最大容量的区域称为高负荷区类,未超过配电变电站出线最大容量的称为低负荷区类);
d. 选择总负荷最高的区域Cmax,比较与Cmax相邻的2个区域,没有转移出负荷的区域记为Cdes,如果2个区域均未转移出负荷,则负荷总量较低的区域记为Cdes,将Cmax中距离Cdes侧最近的若干负荷转移过去,以保证调整后的区域Cmax属于低负荷区类,并标记Cmax转移出负荷;
e. 重复步骤d,使得所有区域均属于低负荷区类;
f. 计算重新分配后的聚类中心 ,执行步骤b,直到聚类中心不再改变,算法结束。
3.3 分区内线路优化
在划分好的负荷区域内,以源负荷为起始点对所有负荷进行线路优化,要求负荷间必须连通且不存在线路跨越。本文参照已有众多实际配网线路走向,提出“先主干后支路”的连接原则,在配电变电站位置Ps0= (X0,Y0)确定后 ,一个负荷区域内r个网络负荷{Ps1,…,Psj,…,Psr}的线路优化流程如下:
a. 计算负荷区域内距离配电变电站Ps0最近的网络负荷,记为源负荷
b. 找到距离源负荷Ps*最远的负荷点P*s,标记负荷Ps*和P*s;
c. 令将P*s和所有未标记的负荷构成集合计算Ps i与Q之间的距离Di1,Ps i与直线之间的距离Di2,记标记负荷Ps并将连接添加到集合E,更新
d. 重复执行步骤c,直到Ps= P*s;
e. 对所有未标记的负荷Psi,计算已标记的负荷中与其距离最近的负荷P*si,距离为Di,令Psm为所有距离Di中最小数值对应的负荷,标记负荷Psm并将添加到集合E;
f. 重复执行步骤e,直到区域内所有负荷标记完毕,集合E即为该区域的线路优化结果;
g. 根据集合E计算CRcost得出负荷分区内的投资和运行年费用。
图2是一个具有9个网络负荷的区域,其中0点为源负荷,线路优化结果更贴近于实际情况。
4 基于果蝇优化的配电变电站规划算法
4.1 果蝇优化模型
果蝇优化算法[15]是最近提出的一种基于果蝇觅食行为的全局优化方法,已引起广大学者的关注[16,17]。果蝇在感官知觉上优于其他物种,尤其是在嗅觉和视觉方面, 该性能使果蝇能很好地搜集飘浮在空气中的各种气味, 然后飞近食物位置后亦可使用敏锐的视觉发现食物与同伴聚集的位置,并往该方向飞去。
依据果蝇搜索食物的特性,果蝇优化算法可归纳为以下步骤。
a. 给定群体规模psize、最大迭代数gmax,随机初始化果蝇群体位置Pos0= (Pos0x,Pos0y);
b. 赋予每个果蝇个体利用嗅觉搜寻食物的随机方向与距离:
其中,R为搜索半径。
c. 由于无法得知食物位置 ,故先估计与原点的距离di,再计算味道浓度判定值Si,其为距离的倒数。
d. 将Si代入味道浓度判定函数(亦为适应度函数),用来求出果蝇个体位置的味道浓度ρsi:
e. 找出群体中味道浓度最高的果蝇(最优个体):
f. 记录并保留ρsbest对应的个体Posbest及相应的坐标,此时果蝇群体利用视觉向该位置飞去。
g. 进入迭代寻优 ,重复执行步骤b—e,直到迭代次数大于gmax或最优味道浓度不再变化。
4.2 基于果蝇优化的配电变电站规划求解算法
本文讨论的配电变电站规划属于单源规划问题,只需确定配电变电站的最优位置,这与果蝇个体搜索食物过程非常相似。可将果蝇个体表示为配电变电站位置,则果蝇优化算法的搜索空间由所有可行的配电变电站位置组成。在搜索过程中,配电变电站规划的投资成本作为味道浓度判定函数,将果蝇个体的位置代入判定函数中可以计算出投资成本,数值越低则味道浓度值越高,果蝇个体越优秀。将果蝇优化模型应用于配电变电站规划的步骤如下。
a. 参数设置。其中,果蝇优化算法涉及的参数有果蝇种群规模大小和迭代次数;规划模型中用到的参数包括贴现率、折旧年限、线路单位长度投资费用、网损折算系数、惩罚因子和奖励因子。
b. 应用3.1节方法计算配电变电站出线条数 ,采用3.2节方法对网络负荷进行区域划分。
c. 初始化果蝇群体位置,理论上该位置距离最优解越近越好,因此本文将所有网络负荷的加权质心作为群体初始位置,即:
d. 设置果蝇个体的随机方向和距离,并计算相应的浓度判定函数。针对每个果蝇个体,先根据其所在位置找到各负荷区域的源负荷,以此为起始点应用3.3节方法建立区域内线路连接 ;再以式 (5) 作为浓度判定函数评价个体,数值最小的为最优个体。为应用果蝇优化模型,将浓度判断函数F变换为Si的映射。
这样浓度判定函数变为:
e. 应用果蝇优化模型执行迭代过程,直到满足结束条件,所得最优解即为配电变电站的最佳位置。
5 算例及结果分析
5.1 算例设计
根据电网发展规划,某地区计划建一座35 k V的变电站,年负荷预测结果为13 630 k W,根据规划导则要求。35 k V变电站容载比为1.8,则可确定规划年变电站总容量至少为24543 k V·A,则规划变电站的规模方案为3×16 MW,已知该地区共有32个负荷点,如图3所示,其中特殊地理区域范围如表1所示。
应用本文所提配电变电站规划模型,设置贴现率r0为0.08,折旧年限t为16 a,线路单位长度投资费用L均为150万元 / km,网损折算系数α=0.00469(假设线路全年投入运行),果蝇群体初始位置为以所有网络负荷的加权质心为中心的[-2,2]km区间,迭代过程随机飞行方向与距离区间为[-1,1]km,果蝇种群规模大小为30只,迭代次数为100,惩罚因子为100,奖励因子为100。规划结果见图3,所有的负荷被划分为6个区域,可见规划结果更符合实际。
5.2 算法分析
本文的规划模型中负荷区域划分是至关重要的环节,也是与传统规划模型的区别所在。如果区域划分个数过多甚至等于网络负荷个数,那么本文模型将退变为传统规划模型。因此合理的区域个数对规划结果影响较大,为此针对5.1节中的算例,分别选取区域个数从6到10进行重复实验。结果显示随着区域个数的增多,区域内负荷间线路减少,变电站与源负荷间线路增多,但其线路长度远大于负荷间线路长度,所以投资成本增加。
惩罚因子和奖励因子体现了地理区块是否适宜建设配电变电站,其数值大小直接影响变电站位置的选择。过分强调奖励因子的作用则导致规划位置必定落入适宜建站区域,同样过大的惩罚因子将规划位置排除在不适宜区域。若出现这种情况,寻优策略的效果将大打折扣。相反地,如果降低其比重,则失去了地理信息对规划结果的导向作用。通过大量实验结果分析,惩罚因子和奖励因子取值都为100时,优化过程兼具自由度和倾向性。
在果蝇群体寻优过程中,搜索区间的范围制约着寻优速度和最优结果。如果搜索区间过大会覆盖整个规划区域,果蝇群体会变为随机搜索,很难发现最优解;而搜索区间过小,果蝇搜索时间将会增加,且容易陷入局部最优。本文选取搜索区间从[-1,1]km到[-5,5]km,针对每个搜索区间分别执行10次规划过程,算法平均执行时间和获得最优投资费用见图4,从图中看出区间[-2,2]km是一个较为理想的选择。
5.3 结果对比
为说明本文规划模型的有效性,基于5.1节算例分别实现文献[12]和文献[18]中的规划模型。文献[18]的规划模型不仅包含以往的变电站选址定容模型问题中可量化的因素,还将地理信息约束作为惩罚因子融合入模型中,增加了变电站选址模型的实用价值,规划结果见图5。由于采用放射状连接,规划方案中变电站位置更趋向于网络负荷的加权质心位置。
而文献[12]利用改进的遗传算法与经典的最短路算法之间的嵌套调用,重点是确定最优线路规划方案,对于变电站规划只是计算候选站址的优劣。图6是对随机生成10个变电站候选站址计算后得到的最优规划方案,结果显示较之放射连接有所改进,但模型中未考虑出线数量和站址寻优环节,且线路连接方式受站址影响较大,分支数量的确定缺少明显理论依据。表2是3种算法的规划结果对比,从中可发现本文的规划方案投资费用更加合理,网架结构更接近于实际情况。虽然本文规划过程相对比较复杂,但快速的果蝇优选算法框架很大程度上弥补了该不足。
6 结论
配电变电站规划是一个多约束、多目标、大规模、非线性的组合优化问题,本文针对现有规划模型中存在变电站出线数量和网络负荷数量不匹配的缺陷,提出一种基于负荷区域划分的配电变电站规划模型,并将改进的果蝇优化算法应用于求解过程。通过对算例结果分析,得出如下结论:
a. 基于负荷区域划分的配电变电站规划模型更贴近实际需求,区域内的线路优化采用“先主干后支路”的方法,最大限度地贴近实际规划原则;
b. 将果蝇优化算法引入配电变电站规划问题中,充分发挥其计算速度快、全局寻优能力强、具有较好的综合寻优性能等优势;
区域电站 篇5
局部放电是高压电力设备绝缘劣化的主要原因之一,局部放电检测,可以在早期发现设备绝缘隐患,为设备检修提供支持。目前电力设备局部放电带电检测中常用的检测方法包括特高频法和超声检测法。基于上述两种方法研制的局部放电带电检测装置,主要为面向单一电力设备的手持式或便携式检测装置,如变压器、GIS等。对于一些大规模室外变电站,利用上述装置对站内所有高压设备逐一检测,工作量大,效率低。如果对站内所有高压设备都安装局部放电监测装置,成本高,而且对这些在线监测装置本身的维护工作量大。从变电站局部放电带电检测工程实践的需求出发,有必要研究与开发一种针对变电站全站所有电力设备的局部放电快速检测的方法与系统。
近年来,英国Strathclyde大学、上海交通大学、重庆大学等研究机构对基于特高频传感器阵列的变电站局部放电定位方法进行了深入的研究和实践。其基本原理是TDOA时差定位算法[1],即通过同步采集多个传感器所接收的特高频局部放电脉冲信号,计算信号间的时延,基于已知各传感器的位置坐标和上述时延,对局部放电源进行三维或二维的定位。研究表明[2,3,4,5,6],TDOA算法定位精度,取决于其传感器阵列间时延求取的精度。时延误差0.2 ns时,定位距离误差可达10 m。文献[3]的定位误差在厘米级,要求系统采样率高达25 GSa/s。此外,时延误差对方向角定位影响甚小,时延误差0.2 ns时,角度误差仅为0.1°[2,7]。
本文对时差定位算法中定位角度准确性进行了理论分析,并根据研究结果提出了一种先巡检进行区域定位,后精确定位与绝缘诊断的检测方案,研制出一套相应的车载检测与定位系统。该系统和检测方案已在国内多个变电站得到应用,现场测试结果证实系统是可行有效的,其可快速检测定位出敞开式变电站内的外绝缘放电以及离非屏蔽绝缘较近的设备内部放电。但是对于信号较小的电气设备内部放电,由于传感器的灵敏度(-65 d Bm)和巡检时天线阵列离放电源的距离限制,一般不能被系统检测与定位。
1 定位算法
1.1 基于四元矩形阵列TDOA定位数学模型
本文区域检测TDOA定位算法采用文献[8]所述定位模型,传感器阵列Si(i=1、2、3、4),如图1所示呈平面矩形布置。矩形中心设为坐标原点。令S1,S2之间的距离为2r1,S2,S3之间的距离为2r2。则传感器阵列中四个传感器的坐标可表示为:S1(r1,r2,0)、S2(-r1,r2,0)、S3(-r1,-r2,0)、S4(r1,-r2,0)。
假设局部放电源P位于(x,y,z),放电所激发的UHF电磁波信号传至传感器i的传播时间W为ti(i=1、2、3、4)。S2,S3,S4接收到同源局放UHF信号的时刻相对于传感器S1滞后的时间为t21=t2-t1,t31=t3-t1,t41=t4-t1,令局部放电特高频信号在空气中以恒定速度光速c传播,则由局部放电源P到各传感器的距离关系,可建立三维球面定位模型[8]。
由式(1)可求解出局部放电源三维和二维定位结果的解析解,变电站现场检测时,二维方向角和径向距离往往更加直观,可以确定局部放电源的方向,便于检测人员找到疑似放电设备,本文采用式(2)所示二位方向角和径向距离定位模型[8]:
式中θ表示局放源在水平面内的方向角,r为局放源到1号传感器的距离。
1.2 基于移动天线阵的区域定位算法
本文研制的车载巡检定位系统,系统采样率为2 GSa/s,采用1.1节所述算法模型,方向角定位精度可控制在±5°以内。因此,系统通过一次检测结果,可定位得到一个弧度为10°的扇形区域,改变车载天线阵的位置,可得到另一个扇形区域。两扇形区域重叠部分,即为初定位结果,算法示意图如图2所示。
1.3 平分面与平面时差精确定位算法
车载巡检区域定位后,一般可以确定疑似放电设备,采用多传感器联合检测原理[9],可进行精确定位。
对于外绝缘面积较小的疑似放电设备,如GIS某个或某几个气室,可采取基于多传感器接收信号时延的平分面定位算法,其基本思路为:在疑似放电设备外绝缘UHF信号非屏蔽区域固定一参考UHF传感器;在外绝缘左边沿固定另一传感器S1,可为UHF传感器,在能接收到超声信号的情况下可用超声传感器;在外绝缘右边沿放置一个与S1相同的另一传感器S2;以参考传感器为触发源,同时采集3路信号;从右往左移动S2,寻找S1,S2通道波形与参考传感器接收信号波形时延一致点,局放源就在S1S2直线的垂直平分面上;在垂直平分面再次固定参考传感器,以同样的方法可以找到关于上下边沿的另一个垂直平分面;局放源就在两垂直平分面的交线上。
对于外绝缘不规则,不易寻找平分面的疑似放电设备,如大型主变等,可采取简易的平面时差法,逐步缩小放电区域,其基本思路为:采用两个传感器S1、S2,S1固定不动,移动S2,观察两路波形时延;利用时延与信号传播速度,可确定出以S1为中心的球面,进一步在球面上寻找局部放电源。
2 方向角准确度理论分析
如1.1节所述,定位模型,式(1)方程组中第2式与第1式相减可求得x,第3式与第2式相减可求得y,结果可得式(3):
方程组(2)中第1、3式相加的结果与第2、4式相加的结果相等可得式(4):
将式(4)变形得到:
将式(3)中两式相除,并应用上式(5),并用1.1节中提到的滞后时间t41=t4-t1,t21=t2-t1带入式中,便可得到方向角达式(6):
观察式(6)角度表达式,当t41、t21基数较大时(相对于时延误差),即不在x、y轴时,一定时延误差范围内,t41/t21变化会非常小。而阵列大小决定t41、t21数值上不会超过2r2/c、2r1/c,(c为局部放电特高频信号传播速度),t1表征了局部放电源的距离信息,显然,局放源距离是远大于传感器阵列尺寸2r1、2r2的,所以t1数值远大于t41、t21,导致(t21+2t1)/(t41+2t1)永远是一个与1非常靠近的数,无论t1变得多大,它只会变得与1更靠近。综合上述2点,可说明当局放源不在x、y轴附近时(此条件可以通过移动小车位置给予保证),时延误差对tanθ的影响较小,定位结果方向角θ的可信度高。而表达式(2)中随时延变化,距离r并不稳定,这也是本文区域定位算法中,采用两次计算局放源相对于移动传感器阵列的方向角,并标记其交叉区域从而定位局放源的主要原因。
3 仿真算例
车载天线阵列尺寸r1=1.5m,r2=0.85 m,系统时延算法误差水平为±1 ns,各时延误差利用随机函数取值。仿真示意图如图3所示,图中设定局放源PD在位置1时,相对于传感器阵列坐标为(8,10,6),小车沿Y轴向前移动15 m到达位置2。两次检测利用有误差的时延仿真值和关系式(1)计算方向角,结果分别为47.89°和-29.58°;根据上述方向角求出±5°扇形区域分别为L1OL2和L3O'L4;两扇形区域相交得到区域检测定位结果,即交点ABCD围成的四边形。交点坐标:A(9.27,8.61),B(10.82,10.05),C(8.43,11.14),D(7.46,9.86)。仿真所用数据和结果如表1所示。
精确定位算法主要是人工寻找波形时延一致点,此处不再仿真。上述区域定位算法仿真结果不难看出,在现场检测时,该四边形区域基本可以确定疑似放电设备,四边形4顶点坐标平均值(8.995,9.915)跟真实值二维坐标已相当接近。
4 系统应用
现场检测时,首先沿变电站巡视线路不高于5 km/h的速度巡检一次,对全站高压设备进行局部放电检测与初定位。发现疑似信号后在疑似放电位置附近,前后移动小车按照前文所述区域定位方法,确认疑似放电区域。最后在疑似放电区域,用二分平面法逐步缩小范围,直至找到放电源。
本文阐述的变电站局部放电全站检测方案及相应的检测系统,在中国各地多个变电站进行了现场测试,并在广东某500 k V敞开式变电站检测出放电缺陷。在该变电站巡检时,发现疑似局放信号。通过前后移动小车,改变特高频传感器阵列的位置,初步定位疑似放电区域为2#主变所在区域,如图4所示。利用多个特高频传感器近距离移动位置并比较时差对其进行精确定位,确认放电点位于B相套管处。后来经停电检修确认为B相套管末屏接地接触不良,产生了悬浮电位放电,放电处放电痕迹明显。
5 结束语
(1)针对室外变电站全站带电局部放电检测,提出了一种先基于车载特高频阵列巡检进行区域定位,发现疑似放电区域后,基于多个传感器间的时差,利用二分平面法或声电联合法精确定位的检测方案。相比传统局部放电带电检测手段,该方案可提高整站检测效率、降低检测成本。
(2)基于四元平面矩形特高频阵列区域检测算法的三维坐标定位及二维方位角与距离定位模型,理论分析了方位角及距离与传感器信号时延的关系,推导出方位角准确度对时延计算精度依赖性小,即方位角定位准确度高,这为基于二次方位角重叠的区域定位算法提供了理论依据。
(3)基于先区域定位后精确定位方案,开发了一套变电站车载巡检定位系统。通过区域定位仿真计算算例及车载巡检系统现场应用所发现的局部放电案例,证实了该方案与系统可以快速有效检测电力设备外绝缘放电以及离非屏蔽绝缘较近的设备内部放电,后续将进一步研究对信号幅值较小的设备内部放电的检测效果。
参考文献
[1]王鹏,雷斌,张洪顺,等.TDOA定位系统的设计与实现[J].中国无线电,2013,24(1):63-64+71.
[2]ILIANA E PORTUGES,PHILIP J MOORE.RF-based partial discharge early warning system for air-insulated substation[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2009,24(1):20-28.
[3]侯慧娟,盛戈皞,苗培青,等.基于超高频电磁波的变电站局部放电空间定位[J].高电压技术,2012,38(6):1334-1336.
[4]PHILIP JMOORE,ILIANA E PORTUGUES,IAN AGLOVER.Radiometric location of partial discharge sources on energized high-voltage plant[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2005,20(3):2264-2272.
[5]唐志国,李成榕,黄兴泉,等.基于辐射电磁波检测的电力变压器局部放电定位研究[J].中国电机工程学报,2006,26(3):96-101.
[6]唐炬,陈娇,张晓星,等.用于局部放电信号定位的多样本能量相关搜索提取时间差算法[J].中国电机工程学报,2009,29(19):125-130.
[7]Y YANG,L TANG,Y HU,et al.A study on the mobile partial discharge locating system[J].Energy and Power Engineering,2013,5(4):589-592.
[8]胡岳,王红斌,汤林,等.基于UHF天线阵列的变电站局部放电全站监测研究与实践[J].电工技术学报,2014,29(S1):502-509.
区域电站 篇6
(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
[2]、钟契夫．投入产出分析[M]北京：中国财政经济出版社，19931
区域电站 篇7
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
[1]刘锡蓝.水电站自动装置.北京:水利电力出版社, 1991
[2]唐文品.小型水电站运行规程与管理.南京:河海大学出版社, 1990
[3]张保会, 尹项根.电力系统继电保护.北京:中国电力出版社, 2005
[4]陈戌生, 等.电力工程电气设计手册电气二次部分.北京:中国电力出版社, 1996
[5]崔家佩, 孟庆炎, 等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算.北京:中国电力出版社, 1998
区域电站 篇8
关键词：项目,质量管理,水电站
1 概述
上马相迪A水电站位于尼泊尔西部GANDAKI地区马相迪河的上游河段上, 是一座以发电为主的径流引水式枢纽工程, 控制流域面积2 740km2, 主要由泄水闸坝、引水系统、发电厂房和开关站等建筑物组成。
泄洪闸坝位于纳雅迪支流和马相迪河交汇点下游100m处, 建筑物从左岸到右岸依次为引水渠、冲沙闸、泄水闸、右岸重力坝, 坝顶总长度114.08m。泄洪闸布置在河床主河道, 共3孔, 孔口尺寸12m×14m (宽×高) , 闸墩厚3m, 闸室段总宽60.5m, 闸顶高程905m, 闸底高程887.75m, 闸室顺河向长度32m, 闸后采用底流消能方式。右岸混凝土重力坝段长15.25m, 坝顶高程905m, 坝顶宽10m, 最大坝高20.5m。
引水系统位于左岸, 由引水渠、沉砂池、暗涵进水闸、暗涵段、引水隧洞、调压井及高压引水道等建筑物组成。厂房布置在坝址下游约5km处河床左岸, 距Khudi Khola支流与马相迪河交汇点上游约300m。厂房内安装两台混流式机组, 装机容量2×25MW, 主要建筑物有主厂房、副厂房、安装场、尾水建筑物、132k V户内升压开关站等。
2 大坝砼施工特点及设计要求
2.1 大坝砼具有仓面大, 方量多, 河床齿槽渗水、积水多, 排水困难。
2.2 暗涵钢筋、止水多, 垂直度、平整度要求严。
2.3 明渠大模板拼装要求严, 外观要求高。
2.4 大坝砼施工中具有较多的大型设备, 为了确保工程按期完成, 需要进一步加强施工计算的计划安排, 并合理调配施工人员。
2.5 本大坝区域砼总量6.1万m3, 已浇2.5万m3, 剩余3.6万m3。其中暗涵2 070m3, 引水渠9 600m3, 漏斗沉砂池砼5 100m3, 砼设计龄期为28天, 标号为C10、C15、C20、C25几种型号。
3 砼施工质量控制
3.1 原材料的质量控制
(1) 根据相关的施工规范及材料标准, 对工程中的原材料进行全面检查, 严格避免劣质原材料混入施工过程中影响整个工程质量。在砂石骨料的检测过程中, 尤其要注意避免含泥量超标的砂石骨料用于砼的拌合中。 (2) 根据施工过程中选用的砂石骨料的超逊径、含水量等指标的实际情况, 及时调整施工过程中选用的材料配合比, 避免因施工过程中的材料配合比与设计过程中的材料配合比存在较大差异而影响工程质量。
3.2 拌合过程的质量控制
拌合过程的质量控制需要注意以下两点。首先加强拌合系统的整体控制, 在上马相迪水电站中, 所采用的拌合系统需要经过尼泊尔加德满都质量技术监督局所鉴定, 并在当地工程监理的监督下进行操作。其次是对现场的塌落度、含泥量等相关指标执行严格的检查制度, 确保拌合物的和易性能够符合相关标准, 从根本上做好拌合过程的质量控制。
3.3 骨料和砂的控制
骨料应分别堆存, 严禁相互混交和混入泥土, 装料时不可太靠近下部铲料。大体积砼应用粗砂, 暗涵和引水渠墙体应用细度模数不低于2.0的中砂, 砂率应尽可能保证质地坚硬, 清洁, 级配良好。粗骨料最大粒径不应超过钢筋最小径距的三分之二, 对少筋或无筋结构, 应选择较大的粗骨料粒径。
3.4 加强温度控制
做好仓号设计准备, 浇筑前搭设好防晒棚。在三月份至七月份这段时间进行浇筑时, 这里的温度没有超过35度, 但极端温度存在时应尽可能避免高温浇筑, 可放在下午18:00至次日10:00点进行。同时优化施工分层, 可考虑采取将上游铺盖、闸室段、下游护坦的齿槽及上部砼分成两部分浇筑, 进一步加强砼表面洒水养护, 并加强振捣, 保证砼密实度。骨料料场加盖遮阳蓬, 用河流雪水拌合, 降低砼出机口温度。
3.5 砼浇筑层优化间隔期
砼初步浇筑后, 不同的砼浇筑层会因厚度差异性而在不同的时间段内达到最高温度。例如浇筑层厚度在1—3米之间的砼会在浇筑的两至五天内达到最高温度。基于此, 相关人员可在砼出现最高温度时进行上层新砼的浇筑, 以最大程度实现砼的散热。此外, 砼浇筑层会在温度达到最高时产生拉应力, 此时进行新砼浇筑, 还可避免因老砼对新砼的约束力或上下砼浇筑层温差过大产生施工质量问题。
3.6 砼外观质量控制
在砼外观的质量控制过程中, 确保砼表面的平整光洁和采用优秀的施工工艺是重中之重。施工人员需要选用优质的施工模板, 只有具有优秀刚度的模板方能保证砼表面的平整度和垂直度达到相关规范要求。而为了尽可能减小砼浇筑过程中产生的错台、挂帘等一系列现象, 施工人员需要确保模板和模板之间联系紧密, 不留缝隙。对此可考虑采取粘贴双面胶或涂抹胶水的方式来进行加固, 以避免在砼浇筑过程中出现浆液漏出、模板变形等情况, 影响工程质量。
3.7 砼浇筑后的效果检查
通过对大坝区域施工部位的砼进行检查, 发现仅在下游护坦E块上右挡墙上出现部分水印, 凝似冷缝, 主要是分层偏厚且未能及时覆盖造成。其它区域的检查并未发现异常情况, 且混凝土施工表面多光滑平整, 满足相关要求。
4 施工检验