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在传统的“电力系统分析”教学课程中，教师们一般仅针对一些简单的电力系统（节点数很少）进行潮流计算，而忽视了现有潮流计算最通行常用的计算机算法。这种课程教学不仅枯燥，学生难以深刻领悟，而且与实际研究脱轨，因为目前现实中的电力系统都很复杂，采用手算不切实际，也就失去了教学的根本意义。本文针对课程教学中潮流计算方面存在的问题而进行教学改革研究。
DIgSILENT软件的潮流计算简介
电力系统仿真软件DIgSILENT的名称来源于数字仿真和电网计算程序（Digital Simulation and Electrical Network），是德国DIgSILENT GmbH公司开发的电力系统仿真软件。
DIgSILENT软件几乎包含了所有电力系统的常用分析功能，如潮流计算、短路计算（包括对称短路和不对称短路计算）、机电暂态和电磁暂态计算、谐波分析以及小干扰稳定性分析等等。另外一个重要的特点是把机电暂态分析模型与电磁暂态分析模型结合到一起，这样做的好处就是它不仅能够分析电网的暂态故障，而且又能研究电网的长期的电能质量问题及其控制手段。
DIgSILENT/Power Factory提供了非常全面的电力系统元件的模型库，包括发电机、电动机、控制器、动态负荷、线路、变压器、并联设备的模型，甚至包括风电机组电气部分的模型，如：双馈感应电机、变频器等等；其他部分如风速、机械传动系统、空气动力学部分以及控制系统都采用动态仿真语言DSL进行搭建。
DIgSILENT可以描述复杂的单相和三相AC系统及各种交直流混合系统。利用DIgSILENT进行潮流计算时，通过指定发电机、异步电动机、负荷等系统元件的特性来确定与之相连的母线在潮流计算中相应的属性，这样就能够以简单的操作方式来模拟复杂而真实的系统。此外，程序还提供了多种远程控制模式，例如多个发电机共同控制系统频率或母线电压等。DIgSILENT以更加接近实际情况的方式执行网络的控制模式，使操作和计算均得到简化。潮流求解过程提供了3种方法以供选择：经典的牛顿-拉夫逊算法、牛顿-拉夫逊电流迭代法和线性方程法。与此同时，DIgSILENT软件还可以进行变电站控制、网络控制以及变压器分接头调整控制。当潮流计算遇到不收敛的情况时，程序会自动将非线性的元件模型逐步线性化（主要是将所有负荷逐步转变为恒定阻抗，将非平衡节点发电机转变为带内阻抗的简单电压源），进而得出计算结果，该结果可用于对系统不收敛的原因作进一步分析。潮流计算的同时，DIgSILENT软件还可以实现过负荷校验计算等功能。
此外，最新版本的DIgSILENT还提供了最优潮流计算（OPF）功能。所谓最优潮流计算就是对基本潮流计算的有益补充。最优潮流计算主要采用内点法，而且提供了多种约束条件和控制手段，其目标函数主要有最小网损、最小燃料费用、最大利润及最小区域交换潮流。
DIgSILENT软件正逐渐成为电力系统研究方面最为认可的计算机软件之一，其所提供的潮流计算以及仿真结果已经在世界范围内得到广泛认可。
课程教学安排
手算
潮流计算可以用一组高阶的非线性的方程来表示，但是不含有微分方程，主要是因为潮流计算隶属于稳态分析，故不涉及系统元件的动态特性和过渡过程，而解非线性代数方程组最基本的方法就是迭代。因此，设计潮流计算算法的首要任务同时也是最为关键的问题就是收敛性，最终得出合理的解。
虽然目前计算机潮流算法运用十分广泛，但是掌握一些手算方法，不仅可以加深对其物理概念的理解，而且即便采用计算机算法，之前通常仍需采用手算求取某些原始数据。
这里所说的潮流计算手算方法主要针对简单网络的潮流分布，但是所谓的简单网络和复杂网络之间并没有明显的界限。课前老师把所需进行手算的算例以及分析资料分发给学生，让大家提前预习并先进行独立计算。然后在实验课上针对大家可能出现的共同问题进行详细讲解，并推导全过程，加深大家对潮流计算的认识和理解，掌握其原理。
运用DIgSILENT软件计算电力系统潮流
前面已经说到，计算机算法是大势所趋，而且已经得到广泛运用，是电气工程专业学生必须掌握的一项重要技能，也是未来继续深造以及竞争重要工作岗位的一个重要砝码。所以掌握并熟练运用计算机软件对本专业学生的未来发展起着重要的推动作用。
众所周知，DIgSILENT软件正逐渐成为电力系统研究方面最为认可的计算机软件之一。无一例外，任何一种电气设计软件都是先寻找或是自己搭建元件模型，然后通过所述关系搭建网络模型，其次就是设置元件参数，最后进行潮流计算。那么，如何判断一种设计软件是否优越，就是一看元件模型库是否丰富、准确，二看元件参数设置是否简单明了，再者就是看控制语言是否简洁易懂。
DIgSILNET采用有名值进行计算，电网元件从类型数据和个体数据两个层面被严格定义。类型数据包含了该类型元件用于各个计算功能的基本信息，例如某一架空线路的类型为OHL110kV-1，该类型的架空线为潮流计算提供的基本信息为，，，为短路计算提供的基本信息为，。对某一类型数据的改变将影响到所有采用该类型属性的元件。个体数据则是每个元件在分析计算中所要用到的仅与该元件本身相关的数据，例如某一架空线路的长为。采用该种方法进行计算机计算是有很多好处的。首先，我们无需再进行标幺值计算，避免了繁琐的计算，可以直接采用一些直观的铭牌数据等；其次，对于软件来讲，这也大大减少了数据的重复储存，显然对提高计算机速度也有一定的帮助。
在DIgSILNET中执行潮流计算、故障分析、谐波分析、动态仿真等功能时，可以引入多种电力电子元件，包括FACTS装置（如SVS、TCSC和UPFC）、直流整流和逆变器等。DIgSILENT为所使用的电力电子元件提供了丰富、开放且定期更新的模型库。
这些对于课程教学来说，减轻了单纯的软件学习难度，可以缓解学生对新软件学习的畏难心理。这种人机交互的友好界面，不仅老师们授课讲解起来比较轻松，而且学生们更易于接受，更为重要的是可激发学生的自主学习兴趣。
对比手算与机算
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1高压电气试验几种介绍
截波冲击试验。一般是波尾截断的波形，可用ICE标准棒状间隙截断，也可用多极点火截断装置截断。用多极点火截断装置截断时。可获得较准的截断时间.示伤波的截断时间差异大于0.15Ps，截波冲击试验结果就有问题。用棒状间隙截断就不易从截断时间的差异来判断是否能通过试验。截波试验电压为100%全渡试验电压时，如截断时间小于等于3S时，两者强度相同。与GIS联的变压器必须要考虑截波试验，截波试验必须与全渡试验交替进行，一般采用负极性截波。
操作波试验。由于不作操作波试验的Urn=252kv变压器的相间绝缘决定于全波冲击试验或长时感应带局部放电测量的试验。要进行操作波试验时，外部空气间隙的相间绝缘尺寸就要由操作波试验电压决定，可能要比不考核操作波试验时外部空气间隙要放大。
局部放电试验.局部放电试验是非破坏性试验项目，目前有两类试验方法，一种是以工频耐压作为预激磁电压，降到局部放电试验电压，持续时间几分钟，测局部放电量;另一种是以Um为预激磁电压，降到局部放电试验电压，持续1小时，测局部放电量。局部放电量一般与带电与接地电极表而的场强有关.与电源的频率无关。
全渡冲击试验.止在修订的1k;C76-3标准，己将全波冲击试验列为Um,126kV变压器的出厂试验项目，要进行突发短路试验的变压器，要在短路试验后作全波冲击试验。
2加强试验人员的技术培训和安全意识
为了保证高压实验的安全，必须在平时加强对员工安全意识的培养以及员工自身技术的培训。以人为本的工作核心是保证高压安全实验的一个重要措施，高压安全实验需要人工进行操作，制定的各种安全措施也需要人工去监督。因此，加强员工的安全意识是保证实验安全的重要措施之一，电气实验室一个需要细心的工作，在实际工作中有许多辅的准备工作要做，如果这些工作做的不够完善，只会给实验工作带来安全隐患。技术水平高超的工作人员可以更好的保证工作中的安全性，所以良好的员工技术培训基础，可以使员工熟悉高压实验的原理，了解被实验品的结构，对于实验过程中出现的各种情况有充分的理论依据和工作经验进行处理，止确的判断被实验品的状态和整个实验过程的结论。
3规定高压电气试验工作要求
至少要有两人进行在高压同路上使用携带型仪器的操作，在这种操作过程中需要对高压设备进行停电处理或者预先做好安全防护措施，在工作前应填写高压工作时验票。如果发现设备故障为系统接地故障时，严禁进行接地网接地电阻的测量。在雷电现象发生时，严格禁止对线路绝缘的测量工作。如果在同一设备附近有检修和高压电器试验工作同时进行时，可以使用同一张工作票，但必须在实验前得到检修负责人的许可。在工作进行时，发出高压试验工作票之前，应首先将检修工作票收同，同一地点不能发出第二张工作票。在高压实验工作进行的过程中，如果需要检修人员配合，应将检修人员的名单填写在高压实验工作票中，事先予以说明，在实验现场周围应留有足够的安全距离，在安全距离外装设遮栏和围栏，并在车篮或围栏上悬挂“止步，高压危险”标示牌，并派人看守。
4高压电气试验安全措施分析研究
在实验结束以后，或者实验过程中需要变更接线方式时，需要有时间的相关负责人员发出降低电压的口令，等到设备电压降低，同零位时，断开电源。如果实验设备为直流实验设备，或者具有较大的电容量，需要多次重复放电过程，每次放电时间至少要一分钟以上，并且保证进行实验的设备周围，没有大型的电容设备止在运行过程中也应充分放电。监视仪表指示，发现异常，立即通知降压.迅速断开电源，试验结束后，应拆除自装的接地短路线，恢复被试设备实验前的接线，拆除安全网并清理和检查现场，不应遗忘工具和其他物件.确保被试设备和场地恢复试验前的状况。
为了保证电气高压实验的安全进行，必须采用严格的预防措施，首先要详细的做好危险点的分析控制工作，在日常的工作过程中应发动每一位员工的主观能动性，集思广益，通过以实际工作的经验相结合，对工作过程中所接触的，全部高压实验项目中所包含的危险点进行仔细讨论，认真分析，以讨论结果为依据，对每一个高压实验项目并详细的与之相关的过程控制规程，从实验材料的准备，所使用设备的型号和操作标准，以及实验后的现场清理工作要详细说明，写入控制规程中，并在控制规程中将所有的危险点的控制措施一一列出，是控制规程涵盖所有的高压实验环节。《电业安全规程》规定了要保证操作人员的人身安全，在进行电气高压实验的过程中，需要对所检验设备进行停电，验电措施，在实验之前，应装设接地线，悬挂标示牌，对检验设备装设遮拦等，在电气高压实验过程中，要严格执行相关规程中的技术措施，保证工作中的安全性，高压实验针对的目标具有特殊性，在每一次高压实验项目开始起，必须对实验对象进行充分的放电，操作人员应戴好安全帽，穿上绝缘靴，带绝缘手套，合上地刀并让被试设备充分放电之后，在相应的监护人的监护下，对被试设备本体直接连接接地导体放电，保证实验进行之前，设备完全放电。在实验过程中，应严格按照《电业安全规程》以及其他相关规定和控制规程的相关要求，进行详细的组织工作，几时行工作票制度，工作许可制度，工作监护制度以及工作阶段，转移和终结制度，根据现场的具体情况，由班组长或上级主管部门下达第一种工作票，并且在工作过程中，应严格按票实行时间作业，按照事先制定的各种规程，明确责任分工，再严密的现场组织下进行电气高压实验，在实验过程中应严格遵守呼唱制度，因为现场情况较为复杂，背景噪声较大，人员嘈杂，彼此之间声音很难传递清楚，在这种情况下更应该严格遵守呼唱制度，确保制度的准确执行，以保证施工的安全。
5结束语
综上所述，只有不断加强对电气试验知识的熟悉，努力提高电气试验技术水平克服试验中所出现的各种主观性难题才能切实保障高压电气试验的安全保证电力系统的安全、稳定运行。
参考文献
[l]李建明.高压电气设备试验方法[M].北京.中国电力出版社，2001.
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1.电力系统光纤通信网种光纤简介
我国电力由于电力系统的特殊性，电力系统光纤通信网建设是一项复杂的系统工程，一些专门用于电力光纤通信系统的的特种光纤也逐渐产生。电力特种光纤主要包括光纤复合相线、光纤复合地线、金属自承光缆、相/地线缠绕光缆、相/地捆绑光缆和全介质自承光缆等几种。目前，光纤复合地线和全介质自承光缆在我国应用较多，以下做简要说明。
1.1光纤复合地线
光纤复合地线又称地线复合光缆、光纤架空地线，是指在电力传输线路的地线中含有供通信用的光纤单元，兼具地线和光纤的作用，具有使用可靠，不需维护等优点。但总投资额较大，主要适用于新建线路或旧线路更换地线时使用。光纤复合地线不仅可以对输电导线抗雷闪放电提供屏蔽保护，还可以通过复合在地线中的光纤来传输信息。除了具有优越的光学性能外，还完全满足架空地线的机械、电气性能要求。常见的光纤复合地线主要有不锈钢管型、铝管型和铝骨架型三大类。由于我国地域广阔，电力传输线路长，特别是是水电资源大部分集中在西部，而工业城市主要集中在东部沿海地区，因此这就需要大量的长距离超高压架空线来输送电力，光纤复合地线对于进一步发展我国电力工业，进一步提高输电容量有着非常重要的意义。
1.2全介质自承式光缆
全介质自承式光缆是一种使用全介质材料并能够承受自重及外界负荷的光缆。由于采用了全介质材料，不含金属，因此光缆可以耐受高压强电的影响。全介质自承式光缆具有重量轻、价格适中，在线路架时可带电操作，可提供数量很大的光纤芯数，因此在我国得到电力部门的广泛应用。全介质自承式光缆一般应用于已建成的220kV及以下的输电线路，尤其是区域变电所之间的通信线路。全介质自承式光缆可分为中心束管和层绞束管两大类。
2.电力通信系统光纤故障分析
在电力系统光纤通信网中，光纤的故障主要包含以下两个方面：一是光纤在长期使用过程中逐渐老化。造成光纤老化的原因是多方面的，主要因素有电腐蚀、环境腐蚀性等。二是光纤由于外力破坏而收到损伤。如虫蚁鼠咬、偷盗剪断、雷击灾害、火灾火烧等。
光纤复合地线较易收到雷电攻击而损坏，由于有的输电线路经过的地理环境或气象条件比较恶劣，光纤复合地线为了避免雷击对相线的伤害，又是与输电导线一共架设在架空线路的最上部，因此光纤复合地线遭受雷击而断股是无法避免的。一般而言，光纤复合地线架设较多的地方断股故障比较多，且断股大多数出现在档距中。从材质上来说，外层为单丝直径较小绞线或铝合金绞线的光纤复合地线更易发生断股。多数情况下，外层断股与光纤复合地线内层结构型式无关，因此断股大多数未对光纤通信造成影响。因此，要在耐雷方面进一步提高光纤复合地线的性能。
全介质自承式光缆则较易收到电腐蚀的伤害。干带电弧是造成全介质自承式光缆表面产生电腐蚀的最主要原因。电弧产生的高热，使外护套表面的温度升高，产生树枝化的电痕，直至烧穿光缆的外护套，最后造成断缆事故发生。光缆铝丝端部电晕放电引起的劣化，造成光缆的出现电腐蚀。若全介质自承式光缆的悬挂点位置较为偏高，导致全介质自承式光缆承受的空间电位和电场强度大大超过设计水平，引起光缆表面电腐蚀。
3.电力系统通信光纤保养与维护
对于光纤复合地线，首先要选择合理的光纤外护套。当前，光纤外护套有铝管、钢管和塑料管三种管材。其中塑料管造价低，塑料管光纤复合地线最高承受短路电流引起的短时温升不能超过180℃；而铝管造价相对较低，承受短时温升的能力不超过300℃；不锈钢管造价高，承受短时温升的能力可达450℃。用户可根据工程具体情况，合理选择光纤外护套，已达到保护光缆的作用。
于全介质自承式光缆，首先要选择电场强度小于25kV的地方作为光缆挂点，避免发生导线鞭击光缆。其次，要根据电场强度合理的选择光缆外护套材料，当空间电势小于12kV时，采用黑色高密度聚乙烯外护套。当空间电势在12～25kV时，则可采用黑色高密度抗电痕外护套。在污染较为严重的地区，应对光缆进行特殊处理，减少表面污层形成。
4.小结
电力系统通信是电力工业的一部分，能够保证电力系统安全、稳定、经济运行。随着光纤通信技术的不断发展，光纤通信技术在电力通信系统中得到了广泛的应用。本文简要分析了电力系统中常用的特种光纤，并分析了常见的光纤故障，最后对光纤的保养和维护做了简要的分析。■
【参考文献】
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我国电力营销信息化起源于20世纪70年代，虽然管理体制进行过多次调整，但计算机装备水平一直处于领先地位。根据统计来说，到2010年底，各电力公司主要岗位工作人员使用计算机的比率几乎是100％，各网省电力公司本部局域网覆盖营销业务工作面积达95%以上。电力企业在不同时期不同部门为满足业务需要而进行了一系列信息系统建设，但这些系统多数是在未经科学合理的整体规划下建成的，各系统之间缺乏联系，信息不能共享，业务不能协同开展，对企业管理决策的作用十分有限。2电力营销信息化系统的构建
2.1 ORACLERAC 并行集群
集群是一种并行或分布式的处理系统，由相互独立的、通过高速网络互连的两个或多个计算机组成，高可用性集群，通常采用主、备两台服务器，由主服务器对外提供服务，当主服务器断电或系统异常时，集群软件自动将集群应用切换到备份服务器，在切换过程中对外服务将发生中断。负载均衡集群，负载均衡集群与高可用性集群相比最大的不同在于负载均衡集群中的所有节点都是活动节点，都能对外提供服务，没有主备之分，同样当集群单个或部分节点异常时，剩余节点将接管故障节点对外提供服务。Oracle 集群实质上就是使多个服务器访问同一个Oracle 数据库，这样一方面可以避免一个服务器数据库不能访问，同时也可以进行并行运算和负载均衡。从软件组件上来讲，一个 Oracle集群由多台服务器组成，用于监听自己的网络端口；每台服务有自己的OracleRAC 服务，用于数据库的集群访问；每台服务器有自己的集群就绪服务，用于集群管理；所有的服务器通过自己的操作系统访问一个共享的存储设备。当有客户端访问时，由上而下依次调用相应的软件。从逻辑结构上来讲，集群中的每台服务器有一个实例，每台服务器上的实例都对应到同一个数据库。在集群中有两台服务器，每台服务器拥有一个实例，每个实例都访问同一个数据库，数据库存储在共享磁盘上。Ora－cle10gRAC采用服务漂移、VIP 漂移和TAF 透明故障切换等新技术，有效的解决常见的软硬件故障引起 SQL 语句故障、用户进程故障、网络故障、用户错误故障、实例故障和介质故障等。
2.2 RAC 集群
服务器方面采用2*560A，IBMSystemp5560A中型服务器拥有出色的性价比，它基于 POWER5 系列CPU下具备了大型机的可靠性、可用性等。磁盘阵列使用DS4700，DS4700 是一款中级存储服务器，其存储能力能够达到 33.6TB，使用最新的存储网络技术，能够提供端到端的4Gbps的光纤通道解决方案。由于无论各节点间的心跳信息传递，应用对数据库的访问等都对网络传输速度以及稳定性有较高要求，拟采用H3CS5500 千兆光纤交互机作交换。由于主机的网络通讯部分亦需要考虑冗余，拟对每一节点的服务器网卡使用绑定技术两两绑定，保证网络畅通。
2.3 存储
磁盘阵列方面采用RAID1+0模式划分，综合使用条带化技术和镜像技术，前者把连续数据分割成数据库，分布存储到各硬盘上加快速度，后者把数据镜像都其他磁盘上加强冗余。共享存储设备的存储机制拟采用ORACLE自带的自动存储管理，使用ASM兼顾了裸设备的快速IO和OMF文件的方便管理这两个优点。ASM可以在磁盘间IO的负载均衡，完成数据的条带化和镜像，并执行联机磁盘配置和动态重平衡等，提高I/O的性能和数据可靠性。
2.4 RAC
集群按照系统规划搭建系统软、硬件平台，安装 AIX 操作系统，连接光纤存储，绑定网卡，划分存储硬盘。按照 ORACLE 系统要求安装操作系统补丁，建立 oracle 用户和 dba、oinstall 组，以及修改系统参数。修改/etc/hosts文件，按照网络规划添加 VIP、Privat-Ip、Public-Ip。配置节点之间的双机互信，以便双机能够互访。在 ORACLE 用户下按要求设置对应环境变量。安装 ORACLE 集群软件，并根据规划设置 VIP。以集群模式安装数据库应用软件。创建 ASM 实例，按规划把对应的裸设备磁盘加入磁盘组，由于阵列划分的时候已经做了镜像，在这里只使用ASM的条带化功能。创建 ORACLE 实例，并使用 crs_stat_t 命令查看集群状态。使用DBCA创建 TAF 服务。
2.5 系统测试
数据表查询过程中出现几秒钟的中断，然后查询继续进行，查询完毕后显示的记录数目与表中数据的实际数目一致；负载均衡测试通过Loadrunner 模拟每隔 1 秒登录一个用户并运行不同的 SQL 语句；查询 gv$session 视图动态跟踪两节点相关的 session 数量变化信息。发现两节点上的 session 数量均衡分布，新增加 session 会自动连接到相对较为空闲的节点上。这说明应用负载被自动均衡分布到所有的节点上。
2.6 维护
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高速铁路电力系统的组成比较复杂，按照功能与作用主要可以分为牵引和电力两部分前者是为高速铁路行车提供电源系统，后者是承担牵引供电以外所有铁路负荷的供电任务，包括信号系统、生产、车站、供水系统以及生活等铁路用电负荷的高速铁路电力供电系统，其供电可靠性不仅直接影响铁路运输系统的正常安全运行，还关系到很多铁路职能部门的正常工作，铁路电力供电系统由于应用的特殊性，在系统构成和功能上都有一些有别于电力系统的特点，主要体现电压等级低、系统接线形式简单以及供电可靠性要求高这三方面：
第一，从电力系统的角度看，铁路负荷属于终端负荷，直接面对最终用户，所以，铁路供电系统中绝大多数为10kV和35kV变配电所，这取决于地方供电系统电源的情况和铁路就地负荷的要求；第二，铁路供电系统的接线就像铁路一样，是一个沿铁路敷设的单一辐射网，各变电所沿线基本均匀分布，并且互相连接，构成手拉手供电方式；连接线自闭线和贯通线两种，连接线除了实现相邻所之间的电气连接外，还为铁路供电最重要的负荷提供电源；第三，铁路供电系统虽然电压等级低，接线方式简单，但对供电可靠性的要求却很高，其负荷的供电中断时间不能超过150ms，否则，将会导致所有供电区间的自动闭塞信号灯变为红灯，影响铁路的正常运输。
三、提高电力系统可靠性的措施
铁路沿线分布着车站和通信基站，这些地面设施是保证铁路运输畅通和安全的基础设施，上述设施需要电力可靠供应，高速铁路对电力供电提出了更高的可靠性要求，全线供电安全、可靠性取决电力贯通线的运行水平，供电可靠性依赖于铁路供电设备配置水平，采用的可靠性措施主要有三方面：
第一，保证系统可靠备用，各配电所自国家电网接引两路电源；各配电所采用单母线分断接线型式；10kV配电网络采用双路环网电力电缆；变配电所、箱式变电站内配电变压器按双台配置；第二，提高设备可靠性，配电所选用SF6气体绝缘开关柜；箱式变电站选用SF6气体绝缘环网开关柜；变压器选用干式变压器；低压开关柜采用高可靠性、模数化、组合式柜型；第三，提高系统抵抗自然灾害能力，电线入地；设备进屋；备用发电机；从高压到低压全部采用远动。
四、高速铁路电力供电系统新技术的分析与研究
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随着中国经济高速发展，电能的消耗也不断增加，城市用电紧张的问题日益凸显，因此，增建变电站、扩大电网规模势在必行。但是另一方面，城镇化建设的加快也造成了人口的迁移，越来越多的人涌向城市，这就造成了原本就稀缺的城市土地资源越来越匮乏。这两个同样尖锐却又存在不可调和矛盾的问题导致了目前大型城市电网的建设越来越集约化，一个500kV中心变电站可能同时存在十回甚至更多的出线。牵一发而动全身，一旦发生故障，可能会造成城市中心区大面积停电，社会影响极其严重。比如2012年发生的深圳市“4.10”停电事件、2013年上海市“6.3”停电事件[1]以及2014年发生的东莞“4.11”停电事件，每一次大停电事件对这些超级城市的经济损失都无法估量，引起的社会反响更是成为全国关注的焦点。而造成这些大停电的原因除了设备折旧、母线短路故障之外，敏感时段（早上7：00-夜间23：00）的人为操作也是主要原因之一。相较于前两个因素的不确定性，敏感时间段的人为操作是更应该也更可控的一个基本要素。因此，对于大中型城市，减少在城市正常工作时间段的电力倒闸操作显得尤为必要。
本文通过一个具体的计划工作倒闸操作案例，分析了初始倒闸操作方案中存在的风险，结合该风险分析提出了一种减少倒闸操作步骤的新方案，进而得出优化后的操作方案。
2 案例分析
某市供电局计划对220kV变电站A内设备开展月度检修工作，图1所示是当日该变电站A的电气主接线图。220kV侧是双母线结构、分别为220kV1M和2M，母联2012开关在运行状态；110kV侧是双母单分段结构、分别是110kV1M和2M、6M，母联1012及分段1026开关均在运行状态。
图1 220kV变电站A电气接线图
现变电检修人员计划对110kV分段1026开关进行防水防潮改造及一次设备检修维护工作，申请将110kV分段1026开关由运行状态转为检修状态。为了确保电网的供电可靠性以及高压侧、中压侧零序网络的一致，在停电前，调度给出如下停电意见：
（1）将220kV变电站A的#3主变变高2203开关由挂220kV1M倒至220kV2M运行；
（2）变电站A的#2主变变高2202开关由挂220kV2M倒至220kV1M运行；
（3）变电站A的#3主变变中1103开关由由挂110kV1M倒至110kV6M运行；
（4）变电站A的#1主变变高和变中中性点接地运行；
（5）变电站A断开110kV分段1026开关，断开220kV母联2012开关
我们发现，该意见需要对220kV变电站A进行两次220kV的倒母线操作以及一次110kV倒母线操作，涉及的操作步骤较为复杂，很容易在倒母线的过程中出现双母跳闸的风险，从而引起大面积停电，造成不利的社会反响。
进一步分析操作方案可以发现，之所以要进行如此多地倒闸操作，一方面是为了保证供电的可靠性，采取步骤（3）；另一方面是因为零序电流的特殊性，因为零序电流三相相位一致，只有通过中性点才能可靠流通。为了能保证零序电流的流通，于是操作方案中进行了步骤（1）、（2）以及（4）的操作。
3 新倒闸操作方案
通过节2中的案例分析，我们明确了倒闸操作方案的目的是为了降低电网操作风险，同时也保证零序电流可以可靠流通。因此，我们可以采用另一种倒闸操作方案。以下我们称节2中的方案为方案1，新方案为方案2。
方案2：
（1）变电站A的#3主变变中1103开关由由挂110kV 1M倒至110kV 6M运行；
（2）变电站A的#1主变中中性点接地运行；
（3）变电站A断开110kV分段1026开关。
在该方案中，倒闸操作步骤被精简，而且不再涉及关键的220kV的倒母线操作，基本杜绝了220kV发生双母跳闸导致大面积停电的风险，提高了电网的可靠性。但是，是否这种方式安排就满足方案操作完毕后，110kV1M和2M上有两台主变，110kV 6M也有两台主变，保证了电网供电的可靠性。
4 新倒闸操作方案结论与分析
对于同一个变电站内的变压器，我们可以认为各台变压器高压侧、中压侧以及低压侧的阻抗分别相等；另外，降压三绕组变压器的中压侧阻抗一般为一个较小的负值，变高和变低阻抗绝对值要比变中的阻抗绝对值大，变高侧阻抗最大[2]，在方案1中，则当110kV 1M、2M侧的110kV线路发生短路故障时，当高压侧阻抗比低压侧阻抗大较多时，两种方案得出的零序电流相差不大。当低压侧阻抗较小时，也会进一步减小，从而和也会更加接近。
因此，当变压器低压侧的阻抗较小时，我们可以采用方案2替代方案1进行倒母线操作，所产生的零序电流偏差很小，对零序保护影响很小，而且方案2同样保证了电网的供电可靠性。
另外值得注意的是，当采用方案2进行倒母线操作后，若110kV 侧的110kV线路发生短路故障，会较大一些，此时的零序短路电流会略偏小，因此不存在零序保护的误动风险。考虑到目前电力系统继电保护冗余度的提高，从这个方面一定程度上提高了方案2的可靠性。
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1 高校计算机实验室管理现状
一般来说，我校计算机实验室作为学校计算机应用基础课程教学、信息专业的上机实验教学、计算机等级考试、各类以计算机为媒体的培训以及作为学生课余上机学习提供条件。这种情况下，机器设备会故障频发，操作系统也容易因为学生访问Internet和通过U盘移动硬盘等存储介质带入病毒或者木马程序，从而对整个系统环境造成破坏。加上使用机房的学生众多，一些学生可能由于好奇而误删系统文件、破坏系统注册表以及修改CMOS等操作而导致系统瘫痪无法正常使用。同时因为实验课和各种计算机考试以及培训对计算机环境有不同的要求，工作人员需要花费大量时间和精力升级软件、规避软件冲突以及在不同的教学环境和考试环境间切换操作系统，重新分配IP和修改计算机名等。这些操作起来非常繁琐，效率底下，还容易出错。
计算机实验室的管理工作对计算机教学效果产生直接影响。计算机实验室管理人员工作负荷过大、技术人员水平相对有限、各种软硬件故障等诸多因素，既影响了计算机实验室管理水平的提高，也降低了计算机教学的效果。因此，提高高校计算机实验室管理水平和质量对提升教学质量有着重要的意义。但是学校目前普遍问题在于缺少微机室维护管理人才和相应的维护技术，PC机设备因操作使用不当、病毒等造成系统软故障使PC机无法正常使用，既便有维护人员其工作量也非常繁重，给信息化教学应用工作带来了很大的困难。其次，由于知识产权的问题、操作系统不断升级的问题和微软公司在打击操作系统盗版力度加大的问题，若各学校计算机实验室每台计算机都要买相应的正版操作系统，费用投入将非常巨大，学校将难以承受。
2 计算机实验室的管理与维护
根据对各高校计算机实验室的调查和分析，目前计算机实验室管理模式大致可分为三种：
2.1 人工管理模式。一些小规模的计算机实验室采用人工管理方式。由管理员负责安排教学实验、维护机器；在课余时间安排学生上机自习，在这过程中，学生使用校园卡或一卡通或手机等方式刷卡进入实验室，使用多长时间，管理员在卡上将数额划掉。其它的管理工作基本也靠人工完成。
2.2 计算机辅助管理。在计算机实验室管理中，上机计费的工作由计费系统完成，学生上机时在计费服务器上刷卡，下机时在本机的计费客户端上操作退出并自动结账。教学实验课的安排、设备的维护管理依旧靠人工完成。
2.3 计算机实验室规范化安全管理。一些高校采用了先进的集中化管理模式（PNS），这种先进的管理模式使实验室管理员从繁琐的工作中解脱出来，.实现了计算机实验室的规范化、自动化管理；不仅提高了实验室的管理质量，提高了实验室的利用率，并且为学校师生提供了更优良的学习环境。
3 PNS的研究与应用
PNS（Pre-environment Network System）集中化电脑管理系统是一款集成了网络数据集中管理存储、操作系统统一分发、统一升级、软件统一安装、远程控制的综合性网络管理软件，包含了网络引导、虚拟硬盘、设备驱动等多项技术。该管理系统可以通过安装一台机器的操作系统，将该系统的镜像上传到服务器后，其余所有硬件配置相同的机器可以通过下载服务器上的共享镜像启动操作系统。PNS还同时具有智能内存管理、智能网络硬盘管理以及多网卡负载均衡这些无盘系统所不具备的功能。
3.1 目前计算机实验室所面临的一些困难：（1）教学实验需要各种不同的操作系统和应用软件，现有的计算机硬件条件有限，无法安排。（2）教学实验需要事先到实验室管理员处登记，由管理员协调实验室、时间和操作系统，难免出现冲突和差错。（3）为了排除上课时计算机产生的问题，老师浪费了大量的上机教学时间（4）更新软件相当的麻烦，还需要进行长达几个小时的网络同传。（5）机器狗病毒猖獗，目前现有的管理方式没办法防范。（6）有些机房承担计算机国家考试，系统要求IP和用户名对应，目前无法实现完全靠手工修改。
3.2 PNS系统能够解决的问题：（1）可以根据各年级或专业不同的操作应用需求，设置好相应的教学环境，上课时只需要选择相应的环境即可。（2）开放实验室系统，老师可以自动切换需要的操作系统及应用环境。（3）更新软件简单，只需要在服务器端简单操作即可，学生机开机即可完成更新，不需要长时间的网络同传。（4）学生机硬盘可以全面开放给学生，不用担心操作系统损坏对上课造成影响。（5）重新启动学生机，服务器会传递一个全新的操作系统，解决除硬件外的全部问题。
3.3 PNS系统的功能。（1）多操作系统网络启动。在一台服务器安装多种操作系统和应用软件的映像文件，每一个客户端在网络启动时弹出选择菜单，使用者选择自己需要的方式启动，每一台客户端都使用多个操作系统而不占用自己的硬盘空间。分为“镜像制作、镜像维护、网络启动、还原启动”四种类型模式的使用方式。
镜像制作模式：某一客户端独占一个系统映像，此时服务器自动禁止其它客户端使用该系统映像。该客户端的所有操作，都会直接反映到服务器系统映像中。该模式用于向服务器上传编辑好的操作系统和应用软件。
镜像维护模式：某个客户端可以对已生成的镜像进行维护，例如更新或升级应用软件、安装输入法、更新病毒库等。该模式用于更新操作系统和应用软件。
网络启动模式：同一个局域网内所有的客户端使用同一个系统镜像，在该镜像里安装的系统和软件，每个客户端可以独立操作使用。这种模式中，用户界面与有盘的工作站相同，可进行各类操作，并且所做的修改都保存于服务器上，称作个性化设置，下次使用时这些修改的设置被保留下来。
还原启动模式：在网络启动模式中每个客户端的个性化设置被还原成初始镜像的设置，所有的修改内容被清空。该模式比较适合在完成一次教学任务后将系统还原为一干净的系统，以便给后面使用实验室的师生一个干净的环境。
（2）统一安装应用软件。对于像office之类的公共应用软件，在初始安装操作系统时一并安装后，管理员可以随时在任一客户端上通过镜像维护的模式进行更新操作，更新过后同一局域网内的其他客户端就可以“共享”使用，不再需要逐台客户端更新了。（3）支持系统还原。PNS集中化电脑管理系统支持管理员对终端用户进行统一还原，使系统还原到初始状态，减轻了维护工作。（4）支持远程控制。PNS系统支持对客户机的远程开机、重启、关机操作，降低了管理员每天开关电脑的工作强度。
5 结束语
各种管理系统有着各自的优缺点，PNS系统也一样。例如，一个实验室中60台计算机如果同时通过PNS系统启动的时候，由于要从服务器上下载大量数据，每台计算机启动速度会变得稍微慢一点，同时对网络和服务器的性能提出了比较高的要求。但是总体来说PNS系统安装简单，维护轻松，能够有效减少工作人员的工作量，使之能够轻松地管理和维护实验室。不是说通过一个软件或一套系统就能完全保证实验室的正常运转，管理员的存在和其对管理系统的优化使用才是管理好实验室的真正所在。
参考文献：
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当今，为了更好地为国家整体经济的发展，以及电力技术的不断提高，新电力设备不断的使用，电力系统越来越复杂。而复杂的电力系统是否能够稳定运行成为电力系统至关重要的环节。只有电力系统的稳定性才能持续保证电力的供应，进而保证工业经济和人民的日常生活。
电力系统的稳定性运行问题开始受到关注最初是在上世纪40年代，之后由于电力系统发展的重点在技术创新和互联网等方面上，电力系统的稳定性运行一直发展相当缓慢，以至于稳定性的理论体系也迟迟未建立完全。近些年来，随着全球电力系统出现的几起大型的电力系统稳定性破坏引发的事故（如用电负荷超高导致系统崩溃的事故等），例如，在西方发达国家就曾出现过由于稳定问题出现的大面积停电导致重大经济损失[1，2]。因此，当前电力系统的稳定问题越来越引起了业内人士的广泛关注，并认为电力系统的稳定运行成为制约电力系统发展的瓶颈[3]。
目前，电力系统稳定性问题分析开始得到不断的发展，现在按照对失稳机理的认识，电力系统的分析方法可以分为两类即静态和动态分析方法。为了更好地指导以后的电力系统稳定运行和及时发现问题，在此对电力系统的稳定性问题的分析方法进行分析。
二、电力系统稳定性问题及其分类
电力系统稳定是指当受到一定的扰动时（或者小扰动或者大扰动），系统的电压能够保持不变，即使受到影响仍然可以在限定时间内恢复到允许的范围内，不会发生崩溃或者偏低的情况。然而，在实际总往往受到扰动后无法在短时间内恢复到允许值或者出现崩溃等极端情况，此为电力系统的稳定性问题出现问题。
如何避免电力系统不稳定首先要确定是何种扰动导致的，即分析稳定失稳的机理。由于稳定划分的标准不同，电力系统稳定性问题的具体的分类也有差异。例如，导致失稳的扰动规模来看，分为小扰动和大扰动；根据失稳事故时间的场景来看，分为暂态稳定、中期稳定和长期稳定等问题。
三、电力系统稳定性问题的分析方法
根据前面所提到的电力系统失稳的机理，目前的电力系统的稳定性分析方法主要有两类，即静态电压稳定分析方法和动态电压稳定分析方法。
1.静态电压稳定分析方法
当电力系统受到的干扰较小不足以引起系统的自发振荡等问题的时候，可以认为系统是静态的。静态分析方法是以潮流方程为基础的分析方法。该分析方法比较成熟，当前应用较广。该方法的本质是认为电压稳定是符合潮流问题，而电压稳定与否关键是找到稳定与失稳的临界点，即通常所说的电力网络中的潮流极限，并通过各种方法求得此点并掌握失稳与稳定临界的极限状态的不同特征作为失稳的崩溃点[4]。
根据这一原理，该类静态电压稳定分析方法又可以细分为潮流多解法、灵敏度分析方法、奇异值分析法和连续潮流方法等。
其中，灵敏度法相对来说计算过程比较简单，结果也非常清楚，适合于单台发动机单负荷的电力系统中应用。奇异值法则是更加关注雅克比矩阵的奇异性对稳定性的影响，该方法计算简单，技术成熟，应用很广。
2.动态电压稳定分析方法
其实，电力系统不能简单归类为静态状态，实质上电力系统更多的被认为是动态系统，即通常系统受到的干扰力都是很大的，容易使原来的运行状态发生变化。因为系统中很多因素是动态可变的，正是因为可变性导致了电压失稳。例如发电机的参数和动态特征、无功补偿设备特征等。
目前，动态电压稳定分析的方法可以分为以下几类：小扰动的分析法、暂态电压稳定分析法、中期电压稳定分析法和长期电压稳定分析法等[5，6]。
在此介绍以下暂态电压稳定分析方法。与静态相比，暂态是否稳定主要考虑的是电力系统在受到较大的扰动时电力系统的主要单元（这里主要指的是发动机）能否还能保持原来状态运行。在研究此类问题的时候，通常需要进行简化。暂态稳定分析的方法可分为两类：数值解法和直接解法。
四、结论
为了更好地服务经济生产，电力系统的稳定非常重要。特别是在当前长距离、高功率输送电力的系统中，这就需要业内人士掌握相应评定电压稳定的技术，探索出更为准确和贴切实际的稳定性值班，这样可以更好地服务于社会。
参考文献
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[2]Middlebrook R D.Input filter considerations in design and applications of switching regulators[C]. IEEE IAS Annual Meeting，Piscataway，1976， 1：158-162.
[3]潘冠文 电力系统电压稳定性分析方法及展望[J].电源技术应用，2013，4：125.
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实践中可以看到，电厂热力系统节能关系着国家节能降耗之大局，同时也是关系着电厂的可持续发展，因此加强对电厂热力系统节能问题的研究，具有非常重大的现实意义。
1电厂热力系统计算常用方法分析
对于热力系统计算而言，主要是对电厂汽轮机组性能进行分析，对热力试验、热力系统改进计算工作进行分析，对热力系统计算的主要目的在于机组热性指标的确定，因此热力系统计算方法的有效选择，成为机组热经济性研究的前提和基础。
常规热平衡法：基于质量、能量平衡，对电厂热力系统数值进行计算。在此过程中，需对电厂热力系统运行过程中的变工情况进行计算，对汽轮机抽汽口、排汽端蒸汽参数和回热系统参数进行明确，目的在于明确汽轮机新膨胀过程线以及该系统具体参数，其中的难点和核心在于计算汽轮机变工况。
等效热降法：该方法主要以新蒸汽流量、热力过程线以及循环初终参数均保持不变为前提条件，以等效热降变化为基础对热力系统自身的热经济性进行分析研究。局部分析热力系统时，等效热降法的应用有效的改进常规热力计算缺陷与不足等问题，并且建立了热力系统分析研究新方法，从而使热力计算实现系统分析。
循环函数法：实践中，根据热力学第二定律之规定，通过分析循环不可逆性，以循环函数式作为现代汽轮机循环节能定量计算的工循环函数法，实际上是一种计算复杂热力系统的有效方法。
熵分析法：在体系熵平衡计算过程中，求出熵产分布与大小，分析熵产影响因素，以此来确定熵产、不可逆损失之间的关系。同时，还有火用分析法，其主要是在热力学定量基础上，以环境为基础对能的本性的全面认识。
代数热力学法：该方法是一种热力系统能量有效分析法，其主要是利用事件矩阵对系统中的相关子系统的能量出入关系。对于火用矩阵而言，其对各股流火用值、分支等进行了定义，对单一系统中的出入流进行了关系性分析，最终得到一个结构矩阵，以此了从全局对全系统和子系统之间的关系趋势进行研究。
2当前国内电厂热力系统问题分析
首先，分析方法存在缺陷，研究局限性比较大。实践中可以看到，对于电厂热力系统的分析方法依然存在欠缺与不足，尤其是使用的计算工具表现出一定的滞后性，需改进和创新。利用计算机进行热力系统节能研究过程中，还存在着很多的问题与不足，通常情况下采用的是传统的局部优化法，而对热力系统的节能分析法研究甚少。同时，研究存在着一定的局限性。本质上来讲，对于热力系统研究长期处于相对固定状态，虽然稳态模式下的研究可促使发电系统一直保持恒定状态，而且在一定程度上也可降低研究复杂度，但是其局限性也是非常明显的，对电厂节能降耗工作可能会产生非常不利的影响。
其次，对电厂热力系统的分析指导存在着问题。节能降耗是当前最需大力支持的项目，实践中必须不断的提升和创新电厂工作观念。实际工作中，管理人员对电厂分析、指导存在着不到位现象，这成为电厂热力系统节能发展的重大桎梏。比如，电厂管理不善、对具体情况分析不到位，则可能会导致电厂管理失控。
3电厂热力系统节能策略
基于以上对电厂热力系统计算方法、存在的主要问题分析，笔者认为实现电厂热力系统的有效节能和降耗，可从以下几个方面着手。
3.1锅炉排烟过程中的余热有效回收和利用
电厂锅炉的排烟温度通常可达150度～160度，若在锅炉上方适当的位置加装暖风扇，则其排烟温度也达150度，因此电厂热力系统运行过程中的锅炉热损失是非常大的。基于此，如何才能降低能耗，有效的利用这些热量，成为一个值得深思的问题。低压省煤器是一种较为有效的节能装置，它实际上就是一个处于锅炉尾部位置的汽、水换热器，与锅炉省煤器相似。然而，通过其内部的并非高压给水，相反则是低压凝结水。其主要有两种连接方式，即低压省煤器在电厂热力系统中的串联和并联。对于低压省煤器而言，其水源来自于低压加热器出口，而且凝结水在低压省煤器中吸收其排烟热量予，待温度升高后，再将其通入低压加热器系统之中。实践中可以看到，串联形式的省煤器经济性比较好，这主要是因为该种形式下流经低压加热器的水量最大；确定低压省煤器受热面以后，锅炉排烟冷却程度以及其热负荷均非常的大，因此对排烟余热循环应用效果非常的好，从而实现了节能减排之目的。
3.2 利用化学方法实现节能减排
电厂热力系统节能减排中的化学方法，主要是基于对装载有抽凝汽式热力机组系统的一些电厂而言的，该方法主要是利用化学水填补凝汽机实现节能减排之目的。将化学水添入到凝汽机之中时，其中的大量氧气会被除掉。同时，运行过程中将雾化设备安装在凝汽机入口位置，从而确保化学补充水雾化，以此来提高电厂热力系统废热回收利用率。实际操作过程中，若能够将凝汽机处理成真空状态，则该种方法的应用效果会更好，节能减排效果也最佳。
3.3减少煤炭用量，提高电厂发电效率
在电厂机组中，全面推广应用性能管理系统，这是一种采用基于离散坐标法描述锅炉内热流密度时空分布特性的创新方法，利用火焰动态计算模型，对火焰中心、高温腐蚀以及炉膛结渣问题进行分析，从而实现了条件的有效优化。此外，在当前的电厂信息化管理系统建设与发展过程中，有效的引入机组运行性能管理模式，可实现主动性能管理功能，并且能够及时发现电厂机组运行中的相关性能问题与不足，提出一些有效的、针对性解决策略，并在此基础上逐步建立健全机组应用性能考核机制。正所谓无规矩不成方圆，因此电厂通过制定有效的管理机制，开有效减少煤炭用量，提高电厂发电效率，同时这也是节能减排的客观要求。
4结论
总而言之，面临当前国内国际能源资源短缺的现状，发展节能降耗产业势在必行，而对于能耗大户――电厂热力系统而言，节能减排是其发展的必由之路。因此应当加强思想重视和技术创新，以确保我国电厂电力事业的可持续发展。
参考文献
[1]刘建伟.火电厂热力系统节能技术探讨[J].城市建设理论研究，2011(31).
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2实践教学方法的探讨
2.1增加与本课程相关前沿科学实践问题的介绍
增加与“电力系统分析”课程相关联的现代化科技知识的介绍，这对提高学生对该课程的兴趣和了解有很大帮助，比如对电网大数据、电网智能化现代化等结合实际电网进行讲解，而作为电气工程专业学生，结合这些最新领域实际知识对“电力系统分析”课程中的电网数据计算了解更深刻。
2.2结合企业对实践教学探讨
对于农业大学，本课程在教学过程中也要增加地方电力企业相关专业内容，提高对行业知识的认识，重视理论和实践能力的协同发展，定位于培养高素质和应用型的卓越工程师人才。请企业工程师进课堂，对电力系统、发电机短路现象分析以及自动励磁调节系统、柔性输电装置的特性等内容知识讲解。争取培养学生应用意识，将书本知识和电力企业实践结合，培养学生成为专业的电力工程师，同时也培养学生的实践创新能力。通过理论知识和企业实践，使学生掌握地方电力的基本情况，具有初步的电力实践技能，进一步提高学生解决实际问题的能力。
2.3建立课外实习基地
电气工程专业在阿克苏电力公司、农一师电力公司建立实习基地。在每年的6月份组织农电和电气工程专业大三学生为期10天的参观实习。在实习过程中，通过对调度中心、各个电压等级的变电站、无人智能电站、发电厂以及营业收费厅等熟悉和学习，充分了解电力系统的结构和工作状况，通过课外实习基地，不仅使学生加深了理论知识的理解，还使学生拓宽了视野，加深了地方电力系统的认知，提高了学生继续探索电力知识的积极性。
2.4增加提高实践认知的辅助教学环节
在开设“电力系统分析”课程设计时，对于复杂的“电力系统分析”内容包括稳态分析、短路分析、潮流计算等设计，引进了“电力系统分析仿真”软件，利用阿克苏电网、农一师地方电网等实际运行电力系统数据，通过地方实际电网模拟操作电网运行，使学生在校就能获得与实际系统操作几乎相同的训练。
2.5实验方法及实验手段的改革
完善实验教学考核方法。在“电力系统分析”实验中，主体是学生，实验的考核依据是：做实验的平时表现、操作是否能完成、报告填写是否认真和详细等部分组成。每次实验成绩都作为总成绩的一部分，全部实验的成绩作为最终成绩。在学生开始做实验后，要引导学生提出问题、分析问题，最后能独立解决问题，对学生提出的疑问，要启发他们独立思考问题，举一反三，对专业知识的实际应用有更深的理解。对电力系统仿真实验台，学生分组完成潮流分析实验、短路电流计算实验以及整个系统工作实验等重要实验。从实验方案的设计包括各类计算、线路搭接到实验分析和撰写报告等系统工作都由实验小组通过合作来完成，有效锻炼了学生的团队合作精神。
3结语
“电力系统分析”课程教学主要为了培养学生能力，尤其是工程实践能力，必须熟练掌握理论知识和实践知识（包括实验和实习设计等）。学校是发挥教、科、研优势的地方，通过和企业合作、依托地方政府才能发挥学校的作用，完善服务平台，构建开放式的服务体系。在教学过程中形成一种以学生为中心，以培养他们创新能力作为目标，不但培养学生的理论基础知识，还有过硬的工程实践能力。通过和地方企事业单位合作，拓宽实习合作领域范围，形成“电力系统分析”课程的实践创新培养模式，克服“电力系统分析”课程以往实践教学的不足。为了提高“电力系统分析”课程的实验教学应该做到：一是要以培养学生创新能力和激发学生兴趣为出发点，注重实验、实习质量，努力做到让学生从枯燥的理论教学中找到兴趣点。二是通过地方电力企业的实习，让学生了解电力系统各个组成部分的工作过程和工作原理，对电力系统有了全局认识，增强应用意识。
作者:李建军 孟令鹏 杨伟杰 单位:塔里木大学
参考文献
［1］张靠社，张欣伟，宁联辉，等.“电力系统分析”课程的教学改革和实践［J］.电力系统及其自动化学报，2008（2）：126-128.
［2］李滨，韦化，祝云，等.教学与工业实践紧密结合，为电力工业服务———“电力系统分析”课程教学改革的研究［J］.电气电子教学学报，2008（4）：4-6.
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Analysis of power system harmonic load model
LU Hui?hui1， SU Cheng?yue1， ZHANG Wen?jia2， ZHOU Huai?jie1， LIU Jing?tao2， LIU Li?bin1
（1.Guangdong University of Technology， Guangzhou 510006， China； 2.Guangzhou Power Supply station Co.， Ltd.， Guangzhou 510730， China）
Abstract： As the nonlinear load power increases， the harmonic distortion problem in power systems is serious. The common nonlinear load is discussed in this paper. A complete nonlear load simulation model was constructed to supply power to asynchronous motor by the rectifier frequency circuits and a transformer converting 110 kV to 400 V. Only the harmonic distortion rate of the third phase bridge rectifier circuit module is more than 32%， but harmonic components is greatly reduced by adding a harmonic elimination module in the model. The simulation results show that the total harmonic distortion rate of the nonlinear load is not more than 1.40%， which complies with the relevant state standards， and provides a theoretical base of harmonic prevention and control for enterprises.
Keywords： power system； harmonic analysis； load model； rectifying frequency conversion
0 引 言
谐波使电能质量下降，影响发电、供电和用电设备的安全经济运行，产生较大的危害已得到公认。目前国内外对电力系统的谐波分析大部分都是研究公用电网谐波的整体状况，没有对谐波负载进行细化分析。研究方向主要包括有：公用电网谐波评估[1?3] 、谐波对计量的影响[4]、谐波的检测方法[5?7]、针对谐波的滤波设计[8?9]等。较少深入研究负载内部产生谐波的机理。本文从电动机、整流器等具体负载着手，建立相应的理论模型分析其产生谐波的原因，为深入地开展谐波研究提供理论依据。
1 电子电力变流电路产生谐波原理
电子电力变流电路包括：交流/直流变换器又称整流器、直流/交流逆变器、交直交变频器等。其中应用最广泛的是整流器，很多负载模型都是基于整流电路建立的。常用的整流设备有二极管和晶闸管构成的单相和三相整流器。从控制的角度区分，有不控、半控、全控之分。目前采用全控的PWM方式6脉冲整流较多，如图1所示，下面对a相电流波形进行傅里叶级数展开有：
[ia=23πIdsinωt-15sin5ωt-17sin7ωt+111sin11ωt+113sin13ωt-117sin17ωt-119sin19ωt…] （1）
三相电流相角依次相差120°，其有效值与直流电流的关系为[I=23Id]，当控制角[α≠0]时，只需用[ωt-α]代替[ωt]代入上式即可。则电流基波与各次谐波有效值分别为：
[I1=6πId，In=6nπId， n=6m±1] （2）
式中：[n]为特征谐波次数，[n=pm±1，][p]为逆变器脉动数，[m]为正整数。
2 基于Matlab构造负载模型
2.1 整流器模型
图1（a）中，原理图电路由三相交流电源[Ua，Ub，Uc，]整流变压器T、晶闸管VT1～VT6、负载[R]以及触发电路组成，由于晶闸管的单向可控导电性能，在负载上可以得到方向不变的直流电，改变晶闸管的控制角，可以调节输出直流电压和电流的大小。晶闸管触发电路输出脉冲与电源同步是电路正常工作的重要条件。三相桥式全控电路是应用最广泛的整流电路，六个晶闸管依次相隔60°触发其必须采用双脉冲触发或宽脉冲触发方式，以保证每一瞬间都有两个晶闸管同时导通。三相桥式整流电路的仿真使用模型库中的三相桥和触发器的集成模块，其仿真模型如图1（b）所示，仿真波形分析如图2所示。
表1 三相电流各次谐波含量及总畸变率 %
[谐波次数＼&3＼&5＼&7＼&9＼&11＼&13＼&15＼&17＼&19＼&THD＼&A相＼&0.14＼&25.68＼&11.41＼&0.13＼&10.57＼&6.02＼&0.13＼&6.58＼&3.82＼&31.56＼&B相＼&1.39＼&25.51＼&10.48＼&1.36＼&9.63＼&4.73＼&1.17＼&5.49＼&2.84＼&30.54＼&C相＼&1.53＼&26.65＼&10.41＼&1.45＼&10.64＼&5.59＼&1.19＼&5.98＼&4.20＼&32.20＼&]
三相电压源SPWM逆变器是在通用变频器中使用最多的，仿真模型如图3所示。
通过对整流和逆变电路模型的建立和谐波分析，可以看出两者产生的总谐波畸变率很高，电流谐波畸变率甚至达到42.54%，表明逆变电路是电力负载的一大谐波源。
2.2 交流电机模型
交流电机是一个多变量非线性系统，其静态和动态特性以及控制技术远比直流电机复杂。为了设计一个静态和动态特性都较为理想的交流调速系统，需要建立起交流电机合适的数学模型。三相异步机的模型是首先将三相输入电压变换为二相坐标系（dq坐标系）上的电压，同时也将计算所得的二相电流转换为三相坐标系上的电流[10]。交流异步电动机的转速表达式为：
[n=60f（1-s）p] （3）
式中：[n]为异步电动机的转速；[f]为电动机电源的频率；s为电动机转差率；[p]为电动机极对数。由上式可知，转速[n]与频率[f]成正比，只要改变频率[f]即可改变电动机的转速，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。转速开环恒压频比控制（V/F）其特点是控制电路结构简单、成本较低，能够满足大多数场合交流电动机调速控制的要求。
图3 三相逆变电路模型及谐波分析图
图4是一个V/F控制变频调速仿真图，图中由直流电源经过逆变器变成交流电给交流异步电机供电。逆变器由PWM控制，控制PWM的频率就可以控制电压的大小，进而可以控制电机的转速，最下面的部分就是V/F恒压控制部分。
对电路B相谐波电流分析如图5所示，B相的总畸变率（THD）为2.45%，主要的成分还是5次、7次、11次谐波，分别占有1.73%、1.19%、0.74%，符合特征谐波次数[n=6m±1。]
图5 交流电机谐波分析图
3 综合仿真实验分析与研究
前面已介绍各分立负载模型，下面是综合的非线性负载模型，电路包含变压器、整流器、中间直流电路、逆变器、滤波器、异步电机等，如图6所示。该电路由110 kV的电压经过变压器降为400 V，然后经过整流变频电路，再添加一个无源LC滤波器分别给三相电路进行滤波，参数经过计算和调试，实现对高次谐波进行最大的抑制，如图7所示，最后给异步电机供电，以及通过反馈环路控制PWM的频率就可以控制电压的大小，进而可以控制电机的转速如图6下部分，最后测出各相电流的谐波成分见表2，其畸变率大大降低，总畸变率为1.4%。
表2 A，B，C三相的电流畸变率 %
[次数 /次＼&3＼&5＼&7＼&9＼&11＼&13＼&15＼&17＼&19＼&总畸变率＼&A相＼&0.14＼&0.94＼&0.66＼&0.14＼&0.34＼&0.21＼&0.12＼&0.16＼&0.15＼&1.34＼&B相＼&0.19＼&0.95＼&0.63＼&0.25＼&0.22＼&0.07＼&0.19＼&0.06＼&0.01＼&1.40＼&C相＼&0.11＼&0.83＼&0.88＼&0.16＼&0.23＼&0.28＼&0.18＼&0.15＼&0.16＼&1.40＼&]
4 结 论
本文基于Matlab建立电力系统中产生谐波负载仿真模型，仿真结果表明，对采用6脉波变流器的负载，产生的谐波含量比较符合理论公式，可控变流装置交流侧电流含6k±1（k为正整数）次谐波；各次谐波有效值与谐波次数成反比；与基波有效值的比值为谐波的倒数。通过综合构造出一个110 kV变压为400 V，经整流变频等电路给异步电机供电的完整的非线性负载模型，在模型中加入滤波器后的仿真结果表明，其非线性负载的谐波总畸变率不大于1.40%，谐波成分大大降低，符合国家有关标准，为企业减少向电网注入谐波成分提供参考。
参考文献
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在电力系统用电，输电，发电等过程中，谐波已成为不可避免的问题，其已危及电力产生和输送以及用电方的安全运行。鉴此，分析谐波并最大限度地抑制谐波成为电力系统工作的重要课题。下面，就电力系统谐波及其危害进行详细分析，并提出有效的抑制谐波措施。
1.电力系统的谐波
（1）用电技术方面。在现代电力系统中，随着人们节能意识的加强以及电力电子技术的发展，众多通过电力电子开关、以非正弦电流方式高效用电的新型非线性负载得到了广泛的应用。这些以非正弦电流方式用电的新型非线性负载已经成为当今电力负载中最主要的谐波源。1992年，日本电气学会对其国内产生谐波的行业按比例进行了一个统计，其结果如表1所示。表中，除楼宇中的部分照明电源、冶金行业的电弧炉外，其他行业的谐波源大多来自电力电子装置，根据日本电气学会的统计，其比例高达90%。从表中还可以看出，来自楼宇的谐波源所占比例高达40.6%，其谐波主要由办公及家用电器等产生。可见，谐波畸变不再是工业设备所特有的现象，如今谐波现象已经蔓延到电力升降机、不间断电源、电视机、个人计算机等商业和居民用电设施中的电子设备。
（2）发电技术方面。由于当今社会对常规化石能源的需求日益增加，能源耗尽的危机日益严重，人们开始追求对清洁、无污染的新能源的开发利用。在电力生产中，许多利用清洁无污染的可再生能源发电的发电方式，如风能发电、太阳能发电、燃料电池发电等发电方式得到了越来越广泛的应用。这些新型电源大多以非正弦、非工频的方式供电，而传统公用电网是以三相电压、电流的对称正弦要求为发电与用电的品质指标。传统公用电网为了接纳非正弦、非工频的新型电源，一般通过电力电子电能转换装置将非正弦、非工频的电源转换为正弦、工频的交流电源，从而实现不同频率的电源或电网的同步运行。比如在输送风电的过程中，一般采用变频装置将风电接入电网，在此过程中，变频装置将会向电网注入一定数量的谐波，使得电网谐波来源更加复杂。
（3）输电技术方面。为了提高电压质量和系统的稳定性以及解决大容量远距离输电等问题，柔流输电技术和高压直流输电技术得到极大的发展和应用。柔流输电技术和高压直流输电技术以电力电子技术为支撑，通过电力电子装置实现对电网运行方式的灵活控制、调节，以实现对电能的安全、高效、经济输送。这些电力电子装置主要包括：用于提供无功功率补偿以改进电网电压控制和系统稳定性的静态无功补偿器（SVC）；用于提高输电线路输电容量和改善线路运行情况的可控串联补偿装置（TCSC）；用于电网潮流控制的统一潮流控制器（UPFC）以及用于高压直流输电技术的高压直流换流器等。上述电力电子装置大多数具有一个共同特性，就是产生谐波。因此，在使用这些装置对输电技术进行改造时，对其产生的谐波不得不进行一个详细的评估。
2.谐波的危害
谐波注入电力系统将会严重恶化电网的电气运行环境，危害电力系统的安全、稳定运行，同时，还会对电网电气设备以及用户用电设备的安全造成危害。
首先，对整个电网来说，谐波的产生与输送，将在输电网中增大网损，降低电能传输的效率；谐波电流在线路中引起畸变压降，降低了电网的电压质量；新型非线性负载的间断性用电方式降低了电源电压的工作效能；谐波电流恶化交流电能传输中的电气环境，易引发系统崩溃。
其次，对电网中的电气设备而言，因为电网中的电气设备是按工频、正弦电流工作方式设计的，谐波电流流过将会影响其最佳工作状态。例如：谐波电流会对电机、变压器等电磁设备的绕组及铁芯引起额外发热，使损耗增加，降低电磁设备的使用寿命；谐波电流会影响功率处理器、互感器的测量精度，引起电力测量的误差；谐波电流有可能造成继电保护装置、自动控制装置的工作紊乱；谐波电流的存在还可能会降低断路器、熔断器等设备的开断能力。
此外，随着工业控制技术的发展，工业生产中许多精密仪器、复杂的控制系统等对电能质量的要求也越来越高。谐波电流对其造成的影响，有可能会使工业生产造成巨大的经济损失。
3.电力系统的谐波抑制技术
如前文所述，电力系统谐波造成低劣的供电电能质量，严重危害电力系统的安全稳定运行和电网电气设备、用户用电设备的安全。在现有的技术水平下，为避免谐波的危害，保障电网及用户的利益，对电力系统的谐波抑制，已经成为电气工程学科的一个热门研究领域。目前对电力系统谐波抑制的方法主要可以分为预防性电力谐波抑制技术和补救性电力谐波抑制技术两种方法。
3.1预防性电力谐波抑制技术
预防性电力谐波抑制技术是指在设计构建系统或设备的过程中，通过选取合理的线路结构及元件参数，避免产生谐波或减少谐波。常见的预防性电力谐波抑制技术有如下几种：
（1）利用设备的电气特性。该方法主要是对电气设备采用有效的接线方法或结构形式来减少或消除接入电力系统的设备所产生的谐波。比如对于变压器来说，其绕组采用三角形的接线方式能隔断3倍频谐波电流的流通。
（2）配电网重构。对多个谐波源同时接入电网的情况，可通过对配电网重构的方法，实现降低公共连接点总的谐波限值。这种方法是通过对配电网中的负荷进行再分配，限制负荷中非线性负荷的比例，控制非线性负荷产生的谐波电流在一定的范围内，使公用母线上的谐波电流限值不超过电力部门制定的标准。该方法只是达到降低谐波限值的目的，并没有达到谐波隔离的效果，谐波电流仍会注入电网中，有可能对电网及其他用户造成损害。显然，这并不是一种合理的谐波抑制的方法。
（3）多脉波整流技术和高功率因数PWM整流技术。多脉波整流技术是将两个或更多个相同结构的整流电路按一定的规律组合，将整流电路进行移相多重联结，利用各整流负载的谐波电流相位差，使其相互叠加后可削弱或抵消电源输入端的部分谐波电流。例如12脉波整流技术可以有效削弱5次和7次谐波，24脉波整流技术可以有效消除11次和13次谐波。随着技术的发展，多脉波整流技术的脉波数可以达到一个很高的值，但同时也使系统结构更为复杂，需要对其可靠性、经济性等因素进行全面衡量。
3.2补救性电力谐波抑制技术
补救性电力谐波抑制技术是指为了解决已经存在的谐波问题而采取的技术手段，主要是在电网谐波源处加装滤波装置。常见的滤波装置有如下几种：
（1）无源滤波器。无源滤波器也称为LC调谐滤波器，是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的无源滤波装置。无源滤波器的基本工作原理为：由电感，电容和电阻组成的无源电路网络，通过将电容和电感调谐到对某一次谐波电流频率发生谐振，对该次谐波电流形成低阻抗支路以分流该谐波电流，从而达到在电网中滤除谐波电流的目的。无源滤波器结构简单、易于实现、设备投资较少、运行费用较低，是迄今为止应用范围最广的一种滤波手段。然而，由于无源滤波器只工作于特定频率，所以实际应用中通常用几组单调谐滤波器和一组高通滤波器相互配合组成滤波装置，以达到滤除主要的各次谐波分量的目的，但是这样容易造成各组调谐滤波器之间的相互影响，使调谐变得困难；而且无源滤波器受其电容电气特性的影响，容易和系统阻抗发生谐振，损害电容器件，严重时，甚至会使系统崩溃。
（2）有源滤波器。如图1所示，有源滤波器是通过检测补偿对象的谐波电流，然后通过控制电路注入一个与谐波电流相位相反的补偿电流，抵消谐波电流的影响，实现电源电流波形的正弦化。随着材料科学的发展以及大功率电力电子器件的开发应用，有源滤波器在耐压以及容量等问题上还有很大的发展空间。
（3）混合型有源滤波器。混合型有源滤波器是由有源滤波器和无源滤波器相结合组成的混合型滤波装置。装置的有源滤波器可以快速地补偿谐波，而无源滤波器可以同时进行谐波过滤和无功补偿，提高了滤波补偿的效率。当前混合型有源滤波器主要有串联式混合型有源滤波器和并联式混合型有源滤波器，其中并联式混合型有源滤波器的应用空间更广，已在多个直流输电工程中得到应用。
4.结语
综上所述，电力谐波给电网带来的危害是明显的，因此，我们有必要针对电力系统的谐波问题，采取科学的技术进行抑制，这不仅可以提高供电设备工作的稳定性与效率，而且能在保证供电质量的前提下降低供电的成本，对电能高效使用有着重要的指导意义。 [科]
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Keywords: power supply enterprise; loss; cause; management measures
中图分类号：TM7 文献标识号：A
一．前言
供电企业成为经济发展的支柱性产业，企业经营与管理好与不好的评价，主要是看企业的管理体制和运行机制是否有利于促进企业生产经营呈健康的状态和发展，是否有利于提高企业自身的经济效益，是否有利于带动全社会经济增长。但从近年供电企业的发展和持续供电能力方面来看，供电企业的管理中，针对生产、经营的诸多类型的问题，对供电企业的发展影响不大；而电能损耗是制约发展的严重问题；尽管供电企业在管理、技术降损方面，投入了大量的人力、财力和物力，但是在管理水平、技术水平和电网规划等方面，存在管理上的差距、技术措施不到位和防范措施失控的问题。在电网结构方面存在迂回供电、长距离输电导致供电半径过大、导线截面过小导致导线超载、无功补偿容量不足或投切不及时而导致欠补或过补、变压器空载和轻载现象严重等；在管理方面存在计量装置检（校）验不及时、人为性地窃电、抄表有估抄或漏抄的情况、树木碰触导线接地、线路或设备的接点出现接触不良而过热、400伏用电设备配置不合理等问题；上述的无论是电网结构方面还是管理方面存在的问题，一是会给电网的运行带来不安全的因素，影响供电的持续性；二是造成电能的损耗量，无法估算。
二．电能损耗的涵义与分类
电能经电气设备、线路输送、管理、分配的过程中，电能有一定的损失，称为理论线损；线损电能量占供电量的百分比称之为线路损失率，简称为线损率。按照种类可将损耗分为：理论线损、管理线损、统计线损和定额线损这四种。理论线损是线路运行过程中的正常消耗，是不可控制的损耗；管理线损是抄、核、收的过程中，由抄取数、核对、收费时或计量装置的缺陷或出现人为性地控制，而与供出的数据形成的误差而造成的损失，是可以控制的；统计线损即为考核线损，是购、售电量，通过电能表累计的数值，经过计算的差值，即供电量与售电量两者的差值，它是上级考核企业线损计划指标完成情况的唯一依据；统计线损等于理论线损与管理线损之和。而定额线损是根据历史损耗的数据，结合当前的水平，以及未来的发展形式，确定出损失。
综合上述的定义而言，只有管理线损是可以控制的，而出现在管理的损耗中含有一部分的损耗，也就是我们所说存在电网结构方面问题造成的损耗，我们把这个损耗定义为技术损耗。通过采取相应的措施，对管理损耗和技术损耗进行管控和治理，就会有效降抵非正常性的损耗。
（一）降损策略的研究与方法
一是健全和完善企业统计台帐和原始记录，不间断记录变化的数据，保证企业原始台帐的完整性和系统性。二是杜绝上报数据和统计指标填报的随意性，实时性统计的数据具有真实性、与上次数据具有可比性和借鉴性。三是统计的数据，出现不正常的趋势，能够及时组织管理、生产、营销相关人员进行讨论、分析不正常的因素，制定如何控制不正常因素的措施和方案。四是建立有效的约束考核机制，针对控制措施方案的实施情况，采取现场跟踪监督执行情况，对执行后的效果进行跟踪检验。
综上所述，首先是按照台账针对每一条线路的结构、长度、导线型号、容量、负荷按照时段，计算出理论线损；对每个月上报的实际供、用电量，算出实际线损，实际线损值与理论线损对比、与历史最好的数值对比后，再进行检查线损数值大的根本性原因是出自哪些方面，把有因果关系可能的和不太确定的因素全部找出来后，再到现场进行逐一验证—整改、完善—再验证，就会达到在管控措施实施后降低损耗的效果。
1、针对管理失控原因造成的损耗，如计量装置检（校）验不及时、人为性地窃电、抄表有估抄或漏抄的情况、树木碰触导线接地、线路或设备的接点出现接触不良而过热、400伏用电设备配置不合理等方面问题造成的损耗增大等问题，应采取下列措施：
计量工作的好坏直接影响线损的准确性，必须应用符合标准的电能表和精确高的互感器，严格执行轮校轮换周期，保证校验质量。对人为性或随机性出现的缺陷或故障，必须查明原因，及时消除或更换，保证计量与用户用电计量的同时性；应用远距离的抄表的系统，抄取用户表计与考核表统一抄表时间同时进行，应抄户数与用电户数一致性，就必须在对户数、抄表准确率、用户生产用电负荷与用电量上进行全面性的核对；这样不但能够有效杜绝估、漏抄现象；还能够对计量装置的计量结果的正确率做出判别；更有效是能够查出人为性窃电的现象。
设备、线路运行持续、可靠，是严格按照规定的技术参数运行，有效防止随机性的缺陷和树障造成的接地故障和抵御恶劣天气条件达到正常运行的；设备、线路出现的缺陷、树障等问题，在没有达到动作值的临界状态时，还会造成电能的损耗（损耗量与电压、电流和接地电阻值呈正比例关系），通过加强管理、及时消除缺陷和清理树障来保证安全、经济运行。
针对用户的用电设备选择、配置做好前期的指导性工作，即按生产设备的功率总和来确定主设备的容量，防止大马拉小车和过载问题的出现；按照主设备的容量来确定无功补偿装置的容量，防止出现欠补或过补现象。
2、针对电网结构方面存在迂回供电、长距离输电导致供电半径过大、导线截面过小导致导线超载、无功补偿容量不足或投切不及时而导致欠补或过补、变压器空载和轻载现象严重等问题，①应按照技术标准纳入技术改造的范畴；即迂回、长距离的电力线路，进行直线式地贯通性改造，保证线路的首端电压与末端电压值相差不大于10%；②严格按照供电负荷、线路长度、导线型号计算电压降和持续载流量，对其载流量与供电负荷相差较大的线路，及时纳入技术改造计划；③针对运行中的线路，出现增容后，及时督促调度部门计算增容后的保护定值；协调生产部门按照增容后来进行调整与负荷相匹配的电流互感器；④实时考核功率因数，在电源端要达到0.97,末端要保证控制在0.95左右；无功补偿装置的投入或退出在这个范围内进行调控。
三．结束语
供电企业实现降损是首要工作，而管理过程中如何与技术措施相互对应、与管理措施的执行与落实，是与有效机制的长周期运用有必然的关系；完善激励与考核机制是提高员工执行力、正确运用管理、技术手段的必要措施，是实现降低损耗的“催化剂”。针对降损的具体措施我们必须从多角度，多方向寻找切入点，通过管理、生产、营销和用户的共同努力，实现管理水平的不断改进与提升，提高供电线路的利用率，来促进供电企业的经济效益。
参考文献：
