坚强智能电网：促进我国低碳发展的有效途径 我国是世界上最大的发展中国家，也是世界上碳排量放最大的国家之一。过去的30年，伴随着经济的持续快速增长，能源消费大幅攀升。2009年，我国能源消费总量约31亿吨标准煤，2001～2009年年均增速为9.1％。我国一次能源消费以煤为主，煤炭消费量占一次能源消费总量的比重为70％左右。能源需求的快速增长使碳排放不断增加。据国际能源署报告，2005年我国二氧化碳排放总量约51亿吨，占全球排放的18%，居全球第二，仅次于美国；2007年超过美国成为世界上二氧化碳排放第一大国，占全球排放的21%。我国发电装机以煤电为主，燃煤发电容量约占总装机容量的81％，因此电力行业二氧化碳排放量较大。来自国际能源署的数据显示，火电二氧化碳排放量占全国二氧化碳排放量的40%～50%，而且在未来一段时期还将继续呈上升态势。因此，电力行业的碳减排工作对我国实现低碳发展具有重要意义。电力系统主要包括电源、电网和电力用户，其中电网是联系电源和电力用户的纽带。当前，电力行业实现碳减排的工作重点是：提高发电、输电、用电的效率；大力发展清洁能源发电。坚强智能电网的建设可以促进清洁能源的开发利用、提高电力行业用能效率。2010年第十一届全国人民代表大会第三次会议的政府工作报告中已明确提出“加强智能电网建设”。坚强智能电网对节能减排的作用当前，国家电网公司提出了坚强智能电网的建设目标。到2020年，将建成“以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网”，实现从传统电网向高效、经济、清洁、互动的现代电网的升级和跨越。坚强智能电网建设包含发电、输电、变电、配电、用电和调度等六大环节。清洁能源机组的大规模并网技术，灵活的特高压交直流输电技术、智能变电站技术、配电自动化技术、双向互动关键技术、智能化调度技术等是各个环节建设坚强智能电网的关键技术。坚强智能电网建成后，将在节能减排方面发挥重要作用，主要体现在：支持清洁能源机组大规模入网，加快清洁能源发展，推动我国能源结构的优化调整；引导电力用户将高峰时段用电转移到低谷时段，提高用电负荷率，稳定火电机组出力，降低发电煤耗；促进先进输配电技术在电力系统的推广和应用，降低输电损失率；为电网与用户有效互动提供技术支撑，有利于用户智能用电，提高用电效率；推动电动汽车的发展，带动相关产业发展，促进产业结构升级。坚强智能电网的碳减排效益从支撑清洁能源发电的接入、提高火电发电效率、提升电网输送效率、支持用户智能用电、推动电动汽车发展等五个方面分析，到2020年，若在国家电网公司经营区域内基本建成坚强智能电网，可实现二氧化碳减排量约15.3亿吨。（2020年坚强智能电网碳减排效益如表1所示。）支撑清洁能源接入。水电、核电、风电、太阳能等清洁能源的发展，对于优化我国能源结构、减少化石能源消费、降低温室气体排放具有重要意义。坚强智能电网集成了先进的信息通信技术、自动化技术、储能技术、运行控制和调度技术，为清洁能源的集约化、规模化开发和应用提供了技术保证。坚强智能电网能够解决风电、太阳能发电等大规模接入带来的电网安全稳定运行问题，提高电网接纳清洁能源的能力。坚强的跨区网架结构，可以为远离负荷中心的清洁能源规模化、集约化开发提供输出条件。根据规划，到2020年国家电网公司经营区域内的水电、核电、风电、太阳能等装机容量比2005年分别增加约15660万、5018万、9725万和1820万千瓦。按照水电、核电、风电、太阳能发电年利用小时数分别为3500小时、7500小时、2000小时和1400小时测算，与2005年相比，2020年国家电网公司经营区域内清洁能源发电量增加1.14万亿千瓦时，可减少煤炭消费3.93亿吨标准煤，可实现二氧化碳减排约10.88亿吨。提高火电发电效率，降低发电煤耗。在坚强智能电网发展的带动下，清洁能源发电装机容量增加；同时由于调峰电源增加，使得火电运行效率提高，单位发电煤耗下降，因此系统发电燃料消耗减少。通过“需求侧响应”，引导用户将高峰时段的用电负荷转移到低谷时段，降低高峰负荷，减少电网负荷峰谷差，减少火电发电机组出力调节次数和幅度，提高火电机组效率，降低火电机组发电煤耗，减少温室气体和环境污染物排放。根据电力系统整体优化规划和系统生产模拟软件测算，在坚强智能电网发展的影响下，2020年全国平均火电单位发电煤耗下降5.8克/千瓦时。据规划，2020年国家电网公司经营区域内火电装机容量可达9.36亿千瓦，按照火电利用小时数为5300小时来计算，发电煤耗降低可节约0.29亿吨标煤，减排二氧化碳为0.8亿吨。提升电网输送效率，减少线路损失。未来，我国的特高压技术和坚强智能电网，将大大降低电能输送过程中的损失电量。此外，电网灵活输电技术对智能站点的智能控制以及与电力用户的实时双向交互，都可以优化系统的潮流分布，提高输配电网络的输送效率。坚强智能电网的高级电压控制系统能够有效提高常规电网的节能电压调节和控制水平，提高电能传输效率，减少输配电损耗。美国西北太平洋国家实验室（简称PNNL，以下同）研究表明：高级电压控制系统可使得电网本身实现的节电潜力为上网电量的1%～4%。考虑我国线损的实际情况，未来下降空间相对较小。假设坚强智能电网的发展可使国家电网公司经营区域内的平均线损率至2020年由2005年的6.58％下降到5.7％，即可减少线损电量502亿千瓦时，相应减少二氧化碳排放5145万吨。支持用户智能用电，提高用电效率。智能电网一个重要的特征就是可以通过创新营销策略实现电网与电力用户的双向互动，引导用户主动参与市场竞争，实现有效的“需求侧响应”。一方面，智能电网可以为用户提供用电信息储存和反馈功能。通过智能表计收集用户的用电信息并及时向用户反馈不同时段的电价、用电量、电费等信息，引导和改变用户的用电行为。用户可以根据自己的用电习惯、电价水平以及用电环境，给各种用电设备设定参数。如空调和照明等智能用电设备可以根据相关参数，自动优化其用电方式，以期达到最佳的用电效果，进而提高设备的电能利用效率，实现节电，并通过选择用电时间达到减少电费支出的目的。PNNL研究表明，信息干预和反馈系统可以使得用户用电效率提高3％。另一方面，智能电网可以为用户提供故障自动诊断服务。实时采集用电设备的运行情况，及时发现故障并反馈给用户，用户及时调整和优化设备运行方式，减少电能消耗及运行维护费用。研究表明，通过提供此服务，可以使用户用电效率提高3％。我国目前电价机制不甚合理，电力用户与电力系统的互动性较差，电力用户还存在较大节电潜力。随着坚强智能电网建设工作的推进，电网与用户的互动将不断深入，电力用户将更加主动地节电。参考PNNL研究成果和我国的用电实际情况，假定坚强智能电网可使用户用电效率提高4％，按照2020年国家电网公司经营区域内全社会用电量为60000亿千瓦时和厂用电率为5％来计算，则2020年国家电网公司经营区域内电力用户可实现节电量约2150亿千瓦时，减少二氧化碳排放2.35亿吨。推动电动汽车发展，减少石油消耗。汽车是我国耗能的重要领域，随着汽车保有量的不断上升，耗油量还将不断攀升，给我国能源安全带来巨大的隐患；汽车尾气排放也成为城市大气污染的重要来源。电动汽车是指以电能为动力的汽车。从能源利用效率方面来讲，电动汽车的能源利用效率比燃油汽车提高1～2倍以上。从运行的经济性来看，电动汽车百千米只消耗10千瓦时电，运行费用远低于普通汽车。预计2020年，在智能电网相关技术的带动下，国家电网公司经营区域内2020年比2005年新增电动汽车约2500万辆，按照每辆电动汽车每年行驶20000千米计算，每年可替代汽油3550万吨，实现减排二氧化碳约为7940万吨。建设坚强智能电网对实现我国碳减排目标的贡献在未来相当长的时期，我国工业化和城镇化进程将加速推进，经济将保持平稳较快增长，经济的快速发展将带动能源需求的大幅增长。据有关机构预测，2020年我国能源消费量将达45亿吨标准煤，全国GDP将达62万亿元（2005年可比价格）。如果按照2005年的碳排放强度测算，2020年我国二氧化碳排放总量将超过173亿吨。这已远远超过我国资源和环境所承载的极限。气候变化问题作为人类社会可持续发展面临的重大挑战，已受到国际社会的强烈关注。为积极应对气候变暖问题、实现绿色发展和低碳发展，我国政府提出了“到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%”的碳减排目标。如果2020年我国二氧化碳排放强度比2005年下降40%～45%，则2020年二氧化碳排放总量应控制在95～104亿吨以下，需要减少二氧化碳排放69亿～78亿吨。根据上述测算，建设坚强智能电网可实现二氧化碳减排量约15.3亿吨，可使2020年二氧化碳排放强度比2005年下降8.8%，对实现我国2020年碳减排目标的贡献率可达19％～22％。若国家加大有关政策执行力度，这一贡献率还可能提高 “十二五”特高压建设——五千亿畅想电气设备行业下游涉及发电、输配电和用电，包括了电力、电网、冶金、煤炭等行业，与工业生产和居民生活紧密相关。由于其特殊地位，国家对下游电力、电网等行业监管严格，并出台一系列政策和规范约束企业经营行为。 自上而下看，“十二五”规划是目前国家层面最具指导性政策，将影响未来至少五年内的发展和变革，通过解读“‘十二五’规划建议”和“新兴产业规划”，可确立电气设备行业未来五年内将集中发展智能电网（含特高压）、工业节能产品和配电网改造。 自下而上看，成熟技术将首先得到推广（如柔性输变电、变频技术、智能用电系统）；综合分析市场空间及开拓进度，特高压直流输电、柔性输变电、高性能高压和低压变频器、智能变电站和智能用电系统、农配网改造将成为“十二五”发展重点。 从“十二五”规划出发，未来五年电气设备行业投资将呈现“两极化”趋势：特高压骨干网和配网改造将成为电网投资主题，“智能化”拉动二次设备占比提升，同时工业领域变频器将得到进一步普及。具体来看，特高压方面，直流建设基本符合进度，交流受示范线路验收推迟的影响有所延后，目前呈现提速趋势。“十二五”特高压直流将建设9条线路，预计总投资达2170亿元；特高压交流完成“三横三纵一环网”的建设，乐观估计投资达2989亿元，若考虑项目推迟的影响预测约2092亿元。预计特高压直流换流站投资1014亿元，其中换流变压器、换流阀和直流保护系统占65%；特高压交流变电站投资1225亿元，主要是变压器、电抗器和GIS开关，占比分别为18%、16%和24%。 发展智能电网和特高压是内生需求 我国电力供应长期面临远距离、高负荷、大容量的现状，这是与世界上绝大多数国家不同的发展问题，内生性需求决定了中国的电网必须在强度、广度和稳定性上超越其他所有国家和地区。 能源和用电负荷分布差异使特高压成为必然之选 我国的能源分布主要在北部和西部，以火电为例，已探明的煤炭储量近80%都集中在山西、内蒙古、新疆等地区，而经济发达的东部沿海用电需求量大，过去通过铁路运输的方式输送煤既不经济也不环保，未来通过电网直接输电可以很好地解决问题。 根据新能源发展规划，预计到2020年我国新能源占一次能源消费的比重应该达到15%左右。风能、水能也存在资源分布远离负荷中心的问题。 在我国，特高压是指交流1000kV及以上和直流±800kV以上的电压等级，据国家电网公司提供的数据显示，一回路特高压直流可以送600万千瓦电量，相当于现有500kV直流电网的5~6倍，送电距离也是后者的2~3倍，效率大大提高；同时输送同样功率的电量，如果采用特高压线路输电可以比采用500kV超高压线路节省60%的土地。正是因为这些优势，特高压才成为未来我国电网建设的必然方向。 电网规模化和区域网络互联对安全稳定提出新要求 我国电力装机容量已突破9亿千瓦，这个数字到了2015年将增加至13.5亿千瓦，到2020年达到17.9亿千瓦。 截至2009年底，全国220kV及以上输电线路回路长度达39.94万公里，我国电网规模已超过美国，列世界首位。 电网规模增大、结构日趋复杂和区域电网互联对运行的安全性和稳定性提出更高要求，通过引入先进的传感和测量技术，采用更安全环保的设备，整体集成并实现设备和控制的双向通信，就是电网“智能化”的体现。 城市化进程和新农村建设利好配电网络发展 我国的工业化已进入中后期，按照这样的工业化发展水平，城市化率应为55%~60%，而2009年我国城市化率只有46.6%。未来的5~10年，城市化进程将推动电网尤其是配网建设，集中在城网扩张和改造上。 我国城乡发展差异大，未来无论从改善民生、促进社会和谐的角度，还是从刺激内需，鼓励农民消费的角度，都要求建设和升级农村电网以满足新农村建设的需求。 正是因为我国电网发展必须与工业生产和居民用电水平相匹配，才萌生出对特高压、智能电网和配网建设的需要。而内生性增长符合产业和经济运行规律，这是可持续和稳定的趋势。 未来电网发展呈现“两极三重点” “十二五”我国电网发展三大方向是：特高压、智能化改造和配网建设。 特高压和智能电网：在规划建议中提到大力发展包括水电、核电在内的清洁能源，同时“加强电网建设，发展智能电网”。 配网建设：规划建议要求“加强农村基础设施建设和公共服务”，“继续推进农村电网改造”。 过去十年我国电网建设集中在220~500kV（西北750kV）输电网络，未来将向着“特高压”和配网两端发展，而智能化顺应对复杂网络稳定和控制的要求，电网“三大重点”明确。 考虑电网对安全、稳定性的要求，相对成熟的技术当首先得到推广，尚处于挂网阶段的设备或试运行线路的建设脚步可能延后，在细分行业投资上应当有所甄别。总体来说： 第一，特高压直流建设进度基本符合预期，未来高端一次设备厂商和柔性输变电企业受益明显。 第二，“智能化”发展对应二次设备新建改造，配网和用电端智能化相对成熟，看好具有技术和渠道优势的龙头企业。 第三，配网改造，尤其是农网强调设备升级和电气化，上游的设备商数量众多、竞争激烈，区域化特点显著。 预计特高压直流尤其是柔性输变电技术将得到最快推广，直流高端一次设备生产商获益居次，智能变电站投资和农网改造分列其后。 特高压直流——发展先行高端一次设备发力 “特高压电网”指交流1000kV、直流±800kV及以上电压等级的输电网络，能够适应东西2000~3000公里、南北800~2000公里远距离大容量电力输送需求。国家电网在“十一五”建设初年曾提出“加快建设以特高压电网为核心的坚强国家电网”。经过五年的发展，目前1000kV晋东南—南阳—荆门的交流示范工程完成验收，直流±800kV示范工程向家坝—上海线路投运，初步形成华北—华中—华东特高压同步电网，基本建成西北750kV主网并实现与新疆750kV互联。 规模投资启动直流输电将成“十二五”发展亮点 特高压直流输电（UHVDC）目前在我国主要是±800kV，从技术上看线路中间无需落点，可点对点、大功率、远距离直接将电力输送至负荷中心，线路走廊窄，适合大功率、远距离输电，同时还能保持电网之间的相对独立性。 南方电网±800kV云广特高压直流2010年6月投产；国家电网±800kV向上特高压直流也于年内通过验收，预示着“十一五”直流工程进展顺利，直流输电技术发展进度基本符合预期。 根据国家电网发展规划，有9条±800kV直流线路计划“十二五”期间投运，同时有2条将在“十二五”开工，目前锦屏—苏南线路招标正有序进行。 投资总量方面，2016年建成的2条线路按照70%投资在“十二五”期间确认，国家电网±800kV特高压直流投资总规模预计达2170亿元（见表1）。南网规划的直流800kV工程为糯扎渡送广东线路，投资总额约187亿元，计划于2012年投产。 “十二五”国家电网和南方电网预计±800kV直流特高压输电投资达2357亿元，特高压直流全面建设启动。 同时考虑到国网±660kV和±400kV直流建设，南网±500kV直流，“十二五”期间两网的直流总投资规模达到3312亿元。 设备供应商——高端一次设备的盛宴 特高压直流包括线路和换流站建设，其中换流站对上游设备供应商的投资增量效果更明显。换流站主设备包括：换流变压器、电抗器、避雷器、换流阀和无功补偿装置等，其中投资大项为换流变和换流阀。 云广线换流站设备投资超过规划总量的一半，考虑到示范线路设备价格较高，预计未来规模建设后占比约为43%。 “十二五”特高压直流±800kV设备投资总额约1014亿元，其中换流变395亿元，换流阀203亿元，直流保护系统61亿元。若考虑两网±660kV、500kV和400kV后主站换流设备投资为1424亿元，其中换流变555亿元，换流阀285亿元，直流保护85亿元。 普遍看好一次设备龙头 特高压直流是坚强的输电网络，规模建设启动后将普遍利好一次设备生产企业。考虑特高压对设备稳定性和技术要求高，前期研发投入大，细分行业龙头将继续领先优势。 变压器：已完成建设招标的线路，设备供应商主要为特变电工、中国西电等行业龙头。换流变压器招标特变电工份额接近45%，中国西电约35%，天威保变20%。考虑到示范线路招标量小，份额相对集中，全面建设启动后龙头企业相对份额会略有下降，但绝对中标金额提升明显。 换流阀：国内换流阀生产企业包括中国西电、许继集团和电科院，考虑到换流阀技术门槛高，未来将继续是三家三分天下的局面。 直流保护系统：许继电气、南瑞继保和四方继保三分天下，占比分别为38%、60%和2%。 无功补偿技术———“特高压”拉动发展 无功补偿技术旨在调节电网中的无功功率，减少电源由线路输送的无功，最终降低线路和变压器因输送无功造成的电能损耗，提高电源和线路的利用效率并保证电网运行的稳定。特高压输电由于线路距离长、电压高，在变电站配电端和输电网络中需安装无功补偿装置。 无功补偿主要分为并联型和串联型，目前电科院是行业龙头，占比超过80%。荣信股份并联无功补偿SVC在工业领域应用广泛，年内取得国网订单显示开拓电网脚步加快；串补TCSC中标南网大单，与西门子成立合资公司后预计将在电网市场取得不错的成绩。 预计“十二五”期间并联无功补偿（SVC+SVG）市场容量在51亿元，可控串补（TCSC）配合500kV以上线路建设，需求在60亿元，无功补偿总需求在111亿元，年均22.2亿元。 结合上述分析，提出如下核心观点：第一，“十二五”特高压直流进度符合预期，交流建设延迟是大概率事件，目前国网正加速推进项目审批和招标，未来工程获批将整体利好行业。 第二，特高压建设主要是高端一次设备，由于技术难度大，需要前期投入多，行业龙头优势明显，未来将占领主要份额。 第三，2011年是全面建设初年，投资启动对行业相关公司的业绩贡献将在今年下半年逐步体现。 特高压交流——进度落后期待项目审批提速 示范线路验收推迟交流建设提速在即 国家电网特高压交流示范工程晋东南—南阳—荆门1000kV线路直至2010年8月才通过国家验收，目前特高压交流建设进度落后于市场预期。 国网公司去年9月开始示范工程扩建工程施工招标，据悉另一条特高压交流线路锡盟—南京前期工作正有序开展，都预示着国网正努力推进特高压交流项目，未来建设提速可以期待。 按照国家电网的规划，到2015年将基本建成华北、华东、华中（“三华”）特高压电网，形成“三纵三横一环网”。特高压交流工程方面，锡盟、蒙西、张北、陕北能源基地通过三个纵向特高压交流通道向“三华”送电，北部煤电、西南水电通过三个横向特高压交流通道向华北、华中和长三角特高压环网送电。 从前期准备和招标情况看，“三纵”线路进度较快，未来有望先于其他线路提前开工。 预计国家电网特高压交流规划对应总投资2989亿元，其中特高压变电站投资1225亿元，线路投资1764亿元。设备利好——变压器、GIS、电抗器 特高压交流设备包括变压器、电抗器、组合电器开关GIS、隔离开关、避雷器和无功补偿设备等，其中变压器、电抗器和GIS占比较大，根据示范线路投资组成粗略计算比例分别为18%、16%、24%。 乐观估计：“十二五”期间特高压交流7条线路全部完成投资；悲观估计：“十二五”完成预计投资量的70%。 变压器：主要设备供应商包括特变电工、天威保变和中国西电，示范线路招标占比分别为60%、40%、0%。预计中国西电技术实力雄厚，未来将享有一定份额，同时其他变压器企业有望在全面建设后取得订单。 电抗器：从示范线路招标看，中国西电和特变电工占比分别为58%和42%。考虑全面建设后预计其他企业能分得10%~15%的市场份额。 GIS：示范线路招标平高电气、中国西电和新东北电气均分天下，组合电器开关技术难度高，预计全面建设后将继续是三家领先行业。 特高压交流建设进度低于预期，目前晋东南—荆门扩建线路正有序招标，锡盟—南京线路年内有望获批，未来投资和建设有望提速，高端一次设备龙头仍是受益主体。
配电网络规划 配电网络的规划是供电企业的一项重要工作，为了获取最大的经济效益，电网规划既要保证电网安全可靠，又要保证电网经济运行，所以配电网络规划的主要任务是，在可行技术的条件下，为满足负荷发展的需求，制定可行的电网发展方案。 1 负荷预测 网络规划设计最终目的是为满足负荷需求服务的，负荷的发展状况足以影响网络发展的每个环节。网络规划的发展步骤要以负荷发展状况为依据，使用各馈线负荷数据可以掌握负荷发展情况，将过去的负荷进行分析，掌握负荷的发展规律。要对负荷进行分析，确定最高用电负荷时间和负荷率，得出最高用电负荷时间和负荷值，这些数据是预测未来负荷的基本资料。配电网络规划可以使用两种常用的预测方法。外推法就是基于用电区域的历史数据，假设负荷发展率是连续变化的，根据原来的负荷发展率推移以后各时期的发展状况。在一个用电区域里，初期负荷发展比较快，但土地资源逐步使用，用电负荷逐步趋于稳定，负荷发展率从大到小变化，最终负荷达到饱和或稳步发展状态。但对于经济发展迅速的地区，负荷发展率并不是连续变化的，而是呈现跳跃式的增长，用外推法显得有一定的误差。而仿真法与外推法有互补的作用，仿真法是以用电区域每年的用电量为依据的，通过调查每个用电负荷类型和每个类型用户的数量来计算负荷预测值。任何负荷预测方法都不可能完全准确，当掌握更新的负荷发展数据后，就必须对原有的负荷预测值进行修正。 2 确定网络的系统模型 确定网络的系统模型，包括确定网络是采用架空线路还是电缆供电，确定导线截面大小，网络接线方式，负荷转移方案，网络中有关设备的选型，网络在运行期间遇到不适应要求时应如何进行改造，系统保护功能，配网自动化规划等。 (1)在负荷分散或发展缓慢地区应使用架空线供电。在负荷密度比较大、发展迅速或基于城市环境美化建设考虑，应使用电缆供电。 (2)导线截面大小的选择确定了导线的输送容量，要选择足够大的导线保证线路满足网络规划的要求，例如：负荷发展时期，不应经常更换导线截面。在线路故障时，可以将故障线路的负荷转由临近馈线供电，而不会过负荷运行。另外，导线截面的选择要保证线路末端电压降处于合格的范围内。在线路发生短路故障时也能承受故障电流。所以导线截面要比最大负荷电流所需的截面大，但同时截面的选择要符合经济原则，在导线输送容量与工程投资之间作比较。 (3)具有灵活接线方式的规划，可以使供电网络最大地发挥功能。对于架空线网络，最有效的方式，是将馈线与邻近变电所或同一个变电所的不同母线段的出线在线路末端联网，两回馈线也分别装上分段负荷开关和隔离刀闸。在其中一回馈线出现故障时，可通过分段开关将故障段隔离出来，对于电缆网络接线方式可以采用两回馈线组成互为备用网络，或采用三回馈线相互联络组成一个供电区域，其中两回带负荷，一回空载，作为两回负荷线的备用线。馈线之间可以组成大环网，一条馈线的负荷之间也可以组成小环网，形成大环套小环的形式。在负荷密集地区还可以建设开关站，变电所与开关站通过电源线连接，再由开关站向附近负荷供电，其作用是将变电所母线延长至用电负荷附近。 (4)制定负荷转移方案的原则是减少停电范围，尽量减少停电时间。在发现回馈线发生故障时，必须尽快查找到故障点，并将故障点前后的负荷转由邻近馈线供电，以使故障点的负荷隔离出去。 (5)国内外对各种电气设备都制定了详细标准，为设备选型提供了可靠依据。作为配网规划应选用运行效益好，损耗低，可靠性高，免维护的设备。对于开关设备应选用具备配网自动化功能，在设备中先安装配网自动化设备或者为以后发展预留空间。有些新型设备的购置费用虽然高，但运行可靠性高，故障率低，维护费用少，总体经济效益是相当理想的。 (6)配电网络规划在实施过程中随着负荷的发展状况稳定，在馈线负荷超出安全电流或没有足够的备用容量时，应该增加馈线，对用电区域的馈线正常供电范围进行调整。同时，配网规划内容也应作相应修改。 (7)为确保电网正常运行，必须建立健全的保护系统，在系统出现故障时，通过最少的操作次数将故障点隔离，保证非故障点尽早恢复用电。现在常用的系统保护方法有： ①用熔断器或过电流继电器实现过流保护，熔断器在超过熔断电流时自动熔断，迅速切断电流、保护用电设备，熔断器主要用于变压器保护。过电流继电器用于线路保护。 ②接地故障保护用于消除接地故障，对直接接地或通过不可调阻抗接地的系统，可以把电流互感器二次绕组接到接地故障继电器上，或者把过流继电器与接地故障继电器集中使用。对于中性点不接地系统或通过消弧线圈接地的系统，由于接地故障会造成系统电压和电流不对称，继电器可根据基本判据来确定是否控制相应的断路器动作断开。 ③单元保护，用于对系统中一个单元的保护，根据正常运行两侧电压相同的电路，流入的电流和流出的电流是相同的，通过比较两侧电流大小可以判断是否出现故障。但是单元保护要使用通讯线路，在保护线路太长的地方，很难将数据完整地集中起来进行比较。使用距离保护法可以打破这种局限性，在距离保护方案中，根据故障距离与故障阻抗成正比的原理，采用线路的电压和电流来计算故障距离。 ④自动重合闸装置的方法是利用继电器控制断路器去执行不同的跳闸与闭合顺序。线路中有大部分故障是可以自动消除或暂时性的，使用自动重合闸装置可以自动恢复供电。⑤电力系统中，有时出现运行电压远远超过额定电压值的情况，例如：开关操作瞬间或系统受雷击时，都会产生过电压现象。加强各设备绝缘强度和绝缘水平，或在网络中安装过电压保护设备，可以使过电压降低到安全水平，例如使用空气间隙保护或安装避雷器作保护。 (8)配电网络自动化管理系统是利用计算机网络，将自动控制系统和管理信息系统结合起来，建立系统控制和数据采集系统，为全面管理网络安全和经济运行提供依据。配网自动化系统的主要功能可以分成四个组成部分，第一是电网运行监控和管理功能，包括电网运行监视，电网运行的控制，故障诊断分析与恢复供电，运行数据统计及报告。第二是运行计划模拟和优化功能，包括配网运行模拟，倒闸操作计划的编制，各关口电量分配计划和优化。第三是运行分析和维护管理功能，包括对电网故障和供电质量反馈的信息进行分析，确定系统薄弱环节安排维修计划。第四是用户负荷监控和报障功能，包括用户端负荷和电能质量的遥测，用户端计量设备的控制，用户故障报修处理系统。 3 效益评估 配网规划经济效益评估，包括电网投资与增加用电量所产生收益的比较，以及为了使电网供电可靠性，线损率，电压合格率达到一定指标与所需投入费用之间的比较，采用投资与收益的研究可以确定使用那一种供电方式。 加快电力建设为地区经济发展提供了有利条件，但是电网投资与增加的用电量作比较，以此确定这些投资是否值得。所以电网投资要以分地区分时期发展，用电量发展快的地方相应电网投资也大，用电量发展慢的地方，相应电网投资也少一些。 对于用户来说，供电可靠性越高越好，但相应电网的投资也会大大增加。对于大用电量或重要用户，为确保有更高的可靠性，可以加大电网投资，因为减少停电时间可以同时减少用户和供电企业的损失。线损率是用来反映电能在电网输送过程中的损耗程度，公共电网中的损耗是由供电企业来承担的，通过对电网设备的技术改造，可以让供电企业直接得到经济效益。为了使供用电设备和生产系统正常运行，国家对供电电压质量制定了标准，对电压的频率、幅值、波形和三相对称性的波动范围作了规定。稳定的电压质量可以使供用电设备免受损害，让用户能正常生产，相比之下用户得到的好处会更多。
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对闭环运行方式配电自动化系统的探讨自动化系统对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0概述配电作为电能发变送配中的最后一个环节，在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因，过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高，对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后 -对闭环运行方式配电自动化系统的探讨自动化系统对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0 概述 配电作为电能发变送配中的最后一个环节，在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因，过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高，对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后，配电网的布局得到了优化，但要进一步提高配电网的可靠性，还必须全面实现高水平的配电网自动化。 实际上，近年来我国许多地区已经在不同层次、不同规模上进行了配电网自动化的试点工作，也取得了一定的成绩。但由于几乎所有的系统都是开环运行模式[1]，故障恢复时间都在30s以上甚至数分钟，不能满足对供电可靠性要求更高的用户，只能采取双回供电、自备发电、大容量UPS等高成本方式来弥补。在此背景下，笔者单位与有关电力企业合作，在某国家级开发区配备了闭环运行方式的配网自动化系统。经过2年多的运行证明，系统功能和指标达到了设计要求，大大提高了配电网运行的可靠性，具有开创性意义。1 供电区域配电网概况及配网自动化规划功能和目标 该区共10km2，区内110kV变电站一座，目前投入31.5MVA变压器2台。110kV进线2回内桥接线，分别引自上级500kV变电站。出线为35kV10回、10kV14回，改造前为架空线路与电缆出线混合方式，中性点不接地；改造后全部以电缆排管方式引出，小电阻接地。二次设备原采用常规继电保护和远动，仅有遥测、遥信送往上级调度中心，通信通道为载波和扩频，备有商用电话。 拟分二期全面实现配电网自动化。本期规划主要目标是： （1）以全闭环运行方式实现区内配电网自动化。 （2）提高供电可靠性，达到“N-1”供电安全准则，供电可靠率99.99%。 （3）建立配电监控系统，提高供电质量，电压合格率98%。 （4）线路发生永久性故障时，能自动进行故障识别、故障隔离和恢复供电。 （5）实现对用户侧设备的远方监控、抄表等负荷管理功能。 （6）同时容纳开环运行的方式。本期配电自动化系统主要实现以下功能： 1)SCADA功能包括数据采集及处理、人机联系和制表打印； 2) 馈线自动化功能主要是故障识别、隔离和自动恢复供电； 3) GIS地理信息系统功能； 4) 包括远方自动抄表功能在内的负荷侧管理功能； 5) 与变电站RTU和上级调度中心通信功能包括传送遥测、遥信和接收控调命令。对于电压无功控制，本系统只向变电站/上级调度中心传送电压运行值，不在本系统中进行调压操作，但提供接入用户侧调压装置的接口，也可传达并执行上级配电中心的调压指令，并保留功能上的扩充余地。2 对原配电网改造的主要内容2．1 变电站综合自动化改造 由于该110kV变电站原有保护远动均采用常规装置，不具备联网、与用户变电室通信等功能，故首先对变电站进行改造，全部采用微机型的远动和保护系统。改造后的系统具备完善的“四遥”功能和微机保护功能，并能与调度中心、上级配调中心、本级配调中心、客户端RTU/FTU等进行通信。2．2 部分用户变电室改造 由于该开发区配网自动化规划设计采用电缆环网方式，所涉及的用户变电室在改造后均以2回电缆出线，与上下家企业连成环网，出线均安装可以遥控的开关。 在每个企业的降压变加装DEP-900型FTU，并以光纤为信道连成环。区内整个配电网采用手拉手环网方案，可以在线路故障时就近的断路器自动跳闸，动作时间短，不依赖主站，对系统无冲击，避免了开环系统需开关多次跳合判断故障而带来的弊端。2．3 接地方式的改变及接地电阻值的选择 改造后全部改为电缆出线，电容电流要比架空线路高得多，需将原小电流接地方式改为经小电阻接地的大电流接地方式。从单相接地故障的情况入手，尝试了多个中性点接地电阻值，对系统的稳态和瞬时二方面进行计算，并比较随之改变的单相接地故障电流值、单相接地故障健全相电压值及弧光接地过电压值、铁磁谐振过电压值等，然后按照运行规程和继电保护等约束条件进行比较分析，综合计算考虑系统总电容电流、单相接地故障时的故障电流、工频过电压、继电保护配合及通信干扰限制等，将接地电阻阻值确定为5Ω[2]。2．4 保护定值的调整 系统接地方式改变及加装具备故障状态纵差保护功能的FTU后，对原110kV变电站内的馈线、母线、主变压器、备自投各类保护定值均根据新的系统结构和运行方式进行了调整，上级500kV变电站相应出线的保护定值也作了微调。2．5 其他 少数企业原采用架空线路，这次统一改为排管电缆。此外，在小区内敷设了多模光纤的环网信道，既为配网自动化提供高速可靠的数字信道，又为抄表、MIS系统联网、多媒体数据传输等预留了通信手段。 由于FTU及开关操作都必须有可靠的不间断电源，以保证在配电网出现线路故障，导致保护动作、出线开关跳闸、故障电路全部停电或进行设备检修时，仍能提供FTU工作电源、通信电源和开关操作电源，故在各用户变配置了专用的小型220VDC高频开关式直流操作电源。对闭环运行方式配电自动化系统的探讨自动化系统对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0概述配电作为电能发变送配中的最后一个环节，在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因，过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高，对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后 -对闭环运行方式配电自动化系统的探讨自动化系统对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0 概述 配电作为电能发变送配中的最后一个环节，在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因，过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高，对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后，配电网的布局得到了优化，但要进一步提高配电网的可靠性，还必须全面实现高水平的配电网自动化。 实际上，近年来我国许多地区已经在不同层次、不同规模上进行了配电网自动化的试点工作，也取得了一定的成绩。但由于几乎所有的系统都是开环运行模式[1]，故障恢复时间都在30s以上甚至数分钟，不能满足对供电可靠性要求更高的用户，只能采取双回供电、自备发电、大容量UPS等高成本方式来弥补。在此背景下，笔者单位与有关电力企业合作，在某国家级开发区配备了闭环运行方式的配网自动化系统。经过2年多的运行证明，系统功能和指标达到了设计要求，大大提高了配电网运行的可靠性，具有开创性意义。1 供电区域配电网概况及配网自动化规划功能和目标 该区共10km2，区内110kV变电站一座，目前投入31.5MVA变压器2台。110kV进线2回内桥接线，分别引自上级500kV变电站。出线为35kV10回、10kV14回，改造前为架空线路与电缆出线混合方式，中性点不接地；改造后全部以电缆排管方式引出，小电阻接地。二次设备原采用常规继电保护和远动，仅有遥测、遥信送往上级调度中心，通信通道为载波和扩频，备有商用电话。 拟分二期全面实现配电网自动化。本期规划主要目标是： （1）以全闭环运行方式实现区内配电网自动化。 （2）提高供电可靠性，达到“N-1”供电安全准则，供电可靠率99.99%。 （3）建立配电监控系统，提高供电质量，电压合格率98%。 （4）线路发生永久性故障时，能自动进行故障识别、故障隔离和恢复供电。 （5）实现对用户侧设备的远方监控、抄表等负荷管理功能。 （6）同时容纳开环运行的方式。本期配电自动化系统主要实现以下功能： 1)SCADA功能包括数据采集及处理、人机联系和制表打印； 2) 馈线自动化功能主要是故障识别、隔离和自动恢复供电； 3) GIS地理信息系统功能； 4) 包括远方自动抄表功能在内的负荷侧管理功能； 5) 与变电站RTU和上级调度中心通信功能包括传送遥测、遥信和接收控调命令。对于电压无功控制，本系统只向变电站/上级调度中心传送电压运行值，不在本系统中进行调压操作，但提供接入用户侧调压装置的接口，也可传达并执行上级配电中心的调压指令，并保留功能上的扩充余地。2 对原配电网改造的主要内容2．1 变电站综合自动化改造 由于该110kV变电站原有保护远动均采用常规装置，不具备联网、与用户变电室通信等功能，故首先对变电站进行改造，全部采用微机型的远动和保护系统。改造后的系统具备完善的“四遥”功能和微机保护功能，并能与调度中心、上级配调中心、本级配调中心、客户端RTU/FTU等进行通信。2．2 部分用户变电室改造 由于该开发区配网自动化规划设计采用电缆环网方式，所涉及的用户变电室在改造后均以2回电缆出线，与上下家企业连成环网，出线均安装可以遥控的开关。 在每个企业的降压变加装DEP-900型FTU，并以光纤为信道连成环。区内整个配电网采用手拉手环网方案，可以在线路故障时就近的断路器自动跳闸，动作时间短，不依赖主站，对系统无冲击，避免了开环系统需开关多次跳合判断故障而带来的弊端。2．3 接地方式的改变及接地电阻值的选择 改造后全部改为电缆出线，电容电流要比架空线路高得多，需将原小电流接地方式改为经小电阻接地的大电流接地方式。从单相接地故障的情况入手，尝试了多个中性点接地电阻值，对系统的稳态和瞬时二方面进行计算，并比较随之改变的单相接地故障电流值、单相接地故障健全相电压值及弧光接地过电压值、铁磁谐振过电压值等，然后按照运行规程和继电保护等约束条件进行比较分析，综合计算考虑系统总电容电流、单相接地故障时的故障电流、工频过电压、继电保护配合及通信干扰限制等，将接地电阻阻值确定为5Ω[2]。2．4 保护定值的调整 系统接地方式改变及加装具备故障状态纵差保护功能的FTU后，对原110kV变电站内的馈线、母线、主变压器、备自投各类保护定值均根据新的系统结构和运行方式进行了调整，上级500kV变电站相应出线的保护定值也作了微调。2．5 其他 少数企业原采用架空线路，这次统一改为排管电缆。此外，在小区内敷设了多模光纤的环网信道，既为配网自动化提供高速可靠的数字信道，又为抄表、MIS系统联网、多媒体数据传输等预留了通信手段。 由于FTU及开关操作都必须有可靠的不间断电源，以保证在配电网出现线路故障，导致保护动作、出线开关跳闸、故障电路全部停电或进行设备检修时，仍能提供FTU工作电源、通信电源和开关操作电源，故在各用户变配置了专用的小型220VDC高频开关式直流操作电源。对闭环运行方式配电自动化系统的探讨自动化系统对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0概述配电作为电能发变送配中的最后一个环节，在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因，过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高，对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后 -对闭环运行方式配电自动化系统的探讨自动化系统对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0 概述 配电作为电能发变送配中的最后一个环节，在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因，过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高，对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后，配电网的布局得到了优化，但要进一步提高配电网的可靠性，还必须全面实现高水平的配电网自动化。 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诸如水文，人民长江都是。
《水利水电技术》月刊,1959年创刊,面向国内外公开发行,是水利水电行业权威的综合性技术刊物,全国中文 水利水电技术核心期刊、全国水利系统优秀科技期刊、中国期刊方阵双百期刊、第二届国家期刊奖百种重点期刊等奖。它以介绍我国水利水电工程的规划、勘测、设计、施工、运行管理和科学研究等方面的技术经验及水电工程建设为主，也介绍国外的先进技术和管理经验,是国内水利水电刊物中影响最大、发行量最多的刊物。主要栏目水文水资源 水土保持 水利规划 水力发电 水电自动化 大坝安全水利现代化 小水电站 水电站建设 工程施工 建设管理 岩土工程技术创新 农村水利 机电与金属结构 防汛抗旱 南水北调工程等。读者对象水利水电工程勘测﹑设计﹑施工﹑运行管理和科学研究院的技术﹑总工程师、管理层及市场营销人员和大专院校师生。各水电厂﹑全国各省市水电勘测设计院﹑水电工程局、水利科学研究院 水利局 水库管理局、灌区管理局、水电开发公司、建设施工、监理、招投标单位及相关企业均有征订本刊。现任编委会成员 特邀参谋（按姓氏笔画为序）： 朱伯芳 刘昌明 李光强 吴中如 张超然 陈厚群 郑守仁 索丽生 曹楚生 韩其为 潘家铮 主任： 胡四一 副主任： 刘 宁 高 波 王晓东 杨得瑞 委员（按姓氏笔画为序）： 冉贤厚 李纪人 李远华 李 晶 刘伟平 匡尚富 汪小刚 汪易森 沈凤生 张红武 张志彤 张建云 周光奉 周怀东 庞进武 钟登华 唐 澍 夏 军 高占义 董哲仁 程晓陶
序号 期刊名称 主办单位 通讯地址 1 水利学报 中国水利学会 北京市车公庄西路10号（100044） 2 水利水电技术 水利部信息研究所 北京德胜门外六铺炕（100011） 3 水力发电 国家电力公司 北京德胜门外六铺炕（100011） 4 人民黄河 水利部黄河水利委员会 郑州市金水路11号（450003） 5 人民长江 水利部长江水利委员会 武汉市解放大道1155号（430010） 6 中国农村水利水电 水利部农村水利用水电及农村电器公司 武汉市势力电力大学（430072） 7 河海大学学报 河海大学 南京西康路1号（210098） 8 水文 水利部水文局 北京白广路2条2号（100053） 9 武汉水利电力大学学报 武汉水利电力大学 武汉珞珈山武汉水利电力大学（430072） 10 泥沙研究 中国水利学会 北京市车公庄西路10号（100044） 11 岩石力学与工程学报 中国岩石力学与工程学会 武汉市武昌小洪山（430071） 12 岩土工程学报 中国水利学会 南京虎踞关34号（210024） 13 水力发电学报 中国水力发电与工程学会 北京市清华大学水利工程系（100084） 14 长江科学院院报 长江科学院 武汉市赵家条九万方（430010） 15 水科学进展 水利部南京水文水资源研究所 南京市西康路1号水文水资源研究所（210024） 16 水利水运科学研究 南京水利科学研究院 南京虎踞关34号（210024） 17 水动力学研究与进展.A辑 中国船舶工程研究中心等 上海市高雄路185号（200011）
《水力发电》现为中国科技核心期刊，已被“中国期刊全文数据库”、“中国科技论文与引文数据库”、“中国学术期刊（光盘版）”、“万方数据——数字化期刊群”、美国“剑桥科学文摘”、美国“化学文摘”等评价与检索系统收录。
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〔摘要〕高校校园网已成为高校信息化建设的重要支撑平台，本文根据高校实际情况，从设计目标、思想和原则入手，分析并设计了高校校园网方案。 〔关键词〕校园网核心设备设计 随着计算机网络的发展，校园网已经成为高等院校走向信息化时代的必然发展趋势，使我国高等教育管理向智能化发展。它是网络技术和电子信息技术和高等院校发展相结合的产物。校园网以信息资源为根本，硬件网络系统为物质基础，同时以网络软件系统实现系统的管理与使用，是一个具有宽带通路和交互功能的专业性局域网，应具有教学、科研、管理和通讯等四大功能。 一、设计目标 校园网的设计目标简而言之是将各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来，形成校园区内部的Intranet系统，对外通过路由设备接入广域网。具体而言这样的设计目标应该是：建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，以现代网络技术为依托、技术先进、扩展性强、覆盖全校楼宇的校园主干网络，将学校的各种PC机工作站、终端设备和局域网连接起来，并与有关广域网相连:在网上宣传和获取教育资源;在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软、硬件环境;开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务;系统总体设计本着总体规划、分布实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性、良好的开放性、可扩展性，以及建设经济性。 二、设计的关键 1.网络技术选型 在校园网网络的建设中，主干网选择何种网络技术对网络建设的成功与否起着决定性的作用。选择适合校园网络需求特点的主流网络技术，不但能保证网络的高性能，还能保证网络的先进性和扩展性，能够在未来向更新技术平滑过度，保护用户的投资。所以要根据实际应用的需要，采用千兆以太网作为校园网的主干网，因为作为整个校园网的信息交换中心，网络的速度会直接影响到其他各子网的性能;在建设多媒体教室时，由于网络中将会有很多的图像和声音的传输，因此对带宽和传输速度有很高的要求，采用快速以太网就是最好的选择；而对于其他一些只有诸如简单文件传输之类的应用的环境，采用以太网就能满足要求。不同网络技术的复杂程度，在一定程度上直接影响校园网的维护、管理和使用效果。千兆以太网继承了以太网的技术简单，容易学习掌握的特点，是校园网的首选技术。 2.校园网的出口解决方案 目前，高校校园网IP资源及注册域名基本来源于中国教育科研计算机网——CERNET，但资费比较高，除了重点高校，带宽也受到了很大限制。而随着用户数量的不断增加，多数高校原有CERNET接入带宽已不能满足需求，扩大校园网出口带宽迫在眉睫，但扩大出口带宽带来的一个直接问题便是网络信息费的急剧增大，与CERNET相比，通过本地ISP接入CHINANET，在相同接入带宽的情况下费用较低。所以，采用双出口方案是高校校园网发展的一个新趋势，它综合运用了静态、网络地址转换和策略路由等技术，充分整合了CERNET及本地ISP的优势资源，是一种行之有效的校园网出口瓶颈解决方案。 3.网络核心设备的选择 (1)骨干带宽的选择。网络应用的增加对网络带宽提出了直接的需求。事实上，从1983年802.3标准的正是成立开始，以太网技术经过20年的发展，已进入万兆以太网（802.3ae标准）的时代。校园网络应用也是极其丰富的。并且随着组播技术在校园的应用，校园网核心层将面临严峻的考验。出于对网络发展的考虑，基于网络业务的发展，在拥有近万个信息点的高校采用万兆以太网技术构建核心层是可行的。目前业务还没完全开展起来，先采用千兆骨干，但核心设备必须支持万兆，并且在教育行业有应用，证明核心产品的成熟性和稳定性。在实现端到端的以太网访问的同时提高了传输的效率，有效地保证了多媒体教学、数字图书馆等业务的开展。 (2)处理能力。核心层是网络高速交换的骨干，被设计成尽可能高速包转发率，同时能够提供高速的Internet的接入和高冗余性能，同时由于各高校基本采用了Internet和CERNET双出口，而且出口的速率不同，所以所选择的网络核心层设备应该能够提供多网络出口的智能选择的功能，本身能够提供冗余特性。核心层设备须能够支持多种不同模块的插槽和提供多种不同的网络模块，支持到流媒体所需的网络的组播协议和网络的多播协议的处理能力，需要线速的数据转发和数据交换功能，即高背板带宽支持和高性能网络处理芯片的支持；由于是核心设备，还必须考虑整体网络的灾难备份和设备冗余，在设计中考虑的设备冗余需要有设备支持和协议支持，设备支持就是指在核心不能由单台设备进行整个网络的数据交换，需要有至少两台设备对整个网络进行有效的支撑，并已经具备灾难备份的硬件支撑能力。在协议上，需要支持冗余协议，实现整体网络冗余。支持在单台设备失效的同时，在最短的时间切换，避免网络损失。 对于核心交换机在整个网络的设计，还要考虑整体业务的支撑方式，因为设备只是物理承载层面，而用户需要在该物理层面实现其业务，达到职能和流程的有效快捷，这样，物理设备的业务支撑能力就至关重要。核心设备应提供分布式L2/3/4层接口板处理应用流（视频、话音、数据）、重要用户的优先级，支持NAT、MPLS、VPN、策略路由等应用；支持基于端口、MAC、VLAN、IP、应用类型等多种Qos；支持四个优先级队列和WRED、WRR、PQ、WFQ等流分类、排队、调度和整形机制。赋予交换机高度的智能性，高效支持各种应用业务。 对于核心设备在网络中的举足轻重的位置，安全对于整个网络来说也整个网络的至关重要的，对于外部的黑客攻击和内部的病毒攻击的屏蔽，是保证整个网络运行的关键。核心设备要提供完善的ACL访问控制策略的定制，防止非法内容的访问；广播包抑制及广播源定位功能，保证网络用户安全。 (3)对于未来的扩展设计。对于在中心位置的核心设备的设计而言，随着时代的改变，其业务结构和规模也会改变，这样需要整个网络设备能够对未来的变化具备应对措施；由于核心设备是数据和业务的核心，所以，不能轻易的进行更换，同时，考虑到成本的因素，除非核心设备已经完全不能支撑目前业务的进行，否则，基本都会采取在原来的设备增加功能支撑来满足新业务的需求。这样，对于未来的扩展性就变得异常重要，核心设备扩展槽，接插模块类型，端口密度数应有所考虑，以保证整体设备的高性价比。 4.安全方案的部署 从各高校网络现状分析，目前面临的网络安全威胁来源主要来自以下几个方面：一是来自Internet的安全威胁，各高校有自己独立的链路通往Internet。从Internet上的任意接入点对本局域网发起的基于网络的攻击，以及对外公开的应用服务器的攻击，这样可以造成网络性能的急剧下降，应用服务器的瘫痪。使整体网络正常的内、外双向通信、存储等服务受阻或中断;二是来自校内局域网内部的恶意安全攻击，网络连接学生的计算机，学生有可能基于学习的目的可能使用各种入侵的软件，给系统造成隐含的威胁;三是高校内各相关部门的数据上报采用FTP 方式逐级复制，处于完全敞开和透明的模式，只要掌握IP地址，传输数据就可以被轻易截获，从而造成保密信息的泄露;再有来自操作系统、应用系统本身的漏洞及来自互联网、内部局域网的病毒安全威胁的攻击。学校范围内的病毒防护不能依靠个人的自觉性，应当从网关、服务器、客户端多个层面来统一部署，实施整体病毒防护解决方案。这样才能从根本上杜绝病毒的发作和传播，有效地保护学校内部资源，同时对新出现的病毒有一个很好的、快速的响应系统。作为学校网络安全的防线，防火墙、入侵检测、防病毒系统是必不可少的，它可有效的对来自外网和内网的攻击做出及时告警，并给予一定的响应措施。 5.专网的设计 近来年，各高校依托校园网线路的其他各项应用也相继加入。如校园一卡通工程，涉及到全校师生及校财务、图书馆、餐饮等多个部门。既有用户的身份识别，有又用户的消费，所以，应考虑到此类应用的专网设计。包括设备选择、VLAN划分、IP规划、访问列表设置等。再有，校保安系统视频监控、冬季取暖温度采集系统都将工作在校园网上。 6.其他注意问题 在用户管理、计费方面，要保证计费数据的准确，交换机可以支持用户账号、IP地址、MAC地址、交换机端口、VLAN的绑定，保证了用户上网期间IP地址不被盗用，支持基于流量/时长/包月/带宽的计费及其组合计费方式。 在用户日志管理方面，业务管理平台和接入交换机配置可以实现完善的用户日志功能。用户访问日志的内容包括用户名、源MAC、VLANID、源IP、目的IP、访问时间。用户的目的IP地址改变时会产生一条日志。根据这些信息可以很方便的定位用户在某个时间段访问了那些内部服务器，与服务器的日志相对应追查出一些事故的责任人。 在网络管理方面，网络管理软件支持多种操作平台，并能够与多种通用网管平台集成，实现从设备级到网络级全方位的网络管理。提供统一拓扑发现功能，实现全网监控，可以实时监控所有设备的运行状况，并根据网络运行环境变化提供合适的方式对网络参数进行配置修改，保证网络以最优性能正常运行。 此外，高校用户数较多，所以，故障管理、集群管理、流量性能监控等也是必不可少的。 三、结束语 高校校园网是一个复杂的系统工程，构建高性能的校园网需要与新的网络设计理念紧密结合，以高性能、高可靠性、高安全性及先进的服务质量（Qos）为核心，将高校的教学、科研及管理在校园网的平台支撑下更上一个台阶。 参考文献: [1]Douglas Comer,《Internetworking With TCP/IP Vol Ⅰ:Principles, protocols,and Architectures》,Fourth Edition,Publishing house of electronics industry,2001 [2]Andrew S.Tanenbaum,《Computer Networks》,Third Edition,Prentice-Hall International,Inc.,1997 [3]Howard C.Berkowitz,《Desingning routing and switching architectures for enterprise networks》,Publishing house of electronics industry,2000
很少的数字。。。摘要第1章前言第2章需求分析2.1校园网的背景2.2校园网组织结构2.3校园网现有设备状况2.4校园网建设的目标和原则2.5校园网的网络系统的整体规划及拓扑图2.5.1校园网的网络规划2.5.2校园网的网络拓扑图2.5.1校园网的网络设备.........有这个范文的爱的通风噶为国防v
论校园网络规划设计的若干问题摘 要：本文简要地讨论了校园网络规划设计中涉及到的网络技术、规划设计方法、网络性能及应用分析等问题，为校园网络的规划、设计和升级改造等方面在技术及应用上提供参考，以使在建或规划中的校园网络具备较高的整体性能。关键词：校园网络 规划设计 问题随着信息技术的不断发展和人们对各种数据形式的信息需求和交流的不断增长，使得当今的计算机网络，特别是Internet从传统的数据处理设备（如计算机）和管理工具中驳离出来，担当一个非常重要的角色——信息技术的基础设施与获取、共享和交流信息的主要工具，并成为人们在当今社会生活及工作中不可缺少的组成部分。经过了几年的迅猛发展，计算机网络已经在很多方面改变了人们传统的工作和生活方式……Web浏览、E－mail、QQ（上网聊天）、VOD（视频点悉播）、文件传输、远程诊断、电子商务、网络大学及虚拟学校等无一不与计算机网络有着千丝万缕的联系。这些基于网络的各种应用，正在以惊人的速度扩展，几乎渗透到了社会生活的各个方面。校园网络(CAN ，Campus Area Network)与其它园区局域网络一样，由于它属于单位自有，学校拥有自我建设、自我管理和自我使用的权利，因此，受经费、技术水平及其它方面的影响，校园网络在规划设计、资源建设和应用上很不平衡，差别很大，特别是在IT界目前还未实施网络工程监理的条件下，在建的或已建的校园网络的“豆腐渣”工程为数不少，造成了不少的人力、物力、财力的巨大浪费。校园网络的规划设计有多种解决方案，依学校的类型规模和性质的不同，以使网络的设计方案有所不同，体现在技术、应用上更是不同。在传统的语音服务(诸如电话、蜂窝移动电话)无法满足人们的各种信息需求的今天，对图形、图像、视频等多媒体信息需求的不断增长，已成为人们依赖计算机网络进行信息共享和交流的重要资源。学校教师的教学、科研工作和学生的学习生活对一个高速的、资源丰富的和应用多方面的校园网络的需求是迫切的、必需的。也是网络规划设计者永远追求的目标。教育部最近实施的“西部大学网络工程”及“关于中小学校园网络建设的指导意见”中，对校园网络的规划、设计及建设提出了明确的要求。那么一个高速、高效而又安全、资源丰富、应用广泛的校园网络在规划设计中应注意哪些问题呢？1．建立近、中和长期发展规划依据本校建网资金的安排，在听取校内外专家意见的基础上，结合本校教学科研的内容及其发展的需要，制定一个在未来十年中的近期、中期及长期的建设规划，以保持网络建设的延续性，并保护先前的投资(含各种硬件、软件及信息资源)，能融入不断涌现的新技术和新应用。2．IP地址资源的利用IP(Internet protocol互联网协议)地址是在Internet上的站点及相关设备的地址，它是由Internet指定数字委员会(IAAA)确定的，确保了它在世界上的唯一性。在IPv4技术应用于互联网的今天，IP地址资源到2010年将近枯竭，在Ipv6技术应用之前，我们要合理使用IP地址资源。当申请到一个建网的IP地址之后，必须合理地划分子网，每个子网中的IP地址要合理使用，既要满足当今的需要，也要预留将来网络扩展时所需，以便有足够的各类服务器连入Internet。3．建立相关机构，有计划地培养网络管理员及培训部门用户学会使用信息制作，发布的工具。建网单位应该设有一个“网络信息化领导小组”，对网络的规划实施起指导和决策作用。按照建网单位的网络规模，按不同时期的需要，配置专业的网络管理员。针对网络技术应用的日新月异，加上校园网络信息资源建设的繁重任务，要加强对师生的应用培训，适应网络新技术的应用及安全控制，保证网络的正常运行和安全。4．注重需求分析网络的规划设计是一个系统建立和优化的过程，建设网络的根本目的是在Internet上进行资源共享与通信。要充分发挥投资网络的效益，需求分析成了网络规划设计中的重要内容，它提供了网络设计应到达的目标，并有助于设计者更好地理解网络应该具有的性能；结合学校的办学规模、管理需求和师生对教学科研的需要，确立一个性能较高的网络计算平台，如图1。同时，经过系统的需求分析，网络的设计者还能更好地作出决策，评价现有的网络，提供移植的功能及给所有校内师生更为合适的资源。5．组网技术的选择目前，可用于校园LAN（局域网）的技术有Ethernet（以太网）、Fast Ethernet（快速以太网）、 Gigabit Ethernet（千兆位以太网）、Token-Ring（令牌环网）、FDDI（光纤分布式数据接口）和ATM（异步传输模式）。从网络应用、维护、安全和扩展方面而言，Fast Ethernet和ATM在实际应用中得到了广泛的采用。同时，Gigabit Ethernet技术已成为大型Fast Ethernet的升级目标。虽然Fast Ethernet和Gigabit Ethernet因采用CSMA/CD的介质访问控制方式而广泛地存在着“广播风暴”的问题，但可以更好的传输介质和交换设备予于克服，其实出的优点是兼容先前的设备投资,师生的网络应用及培训更易进行，网络的可管理性和扩展性也很好。ATM是一种快速分组交换技术，它在WAN（广域网）上体现的强大功能和在LAN上的成功应用，均以事实说明了它的技术的先进性。在ATM中，不同速率的各种数据，如语音、图像、视频都被分成标准的53字节的信元，以光纤作为传输通道，避免了以太网中的“广播风暴”，提升了网络的整体性能。但是ATM不兼容以往的以太网投资，其管理和操作有异于传统的以太网平台，故不适用于以太网的升级改造。6．校园网络的设计模式一个良好的设计方案除体现出网络的优越性能之外，还体现在应用的实用性、网络的安全性、易于管理性和未来的可扩展性。因此，设计时要考虑以下问题：① 要适应未来网络的扩展和拓扑结构的变化。② 要能为特定的师生用户或用户组提供访问路径。③ 要保证网络能不间断地运行。④ 当网络扩大和应用增加时，变化的网络结构要能应付相应的带宽要求。⑤ 使用频率较高的应用能够支持网上大多数的师生用户。⑥ 能合理地分配用户对网内、网外的信息流量。⑦ 能支持较多的网络协议，扩大网络的应用范围。⑧ 支持IP的单点传送和多点广播数据流。要达到以上这些设计要求，分层的设计功能及星型、树型和交叉型的拓扑结构应给予足够的重视，如图2。7．网络硬件的选择除网络上的工作站使用普通的PC机外，主机的选择应使用专业的高性能服务器。连接介质的选择分两部分，第一部分为各交换机（switch）之间（楼与楼之间，楼层之间）及网络出口干线选择光纤，第二部分为从访问层的交换机到用户的PC桌面选择超五类双绞线。如今，交换机的价格已是很低了，应尽可能选择交换机而不用集线器。网络连接的关键设备是路由器（Router），无论是Internet接入，异地网络连接还是大型网络广播域的划分，都离不开路由器，因此，路由器的性能较为重要，选择Cisco公司和3Com公司的产品，就能体现出极高的性能。数据存储设备，除可选择大容量硬盘外，还可选磁带机、磁盘阵列、光盘阵列，这些外存设备，均可用于储存海量网络数据，如图书资料，多媒体素材及课件学生学籍和成绩管理等。8．ISP的选择选择ISP（Internet Service Provider ，Internet服务提供商）对不同类型的校园网络至关重要。经过近十年的发展，目前在我国形成了以CSTNET（中科院的科学技术网）、CERNET（国家教育部的教育与科研网）、ChinaNet（中国电信网）和ChinaGBN(中国金桥网)为主的四大网络体系，伴随着IT与通信技术的不断发展和社会的广泛需求，近年来ChinaUNICOM(中国联通)、CRC(铁通)、CNC(中国网通)、JiTong(吉通)的接入服务也快速地增长。由于中国的互联网服务商以各自网络体系的发展为主，不同种类的大网之间缺乏协调机制，故它们之间的网络带宽问题没能较好地解决。对用户而言，在线某类网络时再链接另一类网络，“瓶颈”问题就突现出来，如图3。相信ChinaNet的用户在调用CERNet的网上资源或CERNet用户在调用ChinaNet的网上资源时，就出现过这样的问题。作为校园网络，无论师生有哪些需求，都离不开以教学、科研为主的信息资源，90%的教育资源都集中在CERNet上，故校园网络在选择ISP时，就要重点考虑CERNet。9．带宽的申请和使用分配校园网络需要多少带宽呢？别忘了，ISP是以带宽资源作为经营的主要内容之一。作为网络的“流量”，在网上你随时都可能被“断流”或“欠流，“畅流”的时段不会是很多，这是我国大部分地区的基础设施存在的客观原因而造成的。然而，不是没有解决问题的办法，合理地申请接入带宽和在网上作好带宽分配会提高数据传输的速度和效率。网络界曾经有一个争议很多的80/20规则，就是在一个局域网内有80%的通信量在网段内传播，剩下20%沿干线传播，今天，人们对互联网络的需求已大大超过80/20规则，而应成为20/80规则了。如何申请足够带宽而又不至于浪费呢？太大的带宽会意味着要向ISP支付更多的费用。计算的依据就是要考虑校园网的规模，在出口链接Intermet的高峰期约有多少台电脑(一般拥有总量的60~70%)，以每台机的带宽为100kb/s(比PPP拨号方式的56kb/s moden快些)计算，总需求在多少MB，再考虑20/80规则，以确定整个校园网的接入带宽，出于数据安全的考虑，一些装有重要而又保密的数据的主机，如财务数据、人事档案数据，只许在网段内使用，不宜链接Internet。10．网络操作系统的选择网络操作系统(Net Operation System)的选择关系到网络的应用、安全和管理。目前常用的网络操作系统有：Unix、Linux、Netware、Windows 2000 Server/Advanced Server /Datacenter Server，下面作一简单介绍：UNIX UNIX操作统是一个多用户、多进程的分时操作系统，在互联网发展的初期，它就被融入了许多网络技术和通信协议，它的可移植性及安全性能极好，被广泛地用于微型机、小型机、超小型机和大型计算机上。今天，它仍然作为Internet上各类服务器主选的网络操作系统，并深得金融、电信、保险行业的青睐。Linux 它是近年来流行的一种类UNIX操作系统，其功能体系现与UNIX有许多共同点，最新发行的版本包含了文件管理、用户账号管理、网络管理等许多工具，对互联网络的应用有很好的支持。Netware Netware是Novell公司开发的网络操作系统，自上世纪80年代至今，已发展了十几版本，新版本体现了高度的开放性和安全性，是目前国际上应用最广泛的一类局域网操作系统。Windows NT 它是一个抢先式多任务的网络操作系统，并具有较高的可靠性和开放性，它具有让企业有多种应用管理的强大功能，如数据库服务、电子邮件，能联合多种网络进行通信。它能支持较多的应用软件，工具，文件共享和网络打印服务，也是一个功能卓越的网络操作系统。Windows 2000 Windows 2000是Microsoft公司耗费巨资开发的一个产品，其服务器版有Windows 2000 Server、Windows 2000 Advanced server 和Window 2000 Datacenter Server等三个版本。它们是由Windows 98和Windows NT4.0的优良功能融合而成，它们拥有全面的Internet应用软件服务、增强的可靠性和可扩展性及强大的端对端管理等性能。综合以上这些网络操作系统的特点与对网络应用的支持，你就可选择一个或几个适合于校园网内各子网服务器的操作系统，以适合各类应用、安全控制和管理。总之，校园网络的规划设计是一项系统工程，不同的规划设计方案，可使网络存在较大的性能差异，它不仅体现在网络本身具备的技术特性和应用特点上，也体现了不同用户的各种需求，从根本上而言更是体现了信息化社会的基础。参考文献：[1]网络设计基础，21世纪计算机网络工程丛书编写委员会编，北京希望电子出版社，2000年第一版[2]Cisco互联网络设计，[美]Matthew H.Birkner编著，潇湘工作室译，人民邮电出版社，2000年第一版。[3]Internet核心技术精解，[美]John R .Levine 著，管伟等译2001年第一版。[4]教育部，教育部办公厅关于中小学校园网络建设指导意见，教育基〔2001〕16号。仅供参考，请自借鉴希望对您有帮助
开题报告分布式电源
分布式电源装置是指功率为数千瓦至50 MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源。可以用于满足电力系统和用户特定的要求。下面是我精心整理的开题报告分布式电源，希望对你有帮助!
1 题目研究的意义
1.1 分布式发电的概念
分布式电源指的是规模不大、分布在负荷附近的电源，是相对于传统集中式电源而言。目前，分布式发电技术在全球的发展很快。在大电网供电的基础上，在配电系统靠近用户侧引入容量不大(一般小于50Mw)的分布式电源(DG)供电，可以综合利用现有资源和设备，向用户提供可靠和优质的电能。当在配电系统中引入分布式电源后，引起了配电线路中传输的有功和无功功率的数量和方向的改变，配电系统成为了一个多电源的系统，称为分布式发电系统，实际上即是含并网运行的分布式电源的配电系统。现在全世界的供电系统是以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一供电系统。虽然全世界90%的电力负荷都由这种集中单一的大电网供电，但是当今社会对能源与电力供应的质量与安全可靠性的要求越来越高，大电网由于自身的缺陷已经不能满足这种要求。由于大电网中任何一点产生的故障都有可能对整个电网造成较大影响，严重时会引起大面积停电甚至是全网崩溃，造成灾难性后果，这样的事故在国外时有发生;而且这种大电网又极易受到战争或恐怖势力的破坏，一般的军事打击都把摧毁大电厂或电站作为主要目标之一，一旦大电网受到破坏将严重危害国家的安全;另外集中式大电网还不能很好的解决跟踪电力负荷变化的问题，而为了短暂的峰荷建造发电厂其花费是巨大的，经济效益也非常低。根据西方国家的经验：大电网系统和分布式发电系统相结合是节省投资，降低能耗，提高系统安全性和灵活性的主要方法。
1.2 分布式发电对电网的影响
传统配电网规划的主要任务是根据规划期间网络中空间负荷预测的结果和现有网络的基本状况确定最优的系统建设方案，在满足负荷增长和安全可靠供电的前提下，使配电系统的建设和运行费用最小。
但分布式发电的接入，使得配电网规划突破了传统的方式，对配电网规划造成了深远的影响。主要表现为：
(1)分布式电源的接入会影响系统的负荷增长模式，使原有的配电系统的负荷预测和规划面临着更大的不确定性。
(2)配电网本身节点数非常多，系统增加的大量分布式发电机节点，使得在所有可能网络结构中寻找最优网络布置方案更加困难。
(3)对含多种类型分布式发电混合联网供电系统，根据各类型能源分布特征建立模型，在配电网中确定合理的电源结构，协调有效利用各种类型电源成为待解决的问题。
1.3 潮流计算的作用以及DG引入后对潮流算法的要求潮流计算的作用主要有：
(1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点，合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。
(2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。
(3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。
(4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。
然而分布式电源引入配电网系统后，对潮流计算的有了新的要求。分布式电源不同于一般的负荷节点，且要复杂得多，因此必然会在潮流计算中引入新的节点类型。因此要形成一种能有效处理各种分布式电源的潮流计算方法。原来呈辐射状结构的系统中有可能出现环网，因此形成的潮流计算方法必须有处理环网的能力。而影响到传统潮流算法的应用的难点，主要集中在对分布式电源的建模及其在潮流算法中的处理方法上。将分布式电源简化成一种节点类型，将其代入传统的潮流计算中。一般的简化处理有，将同步发电机处理成PQ节点，即用一个三相平衡的电压源接同步发电机三相阻抗所形成的功率输出恒定的模型，而在能处理PV节点的算法中，也可以将其直接处理成有功输出和电压幅值恒定的PV节点;而对异步发电机，虽然其吸收的无功是随该点的电压幅值而改变的，但在配电网中,各点的电压标幺值基本都在1.0附近，因此可以近似认为异步发电机的吸收无功恒定，将其处理成PQ节点。
2
2设计任务
如前所述，配电网潮流计算是配电网经济运行、系统分析等的重要基础。在大电网供电的基础上，在配电系统靠近用户侧引入容量不大的分布式电源(DG)供电，可以综合利用现有资源和设备，向用户提供可靠和优质的电能。但分布式发电(DG)的引入给电网的潮流、电压质量、功率损耗等带来了巨大的影响。传统的配电网潮流算法难以满足分布式发电系统潮流计算的要求，必须对现有的'配电网潮流算法进行改造和调整才能适用于含DG的系统，开展此研究具有重要的理论意义和实际意义。
根据任务书要求，需要完成的设计任务为：
1、研究常用的几种适合三相不平衡配网系统的传统潮流算法--牛顿拉夫逊法，改进前推回代法。并选择一种重点研究;
2、分析常见的DG的特性，建立其模型;
3、研究能处理DG的潮流算法;
4、MATLAB编程，IEEE标准及改进算例对所提算法进行验证。
3 设计方案
3.1分布式发电类型及其特点
常见的分布式发电技术包括风力发电、太阳能光伏发电、微型燃气轮机、燃料电池。
(1)风力发电:风力发电技术是将风能转化为电能的发电技术，也是一种清洁能源，它的输出功率由风能决定。风力发电是目前新能源开发技术中最成熟，最具规模化商业开发前景的发电方式。
(2)太阳能光伏发电：光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。并网光伏发电系统是光伏发电系统的主流趋势。
(3)微型燃气轮机发电：微型燃气轮机是一类新型燃气机，其功率范围在30~300KW更小。微型燃气轮机技术的发展及其商用推出大大增加了DG面向较小用户的可能性，微型汽轮机发电装置的紧凑性，可靠性和遥控运行以及环境友好等特点，意味着它们特别合适DG的区域性应用。
(4)燃料电池发电：燃料电池发电不同于传统的火力发电，其燃料不经过燃烧，而是在催化剂的作用下直接将燃料与空气或氧气之类的氧化剂相结合，发生化学反
西南石油大学本科毕业设计开题报告
应，在生产水的同时进行发电，因而其实质是化学能发电。
3.2 传统配电网潮流计算方法
配电网潮流算法是配电网网络分析的基础, 配电网的网络重构、故障处理、无功优化和状态估计等都需要用到配网潮流的数据。因此,一套性能优良的配电网潮流程序是开发DMS系统的关键。与输电网相比配电网的网络结构有着明显的。
3.2.1牛顿拉夫逊法
牛顿-拉夫逊法是一种通过计算非线性方程的方法,只要状态量达到其解的某一个领域,便以平方速度收敛,具有与解题规模无关的特性,即不论网络大小如何均可经2～5次代收敛,适用于目前各种复杂配电网(辐射状、环状或网状)线损理论计算的实际算法。
牛顿-拉夫逊法潮流计算基本步骤：
(1)形成节点导纳矩阵;
(2)将各节点电压设初值U;
(3)将节点初值代入相关求式，求出修正方程式的常数项向量;
(4)将节点电压初值代入求式，求出雅可比矩阵元素;
(5)求解修正方程，求修正向量;
(6)求取节点电压的新值;
(7)检查是否收敛，如不收敛，则以各节点电压的新值作为初值自第3步重新开始进行狭义次迭代，否则转入下一步;
(8)计算支路功率分布，PV节点无功功率和平衡节点注入功率。
以上即为牛顿拉夫逊法, 其优点为计算精确,原理简单;易于编程;计算速度快。
3.2.2改进前推回代法
该算法采用了一种独特新颖的分层方法，将网络节点从末稍节点依次向上层搜索至根节点，形成了一个链式层次的分层节点数组，省去计算过程中对节点和支路的复杂编号;同时考虑到配电网的三相参数不对称和三相负荷不平衡问题比较突出，直接采用相域模型进行计算;而对于环网问题，则运用功率补偿的方法进行了有效处理。有收敛速度快、迭代次数少、节省内存的优点。
目前，前推回代法主要采用广度优先搜索编号的分层方法，但是这种方法需要对网络的节点和支路重新编号，并记录下每个节点的层次，这样处理起来比较复杂。本文对节点的分层方法进行了改进，直接记录下节点和支路的关联关系，不需要重新号而是直接形成一个一维的链式结构分层数组，简洁明了，易于操作。
电力系统自动化装置的原理大部分都是一样的,但是随着我国经济和社会的不断发展,电力系统的装置类型和型号也发生了很多的改变。下面是我为大家整理的电力系统自动化论文，供大家参考。
摘要：在电力系统中应用电子自动化技术，不仅能够有效节省系统的成本投入，提高系统的工作效率，还能够有效提高电力系统的安全性能。在实际工作中，电力系统的工作人员要对电气自动化技术引起重视，对目前电气自动化技术的应用进行清晰把握，从而为保证电力系统的良性运行做出贡献。
关键词：电气自动化技术;电力系统;控制技术;仿真技术;智能技术;安全监控技术
随着经济建设速度的加快，我国电力系统得到了很大的发展。在电力系统中，传统的应用模式伴随数字技术的发展已经表现出了一定的不适应性。而在电力系统中应用电子自动化技术，不仅能够有效节省系统的成本投入，提高系统的工作效率，还能够有效提高电力系统的安全性能。本文将对电力系统控制技术的发展要求进行分析，探讨电子自动化在电力系统中的应用情况，研究电子自动化的发展趋势，希望为我国电力系统的发展提供帮助。
1电力系统对控制技术的要求
1.1信息化要求
随着科学技术的发展，电力系统对于信息化的要求越来越迫切。对于电力系统来说，为了保证系统运行的稳定性，同时实现良好的经济效益，因此在电力系统控制方面需要更高的安全性和稳定性。而信息技术的发展为电力系统提供了良好的控制平台。在电力系统中，电气自动化控制技术依托信息化的发展，在机器的自动化运行方面实现了非常重大的突破。可见良好的信息化技术和智能化水平对于提高电力系统的运行效率、保证系统的运行稳定具有非常重要的作用。
1.2安全性要求
电力行业是我国支柱性产业，对国民经济具有非常重要的作用。保持电力系统的稳定性是促进我国各个行业良好发展的基础保障。而伴随目前社会各行业对于电力应用的依赖程度进一步提高，如何保证电力系统的安全性和可靠性已经成为了非常重要的课题。为了满足电力系统对于安全性的要求，电力系统要能够具有较好的维护功能以及非常简便的操作性，同时在电力系统发生故障时，系统自身要能够对故障做出迅速的诊断。而在电力系统中，应用电力自动化控制技术能够有效地提高电力系统对于安全性的要求，简化系统的操作难度，对系统产生的故障能够进行及时的诊断和处理，从而保证电力系统的安全性。
2电气自动化在电力系统中的应用分析
2.1电力系统中应用电气自动化的技术目前，电气自动化技术已经在电力系统中得到了广泛的应用。具体来说，在电力系统中电气自动化技术的应用主要包括以下方面：
2.1.1电气自动化中的仿真技术。电气自动化仿真技术对于电力系统的良性运行具有重要作用。仿真技术能够为电力系统管理大量的数据信息，并根据数据信息提供逼真数据模拟操作环境，同时仿真技术还能够通过多项控制技术来实现同时、同步操作。对电力系统中出现的故障，仿真技术能够通过有效的模拟来对故障进行分析和判断，从而有效提高电力系统的运行效率。目前，在新的电力系统中，仿真技术被广泛应用于设备测试方面，并取得了非常好的测试效果。
2.1.2电气自动化中智能技术。智能技术是比较先进的研究成果，特别是对具有较复杂关系的非线性系统进行控制时，智能系统具有非常好的控制效果。电力系统通过智能技术能够有效提高系统的控制灵活度，同时通过网络信息化技术，能够实现数据信息的实时传递，从而有效提高了系统发现故障的速度，并能够及时地制定出解决方案。另外，智能技术还可以有效完善系统的漏洞，可见在电力系统中智能技术拥有非常广阔的发展前景。
2.1.3电气自动化中的安全监控技术。安全监控技术是电气自动化在电力系统中应用的重要表现形式。安全监控技术能够通过科学的监测手段对系统的运行情况进行有效监测，保证系统的良性运行。目前，安全监控技术主要通过对电磁暂态故障信息的实时收集，来达到对电力系统进行监测的目的。安全监控技术的应用主要以GPS技术和SCADA技术为依托，达到动态监控的目的。其中信息通信系统、中央数据处理系统、动态相量测量系统、同步系统是安全监控技术的四个主要组成部分。随着电力系统中监测工作由稳态向着动态的转变，也标志着安全监控技术进入了动态监测的新纪元。动态安全监控技术对于保障电力系统的稳定性，提高电力系统的运行效率具有非常重要的作用。
2.1.4电气自动化中的柔性交流电系统技术。柔性电流技术也是电气自动化在电力系统中应用的关键一环。具体来说，柔性电流技术指的是在电力供应系统中，通过对电力供应的关键环节进行科学的技术处理，采用具有较强独立性能的电子设备，从而实现对电力供应系统的参数进行有效调节的目的。柔性电流技术的应用对于保证电力系统的稳定性和安全性具有非常重要的作用。柔性交流技术的核心设备是ASVC装置。ASVC装置的技术结构比较简单，属于静止无功发生器。但由于ASVC装置通过和柔性交流电系统技术的有效结合，因此具有非常优良的应用效果。当系统发生故障的时候，ASVC装置能够进行快速的调整，从而在短时间内保证电压的稳定。另外，ASVC装置具有良好的电压调节范围和快速的反应速度，因此在实际工作中很少出现延迟的情况。同时在噪音和惯性方面，ASVC装置也具有良好的效果，在电力系统中得到了广泛的应用。
2.1.5电气自动化中的多项集成技术。在电力系统中，通过电气自动化技术能够有效促进系统的统一管理。而实现统一管理功能的就是电气自动化中的多项集成技术。在传统的电力系统中，通常采用的是分开管理的模式，这种管理方式对于工作效率不能够保证，同时还增加了系统的运行成本。而多项集成技术能够根据用户的不同要求，通过科学的技术手段，将电力系统中管理、安全保护几个环节进行统一，从而实现集中管理的目的。通过集中统一的管理模式，不仅能够对电力系统的设计工作、施工工作、测试工作以及维护工作等提供有力的技术支持，在保证了系统各个环节良性运行的同时，还有效地降低了系统运行产生的经济和人力成本。根据统计发现，采用电气自动化技术的电力系统，相比传统系统来说，能够有效地降低运营成本，间接提高的经济效益能够达到30%左右。
2.2电力系统中应用电气自动化的领域
2.2.1变电站的自动化控制。在电力系统中，变电站的自动化控制是电气自动化应用的重要领域。在变电站中应用电气自动化技术能够有效提高变电站的运行效率。具体来说，在变电站中应用电气自动化技术主要通过程序化的设备来实现。技术人员将变电站中的传统的电磁设备转变成程序化设备，从而有效提高变电站的自动化程度，并可以实现对变电站工作过程的全方位监控，在提高变电站工作效率的同时，保证了变电站工作的稳定性和安全性。
2.2.2电网的自动化控制。电网的运行质量对于供电的稳定性具有决定性的影响，因此通过科学的手段保证电网工作的可靠性一直是电力企业重点研究的问题。在电网工程领域中，通过电气自动化技术的应用能够有效地提高电网运行的自动化程度，从而为电网运行的稳定性提供保证。电气自动化技术通过强大的数据信息处理能力，能够对电网工程中的变电站、工作站、服务器等进行科学的调度工作，并通过控制部门和变电站的设备终端对电网的运行信息进行准确的采集，根据这些信息系统可以对电网的运行状态做出科学的判断。
3电气自动化在电力系统中的发展趋势
电气自动化对于电力系统的良性运行具有非常重要的作用。通过电气自动化能够有效提高电力系统的运行效率，提高系统运行的安全性和稳定性。随着科学技术的发展，在电力系统中应用电气自动化具有以下三点发展趋势：
3.1保护和控制一体化趋势保护和控制一体化趋势是电气自动化发展的一个主要趋势。目前，我国的电气化控制系统主要通过相对独立的方式对监控数据进行采集和分析工作。而将保护和控制工作进行统一结合，能够有效地降低系统重复配置的情况，增加技术的合理性，从而达到降低工作量的目的。在实际工作中，电力系统的测量、保护和控制等的数据信息都是从电力现场得到的，这些信息相对来说不够精确。而通过CPU总控单元进行控制，能够免除遥控输出和执行的步骤，从而有效提高了系统的可靠性，可见电力系统保护和控制的一体化已经成为了非常重要的发展趋势。
3.2国际化趋势国际化趋势是电气自动化在电力系统中主要的发展趋势。目前，国际通用的是IEC61850标准，该标准能够使不同型号和规格的IED设备实现信息之间的有效交流，从而达到信息共享的目的。而我国也已经有效展开了适用国际标准的电气自动化研究工作，并将其作为未来电气自动化的主要发展方向。
3.3信息化趋势信息化趋势也是电气自动化发展的主要趋势。随着以太网技术的发展，电气自动化在数据传输方面的速度要求得到了极大的满足。可以预见，在未来的电力系统发展趋势中，以信息化技术作为发展基础，通过和工业生产的有效结合，能够形成以信息化技术为核心的现场总线技术。
4结语
在电力系统中，应用电气自动化技术能够有效地提高系统的工作效率，提升电力系统的安全性和稳定性。在实际工作中，电力系统的工作人员要对电气自动化技术引起重视，对目前电气自动化技术的应用进行清晰把握，从而为保证电力系统的良性运行做出贡献。
参考文献
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[3]罗小明.电气自动化在电力系统中的应用及发展趋势[J].中国高新技术企业，2013，(20).
摘要：随着经济发展水平的提高，对电力的需求也在激增中。为了满足生产生活对电力的使用需求，国家逐步投入建设自动化的配电网工程。这是一项需要周密规划，并投入巨大资金，应用复杂的技术要求，涉及方方面面的综合性工程。文章对电力系统配电网自动化建设策略进行了探讨。
关键词：电力系统;配电网工程;自动化建议策略;电力需求;供电效率;电力质量
配电网实施自动化应用对于科学分配电力、合理应用科技成果促进电网发展有着重要意义。通过自动化工程，不仅可以有力提高电网的供电效率、电力质量，还可以合理缓解电网压力，释放电网潜能，减少故障频率，并提高电网的服务能力。自动化工程可以帮助电网自我检查，缩短故障检修、处理时间，进一步提高电网安全性与稳定性。这对于极度依赖电力的现代化社会来说，是具有重大意义的一项改造工程。
1研究背景
配电网自动化工程的定义一般可以理解为，利用先进的通信技术与网络技术，依托各类自动化设备，通过计算机系统，保护电网，控制发电，检测问题，计量电力使用状况，并据此为供电事业单位提供各类信息，简化管理难度，提高供电效率与电力质量。通过自动化的配电，有助于了解用户的各类需求，并调整电网的供电量与价格，达到经济性、科学性、安全性并重的发展目标。当然这是一个系统的综合性工程，对于电力企业的管理模式、设备改造都是一个巨大的调整，最终形成一个统一的服务型电网。这一工程的基本原理是，通过分段开关将本来是统一运行的线路改造为不同的几个供电区域。这样一来，即使某一供电部位出现问题，也可以迅速锁定区域关掉开关，将故障区域隔离出正常供电的电网中，使得正常运行的其他区域可以恢复供电，从而避免了因为某一个小的故障而使得一条线上的电路全部断掉，造成更大的影响范围与损失，极大地减少了影响区域，并使得供电的可靠性增强。
2基本要求
2.1线路的形式应该采用环网型，而且为了保证供电稳定性，可以使用双电源甚至多电源供电系统。
2.2干线的模式多使用分段式。分段式的好处是一旦某段线路出现故障，可以通过切断这段故障电路而保证其他线路仍然正常供电。一般对于分段式干线供电的建设原则是：合理利用投资，在充分考虑收益的情况下，实事求是地采用均等原则，或线长相等，或负荷相等，或用户量相等，以三千米干线为例，一般分为三段。
2.3抛弃传统断路器自动化工程多采用负荷开关，既可以节约成本，减少投资规模，又可以在故障发生时，有效隔离故障区域，使之不影响非故障区域。
3设计要点
3.1软件要具备可维护性
在配电网满足了硬件条件，比如可靠的电源，有完善的监测、控制设备，有齐备的线路设施后，自动化工程的一大重要内容就是是否配套了专业化的软件设备。只有软件硬件配套，才能保障配网自动、安全、稳定地运行。通常提到软件系统，多考虑其可维护性。一款合适的软件必须是可以被不断完善、更新的。基于我国社会经济的发展性，对于电力的需求也在波动变化中，所以配电网的负荷也在变化中，如果配电网的自动化软件不能有效维护波动变化的电网，所谓的自动化就变得不切实际了，所以软件的可维护性成为了配电网自动化工程的最基本前提。其技术软件只有可以维护，才能有效保障电力系统的稳定性及正常运行，延长自动化工程的整体使用寿命。只有保证了电网的稳定性，才能使得供电企业在竞争愈发激烈的供电市场站稳脚跟，并满足社会发展需求。
3.2提高配网自动化系统的可靠性
配电网的自动化改造，有一个重要诉求就是增强电网的稳定性，提高电网的容错率。所以，建设自动化的电网工程，一个重要的衡量因素就是当系统运行发生故障或者不可控意外时，系统是否能自我处理，保障整个系统的供电能力与供电质量。所以说，对于建设自动化配电网工程，是需要想办法提高其系统稳定性以及运行的可靠性。
3.3进一步提高系统的运行效率和可移植性
提高电网自动化效率，一般是指是否可以充分利用计算机资源。可移植性，顾名思义是指将此系统整体移植到另一个软硬件环境时，系统可以稳定、高效地运行。可移植性对于电力企业来说是十分重要的，它使得电力企业可以在固定成本投入下，满足不同供电环境的使用需求，并与其他相关单位有效兼容。
4技术实现时的注意事项
4.1加强配网的建设和改造
对于供电企业来说，电力系统的平稳运行是首要任务，即使是改造电网为自动化工作，也是为了这一目标。所以说，实现自动化作业，必须要完善配电网络结构，并积极应用先进的前沿科技，还要改造老旧设备，提高智能化。在对配电网建设中，要强调计量装置的重要性，合理安置，全面整顿。
4.2进一步完善相应的硬件支持系统
现阶段电力企业对配网自动化工程的建设中，一般会在以下两方面开始：第一是市场预测。主要是利用科学的数据处理分析系统，对于供电网络在不同地区、不同时段的不同电力使用量进行记录、分析、比较、预测。通过对接下来的电力使用情况进行预测，为企业发展规划提供可信的数据;第二是修复系统建设。当常态化的供电情况发生异常现象时，自动化系统必须要有及时自检的能力以及在确定故障后的警报能力，更进一步有初步的解决措施。一系列的修复系统可以最大化地降低事故发生率以及事故危害程度，保障系统的安全稳定运行。
4.3提高配电网的自我诊断能力
技术、新设备，满足系统的自我检查、自我检测、自我管理的功能性需求，从而保障系统的稳定性运行。
5电力系统配网自动化实用化模式
5.1集中智能模式
集中智能模式是电力系统配网自动化的第一大模式，主要指整个系统的智能是依靠主站的。线路上的实时情况是通过线路上的分段开关上传的，通过主站的智能诊断对线路的故障进行定位，进而通过对每一段的电网结构隔断故障，寻求出合适的解决方案。这种模式的好处是适用性强，并且对于一些多故障情况进行处理比较容易，是一种比较高级的智能模式。
5.2分布智能模式
分布智能模式是指线路上的开关有自己的智能判断能力，在不需要上传实时状态，请求主站反馈的情况下，自我检测故障并判定哪一部分需要被隔离修复，主要是分段开关发挥作用。具体又分为电流计数型与电压时间型。这种智能模式的好处是在通信条件不完善的地区，网架结构简单的系统，可用性较强。
6未来技术发展
电力系统配电网自动化是现阶段电力企业发展的必然趋势之一，而未来的发展趋势也在研究者的展望中浮出水面。发展趋势如下：其一是电能质量在大功率设备的应用下有效提高;其二是配电网系统保护能力更强，综合运用GIS平台管理电网自动化成为可行方案;其三是分布式小电流接地保护方案的可行性。这是基于其高灵敏度与大承载力而言的。
7结语
通过以上分析，我们可以发现电网系统的自动化是一个明显的趋势，而对于这一技术的应用，可以切实促进供电的稳定性，并且创造更大的社会效益。在我国电力企业谋求发展与创新的情形下，对于此类工程的探索是一个重要的方向，有助于解决电网中的运行故障，提高配电的科学性。因此，对于电力技术的研究以及自动化工程的应用，具有十分重要的意义。
参考文献
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