碩士電力工程畢業論文范文精選十篇

來源: www.126151.tw 發布時間:2018-07-07 論文字數:36295字
論文編號: sb2018070520303021887 論文語言:中文 論文類型:碩士畢業論文
本文是一篇工程碩士論文,工程碩士論文主要是對作者撰寫的工程論文推薦發表,論文專業范圍包含土木,電力,電氣,通信工程,軟件工程,林業工程,電子信息工程,化工工程, 控制工程
本文是一篇工程碩士論文,工程碩士論文主要是對作者撰寫的工程論文推薦發表,論文專業范圍包含土木,電力,電氣,通信工程,軟件工程,林業工程,電子信息工程,化工工程, 控制工程,工業工程, 系統工程, 水利工程,工程師職稱,公路工程, 建筑工程,土木工程,等專業。推薦的刊物包含EI檢索會議論文集、CSSCI來源期刊、北大核心、國家級、省級刊物。均為正規合法正刊。(以上內容來自百度百科)今天為大家推薦一篇工程碩士論文,供大家參考。

碩士電力工程畢業論文范文精選篇一


1緒論

1.1諧波來源及危害
常見的主要諧波源是工業系統和民用與商用建筑中的非線性負載:一是含有半導體非線性元件的電力電子裝置,如整流設備、變頻器、不間斷電源(UPS)和空調等;二是含有電弧式和鐵磁性非線性的一類設備,如變壓器、旋轉電機等。在20世紀70年代以前,電力電子設備還未廣泛應用,諧波帶來的危害未受到足夠的重視。隨著半導體器件的問世與發展以及大型可控娃、逆變器等非線性負載的普及,其造成電網電壓和電流波形產生畸變,諧波對電網的污染日趨嚴重,引起了人們對諧波危害的高度關注。諧波的治理是保證電力設備安全可靠運行、提供電能質量的一個重要手段之一。一般來說,減小諧波含量的技術可從以下兩個方案入手:1.主動預防治理方案——減少諧波的產生;目前,電力電子裝置取代變壓器成為最嚴重、最突出的諧波源,其中直流裝置所占的比例最大。因此,從電力電子裝置本身出發,減少諧波就是要使整流器不產生諧波。高功率因數整流器采用脈沖寬度調制(PWM: Pulse Width Modulation)整流技術,功率因數可以達到1。2.被動補償治理方案——安裝諧波濾波裝置。不改變諧波源裝置本身,而是另外安裝能濾除諧波的濾波器裝置來對諧波進行補償,例如LC無源濾波器、有源電力濾波器(APF)等。其中,主動治理方案雖然能從根源上抑制諧波的產生,濾波效果好,但是其不適用于鐵磁特性類諧波源,且效率低、成本高,甚至會導致設備失去原本的功能,因此目前廣泛使用的是被動治理方案。無源濾波器和有源電力濾波器的諧波要求和工程造價關系如圖1.1所示。從圖中看出,當諧波要求越高時無源濾波器就要增加支路,其投資成本會以幾乎指數函數的速率增長。而有源電力濾波器主要增加控制上的難度和復雜度,投資成本基本不受影響。因此,采用有源電力濾波器作為諧波消除裝置的優點正在越來越突出。

1.2無源電力濾波器
有源電力濾波器成為近年來電力電子領域的熱門話題,它由CMOC、IGBT等開關器件組成的逆變裝置,采用脈沖寬度調制PWM方式控制產生幅值、相位和頻率都可變的諧波補償電流??刂圃撗a償電流的大小與負載諧波電流相等,且極性與負載諧波電流反向,從而使電網電流波形為正弦波,實現實時動態補償諧波的功能。有源電力濾波器的實質是時域處理,能夠同時補償多次諧波,自動跟蹤補償變化的諧波,而且補償特性不受系統參數影響。盡管APF有技術優勢,但是相比較無源濾波器,容量較大時其成本非常高,這一點就限制了它的推廣使用。為了解決無源濾波器應用中出現的問題,人們開始對新理論進行研究,最早于1969年出現了有源電力濾波器的思想。著名學者B.M.Brid和J.K.Marsh在論文中提出了向交流電源注入三次諧波Hi流來補償電源中的諧波的新方法該方法標志著人們開始正式研究有源電力濾波器思想。之后,円本學者H.Sasaki和T.Machida于1971年完整地描述了有源電力濾波器(ActivePower Filter)的概念和基本原理。西屋電氣公司的L.Gyugyi和E.C.Strycula于1976年開發出由大功率晶鬧管組成主電路及其拓撲結構、并將脈沖寬度調制控制方法引入到有源電力濾波器,該理論為有源電力濾波器的研究奠定了基礎。目前,在對APF研究技術比較成熟的日本、美國等工業發達國家,有源電力濾波器裝置己經在工業和民用設備上投入運行[191,改善了電力系統的供電質量,其中日本學者對逆變器拓撲結構的研究更為深入。生成有源電力濾波器的廠家有很多,西門子公司、西屋電氣公司以及ABB等,都是其主要生產廠家,其中有一些產品已經相當完善,進入工程化生產階段。根據円本電氣學會在對有源電力濾波器工業應用情況的調查報告,在補償諧波的裝置中,有源電力濾波器的使用數量占了 17%。然而與外國相比,直到80年代末才能查到關于有源電力濾波器方面的論文,國內的有源電力濾波技術的研究尚處在理論及實驗室階段。隨著近幾年來我國越來越重視諧波問題,越來越多的科研單位和公司對有源電力濾波器的技術開展了深入的研究,并且部分已經接近了國際先進技術水平。目前,國內經營有源電力濾波器的公司主要有:北京英博電氣股份有限公司、上海鋼安大電能質量有限公司、南通富士特屯力自動化有限公司、深圳盛宏電氣有限公司等。當今研究工作的難點在于加快發展有源電力濾波器的實際應用技術,使其能真正在補償諧波、中線電流和無功功率等方面得到廣泛的應用。

2混合電力濾波器的拓撲結構和原理

2.1混合型電力濾波器的結構類型
針對上述電流型控制技術的問題,通過對有源電力濾波器的輸出電壓進行控制,可以使輸出電流跟蹤參考電壓信號,這種方法稱為電壓跟蹤控制法。電壓控制方法包括無差拍控制法、重復控制法、模糊邏輯控制法、空間矢量控制法和神經網絡控制法等。其中,空間電壓矢量控制法(SVPWM)應用比較廣泛,由起初的僅僅局限在電機控制應用場合到現在已經發展成一種能普遍應用的PWM技術。本論文釆用的SVPWM控制策略,其核心將三相變流器作為一個整體,通過控制與參考電壓矢量最接近的三個開關矢量組合的作用時間,使得在一個周期內開關矢量輸出的平均效果和參考電壓矢量等效,實現控制變流器的功能。如圖3.10所示為基于空間電壓矢量有源電力濾波器的控制框圖。盡管有源電力濾波器有著無源濾波器所不具備的巨大技術優勢,但目前要想在電力系統中完全取代無源濾波器還不太現實。這是因為與無源濾波器相比較,有源電力濾波器的成本高,這一點是限制有源電力濾波器推廣使用的關鍵。為了克服有源電力濾波器易受系統電壓等級和容量的限制,出現了由無源濾波器和有源電力濾波器相結合的裝置混合電力濾波器HAPF (Hybrid Active Power Filter)<.其中無源濾波器濾除含量較多的低次諧波,有源電力濾波器濾除剩余次的諧波。這樣的話,就巧妙地融合了有源電力濾波器和無源濾波器各自的優勢。如有源電力濾波器的很強的自適應能力和較好的補償性能,無源濾波器的簡單結構、大容量和易維護。HAPF可以同時滿足良好的濾波性能和經濟成本小這兩方面的要求,能夠最有效的消除諧波,且降低了有源電力濾波器的容量?;旌想娏V波器HAPF是APF的分支和發展,種類很多,一般以APF與PPF串聯混合和并聯混合方式為主。

3奮源電力濾波器的關鍵技術.......... 17
3.1 APF的諧波電流檢測方法.......... 17
3.1.1諧波電流檢測的研究現狀.......... 17
3.1.2瞬時無功功率理論.......... 18
3.1.3數字低通濾波器的選擇.......... 21
3.2 APF的補償電流控制方法.......... 23
3.2.1電流型控制技術..........23
3.2.2電版型控制技術.......... 26
3.3 APF 1-.電路直流側電容電壓控制.......... 31
3.4本章小結..........33
4混合電力濾波器的仿真研究.......... 34
4.1三相有源電力濾波器系統仿真.......... 34
4.1.1諧波檢測方法仿真模型.......... 35
4.1.2補償電流控制方法仿真模型..........36
4.2單相混合電力濾波器系統仿真.......... 41
4.2.1單相混合電力濾波器仿真模型.......... 41
4.2.2單相混合電力濾波器仿真結果 ..........42
5基于TMS320F2812的電力濾波器硬軟件設計.......... 44
5.1三相有源電力濾波器主電路的設計.......... 44
5.2三相有源電力濾波器控制系統的設計.......... 46
5.2.1硬件系統設計 ..........47
5.2.2軟件系統設計.......... 49
5.3三相有源電力濾波器..........51
5.3.1實驗平臺簡介.......... 51
5.3.2有源電力濾波器實驗硬件平臺.......... 52
5.3.3實驗結果與分析.......... 53
5.4單相混合電力濾波器的實驗研究.......... 54

結論

本文研究了用于諧波治理的混合電力濾波器,其由正交磁化可控電抗器為基礎的無源濾波器與有源濾波器組成,兼具有無源濾波器和有源電力濾波器的優勢,可以同時滿足良好的濾波性能和投入經濟成本最小兩方面的要求。本論文重點研究了混合電力濾波器的拓撲結構;有源電力濾波器的關鍵技術——諧波檢測方法、補償控制策略、直流側電壓控制方法;有源電力濾波器主電路的參數設計。并且通過MATLAB建立系統仿真模型,驗證了理論方法,同時為搭建實驗平臺提供了強有利的依據。最后,完成了三相有源電力濾波器和單相混合電力濾波器的實驗研究。主要結論如下:
1.系統的研究了混合電力濾波器拓撲結構的類型和基本原理,設計了并聯型混合電力濾波器的拓撲結構,分析了其補償原理和工作特性;通過釆用廣義積分器原理克服傳統并聯混合濾波器的諧波環流問題,得到該混合電力濾波器的有源部分容量明顯降低的技術優勢。
2.研究了新型正交磁化可控電抗器的特性,它具有諧波含量低,可調范圍較大,動態響應速度快等優勢,設計了該電抗器與電容、電阻組成的高性能單調諧無源電力濾波器。
3.研究了有源電力濾波器中的諧波檢測方法,其中重點研究了數字低通濾波器的設計,采用的ip-iq算法能夠準確可靠得檢測諧波電流;分析比較了有源電力濾波器補償電流的跟蹤方法,重點闡述了空間電壓矢量控制應用在APF中的具體步驟,直流側電容電壓控制方法以及主電路參數的設計。

參考文獻
[1]王兆安,劉進軍.電力電子技術(第五版)[M].北京:機械工業出版社,2009.
[2] IEEE-519, IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control inElectric Power Systems[S] .1992.
[3]水利電力部.電力系統諧波管理暫行規定(SD126-84)[S].水利電力出版社,1984.
[4]中國國家標準GB/114549-93.電能質量公用電網諧波碩士論文范文[S].中國標準出版社,1994.
[5] Wenyan Zhang, Asplund G. Active DC filter for HVDC systems. Computer Applications inPower[J], IEEE, 1994,7( 1):40-44.
[6] Brid B M, Marsh JF, Mclellan P R. Harmonic reduction in multiple converters bytriple-frequency current injection[J].Proc IEE, 116(10):1730-1734.
[7] Sasaki H, Machida T. A new method to eliminate ac harmonic currents by magnetic fluxcompensation considerations on basic design[J].IEEE Trans. Power App & Syst.,1971,90(5):2009-2019.
[8] Gyugyi L, Strycula E C. Active AC power Filters Proceedings[J].IEEE-IAS, 1976:529-535.
[9] Akagi H, Kanazawa Y,Nabae A. Generalized theory of instantaneous reactive power and itsapplication!;J].IEEE & JIEE. Proceedings IPEC. Tokyo: IEEE, 1983.1375-1386.
[10] Akagi H,New Trends in Active Filter for Power Conditioning[J]. IEEE Trans on IndustryApplications, 1996,32(6) :1312-1322.


碩士電力工程畢業論文范文精選篇二


1.緒論

1.1交流電量采集在電力系統中的作用
隨著我國國民經濟的高速發展,電力事業也得到了飛速的發展,特別是電力走向市場,實行“廠網分開,競價上網”的今天,各行各業對電力需求也越來越高。電力的發、輸、配三個環節實現分幵后,對各個環節的自動化水平要求越來越高。電量采集系統為“廠網分開,競價上網”提供了可行的解決方案,可實現關口電量的數據采集,分時段,分頻率,數據上網,資源共享。電量采集系統可幫助企業實現內部各用電點,變壓器用電量的考核和分析,為估算成本,輔助制定決策提供原始資料。對電力行業計量計費的現代化科學管理提供了重要手段和有利保障。同時電量采集系統為企業隨時掌握內部各輸電線路,各個用電點的具體情況,監測生產,控制用電量,降低成本與消耗,提供詳實,可靠的數據基礎。電力設備的監測是各類自動化設備的一項基本功能,而交流采樣則是其中的一個關鍵技術。電力系統中使用的任何智能儀表中,總是會用采用這個環節,即把交流信號經過濾波、放大后,通過時間離散化得到離散序列,并將這個離散數列存放到計算機中的過程。數據采集的接口在這種儀器儀表中占據著極為重要的地位,它的性能決定了整臺儀表的水平,在所有的部件中它的成本也往往最高。顯然能否有一個合適的數據采集接口是智能儀表設計能否成功的關鍵。

1.2數據的采集與轉換的應用問題

1.2.1系統的采集速
在數據采集系統中,采集系統的實吋性能用速度來表示。數據通道的個數、模擬信號帶寬和每個周期的采樣數決定了其采集速度。在一個理想的數據采集系統當中,根據奈奎斯特采樣定理,要使數據輸出信號實現對原輸入信號無失真的復現,并且不會出現混迭誤差,必須至少把采樣頻率提高到兩倍于輸入信號的最高有效頻率。因此,為了使數據輸出信號保真,要求在數據帶寬的每個周期內至少采樣兩次[1]。

1.3交流電量采集的現狀
在微型機剛剛在電力參數采樣中應用時,一般釆用直流采樣對電力參數進行采樣,即對整流后的直流量進行采樣。此方法只需對采樣值進行一次比例變換,計算簡便,軟件設計簡單。但是這種直流采樣方法存在諸如測量參數經整流后產生了精度損失;整流電路參數調整困難等問題。因此,人們又提出了直接對交流信號釆樣的方法,直接從定義出發計算各種參數。實踐證明:釆用交流釆樣方法進行數據采集,通過算法運算后獲得的電壓、電流、功率、功率因數等電力參數有著較好的精確度和穩定度。測量的精度和速度決定了在進行電量信號采集時能否采用交流采樣。在微型機應用的初始階段,之所以采用直流采樣方法進行釆樣,是因為其A/D轉換芯片速度低,成本高,另外,主頻過低,指令功能不強也是采用直流采樣方法的一個原因。如今,微型機、單片機處理速度大大提高,伴隨著電力技術的提高,性價比較好的高速A/D轉換器也層出不窮,實現了在一個交流工頻周期采樣幾百甚至幾千個點的突破,為交流采樣提供了強有力的技術保障。

2.單片機及外圍擴展電路設計

MCS-51卑片機訪問外部程序存儲器時,所使用的控制信號主要有兩種:一種是ALE,即低8位地址鎖存控制;另一種是PSEN,即外部程序存儲器“讀取”控制。由于在單片機屮程序存儲器與數據存儲器嚴格分幵。因此,程序存儲器的操作時序中分為兩種情況:即不執行MOVX指令和執行MOVX指令。在不執行MOVX指令時,P0 口作為地址線,專門用于輸出指向程序存儲器的低8位地址PCL。P2 口專門用于輸出程序存儲器的高8位地址PCH。P2具有輸出鎖存功能而P0 口除輸出地址數據外,還要輸入指令,故要用ALE來鎖存P0 口輸出的地址數據PCL,在每個機器周期中允許地址鎖存器兩次有效,用于選通外部程序存儲器,使指令讀入片內。在執行MOVX指令時,將ALE用作定時脈沖輸出時,執行一次MOVX指令會丟失兩個脈沖;只有執行MOVX指令時的第二個機器周期期間,地址總線由數據存儲器使用。

2.1地址譯碼器
在單片機的硬件設計中,考慮到外圍芯片與數據存儲器統一編址,數據存儲器與外圍芯片的地址譯碼相對來說會有一定的難度。因此,在地址選擇上可采用線選法和全地址譯碼方法。線選法是把單獨的地址線接到外圍芯片的片選端上,只要該地址線為低電平,就選中該芯片。線選法的優點就是硬件電路結構簡單,但由于所用片選線都是高位地址線,它們的權值較大,地址空間沒有充分利用,芯片之間的地址不連續。對于RAM和I/O容量大的應用系統,當芯片所需的片選信號多于可利用的地址線時,需采用全地址譯碼法。它將低位地址線作為芯片的片內地址,用譯碼器對高位地址線進行譯碼,譯出的信號為片選線。一般采用74LS138作為地址譯碼器。輸入端占用3根最高位地址線。剩余的13根低位地址線可作為片內地址線。因此,譯碼器的8根輸出線分別對應8個8K字節地址空問。

3.交流電量采集器前向通道的設計......... 17
3. 1前向通道的內容和....... 17
3. 1. 1前向通道的定義....... 17
3. 1.2前向通道的特點....... 18
3. 1. 3前向通道的結構類型....... 19
3.1.4前向通道設計中應考慮....... 21
3.2 A/D轉換器....... 23
3. 3傳感器....... 28
3.5帶通濾波器的設計.......30
3. 6采樣保持器的選樣.......31
3.7校擬倍巧的多路輸入.......32
4.軟件設計....... 33
4. 1系統定義....... 33
4.2軟件結構設計....... 35
4.3系統的調試....... 37

結論

如果程序執行出現紊亂并進入一個臨時構成的死循環時,采用冗余指令和軟件陷阱的方法都是無效的,系統將陷入崩潰狀態。此時如果人工操作,按下人工復位按鈕,強制系統復位,擺脫死循環。然而,往往是在發生故障之后才進行人工復位,此時人工復位效果己不明顯。為了能夠及時發現程序執行的狀態,監視其運行狀態,就需要采用“程序運行監視系統”,國外稱其為“WATCHDOG”(看門狗)。(1)基本上不依賴CPU,能夠進行獨立工作(2)CPU在一個固定的時間間隔中和該系統打一次交道,以表明系統“目前尚正黨“幣 。(3)當程序進入死循環時,能夠及時發現并使其復位。“看門狗”的硬件部分為一獨立于CPU之外的單穩部件,可用單穩電路構成,也可用自帶脈沖源的計數器構成??撮T狗的硬件部分是一個單穩部件,此部件獨立于CPU之外,可單穩電路構成,也可由自帶脈沖源的計數器構成。CPU在正常工作狀態時,每隔一定時間就輸出一個脈沖,此脈沖將單穩系統觸發到暫穩態,若暫穩態的持續時間大于設計的CPU的觸發周期長,則單穩態將一直持續下去系統將無法回到穩態。當CPU陷入死循環時,將不再觸發單穩態系統,單穩系統便可從暫穩態以順利返回穩態,此時利用它返回穩態時輸出的信號作為復位信號,便可使CPU退出死循環[21]。

參考文獻
1何立民.MCS-51系列單片機應用系統設計(系統配置與接口技術).北京:北京航空航天大學出版社,1993
2胡漢才.單片機原理及其接口技術.第2版.北京:清華大學出版社,2003
3胡學海,郝文化.單片機原理及應用系統設計論文范文.北京:電子工業出版社,2005
4白忠敏,電力用互感器和電能計量裝置設計選型與應用.北京:中國電力出版社,2003
5 (美)阿瑟.B.威廉斯.電子濾波器設計手冊.北京:電子工業出版社,1986
6張毅剛,彭喜元,姜守達,喬立巖.新編MCS-51單片機應用設計.哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2004
7胡輝,王曉,戴永成.單片機原理及應用設計.北京:中國水利水電出版社 2005
8蔣廷彪,劉電霆.單片機原理及應用.重慶:重慶大學出版社,2003
9江太輝,石秀芳.MCS-51系列單片機原理與應用.廣州:華南理工大學出版社,2002
10蘇凱,劉慶國,陳國平.MCS-51系列單片機系統原理與設計.北京:冶金工業出版社,2003


碩士電力工程畢業論文范文精選篇三


1緒論

1.1研究背景及意義
當前我國電氣化鐵路正經歷著高速發展的階段,大量新線路的建設,眾多非制式鐵路的改造,使得電氣化鐵路在社會生產中扮演著越來越重要的角色。在全球能源日趨緊張的今天,電氣化鐵路牽引供電系統所具有的節能降耗潛力越來越受到關注。如何適應電氣化鐵路高效、重載運行,從根本上解決傳統電氣化鐵路牽引供電系統存在的問題,避免電網的不平衡運行、消除諧波,且提供高功率因數能量回饋通道,是電氣化鐵路供電系統發展的方向[1.8]。同時,級聯型多電平拓撲所具有的特點,非常適合于電壓等級高、輸出功率大的電力機車牽引供電系統因此在2012年,由北京先行電氣有限公司、中鐵電氣化局(集團)保定鐵道變壓器有限公司、西安西電電力系統(集團)有限公司等多家企業,對《牽引供電數控節能裝置》進行立項研究。該項目被國家工信部、財政部列為2012年國家重大科技成果轉化項目,并1400萬元撥款。項目完成后,預計將牽引供電系統功率因數由90%提高至98%以上,節能降耗8%,并將電氣化鐵路運力提尚5%。同時該項目也是本課題所研究理論內容的應用對象。本課題基于無牽引變壓器新型同相供電系統拓撲[12],對該拓撲的特點及控制策略進行研究,著力于解決該拓撲在電氣化鐵路牽引供電系統應用中的控制問題。課題的研究對于解決電氣化鐵路的同相供電問題、多臺同相供電裝置的并聯問題、實現牽引負荷的單位功率因數能量回饋、綜合提高公共電網用電質量、保證機車的高速重載運行,具有重要的理論意義及應用價值。本課題的研究,將為無牽引變壓器新型同相供電系統的工業應用建立完整的理論體系。

1.2同相供電系統國內外研究現狀

1.2.1我國現有牽引供電系統
我國電氣化鐵路采用單相工頻交流牽引供電系統,為使電力系統三相平衡,牽引變電所采用三相進線、相序輪換的供電方式供電系統拓撲示意圖如圖1.1所示。但在實際應用中,由于機車負載的不確定性,使該供電方式無法保證電力系統三相平衡,難以從根本上解決負序問題,從而降低變壓器額定輸出功率以及電網輸電能力。由于相鄰變電所對的輸出電壓相位不同,使得接觸網必須引入電分相環節,而該環節的存在造成了列車速度和牽引力的無謂損失,并為機車安全運行帶來隱患[15_16]。目前國內外的研究大多集中在減小電分相的影響或使機車自動通過分相絕緣器而對從根本上取消電分相并未獲得研究成果。在圖1.2中,由于平衡補償裝置較好地解決了負序電流問題,該方案不再采取"相序輪換”的接線方式,使相鄰牽引變壓器的二次側輸出電壓實現同相。但是,若將變壓器二次側直接貫通式并聯,將產生接觸網環流。因此,該方案將分相絕緣器取消的同時使用了分段絕緣器。使用分段絕緣器的好處是列車斷電時間短,不需降弓通過,提高了機車效率及安全性[39]。這一階段所提出的同相供電方案均是基于電力電子補償裝置與牽引變壓器相結合,可以實現對牽引供電網存在的負序、無功和諧波問題的綜合治理;同時保留原有的牽引變壓器,一方面降低了改造成本,另一方面在平衡裝置發生故障時,牽引變壓器能繼續供電。但這些方法均基于被動補償的原理,通過檢測線路負荷狀態來調整補償量,其控制系統復雜,動態補償效果差,因而仍然對公共電網的電能質量存在影響,并且不能徹底解決電分相問題。在圖1.3中,基于三相-單相變流器的同相供電裝置通過全電力電子變換的方式產生輸出電壓,再經過升壓變壓器為接觸網提供支撐電壓。由于輸入側采用PWM整流器,使電力系統僅與接觸網交換有功功率,解決無功、負序、諧波問題。同時,電力電子變換器的輸出電壓幅值相位可控,因此可取消電分相及電分段,使相鄰變電所通過接觸網并聯,實現真正意義上的貫通式同相供電。但缺點是,整流器與逆變器容量大,對功率幵關器件的耐壓、過流能力要求較高;直流支撐環節的容量大,對儲能設備要求較高;大容量、高變比的升壓變壓器產生的損耗不容忽視,使系統的效率降低,因此該方案實現同相供電難度較大。雖然該方案存在一定的缺陷,但在理論上可完全解決負序、無功、諧波及電分相問題,提出由電力電子變換器完全取代牽引變壓器的研究思路,為進一步研究奠定了基礎。文獻[41]提出了一種基于電力電子變換的理想牽引供電裝置,雖沒有給出具體的電路形式且仍結合平衡變壓器,但指出了理想的電力電子牽引供電裝置需具備的特點。在上述3個發展階段中,對電氣化鐵路牽引供電系統所存在的問題進行了不斷的改善。從第一階段的無源補償方案,到第三階段的全電力電子變換方案,電力電子變換裝置在電氣化鐵路牽引供電領域所占比重將越來越大,而牽引變壓器由于其自身局限性將逐漸被淘汰。因此,如何將電力電子設備高效地運用到牽引供電領域,將成為下一階段的研究重點。

2無牽引變壓器新型同相供電拓撲研究

本章首先對無牽引變壓器同相供電給出了明確的定義,并說明了這類同相供電拓撲結構、系統性能等方面所具有的共性特點?;诒菊n題所采用的單元級聯型無牽引變壓器同相供電拓撲,對該拓撲的應用優勢及可行性進行了分析。然后給出了單元級聯型拓撲中的單相H-H功率單元瞬時功率失衡現象的理論分析,并對輸入電流及直流母線電壓的諧波分布規律進行了總結。進一步地,對逆變側級聯輸出電壓諧波以及公共電網側輸入電流諧波進行了推導,提出了這些諧波的抑制方法以及對控制策略的要求。在本課題所選用單元級聯型拓撲以外,還有種類繁多的電力電子變換器拓撲能夠應用于無牽引變壓器同相供電系統。因此,本文對此類拓撲結構的發展做出了一定的擴展研究,提出其他兩種具有不同特點的無牽引變壓器新型同相供電拓撲,并對這兩種拓撲各自的特點及應用前景進行了分析,為這一類拓撲結構的發展奠定了理論基礎。

2.1無牽引變壓器新型同相供電拓展

2.1.1無牽引變壓器同相供電定義
本課題提出無牽引變壓器同相供電概念,旨在強調這一類同相供電系統的特征,即采用全電力電子變換的結構取代各種傳統的牽引變壓器。相應地,對于多種多樣的電力電子變流器拓撲,需滿足下列通用性要求,才能應用于同相供電系統:①三相輸入單相輸出,拓撲結構三相完全對稱,從根本上消除負序電流;②AC-DC-AC結構,利用直流母線隔離接觸網諧波及無功電流;③輸入側采用具有能量回饋能力的可控整流結構,保證公共電網用電質量;④能夠應用于大功率場合,易擴展、容錯性強;⑤輸出側采用多電平結構,直接輸出接觸網高壓,同時解決開關器件耐壓和高變比的升壓變壓器損耗大的問題?;诰邆湟陨咸攸c的拓撲結構,無牽引變壓器同相供電系統具備下列特點:①釆用數字控制系統以及電力電子變換技術,使得系統可控性大大增強;②對牽引供電系統的無功、負序、諧波問題,由被動補償轉為主動消除。

3同相供電裝置中功率單元的控制......... 26
3.1低幵關頻率下的調制策略研究......... 26
3.2數字濾波器的研究......... 33
3.3單相PWM整流器的數學模型......... 38
3.4單相PWM整流器全前饋控制策略......... 43
3.5單相PWM整流器仿真......... 50
3.6 一種優化的數字過零鎖相方法......... 59
3.7死區補償策略研究 .........62
3.8整機輸入電流諧波消除方法......... 64
3.9本章小結......... 66
4多臺同相供電裝置并聯控制策略研究......... 67
4.1同相供電裝置并聯的特殊性問題.........67
4.2無牽引變壓器同相供電并聯系統建模......... 72
4.3同相供電裝置逆變側并聯控制策略......... 74
4.4同相供電系統容錯性設計 .........82
4.5同相供電裝置逆變側并聯仿真......... 85
4.6本章小結......... 111
5無牽引變壓器同相供電系統......... 113
5.1工業樣機系統參數設計......... 113
5.2控制系統硬件設計......... 120
5.3控制系統軟件設計......... 125
5.4系統故障分類及保護策略研究......... 129
5.5本章小結......... 135

結論

至此,本文已完成課題所設計的研究內容,提出了完整的無牽引變壓器新型同相供電系統的定義、特點、控制策略等理論,并對這些理論分別進行了仿真及實驗驗證。面對諸多實際應用中遇到的問題,本文均給出了完整的解決方案。無牽引變壓器新型同相供電系統的研究,是從理論上對該類同相供電系統的肯定,為下一代同相供電系統的理論研究及實際應用奠定了基礎。在本文所述的研究工作中,尚存在諸多未完成的實驗內容,包括24臺功率單元的級聯實驗以及多臺同相供電系統的并聯實驗等。在該項目未來的研究工作中,作者及其所在研究團隊將一如既往地堅持下去。

參考文獻
[1]張小瑜,吳俊勇.電氣化鐵路接入電力系統的電壓等級問題[J].電網技術,2007,31(7):12-17.
[2]姚宗溥,侯世英,祝石厚.電氣化鐵路牽引負荷對固原電網的影響[J].電網技術,2007,31(1): 15-19.
[3]姚金雄,張濤,林榕,等.牽引供電系統負序電流和諧波對電力系統的影響及其補償措施[J].電網技術,2008,32(9): 61-64.
[4]蘇玉香,劉志剛,李科亮,等.ffilbert-Huang變換在電氣化鐵路諧波檢測中的應用[J].電網技術,2008, 32(18): 30-35.
[5]周勝軍,于坤山,馮滿盈,等.電氣化鐵路供電電能質量測試主要結果分析[J].電網技術,2009,33(13): 54-57,63.
[6]王躍,楊君,王兆安,等.電氣化鐵路用混合電力濾波器的研究中國電機工程學報,2003, 23(7): 23-27.
[7]趙偉,涂春鳴,羅安,等.適用于電氣化鐵路的單相注入式混合有源濾波器[J].中國電機工程學報,2008,28(21): 51-56.
[8]周京華,潘逸葛,李津,藍志茂,陳亞愛.用于新型同相供電功率單元的單相PWM整流器研究.電力電子技術,2012,46(8): 40-43.
[9]陳堅.電力電子學一電力電子變換和控制技術.北京:高等教育出版社,2002.
[10]林渭勵.現代電力電子電路.浙江:浙江大學出版社,2002.

碩士電力工程畢業論文范文精選篇四


第一章 緒論

1.1 選題背景和研究意義
世界經濟和電力行業高速發展,能源供需矛盾突出,使得常規能源供應日趨緊張。特別是近年來,世界能源供應的可持續性受到越來越廣泛的關注,發展可再生能源成為全世界可持續發展的必然選擇[1][2]。傳統能源是指在當前科技發展水平下,技術成熟且在人類社會生產消費過程中廣泛應用的能源類型。大部分的常規能源雖然存在環境污染和不可再生等缺點,但對于電力系統來說幾乎不存在隨機性、間歇性等不確定性問題。聯合國開發計劃署把新能源分為以下三大類:大中型水電,新可再生能源和傳統生物質能,其中新可再生能源包括小水電(Small-hydro)、太陽能(Solar)、風能(Wind)、現代生物質能(Modern biomass)、地熱能(Geothermal)、海洋能(Ocean)。這些新能源的大力發展對緩解能源供應壓力、落實我國能源發展戰略和調整電源結構具有非常重要的作用[3][4]。在我國,可用于風力發電的風資源總量巨大,據國家發改委擬定的風電發展規劃,2020 年左右我國的風電裝機累計容量將達到 30GW,到 2050 年我國電源結構中風電所占的比例將為 10%左右,成為重要的發電能源[5][6]。雖然新能源有著上述很多優點,但是新能源的接入使得電力系統在發輸變配用等各個環節面臨的間歇性、隨機性和不可控性等不確定因素日益增加,成為影響電力系統安全穩定、經濟高效運行的重要制約因素,所以本文將具有上述特點的電源稱為“不確定性電源”。
本文提出的電力系統生產模擬的概念不僅僅包含常規隨機生產模擬,還涉及計劃檢修和機組組合,以及電網的調峰、調頻問題研究等,這些工作在電力工業發展中至關重要且無法替代,能夠對電力系統的電源規劃、運行模擬以及安全可靠性等進行評估[7][8]。當大量的不確定性電源接入電力系統后,常規的電力系統隨機生產模擬已經無法全面衡量其對于電力系統帶來的影響。不確定性電源自身具有隨機性、間歇性和波動性,會影響電力系統的機組計劃檢修,機組組合的制定以及系統的發電經濟性、可靠性等。不確定性電源加入系統往往需要增加系統的備用容量,其反調峰特性使得系統等效負荷峰谷差增大,給電網調頻、調峰帶來不利影響,在極端情況下電網需要電網采取棄能手段來維持系統安全運行。正是在這樣的背景下,研究適合不確性電源接入的電力系統生產模擬,也就是本文所提出的“柔性生產模擬”具有重要理論意義和現實意義。

1.2 電力系統不確定性研究現狀
電力系統是由數量龐大的各類電氣元件組成,包含數量眾多的發電機、不同電壓等級的變壓器和輸配電網絡以及各種電力負荷。如此大規模、高復雜度的非線性系統中不可避免的存在大量的主觀或客觀的不確定性。其中較為常見的不確定性有負荷的隨機變化、機組出力的隨機波動、機組的隨機停運、線路的隨機故障等。電力系統不確定性來源主要包括[10]:(1) 內因。電力系統中各種元件、裝備、設備等自身的不確定性是電力系統不確定的主要來源。(2) 外因。電力系統規模日益龐大,時間和空間復雜性越來越明顯,整個電力系統運行極其容易受到外部不確定性因素的影響。(3) 數據量測不確定。在電力系統中存在大量的測量儀表的量測值存在不確定性,體現在測量數據中的隨機誤差并表現出一定的統計規律性,相互之間具有“抵償性”這是隨機誤差統計特性的集中表現[11]。(4) 預測不確定性。任何的預測模型像電力系統中常見電力負荷預測和電源出力預測等,都有其局限性,只能近似反映出被預測對象的大致規律性。特別是在電力系統中存在大量不確定性因素情況下,常規的確定性方法即使考慮到不確定性因素,卻仍然不能充分反應本質規律[12]。目前國內外在電力系統不確定性研究方面主要集中在電力系統供需預測、電力系統運行、電力系統規劃、以及電力市場等方面。在電力系統供需預測方面,通過將供需預測的誤差看成具有某種分布的隨機變量,并建立供需預測誤差分布特性的統計模型,將其與確定性的供需預測結果進行疊加實現概率性供需預測。文獻[13]提出了一種基于負荷預測誤差特性的統計分析的概率性預測方法,從時段與負荷水平 2 個聯合維度上建立了對預測誤差分布規律進行統計分析的模型。文獻[14]提出了一種基于信息向量機的概率性負荷預測方法,文獻[15]考慮到大規模電網預測誤差估計的困難性,提出將大規模電網有效分割成若干個子網,并以子網累加方式預測大規模電網的負荷,而通過各個子網的預測誤差分布得到整個大電網的偏差分布規律。

第二章 電力系統不確定性分析與“柔性生產模擬”

2.1 引言
隨著大規模風電等隨機性、波動性、間歇性電源的接入,電力系統電源的不確定性大大增加。這些不確定性電源的輸出功率不能像常規電源那樣恒定和可控,進而引發一系列問題,諸如電壓頻率的波動、電壓的閃變、諧波諧振、電網的短路故障、網損以及低電壓穿越等等。目前我國的風電、光伏的裝機容量和接入比例都不是很大,這些不確定性電源的接入對于電網造成的影響不甚明顯。特別是當電網發生故障時,可以直接將上述不確定性電源從電網中切除,待電網故障消除恢復穩定之后再重新接入。在電網中存在足夠的備用容量時,切除小容量不確定性電源的操作并不會對電網產生太大沖擊,一般電網的穩定性也不會受到太大影響。但是隨著新電源接入容量的不斷提高,這些隨機性電源輸出功率的波動或者電網故障時候的切除都會對電網的正常運行產生嚴重危害,特別區域電網互聯,使得這種影響的深度和廣度更大。本章首先對電力系統中的不確定性因素從形成范圍和原因、影響對象以及時間尺度等方面進行了分類,并探討了電力系統中不確定性因素的特點。然后著重對于電力系統的負荷和不確定性電源進行建模,考慮到目前新能源接入往往需要采用適當的儲能與之配合,選取了抽水蓄能儲能系統進行建模。在研究電力系統不確定性因素的基礎上,從負荷不確定性、發電出力不確定性、線路潮流不確定性、投資和回報不確定性等方面總結了其對電力系統規劃、運行控制和決策等各環節帶來的不利影響,說明了研究電力系統不確定性的重要意義,并提出了電力系統“柔性生產模擬”的概念和體系。

第三章 含不確定性電源的隨機生產模擬 ...........18
3.1 引言 ..........18
3.2 不確定性電源出力預測 ..........19
3.3 基于序列運算頻率法的隨機生產..........26
3.4 序列運算頻率法流程 ..........32
3.5 算例 ..........35
3.6 本章小結 ..........43
第四章 含不確定性電源的電力系統檢修..........45
4.1 引言 ..........45
4.2 多目標優化理論 ..........46
4.3 含不確定性電源的機組檢修計劃 ..........49
4.4 機組檢修計劃的非支配排序改進..........56
4.5 含不確定性電源的機組組合問題 ..........61
4.6 算例 ..........67
4.7 本章小結 ..........73
第五章 基于改進遺傳 K-MEANS 聚類算法..........74
5.1 引言 ..........74
5.2 風電場風速模型建立 ..........75
5.3 單機表征與多機表征思想 ..........77
5.4 改進遺傳 K-means 聚類算法 ..........78
5.5 基于改進 GKA 的風電場多機聚合建模..........83
5.6 算例 ..........83
5.7 本章小結 ..........88

結論

本文對于含不確定性電源的電力系統電源規劃做了進一步研究,將傳統的電源規劃評估理論加以拓展和延伸,提出了含不確定性電源的電力系統“柔性生產模擬”方法和流程。電力系統“柔性生產模擬”從長、中、短三個時間尺度對電源規劃方案進行全面評估:長期方面,對電源規劃方案進行基于序列運算頻率法的隨機生產模擬,計算其經濟性、可靠性指標,并評估不確定性電源接入電力系統帶來的影響;中期方面,考慮電源規劃和電網運行之間的交互影響,對電源規劃方案進行檢修安排和機組組合的制定;短期方面,為評估電源規劃方案對于不確定性電源的接納能力以減少棄能電量,通過基于調峰調頻分析的電力系統棄能評估方法進行研究。通過本文的研究完善了電源規劃評估理論,對相關工作總結如下:
(1) 提出了含不確定性電源的電力系統“柔性生產模擬”方法及流程,該方法能夠從長、中、短三個時間尺度對電源規劃方案進行全面評估。
(2) 提出了序列運算頻率法來研究含不確定性電源的電力系統隨機生產模擬,該方法保留了電源和負荷的時序特性,能夠最大程度對資源供-需過程進行最優化,并有效評估新能源大規模接入帶來的影響??紤]到電網中的負荷和發電機組的地理因素和多樣性,所提方法基于時序負荷曲線,突出了發電機出力和負荷曲線的時序特性以更加全面評估系統的經濟性和可靠性。此外,所提方法還利用等效負荷頻率曲線來評估大規模不確定性電源接入對于系統常規機組造成的影響。研究表明不確定性電源加入電網能夠在一定程度上降低系統的燃料費用、環境成本和總費用等,但是其所具有的隨機性、間歇性和波動性等特點增加了常規機組的啟停次數和整個系統的啟停成本。另外,不確定性電源具有一定的容量可信度,可以替代部分容量的常規機組,但是其對于系統的可靠性貢獻偏低,因此對于不確定性電源的替代性滲透率提出了一定的要求。

參考文獻
[1] 江澤民.對中國能源問題的思考[J].上海交通大學學報,2008,42(3):345-359
[2] 王琦,李桂華,孫洋,等.可再生能源發展碩士論文范文與就業潛力分析[J].可再生能源,2007,25(3):102-105.
[3] 劉開?。訌婋娋W建設促進風電產業化發展[J].上海電力,2007(01):5-8.
[4] 李俊峰,高虎,施鵬飛,等.中國風電發展報告 2007[M].北京:中國環境科學出版社,2007.
[5] 可再生能源中長期發展規劃[R].國家發展和改革委員會.2007.
[6] 王學良.風電場可靠性評估研究[D].天津:天津大學,2009.
[7] 王錫凡.電力系統優化規劃[M].北京:水利電力出版社,1990.
[8] Stremel J P,Jenkins R T,Babb R A,et al.Production costing using the cumulant methodof representing the equivalent load curve[J].IEEE Transactions on Power Apparatus andSystems,1980,PAS-99(5):1947-1956.
[9] 彭錦,劉寶碇.不確定理論及其公理化體系[J].黃岡師范學院學報,2004,24(3):1-9.
[10] 康重慶.夏清,徐瑋.電力系統不確定性分析[M].北京:科學出版社,2011:3-29.

碩士電力工程畢業論文范文精選篇五


第一章 緒論

1.1 研究背景和意義
1.1.1 電力系統電壓穩定問題
為了更靈活、合理、高效地利用能源、資源并保護環境,過去幾十年間,國內外電力系統日益向大機組、大電網、超高壓和遠距離輸電方向發展而逐步發展成為典型的第二代電力系統[1]。隨著電力系統的結構和運行日漸復雜,設備之間的聯系日漸緊密、廣泛,安全穩定問題日漸突出,成為國際電力工業界和電工學界所共同面臨的主要挑戰之一。自二十世紀七十年代以來,世界上一些大電網相繼發生多起由電壓失穩引起,或發展伴隨電壓失穩乃至電壓崩潰的電網瓦解性事故[2-10]。這些事故每次均帶來巨大的經濟損失,甚至引起了社會的紊亂。此外,電壓持續偏低的異常事件也時有發生。這些事件雖未能最終造成系統電壓崩潰,但也在國際電工學界也引起了震動。大量資料和運行經驗表明,在現代電力系統中,電壓穩定性問題主導的事故與功角穩定性、頻率穩定性主導的事故相比,更具“突發性”和“隱蔽性”[11, 12],給電壓穩定的監測、分析和控制造成了困難。近四十年來的電壓崩潰性事故,以及電壓穩定性問題本身的復雜性,使得電壓穩定這個長期被忽視的問題,日漸成為國際電工學界關注的焦點。1990 年的國際大電網會議上,電力系統運行與控制小組將電壓穩定性問題列為頭號重點研究課題。IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,電氣電子工程師協會)也成立了工作小組,專門調查和研究電壓穩定性問題。目前,對電壓穩定性問題的研究雖已取得了很大的進展[13],但與其它穩定性問題相比,不僅電壓崩潰問題的理論體系尚未完全建立,甚至對其機理的認識也未完全統一,安全指標的建立和離線、在線計算,規劃及運行過程中的優化問題仍有待更深入地研究。進入 21 世紀以來,國內外電力行業、研究機構和企業開展了一系列研究與實踐,對未來電網的發展模式進行了積極的思考與探索。智能電網的理念逐步萌發形成,成為全球電力工業應對未來挑戰的共同選擇。在世界智能電網的建設實踐中,我國電網企業提出了建設堅強智能電網的戰略目標[14]。以特大功率、特長距離為特征的交流特高壓骨干網,特別在其建設初期,在一定程度上打破了我國區域交流系統分區運行的傳統格局,潮流大范圍轉移、波動的可能性增加,給電力系統穩定運行帶來了新的挑戰。另一方面,建設經濟高效的堅強智能電網,要求提高電網運行和輸送效率,降低運營成本,促進能源資源和電力資產的高效利用。這就對電網規劃和運行控制的經濟性也提出了更高的要求。綜上所述,無論從理論體系的構建及其自身發展,還是實際電力系統發展趨勢的技術需求來看,對電壓穩定性問題的機理、分析方法、指標及其應用的研究如今仍具有重要意義。

1.1.2 電力系統無功規劃問題
電力系統無功規劃和運行管理是實際電力系統維持、改善供電電壓及電壓穩定性,提高電網運行效率和經濟性的重要手段。自 20 世紀 60 年代起,最優潮流被引入電力系統,并逐漸發展成為改善電網規劃、運行的有力決策工具。半個多世紀以來,隨著計算機技術、優化理論和算法科學的長足進步以及電力系統自身焦點問題的變遷,無功規劃和運行的優化問題在內容和方法上都獲得了極大的豐富,并將繼續跟隨新一代電力系統的發展獲得更為廣泛的應用前景。目前關于無功優化的研究存在兩種趨勢,一是走向“綜合仿真”,即盡可能全面真實地反映規劃、運行中需要統籌兼顧的各種目標,以及無功設備乃至系統的實際運行特性;二是走向“簡化實用”,即通過合理地選擇、改進和簡化優化算法并加強同電力工業界生產運行實際的結合,使無功優化能夠真正應用于大系統實踐。以上兩個方向有時是相互沖突的,不同的取舍和融合思路即催生出各種各樣的優化模型和算法。就目前成果來看,統籌考慮經濟性和電壓穩定性的無功優化已取得了一定的成果[15, 16],但對于兩者相互關系的數學抽象一定程度上仍存在意義不明確、不合理的情況,對暫態或動態的電壓穩定性尚缺乏充分地考慮,負荷增長和相應的發電安排的不確定性也未得到足夠合理的處理,這些都有待進一步研究。

第二章 靜態電壓穩定性的支路阻抗裕度指標

2.1 引言
1.2.1.4 節指出,在一些常規的近似之下,基于潮流方程得到的靜態穩定極限點,同時也是考慮動態特性的代數微分系統的分岔點。分岔點揭示了整個狀態空間中流的拓撲“跳變”,從而可以預示系統的運動穩定性改變。因此,通過計算潮流約束下的靜穩極限點,可以有效估計電力系統在參數變化后的小干擾穩定性。1.2.1.5 節指出,負荷裕度指標隨參數擾動(負荷增長)線性變化,有利于穩定性預測,是應用最為廣泛的靜態電壓穩定性指標。近四十年來,人們對負荷裕度指標的模型和求解算法提出了豐富的改進。圖 1-2 定義的負荷裕度指標,反映了實際電力系統負荷增長的有限不確定性,使用有功負荷總增量作為裕度指標,具有非常直觀的物理意義(即“負荷增長多少系統會發生靜失穩”),便于在工業界推廣應用。連續潮流算法具有較好的魯棒性和適用范圍,是目前占據主導地位的負荷裕度求解算法。然而,從 1.2.1.5 節的介紹中可以看到,對有功調度方式的模擬,是負荷裕度求解過程中一個無法回避的問題。從這一困難出發,本章提出了支路阻抗裕度指標作為對負荷裕度的有益補充,并由此將靜態電壓穩定分析拓展到網絡參數空間[127]。

2.2 在網絡參數
空間中引入裕度指標的動機為了說明引入新的穩定裕度指標的必要性和預期收益,本節從兩個方面闡述在網絡參數空間中引入裕度指標的動機:1)負荷裕度指標(下文也簡記為LM )的缺陷;2)網絡參數空間的重要性。

第三章 考慮靜態電壓穩定的無功......42
3.1 引言 ..... 42
3.2 三個基本考慮 .... 42
3.2.1 穩定性指標的位置.... 43
3.2.2 極限場景與基態場景的差異........ 44
3.2.3 支路阻抗裕度指標的應用....... 44
3.3 考慮靜態電壓穩定的兩階段無功..... 47
3.4 優化模型 ....... 49
3.4.1 第一步優化模型........ 49
3.4.2 第二步優化模型........ 50
3.5 優化模型的求解算法 ....... 51
3.6 兩階段規劃方法的總體流程 ..... 52
3.7 小結 ..... 54
第四章 基于等價問題轉化的規劃模型.......55
4.1 引言 ..... 554.2 等價問題轉化 .... 55
4.2.1 靜穩裕度和補償投入量的關系.... 55
4.2.2 第二步優化問題最優解的性質.... 58
4.2.3 第二步優化問題的等價形式........ 60
4.3 等價問題的解法 ..... 61
4.3.1 外層優化..... 61
4.3.2 子問題的解法....... 62
4.4 兩階段優化方法的詳細流程 ..... 70
4.5 小結 ..... 72
第五章 算例驗證與評價 ........73
5.1 引言 ..... 73
5.2 支路阻抗裕度指標計算 ........ 73
5.2.1 算例驗證..... 73
5.2.2 兩種裕度指標的比較..... 77
5.3 兩階段規劃問題的求解 ........ 79 
5.4 小結 ..... 84

結論

電壓穩定研究是與電壓崩潰事故相伴而生的。四十多年來,國際電工學界對電壓穩定問題投入了長期的關注,在概念、理論、方法和應用等方面都取得了豐富的成果。本文在梳理前人研究的基礎上,從工業應用需求和理論研究的自然延展出發,對靜態電壓穩定性指標和電壓穩定無功規劃方法進行了研究,主要結論如下:
(1)電壓穩定的負荷裕度指標具有隨擾動參數線性變化的良好性質,多年來,一直是應用最為廣泛的靜態電壓穩定性指標之一,而連續潮流算法,逐漸成為了計算負荷裕度指標的主流方法。然而,當負荷大幅增長時,由于計算模型難以對包括發電調度過程在內的系統復雜響應進行準確建模,目前常用的負荷裕度指標難以真正準確預測“負荷增長多少,系統會發生靜失穩”。
(2)在很多情況下,尤其在我國,負荷大幅增長往往并非導致系統電壓失穩的主要誘因。相比運行點在負荷空間中大幅外移導致失穩,網絡參數的變化導致負荷空間中靜穩極限曲面收縮是更為常見的電壓失穩誘因。因此,即便準確知道“負荷增長多少,系統會發生靜失穩”,也未必能有效預測“系統可能因何種變化走向靜失穩”。
(3)靜態電壓失穩是系統供給能力不能滿足負荷需求的結果。將負荷增長作為穩定性試探場景,負荷裕度指標只是借由負荷參數從“系統可承受的需求變化”的角度對穩定性進行度量,而忽視了供給能力變化對穩定性的影響。利用網絡參數直接度量“系統可承受的供給能力變化”從而度量穩定性,也應是描述系統靜態電壓穩定性的重要視角。
(4)網絡參數空間對于分析靜態電壓穩定性具有重要的意義。它與負荷空間的互補和對稱性,它在度量系統供給能力變化方面的優越性,啟發我們在網絡參數空間中分析靜態電壓穩定性。
(5)支路阻抗空間相對于負荷空間具有獨立的意義,一般無法避開支路阻抗空間而在負荷空間中找到等效的路徑來間接描述系統在支路阻抗空間中的變化及其影響。然而,支路阻抗空間中確實存在與負荷空間中類似的靜穩極限,許多基于負荷空間的概念、方法都可以移植到支路阻抗空間中,支路阻抗參數的小擾動也可由負荷參數的擾動來等效,這都給在支路阻抗空間中分析靜態電壓穩定提供了便利。
(6)本文提出的支路阻抗裕度指標從度量系統供給能力變化的角度,能有效評估系統的靜態電壓穩定性。求解過程中得到的最危險阻抗增長方式,能有效指示靜態電壓穩定關鍵支路。
(7)提高靜態電壓穩定性的投資通常滿足邊際利潤遞減規律,因此對穩定性的要求本質上就更接近“達標即可”的約束,而非“越大越好”的目標,穩定性指標作為優化問題的約束條件更為恰當。
(8)通常系統正常運行時的場景和約束,與計算靜穩定裕度時穩定極限點處的場景和約束有很多不同。因此,在建立電壓穩定無功規劃模型時,應該區分基態運行場景和極限運行場景,并相應區分補償設備投入量和配置量。
(9)當網絡普遍采用雙(多)回線時,支路阻抗裕度指標可用于估計 N-1 故障后系統支路阻抗裕度指標的下界,這一特性具有廣泛的應用價值。

參 考 文 獻
[1] 慕莉. 中國科學院院士周孝信訪問山大并作報告[EB/OL]. 2009 [2009-12-03].
[2] Younas M W, Qureshi S A. Analysis of www.51lunwen.org/dljs/ Blackout of National Grid System of Pakistan in 2006and the Application of PSS and FACTS Controllers as Remedial Measures[C]. ElectricalEngineering, 2007. ICEE '07. International Conference on. Hong Kong, 2007.
[3] Chunyan L, Yuanzhang S, Xiangyi C. Analysis of the blackout in Europe on November 4,2006[C]. Power Engineering Conference, 2007. IPEC 2007. International. Singapore, 2007.
[4] Sun S Y, Shu H C, Yang Y, et al. Analysis on cascading outages of Yunnan-GuangdongUltra-high voltage transmission system[C]. Electric Power Conference, 2008. EPEC 2008. IEEECanada. Vancouver, 2008.
[5] Makarov Y V, Reshetov V I, Stroev A, et al. Blackout Prevention in the United States, Europe,and Russia[J]. Proceedings of the IEEE. 2005, 93(11): 1942-1955.
[6] Voropai N, Hammons T. Blackouts: Remedial measures and restoration practices - Asian andAustralian experience[C]. Power and Energy Society General Meeting - Conversion and Deliveryof Electrical Energy in the 21st Century, 2008 IEEE. Pittsburgh, 2008.
[7] Andersson G, Donalek P, Farmer R, et al. Causes of the 2003 major grid blackouts in NorthAmerica and Europe, and recommended means to improve system dynamic performance[J].Power Systems, IEEE Transactions on. 2005, 20(4): 1922-1928.
[8] Sforna M, Delfanti M. Overview of the events and causes of the 2003 Italian blackout[C]. PowerSystems Conference and Exposition, 2006. PSCE '06. 2006 IEEE PES. Atlanta, 2006.
[9] Ruiz C A, Orrego N J, Gutierrez J F. The Colombian 2007 black out[C]. Transmission andDistribution Conference and Exposition: Latin America, 2008 IEEE/PES. Bogota, 2008.
[10] Berizzi A. The Italian 2003 blackout[C]. Power Engineering Society General Meeting, 2004.IEEE. Denver, 2004.

碩士電力工程畢業論文范文精選篇六


第 1 章 緒論

1.1 研究背景
電力產業作為國家基礎產業,在信息高速發展的今天面臨著前所未有的機遇和挑戰。近年來,我國經濟發展迅猛,并且隨著經濟的不斷發展,用戶對優質、可靠、低成本電量的需求日趨加劇。然而,需求過旺勢必會引起能源問題的緊張。面臨嚴峻的資源壓力,電網不僅需要在大范圍內實現資源的優化配置,還需要對電力體制進行必要的變革,顯然傳統的電網已無力滿足這些需求。在信息技術,通訊技術以及計算機技術等高新技術迅速發展的今天,為了應對能源挑戰,智能電網應運而生。所謂智能電網即實現企業輸配設施與先進的信息技術、計算機技術等深度融合的新型電網。智能電網的優勢在于其可觀測、可控制、可進行實時分析,這些優勢的存在使得智能電網對于提高用電效率、保障用電質量和安全性以及節能節電方面具有很大的可發揮空間。我國國家電網公司于 2009 年 5 月,在特高壓輸電國際會議上首次提出了建設“堅強智能電網”的戰略目標和發展思路。另外,為了保障未來可靠、高效、優質的電量供給,國家電網將智能電網的推進劃分為三個階段,即規劃試點階段、全面建設階段和引領提升階段。目前我國電網的發展尚處于全面建設階段,全國各地紛紛出臺智能電網實施計劃,將智能電網的構建提上工作日程。
黑龍江省化石能源以及風能資源豐富,支撐著東北地區的經濟發展,是國家重要的能源基地。為了積極響應國家電網大力推進“三集五大”體系建設,實現“兩個轉變”的號召,黑龍江省加大對電網的投資力度,大力推進智能電網的構建。A 市地處黑龍江省東北部,曾以“煤城”著稱。然而資源的不斷開采使其被國家列入資源型城市轉型的試點城市。A 市政府通過對該市煤炭、林木、電力等優勢資源的整合,提出了“758”跨越發展的戰略,使得 A 市經濟發展模式由單一型向著多元化轉變。當然,經濟發展的多元化需要 HG 電業局提供更多的電力支撐。另外,近幾年 A 市為了適應國家“十二五”發展規劃、地方經濟建設總體規劃及振興東北老工業基地總體部署,大批的重點產業項目陸續立項、開工和建設。HG 電業局亦需要為這些項目的開展提供能源保障。然而,在 HG 電業局跟蹤服務大項目建設過程中,發現大項目信息更新頻繁且數量繁多,信息獲取渠道、招商渠道、投資額度、負責單位以及建設地點等信息存在很大差異,項目建設地域和跟蹤服務人員不同。信息的集成性很差,并且統計比較困難,存在信息傳遞更新緩慢、缺乏連續性的實際情況。HG 電業局急需開發一套以項目儲備為中心,并能夠拓展項目規劃,進行負荷預測的集成系統軟件,從而可以填補項目規劃、儲備及負荷預測管理的空白,進一步規范項目管理,更好地服務項目建設。該系統可以通過地理圖形與數據的有機結合進行科學研究,以歷史數據和實時數據為基礎,以地理信息系統為平臺,制定出科學、合理的項目規劃方案,使儲備庫項目信息更新、查看實時化,便于查詢、統計、篩選和錄入。同時該系統的構建使得 HG 電業局對各個項目的跟蹤服務更加便捷、連續,可實現多人同時錄入多渠道收集的信息,保證了信息數據的完整性和準確性。另外,還可以通過儲備庫項目的信息數據,準確地統計、分析、預測負荷,為領導、決策層及相關職能部門科學規劃、超前服務、開拓市場提供可靠依據。

1.2 研究意義

1.2.1 理論意義
作為國家基礎產業,電力行業承擔著能源資源優化配置的重要職責。而實現能源的合理配置,減少不必要的能源浪費需要依托一定的數據進行科學決策,對電網結構實施優化。但是現實生活中送電、配電、變電等的大量數據以及信息的差異化使得科學決策面臨一定的障礙,所以構建一個基于 GIS 平臺搜集數據、儲備數據、分析數據并與營銷控制系統、負荷控制系統集成的管理系統,即電力需求側儲備容量管理系統勢在必行。電力需求側儲備容量管理系統通過對實時數據的分析,自動生成電網規劃方案,并通過人工干預進一步完善規劃方案,提高工作效率、實現資源共享。智能電網技術的實現使得電力的承載能力得到明顯提升。我國能源負荷的逆向分布使得遠程輸電成為輸電系統的主導,集成的管理系統在對不同區域、不同用戶的數據信息進行分析形成規劃方案之后,各地區可根據自身經濟的發展情況以及能源資源的分布情況對方案加以完善,實現傳統的煤電與可再生能源如風能、太陽能等發電相結合的供電方式。HG 電業局電力需求側儲備容量分類管理系統的開發與建設,在現有國家電網資源和技術的基礎上,實現靈活的輸電結構,實現了資源的優化配置,同時資源的優化配置根據未來市場需求做出靈活調整,這樣又充分發揮了市場配置資源的能力。

第 2 章 HG 電業局電力需求側儲備容量管理現狀

2.1 HG 電業局概況介紹
A 市下轄蘿北、綏濱兩個邊境縣和 6 個行政區,地區總面積 1.5 萬平方公里,人口110 萬,市區人口 70 萬。1945 年建市,是一座以煤炭為主的礦產資源型城市,煤炭儲量 26 億噸,年產原煤 2200 萬噸。HG 電業局于 1989 年 1 月 1 日正式成立,主要擔負著 A 市部分市區及蘿北、綏濱兩縣和伊春市金山屯區等地區供電任務。供電區人口近 115 萬人,供電面積約 1.56 萬平方公里,營業戶數 8.98 萬戶。供電區內有龍煤集團鶴崗分公司、西林鋼鐵公司、烏拉嘎金礦等大客戶。截至 2012 年末,企業固定資產原值 14 億元,職工總數 746 人。鶴崗電網有 35 千伏及以上變電所 19 座,主變 29 臺,主變容量 185.6 萬千伏安,其中:220 千伏變電所 6 座,主變 10 臺,容量 135 萬千伏安;110 千伏變電所 13 座,主變 19 臺,容量 50.6 萬千伏安。有 35 千伏及以上輸電線路 46 條,共計 1055 公里;城市配電網有 10 千伏配電線路 35 條,共計 286 公里;有配電變壓器 468 臺,總容量15.7 萬千伏安。2012 年,完成售電量 28.03 億千瓦時。HG 電業局下設十二個部室,分別為人力資源部、財務資產部、發展策劃部、基建部(項目管理中心)、電力調度控制中心、辦公室、安全監察質量部、監察審計部、黨群工作部(工會辦公室)、電力經濟技術研究所、營銷部(客戶服務中心)、運維檢修部(檢修公司) 。如果大項目規劃儲備系統實施后,有很多涉及到發展策劃部、運維檢修部(檢修公司)、基建部(項目管理中心)包括各縣局的一些服務大項目的情況,他們都可以使用系統進行錄入,實現多節點數據錄入。近年來,HG 電業局先后榮獲黑龍江省創建勞動關系和諧企業達標單位、黑龍江省文明單位標兵、黑龍江省先進基層黨組織、黑龍江省八大經濟區、十大工程建設勞動競賽優勝單位、全國“模范職工之家”、全國“五一”勞動獎、全國創建文明行業先進單位、全國文明單位、全國實施用戶滿意工程先進單位、國家電網公司文明單位標兵等多項榮譽稱號。

第 3 章 HG 電業局電力需求側儲備容量分類管理系統總體框架 .....16 
3.1 相關概念界定........16 
3.2 系統需求分析........17 
3.3 系統設計目標與設計原則 ........18 
3.3.1 系統設計目標......18 
3.3.2 系統設計原則......18 
3.4 系統的總體架構設計 .........19 
3.5 系統的技術構架與要求 .....21 
3.6 系統開發環境........23 
第 4 章 HG 電業局電力需求側儲備容量....26 
4.1 系統設計思路........26
4.2 系統業務操作平臺總體功能模塊設計 .........28 
4.3 系統業務操作平臺子功能模塊設計 ......30
4.4 系統管理平臺和自主平臺設計........35 
4.4.1 系統管理平臺設計.....35 
4.4.2 系統自主平臺設計.....37 
4.5 系統開發設計流程.......38 
第 5 章 HG 電業局電力需求側儲備容量.....40 
5.1 項目的組織.....40 
5.1.1 項目的組織方式.........40 
5.1.2 項目人員的配置及其職責.......40 
5.2 項目的實施.....41

結論

作為國家基礎產業,電力行業承擔著能源資源優化配置的重要職責。而實現能源的合理配置,減少不必要的能源浪費需要依托一定的數據進行科學決策,對電網結構實施優化。電力需求側儲備容量分類管理系統通過構建一個基于 GIS 平臺搜集數據、儲備數據、分析數據并與營銷控制系統、負荷控制系統集成的管理系統,實現了對實時數據的分析,自動生成電網規劃方案,并通過人工干預進一步完善規劃方案,提高工作效率、實現資源共享,簡化了用戶的辦電流程,提高了對用電用戶的服務質量。本文從 HG 電業局電力需求側管理現狀及未來發展需求出發,設計“電力需求側儲備容量分類管理系統”。在設計電力需求側儲備容量分類管理系統的過程中以解決 HG電業局電力需求側管理存在的問題為第一要務,以符合其未來發展需要為前提條件,同時將先進的管理理念和技術手段融入系統中,從而保證系統的可行性與先進性。本文通過對 HG 電業局電力需求側管理現狀的分析,找到目前管理中存在的問題,提出電力需求側儲備容量分類管理系統建設的必要性,并根據調查問題列出電業局對于所構建系統的功能需求。然后依據系統的功能需求對所構建的系統進行設計開發,系統的設計包括總體框架設計和功能模塊設計兩部分。最后對項目的組織實施情況進行概述。在電力需求側儲備容量分類管理系統構建的過程中需要HG電業局注意以下幾點:一、考慮 HG 電業局自身的技術力量:在電力需求側儲備容量分類管理系統開發的過程中企業的技術人員是連接業務員與專業軟件開發商的橋梁,系統運行后諸如系統運行維護,系統修改維護等工作需要電業局自身的技術力量解決,所以電業局需要引進技術人才,解決技術力量不足的問題;二、系統開發過程中處理好系統開發人員與電業局人員的關系:系統的開發是一個長期的過程,其間需要電業局人員與系統開發人員的通力合作,如果兩者關系僵化將直接影響系統的開發過程;三、電業局各級領導對系統開發的重視程度:建立電力需求側儲備容量分類管理系統,涉及電業局的多個部門,如果其高層領導不對其加以重視,不認真配合,系統的開發工作將難以進行,所以需要各級領導的配合來保障系統的開發。

參考文獻
[1]劉曉,艾欣,楊俊.考慮未來碳排放交易的需求側備用競價與調度模式設計[J].電力系統自動化,2011,35(2):35-42
[2] 陳江華, 徐杰彥. 電網企業電力需求側管理目標的實現途徑和影響因素分析[J].電力需求側管理,2011,13(2):4-7
[3]回海濱,孔祥鶴.低碳經濟下的智能用電技術與環境安全[J].中國環境管理干部學院學報,2011,21(l):37-40.
[4]章鹿華,王思彤,易忠林等.高級計量架構(AMI)對智能電網下供用電關系的影響[J].電測與儀表,2011, 48(5) :33-36
[5]陳啟鑫,康重慶,夏清,等.低碳電力調度方式及其決策模型[J].電力系統自動化,2010,34(12):18-23.
[6]朱彬若,張慎明,王虎.樓宇智能用電能量管理系統設計與實現.華東電力[J].2010,38(4):0520-0522.
[7]李雅君.天津市電力公司用電信息釆集管理系統設計研究[D].天津大學,2010
[8]杜航.虛擬企業信息平臺安全保障體系研究[D].哈爾濱理工大學,2008
[9]周恒俊,曹晉彰,郭創新,等.基于 ASOA 集群智能微網的信息化管理平臺設計.電力系統自動化,2010,34(13):66-71
[10]陳建民,周健,蔡霖.面向智能電網愿景的變電站二次技術需求分析 IJ].華東電力,2008,36(11):37-38.

碩士電力工程畢業論文范文精選篇七


第1章緒論

1. 1研究背景
1. 1.1引言
隨著石油資源的日益匱乏和石油價格的不斷上漲,能源問題已經成為每一個國家的戰略問題,受到全世界的持續關注。在這樣一個國際大環境下,世界各國都在不斷優化本國的能源消費結構,努力實現多元化及多源化。與此同時,全球氣候持續變暖和生態環境不斷惡化,人類的環保意識也在逐步地增強,對清潔能源的渴求也越來越強烈。天然氣作為一種清潔能源,越來越受到政府和企業的重視。相比于其他的能源,天然氣具有熱效率高、經濟效益高、有害氣體和C02排放低、運輸便捷、儲存安全等優勢。同時,天然氣資源豐富,目前己得知全世界的天然氣總儲量約為400萬億m3,其中目前可開采的天然氣約為170萬億m3,這一儲量可滿足今后70年的需要。作為本世紀消費量增長最快的能源,預計在2040年天然氣供應量在能源消費中的比重將達到51%,超過石油及煤炭,從而成為世界上的“第一能源”⑴。但是天然氣往往遠離最終的消費用戶,其運輸過程中的管線不僅造價十分昂貴,而且在施工過程和后續的運輸管理上需要耗費巨大的人力和財力,海上運輸天然氣就成為一種便捷、高效的運輸方式。天然氣的海上運輸就是將天然氣在-163°C下液化,以液態的方式通過LNG (Liquefied Natural Gas)船運輸。目前,隨著全球LNG交易量的迅猛發展,LNG船舶正以年均新船需求近40艘的速度快速增長[2]。因此,對LNG雙燃料電力推進系統進行安全評估具有科學價值。

1.1.2雙燃料電力推進系統LNG船的優勢
自1964年世界上第一艘LNG船開始建造以來,LNG船一直采用蒸汽輪機作為動力推進裝置。因為LNG船對交貨時效性有很高的要求,蒸汽輪機不但可以輸出較大的功率,而且具有較高的可靠性,從而滿足了 LNG船對高航速的要求。同時蒸汽輪機的鍋爐既可燃燒重油或LNG的蒸發氣,也可采用一定比例混合燃燒,這就使得LNG蒸發氣的問題得以解決,并且整個系統的維修保養量很低,在航運業其他類型船舶早已采用經濟性更好的柴油機作為推進系統裝置時,蒸汽輪機依然在LNG船舶中被廣泛的釆用。但是,與柴油機相比,蒸汽輪機最主要的缺點就是熱效率低、燃料消耗大、經濟性差。此外,蒸汽輪機系統的機動性差,在機艙的布置方面占用的空間大,由于蒸汽輪機員円漸稀缺導致了人力成本也隨之增加。隨著科技水平的提高,航運業也在不斷探索用經濟性好、可靠性高的推進裝置替代蒸汽輪機裝置。2002年2月,法國大西洋船廠幵始為法國天然氣公司建造世界上第一條使用雙燃料電力推進系統的LNG船,船舶命名為“Gaz de FranceEnergy",如下圖1.1所示。該船由四臺6紅的瓦錫蘭50DF發動機提供動力,可以在僅有三臺發動機供電的情況下使船舶以16節的速度航行,四臺發電機的總功率達22. 5賣。2003年法國天然氣公司又訂購了一條153000 m3的LNG船,該輪船總輸出為39.9MW,采用四臺雙燃料發動機作為動力系統,其中包括三臺12虹瓦錫蘭50DF發動機和一臺6社的50DF發動機。.這兩條LNG船創新性地應用了燃氣柴油機電力推進(D.G.E)系統及全新CS1薄膜貨物維護系統,這兩項重大突破已經對LNG造船行業產生了深遠影響[3]。因為雙燃料電力推進系統發電機組的原動機采用瓦錫蘭50DF雙燃料發動機,正常工作時通過燃燒99%的天然氣和1%的燃油混合氣,從而推動雙燃料發電機組產生電能,推動螺旋槳轉動,為船舶提供動力。這種雙燃料發電機的氣體燃燒模式比單一的使用燃油作為燃料更為經濟,符合國家的可持續發展戰略;并且在防止溫室效應,保護海洋環境方面也具有積極意義。不僅如此,當天然氣系統出現故障時,可以切換到燃油狀態,具有極大的可靠性以及安全性。截止2012年6月,全球已經有100艘LNG船采用了瓦錫蘭50DF發動機的雙燃料電力推進系統,大約占全球同類船隊總數的25%。

第2章安全評價研究綜述

2. 1安全評價理論概述
安全評價是通過分析系統或工程中潛在的或固有的危險,預測造成危害和發生事故的可能性和嚴重程度,從而為科學管理、安全生產提供理論依據。其目的包括:系統的對工程、設計、建設、運行等過程進行科學的分析,找出安全隱患;針對可能發生的安全隱患,預測可能導致的事故,了解系統的現實危險性;對于這些事故隱患,制定相應的管理措施,降低事故發生率;促進企業安全管理的科學化,實現安全管理的系統化等幾個方面不僅如此,安全評價對于提高公司員工的安全責任意識,幫助監督管理部門消除安全隱患實現生產過程的本質化安全,為公司管理層制定更好的安全管理計劃有重要的意義,同時也有助于政府部門對生產經營單位的安全生產進行宏觀調控[9]。安全評價的種類包括安全預評價,安全驗收評價,安全現狀評價,定性安全評價,定量安全評價以及定性安全評價和定量安全評價的結合六個方面。綜合安全評價方法是從整體出發,全面分析可能對被評價對象造成影響的各個方面,預測可能發生的事故和概率,并能對事故發生后的嚴重性進行系統的分析。這給相關人員提供了阻止危險事故發生的機會,使事故造成的損失降到最低。綜合安全評價方法摒棄了傳統被動的事故之后的總結分析,實現了預見性風險控制。這種方法可以有效降低風險發生后造成的巨額損失,且其評價結果真實可靠,可以在較長時間內加以使用。不僅如此,由于該方法可以同時使用定性分析和定量分析方法,也可對他們進行單獨應用,因此該方法比其他方法的評價結果更加準確科學,也更加系統化。

第3章LNG船雙燃料電力推進系統安全..........10
3.1危險源的識別........ 10
3.2 LNG船雙燃料電力推進系統綜合........11
3.3人員因素........11 
3.3.1公司管理人員........ 12
3.3.2機艙管理級船員........ 12
3.3.3機艙操作級船員........ 13
3.3.4機艙支持級船員........14 
3.4設備因素........ 15
3.4.1燃氣供給系統........ 15
3.4.2燃油供給系統........ 16
3.4.3船舶電站系統........ 17
3.4.4電力轉換與傳動系統 ........18
3.5環境因素........ 19
3.6管理因素........ 21
第4章LNG船雙燃料電力推進系統安全........ 24
4.1因素集和評價集的建立........ 24
4.2權重的確定........ 25
4.3因素隸屬度的確定........ 28
4.4模糊算子的確定........ 29
4.5安全評價模型的建立........ 29
4.6最終評價向量的清晰化........ 29
第5章LNG船雙燃料電力推進系統安全........ 31
5.1各層級因素權重的計算........31
5.2各影響因素隸屬度的計算........ 36
5.3 LNG船雙燃料電力推進系統綜合安全........ 38

結論

本文主要研究結論如下:
1、研究了 LNG船雙燃料電力推進系統安全影響因素,并運用系統工程的原理,在FSA的框架下,根據“醒EM”理論從“人員一設備一環境一管理”四個方面,分層次建立了安全評價指標體系。
2、在安全評價過程中,運用層次分析法對推進系統進行研究,發現機船支持級船員、燃氣供給系統、自然環境、安全作業規定是系統中的薄弱環節;然后運用模糊綜合評判方法進行定量計算,發現LNG船雙燃料電力推進系統的整體安全狀況良好。
3、通過系統分析各評價因素的權重和隸屬度,得到各因素的綜合評價值,并提供了相應的控制方案和決策建議,最終為減少LNG船雙燃料電力推進系統事故的發生率提供了科學依據。

參考文獻
[1]崔向東.雙燃料發動機——新型液化天然氣船主推進裝置[J].世界海運,2008, 31 (2):33-35.
[2] 大志.LNG船舶推進裝置的選擇與管理[D][D].大連:人連海事人,2007.
[3]彭巖,朱玉搭.LNG船舶推進裝置對比分析[J].世界海運,2008,31(2) : 36-37
[4]方正平,張李平,金一峰.加強船員實操性檢査確保轄區船員適任[J].天津航海,2009,3: 015.
[5]史文文.LNG氣化站的風險評價及預警系統的構建[D].哈爾濱工業大學,2010.
[6]劉鐵民,張興凱,劉功智.安全評價方法應用指南[M].化學工業出版社,2005.
[7]許智杰.基于FSA的VLCC廠修綜合安全評價[D].大連海事大學,2011.
[8]韓利,梅強,陸玉梅,等.AHP —模糊綜合評價方法的分析與研究[J].中國安全科學學報,2004, 14(7) : 86-89.
[9]楊踏鵬,王海,王雪章,等.綜合安全評價在船舶動力裝置中的應用[J].中國航海,2007 (1).
[10]高路.潮海灣客滾船火災安全評價的研究[D].大連海事大學,2009.


碩士電力工程畢業論文范文精選篇八


第一章 緒論

1.1 研究背景及意義
1.1.1 本文的研究背景
作為一個深度基于計算和通信系統、結合物理過程,從而賦予物理系統新型能力[2]的系統。CPS的構成包括:計算系統、大規模通信網絡、大規模傳感器網絡、控制系統和物理網絡。CPS可應用的物理系統覆蓋范圍小到心臟起搏器,大到國家級別的電網系統。承擔著提高物理系統靈活性、自治性、高效率、高可靠性和安全性等高要求,CPS應對日趨復雜的物理系統具備感知、仿真、分析和控制的功能和能力。盡管與物聯網都是強調物理實體的互聯,物聯網側重對物理世界感知,而CPS是在感知物理世界的基礎上進一步實現對各種物理實體的整體綜合化的最優控制[3]。根據NSF提出的CPS以及[1,2,4-7],其特點可以概括為以下幾點:每一個物理實體都具備傳感設備,能夠對信息進行采集和對行為進行感知,且具備網絡傳輸以及接收能力。多層面聯網。豐富的網絡互聯,以實現信息在系統內的流動和共享。利用物理實體內嵌入的控制設備和大規模分布式計算技術,控制所有系統組件,進而控制系統的整體行為。在時間和空間層面上此網絡結構是復雜的。系統可以充分的展現動態過程,軟件可以實現在線更新。高度的自動化,控制系統在每個層面上都應是閉環的。操作的可靠性、靈活性、適應性、安全性的高要求在已有的物理信息結合系統的基礎上,CPS作為一種針對系統的建模、分析、控制手段,通過加強網絡連接(包括傳感器網絡、通訊網絡)進而對系統內的信息進行了再次抽象。通過物理系統和信息系統的深度融合,從而實現更整體、更全面的優化建模、分析和控制。另一方面,發展電力系統智能化是必然需求??沙掷m發展已經成為社會、科學發展的基本出發點。
以可再生能源逐步代替化石能源,更好的利用信息技術改造現有能源利用體系,更高效地利用能源開發電網體系自然成為電力發展關注的焦點。其一,響應可持續發展、節能減排、環保等方面的要求,越來越多的分布式電源(Distributed Energy Resources, DER:包含分布式發電、分布式儲能和需求側的管理)參與到配電系統中,集成數以萬計的分布式電源并網運行。配電系統面臨著從傳統的單向潮流向雙向運行的挑戰。更好的開發利用新能源,是當今電力系統發展面臨的挑戰之一。其二,是提高已有設備的利用率。 當今的電網利用率還有待提高,大量的固定資產投入并沒有得到充分利用。因此,一個更高級的配電市場以優化資產的利用,加強電力公司和終端用戶的互動,實現更有彈性的負荷需求,成為了當今發展電力系統的另一個要求。其三,是提高電能質量和供電可靠性。隨著通訊和信息技術的長足發展,數字化技術的應用日益普及一方面對配電網的供電可靠性和電能質量提出了更高的要求,一方面它的引入對電力系統的發展將是更長遠的提升。因此,適應以上這三點新發展的目標需求,智能電網(Smart Grid, SG)這個基于數字化信息網絡、將節能減排、提高能源利用效率、提高安全水平,以及讓用戶成本和投資效益獲得雙贏的新型技術應運而生。針對智能電網技術,美國、歐洲建立了強大的研究群體,開展了IntelliGrid/SHG(Self Healing Grid)/ModernGird/Smart Grid[3,8-12]的研究,內容覆蓋發電、輸電、配電和售電等環節。根據[13-15],國家電網提出的智能電網的內涵包括堅強可靠、經濟高效、清潔環保、透明開放、友好互動,其基本特征是技術上實現信息化、自動化、互動化。根據美國電氣與電子工程師協會(IEEE)對智能電網的概括,它是一個系統的系統??梢詺w納合并智能電網這一概念于三個功能層面:(a)電力能量層,(b)通訊層,(c)IT/信息層。(b)和(c)的建設將(a)變得更加智能。
圍繞著解決、實現智能電網的三個主要目標,僅僅引入前沿信息技術是不夠的,需要全方面、立體地進一步發展電力系統現有的計算、通信和傳感技術,并實現信息系統和電力系統更緊密的融合協作是實現電力系統智能化的關鍵。與現有電網相比,智能電網的基本要求如下[16]:綜合考慮多種配電終端的控制和總體配電系統控制,包括:分布式電源,電力調節設備,無功補償設備和用戶能量管理系統等。支持大量的分布式電源接入,以提高系統的整體性、效率和靈活性。針對智能電網發展技術至今為止的發展來看,國家電網公司針對我國智能電網發展提出了由綜合與規劃、智能發電、智能輸電、智能變電、智能配電、智能用電、智能調度、通信信息8個專業分支、26個技術領域、92個標準系列的智能電網技術標準體系[17]。國際上, 最具代表性的是國際電工委員會(IEC)、美國國家標準與技術研究院(NIST)和美國電氣與電子工程師協會(IEEE)。 其中IEC提出的核心標準包括開放性架構、互操作、網絡安全性等方面的標準,作為對電網信息模型的描述對智能電網應用和解決方案具有重大的影響。

第二章 物理信息融合模型建模方法

要在現有的電力系統上賦予CPS概念進行上一層次的物理、信息系統的融合,以適應于智能電網的發展,首先需要實現的是模型上的融合。獲取有規律可循的CP建模方法是我們進行CPES研究的基石。以往的建模方法,可歸結為:(1)面向對象的建模;(2)基于公式的建模;(3)基于連接關系的建模;(4)混合建模。其中(1)-(3)通常都是針對統一領域(物理或者信息)量的建模。

(1) 面向對象的建模方法
將問題都是由客觀實體和相互之間的聯系構成的。對象實體都具有自己的運動狀態和運動規律,不同對象之間的聯系包括相互作用和相互通信,這兩方面一起構成完整的體系。因為劃分對象,廣泛地采用了數據抽象和封裝技術以降低了各模塊之間的關聯程度,在程序設計上只需在所建立起的模塊系統的上層建立高層次的通訊環境完成實體間的相互聯系,使得問題的解決可以逐步深入,省去了過程中必需重新對之前已完成的設計工作的修改。面向對象建模的方法大大地簡化了模型建立的復雜度和增加了模型實現的有效性。因此該方法廣泛地運用在了適應信息模型了建立中。

(2) 基于公式的建模方法
基于公式的建模方法是將系統中的各個組成部分利用公式的方法展示出來。其中各個環節的連接關系,通過公式的等號將左右兩邊的環節相連。常見的電路模型多是利用這樣的方法搭建起來的。對數學模型非常明確的物理模型建模,用公式來建模的方法是最易想到,也是最易實現的。

第三章 光伏、儲能的物理信息融合模型............32 
3.1 光伏電池模塊的物理信息融合模型..........32
3.2 儲能電池模塊物理信息融合模型..........43
3.3 光伏與儲能協調控制的物理信息融合模型..........48
3.4 本章小結 ..........49
第四章 物理信息融合模型的仿真研究..........51
4.1 物理信息融合模型的仿真方法..........51
4.2 光伏電池的物理信息融合模塊仿真..........54
4.3 光伏儲能電池協調控制..........56
4.4 仿真結果討論 ..........59
4.5 本章小結 ..........63
第五章 結論與展望..........64
5.1 總結 ..........64
5.2 展望 ..........66

結論

本文對電力物理信息融合系統的建模方法進行了詳細地討論,將其用在光伏、儲能電池以及光伏儲能協調控制的物理信息融合模型的建模上,并實現了融合模型的仿真。本文的主要研究成果:
(1) 應CPS建模的要求和挑戰,研究了物理信息融合(CP)模型的建模方法。在明確信息(C)模型和物理(P)模型的基礎上,通過完善各自模型實現一一對應,保證C模型和P模型的可融合。從物理、信息量的明確區分;內部物理動特性的連接與劃分;信息量參與物理過程的監測與調控這三個方面詳細討論了單個CP模塊建模方法。其次,對于多個CP模塊,本文也提出了如何實現CP模塊的集成和整合,建立上層的CP集成模塊的研究方法和建立框架。CPS建??此埔粋€宏觀的概念,通過具體分析,CPS的建模從對局部的細微分析開始,逐漸向上整合抽象,最終形成的適應大系統多目標優化控制的模型。因此,在CPS模型建立完成后,逐漸向下細化展開CPS模型,這個CPS建模的逆過程也是可實現的。
(2) 立足于微網中光伏、儲能協調配合的場景,分別按照CP建模所提出的方法,研究了光伏、儲能,以及光伏儲能協調控制的物理模型、信息模型、以及物理信息融合(CP)模型的建立以及進行了仿真。在融合物理、信息模型建立CP模型的過程中,分別以兩個模型為參照物,驗證兩個模型之間是否一一對應關系,適當地擴展物理量或者信息量以保證兩個模型之間充分的一致性。使得CP模型建立的過程既是對已有物理、信息模型融合聯立,也是對已有兩個模型的校驗和補充。CP建模,不僅使得相互割裂的物理模型和信息模型實現了融合,又使得物理、信息模型更加的完備。
(3) 在仿真工具層面實現了物理、信息模型的融合仿真。物理系統動態過程的仿真和信息模型靜態狀態的刻畫分別在兩個實驗平臺上完成。本文通過物理、信息模型各自的工作平臺對動態鏈接庫的兼容,通過利用動態鏈接庫這一橋梁,溝通了物理過程仿真平臺以及信息模型控制平臺,在方法上實現了物理信息仿真平臺的融合。根據所闡述的具體實現方法,在光伏最大功率輸出以及光伏儲能協調控制的場景上進行了仿真。仿真結果驗證了CP建模的有效性,以及證實了所提出的仿真工具融合方法的可行性。最后,伴隨仿真的性能報告,明確了采取動態鏈接庫溝通物理、信息建模仿真平臺的性能特性。

參考文獻
[1] NSF. Cyber-Physical System (CPS) Program Solicitation [EB/OL]. 2006.
[2] CPS Steering Group. Cyber-Physical Systems  Executive Summary[R]. March,2008.
[3] M. McGranaghan, F. Goodman, Technical and System Requirements ofAdvanced Distribution Automation. In: 18th International Conference andExhibition on Electricity Distribution[C], CIRED, Turin, Italy, 2005.
[4] Poovendran R, eta. Cyber physical system: close encounters between twoparallel worlds[J]. Proceeding of the IEEE, 2010, 98(8): 1363-1366.
[5] Liu, eta. Cyber physical systems: a new frontier[C]. IEEE International Conf. onSensor Networks, Ubiquitous and Trustworthy Computing, June 2008.
[6] Helen Gill. NSF Perspective and Status on Cyber-Physical Systems[EB/OL] onNational Workshop on Cyber-Physical Systems. Austin, TX. Oct. 2006.
[7] 趙俊華等. 電力信息物理融合系統的建模分析與控制研究框架[J]. 電力系統自動化. 2011, 35(16): 1-8.
[8] EPRI. Power Delivery System and Electricity Markets of the Future[R]. EPRI,Palo Alto, CA, 2003.1009102.
[9] EPRI. Profiling and Mapping of Intelligent Grid R&D Programs[R]. EPRI, PaloAlto, CA and EDF R&D, Clamart, France, 2006. 1014600.
[10] Paul Haase. IntelliGrid: A Smart Network of Power[J]. EPRI Journal, 2005(No.Fall):26-32.

碩士電力工程畢業論文范文精選篇九


第一章 緒論

1.1 課題背景和意義
隨著國家經濟社會迅速發展對電力能源的需求,輸電技術要求采用高效率、遠距離、大容量、低損耗的特高壓、超高壓傳輸方式,然而電力變壓器是電網傳輸過程中的關鍵設備,因此電力變壓器就必須趨向于電壓高、容量大的方向發展。在高電壓、大容量電力變壓器中,低壓繞組的額定電流越來越大,使得低壓繞組大電流產生的漏磁場越來越強,從而造成這些漏磁通在拉板、夾件、壓板、油箱等金屬結構件中所產生的雜散損耗也隨之增大[1]。另外當低壓繞組采用多根并聯導線繞制時,由于漏磁場在繞組中分布的特殊性,這樣會在繞組中產生環流損耗,特別是當采用不合理的換位方式時,產生的環流損耗最大可達到直流電阻損耗的 20%以上,這樣就容易造成變壓器繞組的局部過熱現象,使得繞組絕緣老化,大大降低變壓器的使用壽命,從而破壞了特高壓、超高壓輸電的安全可靠性,甚至會威脅國民經濟的發展[2]。電力變壓器的繞組構成了變壓器電路部分的主要部件,是變壓器的核心部件之一,電力變壓器在運行過程中不但要長期經受帶電運行,而且要承受過電壓、超強短路電流以及巨大的電磁力沖擊。如表 1.1 所示為五年中 110kV~550kV 電壓等級的變壓器年臺次事故發生率的發展趨勢,雖然事故率在逐年降低,但是發生的事故大多集中在繞組部位[3],如表 1.2 所示。
根據最近幾年變壓器事故數據統計可以看出,變壓器的故障最主要出現在繞組部件上,約占整個變壓器總事故次數的 60%以上,變壓器繞組的故障主要出現在繞組的本體及繞組的絕緣上。繞組的故障大多情況下是繞組絕緣老化造成的各相之間的相間短路,單相繞組中由于匝間絕緣老化造成匝間短路以及繞組受強大的電磁力沖擊等故障。在所有的繞組故障中,繞組絕緣老化造成的相間短路、單相繞組的匝間短路最為嚴重,防止變壓器絕緣老化應給與重視[3]。因此,防止電力變壓器繞組局部過熱造成的絕緣老化,必須深入的研究變壓器漏磁場問題和并繞導線換位不均勻造成的環流損耗以及限制環流損耗過大的問題,對于電力變壓器的可靠運行以及產品的優化設計都有很長遠的意義。

1.2 課題的國內外研究現狀

1.2.1 關于場路耦合問題的研究與現狀
計算和分析電磁設備時常常將系統中的電磁方程和設備中的電路方程聯立求解,即所謂場路耦合問題。文獻[4]中研究電磁場問題時常將外電路作為約束,文獻[5]中konrad 提出一種積分—微分方法,用總電流的測量值和矢量磁位表示源電流密度,將其代入渦流方程,于是電流密度值就隱含在磁場方程中,從而可以求解含有電路未知數與磁場未知數構成的方程組。目前直接場路耦合法常常用在電機、變壓器、電磁鐵等電磁元件與電路系統的結合問題中。文獻[6]中王建民、周文濤利用有限元方法對變壓器的繞組漏磁場、繞組渦流損耗以及結構件雜散損耗進行計算,提出了改變安匝的方案,并將計算結果進行對比分析,得出了一種漏磁場分布合理且附加損耗最小的方案。文獻[7]中王勝輝推導出通過給定的電壓源約束條件二維場路耦合及基于AVA法的瞬態渦流場非線性場路耦合數學模型,可計算變壓器各種瞬態場。文獻[8]-[10]中梁振光建立了基于0TT的三維瞬態渦流場的場路耦合模型,考慮變壓器不對稱負載及不同聯接組的影響,分析了大型變壓器突發短路過程。文獻[11]-[17]在二維磁場中采用矢量磁位作為方程的未知數,矢量磁位和標量磁位的組合作為三維磁場方程的未知數。文獻[18]中孫宇光在多回路方法的基礎上,將該法與有限元法相結合,建立了電機定子內部故障場路耦合的數學模型,考慮各種影響因素,對同步發電機的三相突發短路和定子內部各種故障進行了暫態分析。文獻[19]中王秀蓮等利用場路耦合的方法分析了螺旋式繞組軸向電流對變壓器磁場的影響。文獻[20]中,王世山根據場路耦合的方法建立了電力變壓器二維軸對稱有限元模型,可直觀的得到輸入與輸出的關系,提高了短路阻抗的計算精度。文獻[21]中,許加柱建立了大型發電機用的電流互感器的三維有限元場路耦合數學模型,在此基礎上建立了屏蔽繞組的電流,并與降流回路法和等效磁勢法的仿真結果作比較。文獻[22]中夏正澤在忽略定轉子端部對電磁場分布的影響,采用場路耦合的方法,利用 Ansys 軟件對電機不同運行狀態下磁力線分布和定子電流進行了分析計算。文獻[23]中歐小波建立了繞組正常情況下和匝間存在短路故障時的有限元模型,利用場路耦合的方法計算了變壓器漏磁場和漏感參數,并分析了繞組內部發生匝間短路故障時,漏磁場對繞組變形位置的影響。文獻[24]中,華中科技大學的馮垚徑博士利用場路耦合的方法分析了永磁同步電動機的空載、負載磁場等關鍵性技術。

第二章 環流損耗計算方法及軟件的開發

由于漏磁場的存在,電力變壓器在運行過程中會在繞組、夾件、拉板、油箱等部件上產生渦流損耗。在繞組線圈的繞制過程中,為了抑制繞組的渦流損耗值的大小,通常繞組線圈采用數根或數十根的導線進行并聯繞制,并聯導線需要換位。隨著電力變壓器單臺容量的增大,電力變壓器低壓繞組的額定電流也不斷升高。當換位不合理時,會在繞組上產生很大的環流損耗,嚴重時會達到繞組直流電阻損耗的 20%以上,這就會造成變壓器繞組出現局部過熱現象,加快變壓器絕緣老化程度,嚴重影響變壓器的使用年限。因此準確計算繞組的環流損耗并減小損耗值對工程實踐具有深遠的意義。本章針對大型電力變壓器的漏磁場和環流損耗問題,根據場路耦合有限元計算方法,開發了大型電力變壓器環流損耗計算與分析軟件,該軟件可計算連續式、單螺旋式、以及多螺旋式繞組的環流損耗。

2.1 計算軟件的程序設計
該計算軟件的核心方法是采用場路耦合的方法計算變壓器在短路情況下的磁場分布,由于并聯繞組的環流問題是變壓器在負載運行下的漏磁場造成的,而該漏磁場又是一次側和二次側繞組的平衡安匝引起的,因此可以通過將二次側短路,一次側施加額定電流進行等效。如圖2.1為變壓器的二維場分析模型,變壓器的主磁通在鐵心和鐵軛中形成回路,保證了一次側和二次側的漏電抗遠遠小于勵磁電抗,當二次側繞組短路時,一次側通額定電流,這時候的求解區域集中在漏磁場。二維軸對稱模型還是與實際三維模型的漏磁場存在差距,由于三維磁場的計算規模過于冗繁,本程序采用計算多個二維截面的磁場,通過將多個二維截面磁場的方程聯立求解來逐次逼近真實情況下的三維磁場,此方法計算速度快,精度高,已經廣泛用于電磁場計算中[60]。

第三章 不同繞組型式的環流損耗計算與驗證......... 19
3.1 螺旋式繞組的環流損耗計算...... 20
3.1.1 螺旋式繞組繞制與換位方式分析.... 20
3.1.2 采用經驗公式對螺旋式繞組進行計算........ 22
3.1.3 計算模型的建立與簡化........ 23
3.1.4 變壓器漏磁場分析與環流損耗計算...... 25
3.2 連續式繞組環流損耗計算.... 29
3.2.1 連續式繞組的繞制與換位分析........ 29
3.2.2 240MVA/220kV 變壓器的模型的建立..... 31
3.2.3 240MVA/220kV 變壓器的磁場分析..... 32
3.3 驗證分析方法的合理性........ 36
3.4 小結.... 36
第四章 降低繞組環流損耗措施的研究......... 37
4.1 單螺旋繞組采用三種換位方式...... 37
4.1.1 采用三種換位方式時繞組的漏磁場分析.... 37
4.1.2 采用三種換位方式時繞組的環流損耗計算...... 38
4.2 改進換位方式降低連續式繞組環流損耗......... 4
4.2.1 改進的換位方式的研究........ 42
4.2.2 改進換位后的各支路電流的計算.... 43
4.3 小結......... 45

結論

本文主要通過場路耦合的有限元方法分別對電力變壓器連續式、螺旋式繞組的漏磁場以及各并聯支路電流進行了計算和分析,進而計算出了環流損耗值。根據螺旋式繞組和連續式繞組換位方式的特殊性,針對螺旋式繞組分析了單螺旋繞組分別采用三種換位方式時各并聯支路的環流情況,針對連續式繞組提出了一種改進換位的方式降低環流損耗,本文的研究成果主要包括以下幾點結論:
(1)利用VB和Fortran語言聯合開發了計算大型電力變壓器的環流損耗軟件,該軟件可以計算連續式、螺旋式繞組多種換位方式下的環流損耗,以一臺實際產品為例,分別計算了該產品在高中、高低運行狀態下的中壓繞組和低壓繞組的環流損耗,并與某變壓器廠的計算值進行對比,相對誤差分別在10%和5%之內,滿足工程的實際需要,證明了該軟件的計算值具有可參考性。
(2)針對一臺31500kVA/66kV的螺旋式繞組變壓器和一臺240MVA/220kV的大容量大電流的連續式繞組的變壓器,利用MagNet軟件,采用場路耦合的有限元方法分別計算了兩臺變壓器的二次側繞組各并聯支路的實際電流值和環流損耗,并將計算結果與經驗公式、自編程軟件進行對比,對比結果表明三種方法計算的環流損耗值吻合的比較好,相對誤差均在5%以內,證明本文所采用的場路耦合的有限元方法計算變壓器環流損耗問題的分析方法是合理的。
(3)通過對螺旋式繞組換位方式和漏磁場的分析,對31500kVA/66kV的螺旋式繞組變壓器的二次側繞組分別采用2.1.2換位、4.2.4換位、2.4.2換位三種換位方式,分別計算三種換位方式下的各并聯支路的實際電流和環流損耗值,并通過商業軟件、自編程軟件、經驗公式三種方法計算的結果對比,結果表明在螺旋式繞組中,并聯導線在8根以上時,4.2.4換位的環流損耗將為2.4.2換位的環流損耗2倍以上,甚至更大。而2.1.2換位將是4.2.4換位的8倍以上,相比之下單螺旋式繞組采用2.4.2換位最佳,并繞導線在8根以下時,最好采用2.1.2換位。
(4)通過對一臺240MVA/220kVA的大容量大電流連續繞組的變壓器進行計算,分析了該臺產品二次側繞組的漏磁場和換位方式,針對該臺產品環流損耗過大的原因進行研究,提出了一種改進的換位方法來降低環流損耗,并通過MagNet軟件和自編程軟件對比分析了該產品采用改進換位前后的環流損耗大小,采用改進換位后的繞組環流損耗較改進前的環流損耗值降低了90%以上。

參考文獻
[1] 張安紅.電力變壓器的損耗研究與優化設計:(碩士學位論文).長沙:湖南大學,2005.
[2] 都基豐.大型電力變壓器的電氣設計:(碩士學位論文).濟南:山東大學,2010.
[3] 王夢云.110kV 及以上變壓器事故統計[J] .供用電,2006.23(1):1-5.
[4] A Y Hannalla,D C Macdonald.Numerical analysis of transient field problems in electrical machin-es [J].IEE, 1976,123 (9): 893~898.
[5] A.Konrad.The Numerical solution of steady-state skin effect problems an integrodifferntialapproach [J].IEEE Trans.on Magnetic,1981,17(1):1148~1152.
[6] 王建民,周文濤.大型電力變壓器漏磁場及附加損耗的研究[J] .華北電力大學學報.1997,24(1)17-22.
[7] 王勝輝.大型變壓器場路耦合瞬態渦流場及螺旋線圈軸向電流效應研究:(博士學位論文).沈陽:沈陽工業大學,1999.
[8] 梁振光,唐任遠.采用場路耦合的三維有限元法分析變壓器突發短路過程.中國電機工程學報.2003,23(3):137~140.
[9] 梁振光,唐任遠.三相電力變壓器的場路耦合模型及突發短路過程計算.電工技術學報.2004,19(3):46~52.
[10] 梁振光.大型變壓器場路耦合三維瞬態渦流場和繞組短路強度的研究:(博士學位論文).沈陽:沈陽工業大學,2001.

碩士電力工程畢業論文范文精選篇十


第1章緒論

1.1研究背景及意義
電力是現代社會生產力發展的重要動力,也是國民經濟增長的重要保證。自從1949年新中國成立以來,我國的電力工業就一直伴隨著我國的國民經濟增長生產力的發展飛速前進,60多年以來,我國電力工業的年平均增長速度超過了 10%。改革開放以后,特別是2000年以來,我國的電力工業也都一直保持著高速增長。2010年,我國全社會用電量己經達到了4.2萬億千瓦時,到了2011年,我國發電裝機總容量也突破了 10億千瓦[i],預計到了2020年,我國的發電裝機總容量將會突破12億千瓦[2],屆時,全國的用電總量也將達到6萬億千瓦時。我國目前己初步形成了全國聯網,但我國能源資源和能源消耗在地理分布存在的嚴重不均衡,決定了我國電網在未來一段時間內將繼續朝著區域聯網的方向繼續發展,未來我國電網將形成大規模的“西電東送,南北互聯,全國聯網”格局。我國有著豐富的煤炭資源和水力資源,其中煤炭產量占到了全世界的三分之一[3],水力資源的蘊藏量也占世界首位[4,5]。
我國的發電也主要以煤電和水電為主:到2010年,我國火力發電的裝機容量達到了全國總裝機容量的73.4%,火力發電的發電量也達到了全國總發電量的70%以上,其中絕大部分為煤電;同年,我國水力發電的裝機容量也達到了全國的22.4%,發電量超過了6867億千瓦時⑴。另一方面,我國的煤炭資源和水利資源的分布卻存在嚴重的地域性:煤炭資源主要集中在西北和華北地區,其中西北地區的煤炭資源占全國的66.7%,華北地區的煤炭資源占了全國的37.7%,2009年,山西,陜西,內蒙古和河南四省的煤炭產量總共占了全國煤炭總產量的58.3%;我國水能資源較豐富的地區主要為四川,云南,西藏等省和自治,這些地區的水能資源總共占了全國水能資源的66.7o/O[6],我國的能源消耗較大的區域,主要集中在我國經濟較為發達的地區,大多距離能源資源分布集中的地區較遠,并且自身能源資源比較匱乏。廣東,福建,浙江,上海,江蘇,山東,天津,北京,河北和遼寧等10個省和直轄市的GDP總量占到了全國的57%,人口也占到了41%,用電量也達到了全國的54%,然而這些地區的煤炭資源所占的比例只有全國的8%左右,水能資源分布也不到全國的8%[1]。我國的能源資源分布和經濟發展在地理上的不均衡[7],決定了我國能源必然由能源生產大省,向能源消耗大省運輸。由于水能資源不可運輸,只能通過水力發電,將其轉化為電能進行傳輸,因此我國四川,云南等水能資源較豐富的區域,都建有大量的水力發電廠,并通過區域聯絡線將電能輸送到華東,廣東等用電量較多的地區[8]。煤炭方面,由于我國目前跨區域輸電能力嚴重不足,更多的煤炭資源仍然通過鐵路,公路以及水路的交通運輸方式進行運輸,而不以電能的形式傳輸。
相比鐵路,公路以及水路直接運輸煤炭的輸送方式,用跨區域輸電的方式進行能源輸送有以下幾個優點:
1.可以統籌利用全國的環境資源:由于經濟發達地區火電廠發電量較大,長三角地區的二氧化硫排放量己經達到了45噸每平方公里,東部地區單位面積的二氧化硫排放量為西部地區的5.2倍,環境受破壞時間較長,這些地區的環境污染相比西部地區要嚴重的多,因此在東部地區新修火力發電廠進行火力發電所造成環境污染代價要高于西部地區。
2.可以提高能源運輸的經濟性,并且更加有利于抑制能源運輸價格的波動:跨區域輸電比起直接輸煤具有更低的成本,并且受不可控因素影響較少,更能穩定能源輸送價格
3.有利于我國區域經濟的協調發展[9]:比起輸煤,在西部地區建設火電廠并向東部地區輸電對于西部地區的經濟拉動作用會更加明顯,并且能使我國的區域分工更加合理,此外跨區域輸電還能夠有利于控制經濟發達地區的電力供給成本。
4.能夠提高我國土地資源的整體利用效率:釆取跨區域輸電所占用的土地資源要小于交通運輸的輸煤方式,可以實現全國范圍內的土地資源的優化利用。
5.可以緩解鐵路運輸煤炭的壓力并且緩解經濟發達地區煤炭價格的較快上漲:目前公路等交通輸煤方式的輸送量已接近飽和,而發達地區對于能源的需求正在不斷增加,進行跨區域輸電能夠有效緩解這一能源供需不平衡的狀況。

第2章柔性交流輸電系統

柔性交流輸電系統(FACTS),的理論最早由美國電力專家Hingorani與1986年首先創建[35],首次將電力電子技術應用到電力系統當中來,實現了在不改變電力系統拓撲結構的前提下,靈活地改變電力系統中的三個重要的電氣參數:線路阻抗,發電機功角以及節點電壓,從而靈活地控制電力系統的潮流分布,通過改變系統最優潮流以及各發電機最優發電量,來降低電力系統中的發電損耗。此外,利用FACTS在緊急情況下轉移潮流,可以避免電力系統在發生故障并切除部分故障線路后,由于某些線路負荷過重而導致連鎖跳闡引起的系統暫態失穩。利用FACTS,還能有效抑制電力系統中的低頻振蕩現象,增加電力系統穩定性并且提高互聯系統的區間傳輸功率極限。

2.1 FACTS的定義
FACTS的創始人Hingorani博士最早給出的FACTS的定義是:FACTS就是基于晶鬧管組件的控制器:其中包括移相器、新型靜止無功補償器、電氣制動器、串聯電容調節器、帶負荷抽頭調節器、故障電流限制器以及其他一些尚未發明的控制器[361。然而由于這一定義僅僅將FACTS定義限定在“基于晶鬧管”這一范圍內,存在很大的局限性。在1994年CIGRE會議上,Hingorani博士又給出了FACTS的新定義:將除了直流輸電技術之外的所有電力電子技術用于電力傳輸的世紀應用技術。然而這一定義將直流輸電技術排除在FACTS技術之外,引起了一定的爭議。1997年,IEEE的FACTS工作組給出了 FACTS的最新定義:柔性交流輸電,就是安裝有電力電子類型或者是其他靜止性控制器,以加強電力系統可控性以及提高電力傳輸能力的交流輸電系統[37’38]。

第3章FACTS電壓調制及功率調制........... 20
3.1低頻振蕩的特征分析法........... 20
3.1.1電力系統標準狀態方程........... 20
3.1.2特征值的物理意義........... 24
3.2 SVC和STATCOM的電壓調制原理........... 25
3.3 TCSC的功率調制原理........... 26
3.4基于狀態解耦的動態反饋系統設計........... 27
3.4.1系統狀態變量解親........... 27
3.4.2動態反饋系統結構設計........... 29
3.4.3動態反饋系統參數計算........... 30
3.5算例 343.6本章小結........... 38
第4章基于Prony分析的FACTS的參數優化........... 39
4.1 Prony分析簡介........... 39
4.2基于PROISY分析的FACTS參數優化模型........... 40
4.3改進粒子群算........... 42
4.4 算例 ...........44
4.5本章小結........... 47
第5章總結和展望........... 48

結論

隨著“西電東送,南北互聯,全國聯網”戰略的實施,電力系統在我國能源戰略當中扮演的角色將會越來越重要?;ヂ撾娏ο到y的出現,使得低頻振蕩逐漸成為了影響電力系統穩定運行以及制約區間傳輸功率極限的重要因素。本文的工作可以總結為以下四個方面:

1. 對低頻振蕩的研究現狀
進行了總結首先介紹了電力系統低頻振蕩發生的機制,包括負阻尼機制,強迫振蕩機制,參數諧振機制,分歧理論和混沌理論;隨后介紹了目前較為常用的低頻振蕩的分析方法,包括特征值分析法,頻域法,時域仿真法和Prony分析法;此外,還介紹了一些電力系統中常用的抑制低頻振蕩的措施,包括增強網架結構,在發電機加裝PSS以及在電力系統中加裝FACTS裝置等,并對這些方法抑制低頻振蕩的原理進行了簡要介紹。

2.對FACTS進行了介紹
描述了 FACTS的定義,對三種常見的FACTS裝置:SVC、STATCOM以及TCSC的工作原理以及研宄和應用現狀進行了介紹。

3.對FACTS的電壓調制和功率調制進行了研究
對電力系統低頻振蕩的特征值分析法進行了介紹,并從特征值配置的角度詳細分析了利用SVC和STATCOM電壓調制以及TCSC功率調制抑制低頻振蕩的原理;提出了一種基于狀態解耦動態反饋系統設計方法,來進行特征值配置:該方法首先將原系統各狀態變量進行解耦,并將解耦后的系統等效為若干小系統的并聯;隨后設計動態反饋系統具有和解耦后的原系統對稱的結構,并提出了該動態反饋系統的階數選擇以及參數計算方法。單機無窮大系統算例表明,該方法能夠有效進行特征值配置。

4.提出了基于Prony分析的FACTS參數優化方法
提出了一種基于Prony分析的實際FACTS參數優化方法,引入了基于Prony分析的聯絡線傳輸功率振蕩主導模式阻尼比作為優化模型的目標函數,并且引入了模式幅值比約束條件,建立了優化模型;為了求解該非線性優化模型,提出了改進粒子群算法,其中為了避免算法陷入局部收斂,引入了混沌運算來提高粒子群的多樣性。采用IEEE 4機11節點系統進行了仿真實驗,結果表明,通過方法進行參數優化的FACTS裝置,能夠有效地抑制電力系統低頻振蕩。
由于研究生階段的研宄時間有限,本文所做的研宄工作仍然還有很多不足:首先,第3章中所提出的狀態解耦法,雖然能夠實現特征值的有效配置,但僅僅針對單輸入單輸出系統。隨著電力系統廣域控制的出現,將遠方信號應用電力系統中設備的參數調試也逐漸成為可能,因此,在今后的研宄中,筆者將會考慮如何在多輸入多輸出系統中,利用狀態解耦法進行特征值配置。其次,第4章中提出的FACTS參數優化方法,僅僅考慮了 FACTS裝置參數的優化,而沒有考慮如何對FACTS的安裝位置進行選擇,因此,在今后的研宄中,筆者將著重研宄如何同時考慮FACTS裝置的安裝地點選擇和參數優化,以更好地抑制電力系統中存在的低頻振蕩問題。

參考文獻
[1]劉振亞著.中國電力與能源.北京:中國電力出版,2012
[2]李立涅.特高壓直流輸電的技術特點和工程應用.電力系統自動化,2006, 29(24): 5-6
[3]繆協興,錢鳴高.中國煤炭資源綠色開采研宄現狀與展望.采礦與安全工程學報,2009,26(1): 1-14
[4]張陽,周申搭.我國水能開發協商治理特征研究.求索,2007(5): 42~46
[5]張博庭.我國的水電幵發與環境保護.中國水利,2007(6): 20~24
[6]袁清云.特高壓直流輸電技術現狀及在我國的應用前景.電網技術,2005, 29(14): 1-3
[7]蘇宏田,齊旭,吳云.我國特高壓直流輸電市場需求研究.電網技術,2005, 29(24): 1-4
[8]吳敬儒,徐永禧.我國特高壓交流輸電發展前景.電網技術,2005, 29(3): 1-4
[9]王耀華,張風營,白建華-輸煤輸電經濟性比較.中國電力,2008, 40(12): 6-9
[10]白宏坤,胡玉生,王巖.新疆哈密能源基地向河南輸煤與輸電的經濟性比較.能源技術經濟,2012, 24(1): 33-37


原文地址:http://www.126151.tw/gclw/21887.html,如有轉載請標明出處,謝謝。

您可能在尋找工程碩士方面的范文,您可以移步到工程碩士頻道(http://www.126151.tw/gclw/)查找


上一篇:如何短時間內完成一篇工程碩士論文
下一篇:優秀工程碩士畢業論文精選十篇
深圳证券交易所股票