電力系統概論模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇電力系統概論，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

隨著電力電子技術的廣泛應用與發展，供電系統中增加了大量的非線性負載，特別是靜止變流器，從低壓小容量家用電器到高壓大容量用的工業交直流變換裝置，由于靜止變流器是以開關方式工作的，會引起電網電流、電壓波形發生畸變，引起電網的諧波“污染”。另外，沖擊性、波動性負荷，如電弧爐、大型軋鋼機、電力機車等運行中不僅會產生大量的高次諧波，而且使得電壓波動、閃變、三相不平衡日趨嚴重，這些對電網的不利影響不僅會導致供用電設備本身的安全性降低，而且會嚴重削弱和干擾電網的經濟運行，造成對電網的“公害”，為此，國家技術監督局相繼頒布了涉及電能質量五個方面的國家標準，即：供電電壓允許偏差，供電電壓允許波動和閃變，供電三相電壓不允許平衡度，公用電網諧波，以及供電頻率允許偏差等的指標限制。

變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對于一次繞組，當變壓器接于電網末端時，性質上等同于電網上的一個負荷(如工廠降壓變壓器)，故其額定電壓與電網一致，當變壓器接于發電機引出端時(如發電廠升壓變壓器)，則其額定電壓應與發電機額定電壓相同。對于二次繞組，考慮到變壓器承載時自身電壓損失(按5%計)，變壓器二次繞組額定電壓應比電網額定電壓高5%，當二次側輸電距離較長時，還應考慮到線路電壓損失(按5%計)，此時，二次繞組額定電壓應比電網額定電壓高10%。

一、電力系統的額定電壓

電力系統的額定電壓包括電力系統中各種供電設備、用電設備和電網的額定電壓。所謂電氣設備的額定電壓，就是能使電氣設備長期運行時獲得最大技術經濟效果的電壓。它是國家根據經濟發展的需要、技術經濟的合理性、制造能力、產品的系列性和發展趨勢等因素，經全面分析研究而制定的標準電壓等級。制定標準電壓等級的目的是使電力工業和電工制造業的生產標準化、系列化和統一化。我國標準規定的三相交流電網和電力設備的額定電壓，如表1所示。

（一)電網的額定電壓

電網(或電力線路)的額定電壓是確定其他各類電力設備額定電壓的基本依據。電網的額定電壓等級是國家根據國民經濟發展的需要和電力工業的水平，經全面的技術經濟論證后確定的。實際運行時，由于線路通過電流時要產生壓降，通常是線路的首端電壓高于末端電壓，要獲得最佳的技術經濟效果，就要維持線路的平均電壓Uav等于額定電壓UN，即Uav＝(Un十Ub)／2=UN。電力線路的額定電壓，也代表該線路所在電力網的額定電壓，所以通常也稱為電網的額定電壓。

（二)用電設備的額定電壓

成批生產的用電設備，其額定電壓不可能按使用處線路的實際電壓來制造，而只能按電網的額定電壓來制造。為使設備生產標準化，規定用電設備的額定電壓與同級電網的額定電壓相等。至于接在線路首端的用電設備的額定電壓可能低于實際電壓，制造廠家在制造設備時就留有裕度，實際電壓即使超過設備的額定電壓，也不會越過設備的最高工作電壓，所以設備能安全工作。

(三)發電機的額定電壓

電力線路允許的電壓偏差一般為±5％，為了維持線路的平均電壓在額定值附近，線路首端電壓就必須較線路的額定電壓高5％，以此來補償線路上的電壓損耗。發電機處在線路的首端，所以發電機的額定電壓高于同級電網額定電壓的5％，如圖l所示。

二、供配電系統額定電壓的選擇

一般來講，提高供電電壓能減少電能損耗，提高電壓質量，節約金屬，但卻增加了線路及設備的投資費用。所以要綜合考慮供電系統的供電電壓等級。《供電營業規則》規定：供電企業供電的額定電壓，低壓有單相220v、三相380v，高壓有10kV、35(66)kv、ll0kV、220kv。并規定：除發電廠直配電壓可采用3kv或6kv外，其他等級的電壓應逐步過渡到上述的額定電壓。 ．

（一)高壓配電電壓的選擇

工業企業供配電系統的高壓配電電壓，主要取決于當地供電電源電壓和企業高壓用電設備的額定電壓、容量和數量等因素。

工業企業內部采用的高壓配電電壓通常是6—10kv。從經濟指標來看，最好采用10kv。但是，如果企業內部加有相當多的6kv的高壓設備，或者供電電源的電壓就是6kv，則可考慮采用6kv電壓作為企業的高壓電壓。如果不是屬于上述情況，6kv的高壓用電設備不多，則應采用10kv作為高壓配電電壓，6kv的高壓用電設備可通過專用的10／6，3kv變壓器球獨供電。3kv作為高壓配電電壓的技術經濟指標很差，不能采用，如果工廠有3kv用電設備時，可采用10／3．15kv的專只變壓器單獨供電。如果當地的電源電壓為35kv，而廠區環境條件又允許采用35kv架空線路時，則可采用35kv作為高壓深入各負荷中心(車間或樓宇)，并經負荷中心直接降為低壓用電設備所需的電壓。

篇2

一、前言

電力系統是由發輸電、變電、配電和用電等環節組成的電能生產與消費系統，主要作用就是把一次資源轉換成動力供人們生產生活，目前，全球社會生產生活主要動力都來源于電能資源產生的動力，雖然目前倡導綠色能源、太陽能和風能，但是，這些能源開發技術要求比較高，所以，電力依然是現在最重要的動力來源。為了保證電力資源的有效供應，就要努力克服電力系統運行過程中存在的各種問題，充分協調電力系統在運行中存在的各種不確定因素，并根據這些不確定因素的概率進行風險評估和對預知風險進行預防。以此來促進電力系統的安全經濟性運行，推動電力行業的改革和發展，提高國家的綜合經濟水平。電力系統調度的示意圖如圖1所示：

圖1 電力系統調度分級管理示意圖

概率優化調度的含義是指，在電力系統運行過程中利用概率優化調度對影響系統順利運行的各種不穩定因素進行協調，把經濟價值作為引導電力系統概率優化調度的引導線索，實現電力行業社會效益為導向，統籌運行過程中存在的風險為電力系統調度概率優化的基本含義。

概率優化的特點主要由四個方面，其一，具有安全性和可靠性，在電力系統中使用概率優化的方法，必然會以經濟價值為尺度，電力系統概率優化是不需要人為干預，所以具有安全性和可靠性的特點;其二，概率優化是以系統整體指標為中心的方式，概率優化以系統運行中出現的小概率事件判斷對整個系統的影響，在對風險的判斷上具有全面性;其三，概率優化調度對電力系統運行中存在的風險具有預知功能，風險事故的發生是由過去和現在存在的問題累計造成的，在對電力系統進行概率優化分析的時候，利用對運行中存在的不穩定因素，結合時間因素的情況下，對未知風險的預測，這種對風險的預測是有準確性的;其四，概率優化調度具有經濟性，電力行業在發展中也要追求社會效益和經濟效益，概率優化就是以實現企業社會效益為導向，因此，概率優化調度是符合經濟發展規律的。

二、電力系統概率優化調度存在的問題

（一）風險評估與系統優化調度決策之間的問題

在電力系統中風險評估，主要是通過度量電力系統的質量安全水平，為優化調度決策提供信息。但是，目前電力系統中的風險評估研究延續了可靠性評估的流程，在風險評估中主要是對已知運行方式的評估，忽略了對電力系統運行條件下未來運行方式的風險評估。例如，風險評估專家在評估電力工程電網進行有效風險估測的時候，會根據電網線的質量進行使用壽命的預測估計，對于在使用過程中暴風、雨、血對電網線的影響沒有進行詳細分析，這就導致電網系統的壽命達不到預期年限，或者在超出使用年限電網線老化造成安全事故的情況。

（二）風險度量和表達與電力系統概率優化調度之間的問題

在電力行業中，傳統的風險度量值是一個期望值，電力系統概率優化調度是具體的實施方案，這兩者并沒有充分結合起來，沒有辦法為運行調度部門進行概率優化調度工作提供調整策略，不能得出直觀準確的風險評估值，運行調度人員也無法在把握風險水平的基礎上制定具體實施方案。

（三）電力系統經濟性、安全性和概率優化調度之間的問題

有研究結果顯示，電力系統中經濟性和安全性不可能同時存在，兩者是矛盾體。在電力系統中要充分保證各項工程安全順利運行，人力、物力和財力的耗費是巨大的。所以，在傳統電力系統中經濟性和安全性是無法同時兼顧的。如何在電力系統概率優化調度實現兩者的兼容，對電力系統的發展具有重要意義。

（四）機組故障與概率優化調度之間存在的問題

在電力系統中，發電機在運行過程中可能存在隨機停運的問題，這個隨機事件會對電力系統概率優化調度產生重要作用。在電力系統實際運行過程中，發電機組隨機停運的概率是比較大的，目前的可靠性研究分析是難以反映出概率優化調度所對應的電力系統在運行過程中的風險水平。市場需求的負荷波動性，對發電機組優化調度決策的經濟型和有效性都會產生較大的影響，如果實際需求負荷和平均期望值相差太遠，對發電機組的影響會更大。

三、電力系統概率優化調度理論研究

（一）電力系統概率優化調度理論運行風險研究

隨著電力系統規模的擴大和電力系統的復雜程度增加，傳統的可靠性研究已經不能直接應用在電力系統的風險評估和概率優化調度決策中了，主要是因為它們的本質不同，兩者的研究方向哦側重點和表達上都是有差別的。因此，在電力系統對運行風險進行評估決策就要將可靠性研究和概率優化調度理論兩者融合考慮。

關于電力系統運行風險研究思路，主要是對設備元件的壽命建立直觀的模型、電力系統運行過程中隨機擾動因素進行預測、隨機因素對電力系統影響程度綜合分析以及概率優化調度決策。總之，對于運行風險的研究，依靠風險評估方法展開，在風險研究思路中也借鑒了可靠性研究的優點。

（二）概率優化調度理論和風險相結合

風險指的是對未來毫無預見性出現的事故，但是風險具有累積性，所以人們可以根據對已知情況的了解來推測未來情況，以便于能夠采用相對應的措施把未來可能造成的損失降低到最小程度。電力系統在運行中的風險因素包括：運行條件、度量和運行中不確定因素，概率優化調度可以對這些風險因素做出分析，以此來制定出降低電力系統在未來運行中帶來的風險。

（三）發電機組的概率優化調度

基于發電機組的重要性和在電力系統中實際運行過程中存在的隨機停運問題，電力系統的概率優化調度理論可以制訂出優化調度決策。概率優化調度是圍繞機組負荷平衡進行調度研究，充分根據機組隨機停運等故障和負荷波動，進一步結合電力系統概率優化調度理論對風險水平的作用能力，實現保證發電機組旋轉能量和市場需求中中斷負荷的優化配置。在電力系統運行下獲取機組故障和負荷波動，是實現電力系統概率優化調度的基本條件。運行狀態下的發電機組狀態概率規律是依據運行條件的發生變化和隨著時間的推延發生變化，在電力系統概率優化調度中機組未來運行狀態的最佳概率是通過滾動修訂完成的，然而要實現這個目標，就要對電力系統大量元件進行基礎研究。對于發電機組概率優化調度理論研究主要數學模型中的費用函數和目標函數，把發電機組輸出功率和機組停運事件發生的概率放進費用函數中進行詳細分析，在分析過程中可以看出來，在機組發生停運狀態下，為了保持電力系統供需平衡，仍在運行的發電機組就要在做調整，這些安全矯正措施都會產生相應的費用，對費用的詳細分析可以讓電力行業對預知的風險提前做好準備，以便于在實際機組發生停運事件的時候，電力系統還可以順利運行，社會的生產生活才不會受到影響。

當然，在對機組故障做概率優化調度分析的時候，要考慮其中的約束條件，其中約束主要表現為一定時間里，機組壽命等其他特性決定機組輸出功率是有限制的。對機組數學模型的概率優化調度分析包括：考慮發電機組停運事件的概率和具體的調度成本，只有這樣機組功率等式約束力和出力現值才能相等，即電力系統概率優化調度。

（四）電力系統概率優化調度理論在輸電元件停運問題的研究

電力系統中輸電是整個環節中相當重要的環節之一，它主要是把在電力系統中完成轉換的一次能源輸送到生產生活的各個環節，因此，輸電網絡的安全性和可靠性對于整個電力系統的運行有著極其重要的作用。輸電元件停運會引起系統混亂的問題，它會造成輸電網絡中斷，從而影響人們的生產生活和整個電力系統的安全運行，電力系統構建概率優化調度理論，可以有效的協調輸電元件故障停運事件發生的概率和帶來的嚴重影響，解決安全性和經濟性之間的問題。概率優化系統主要是通過將輸電元件發生故障的概率、維持電力系統運行的成本、發生停運事故的安全矯正成本和電網負荷平衡聯系起來，有效量化產生的矛盾，實現電力協調概率優化調度決策。對輸電元件停運問題的研究主要采用的是概率優化中的目標函數建模法，目標函數清晰的描述了輸電元件停運造成事故前后，其電力系統中輸電元件的狀態以及引發事故的概率，在輸電元件故障發生后電網的載荷程度，在目標函數中加入電網安全價值函數，從而構成概率優化調度中對于輸電元件安全性和經濟性的融合。

當然，在輸電元件停運問題中運用概率優化調度理論，也要注意使用目標函數的約束條件，即輸電元件停運矯正調整措施的牽制。

（五）概率優化對于電力系統中綜合效益的重要意義

隨著市場經濟大發展，電力行業為了自身的發展，也提高了對電力系統整體運行帶來的綜合效益的重視程度，即成本和收益。為協調電力系統中運行綜合效益的概率優化調度，在概率優化調度之前，要對運行過程中隨機事件發生的概率做一定的考慮，調度決策要考慮發電側和負荷需求側的函數，從而制定適應電力系統綜合效益的調度決策。在制定調度決策時要注意的內容具體包含注意輸電元件故障停運事件發生的概率和機組停運的概率。只有這樣才能概率優化調度決策和故障后果之間的有效銜接，實現電力系統綜合效益的目標，避免調度方式中存在的弊端對調度決策的影響。

（六）電力系統概率優化調度問題解算方式

在構建電力系統的概率優化調度理論過程中從不同的研究層面對概率優化調度理論進行了數學模型的分析，系統的分析了概率優化調度方式對電力系統運行的安全性、可靠性和經濟性發展的重要意義。但是，將概率優化調度運用到實際的電網中還是有很多問題需要解決的，概率優化調度解算方式主要是通過分析可靠性研究模型的優點，吸取傳統的分解處理方法，以此降低問題的解算規模，提高解算效率。解算問題的快速解決法概率優化調度在電力系統中的應用奠定了良好基礎，電力系統自身就是復雜的系統，概率優化調度的應用是為了化復雜為簡便，因此，在建立概率優化調度理論的時候要以最簡單高效的方式，這樣才能便于電力系統的采用，也才能起到概率優化在電力系統中作用。

四、結束語

本文通過對電力系統概率優化調度的概念分析，以建立數學模型的方式從不同研究層面具體剖析了概率優化在電力系統中發揮的巨大作用，構建概率優化調度可以實現電力系統安全、可靠和經濟的順利運行，有效實現了電力系統中運行風險和調度決策之間的有機結合。全球經濟一體化的發展，國家與國家之間的交流越來越頻繁，保證電力系統安全、有效和順利的運行，才能保證生產生活的發展，避免在經濟發展中由于電力系統出現問題影響整個經濟系統的癱瘓，使電力系統高效發展，促進概率優化調度理論和電力系統的融合是有重要意義的。概率優化調度理論在電力系統應用中各個方面的優點已經充分展現出來，兩者的有機整合不僅能促進電力行業的快速、順利的發展，也能促進國家經濟的高效發展。

參考文獻

[1]查浩，韓學山，楊朋朋等.電網運行狀態下的概率優化調度[J].中國電機工程學報，2008，28（28）：54-60.

[2]查浩.電力系統概率優化調度理論研究[D].山東大學，2009.

篇3

關鍵詞: 電壓穩定；分岔理論；靜分岔;動分岔；直接法；延續法

中圖分類號：TM933.21 文獻標識碼：A文章編號：

1引言

電力系統是一個非常復雜的大規模非線性動態系統，其穩定性關系著電網的安全、經濟以及供電可靠性，因而電力系統穩定性分析一直都是電力系統運行和規劃中最重要也是最復雜一項任務。

本文著重論述靜、動分岔學分別在電力系統中的應用，研究引起電壓失穩的靜分岔點鞍結點分岔和動分岔點霍普夫分岔點對電力系統靜態和動態電壓穩定的影響，介紹了這兩個分岔的現象和滿足的條件，求解它們的方法步驟，比較了對應求分岔點方法的適應范圍，并提出了在建模及算法設計方面可能遇到的問題及相應的解決策略。

2 分岔理論的基本知識

分岔是指任意小的參數變化而引起動力系統的相軌跡拓撲結構發生突然變化。分岔理論是研究非線性系統時由于參數的改變而引起解的不穩定性從而導致解的數目變化的行為。對一個電力系統，其微分-代數方程可表示為：（1）

式中U,J——開集；

x——系統狀態變量；

μ——控制參數；

F——一個充分光滑的函數，F：是的映射當μ連續變化并經過某一臨界值時，如果式（1）所示系統失去結構穩定性，即系統的定性性態(平衡點數目、穩定性、周期軌道的拓撲結構)發生突然變化，不能從一種流連續變到另一種流,則稱該非線性動態系統在處分岔，稱為分岔值，全體分岔值的集合稱為系統在參數空間中的分岔集，及其所對應的狀態變量稱為分岔點，所有分岔點的集合構成系統的分岔超曲面。

由于電力系統分析習慣上分為靜態和動態分析，因此分岔理論在電力系統中的應用也分為靜、動態兩個方面。下面就著重對這兩種分岔進行分析。

3 電壓穩定的靜態分岔分析方法

在電壓穩定的靜態分岔分析中,一般我們不考慮元件的動態行為，此時的平衡點方程就是潮流方程。因此靜態分岔著重研究平衡點的分岔問題。盡管靜態分岔有多種分岔形式，但在電力系統穩定性的研究中，鞍結點分岔是最基本的,因此以下電壓穩定的靜態分岔著重介紹鞍結點分岔。鞍結點分岔是指平衡方程的特征值在隨參數變化的過程中由負變正時出現的分岔。在鞍結點分岔處,系統有零特征值,對應的雅可比矩陣奇異，從而導致潮流計算發散。零特征值對應的特征向量包含了關于分岔性質、系統響應及控制的有效性等有價值的信息。其中,左特征向量表明哪個狀態變量對零特征值有顯著的影響，即為了修正系統的分岔特性,獲得預期的動態行為，對哪些狀態進行控制才能更有效，從而達到穩定電壓的目的;右特征向量表明在狀態空間中由于鞍結點分岔導致系統演變時其狀態所沿的新方向，利用此向量的有關信息可以確定引起鞍結點分岔、造成系統電壓失穩的最危險的擾動方式。

目前，靜態分岔的研究方法主要分為直接法和延續法兩種。

3. 1 直接法

3. 1. 1 單參數直接法[3]

此方法最早由Seydel[4] 提出，用以計算單參數情況時的靜分岔點。其主要思想是：為了直接求解平衡解流形上的靜分岔點，定義兩個非平凡向量u、v ∈,將求解平衡解問題轉化為求解如下的方程組問題：

（2）

式中：

x——系統狀態變量；

μ——系統控制參數;

w、v ——分別為雅可比矩陣零特征值對應的左、右特征向量。

應用牛頓迭代法求解式（2）即可直接得到靜分岔值和靜分叉點的位置。

1995年，Chiang H D[3] 對直接法進行了改進,通過引入一平滑的標量函數及新參數，將式（2）從2 n + 1 維降低為n + 1 維，加快了方法收斂性,簡化了計算，且克服了在靜態分岔點附近雅可比矩陣病態的問題。此方法的缺點是所得信息量少，難以滿足運行人員全面地了解系統從當前狀態過渡到分岔情況系統維持電壓水平能力的要求，而且，目前直接法還不能在計算分岔點的同時，進行分岔點類型及新分支方向判別。

3. 1. 2 多參數直接法[5][6]

所謂多參數即是設控制參數μ，μ向量變化方向是隨機的，此種情況下搜索出的靜分岔點應該是在分岔超曲面上面距離當前運行點最近的一個分岔點。應該說這種情況更具有實際意義。此方法的主要思想是,通過定義一個向量函數,將分岔點的求取轉化成非線性優化問題。

設向量函數：

為此構造拉格朗日函數:

尋求的目標是為最小時，使。利用拉格朗日乘子法即可求出距離最近的靜分岔點。

與單參數直接法比較，我們可以得到該方法的優點是適用范圍更廣，缺點除了和單參數直接法一樣的缺點外，還有就是計算工作量要大得多。

3. 2 延拓法[7]

這是一種追蹤平衡解流形的方法，其也分為單參數和多參數兩種情形來處理。

單參數延續法的主要思想是：先對常規的潮流方程進行參數化處理后得到擴展的潮流方程，然后假設潮流的初始點已知，從此點出發,通過預測環節后，在給定的變化步長下，利用插值法或切線法獲得下一點的近似值,最后通過校正環節解得下一點的準確值，如此循環直至求得分岔點。

其擴展方程組如下：

（3）

式中：

g( x) ——常規潮流方程；

b ——方向向量；

μ ——分岔參數；

P( x ,μ) ——參數化方程,主要有弧長參數化和局部參數化兩種方法。

的引入，使方程（3）的雅可比矩陣在分岔點處不奇異，從而克服了g( x) 的雅可比矩陣在分岔點處奇異，在分岔點附近雅可比矩陣病態造成潮流計算不收斂的問題[8]。

在延拓法的主要步驟中,預測的方法主要是將切線法和割線法這兩種方法聯合使用，對第一點預測時應用切線法，以后各點均用割線法；校正時采用弧長法;對步長的控制用如下措施：在校正過程中，若迭代法經過預先指定的次數仍然不收斂，則將步長減小到原來的一半,重新校正；若經過很少幾次迭代就收斂，則下次迭代的步長選為本次的兩倍;若在適當的次數下收斂，則下次迭代的步長保持不變。

多參數延續法的主要思想是：首先采用延續法求取單個參數情況下的鞍結點分岔點，然后從該分岔點出發，采用延續法求解出表示鞍結點分岔的下列非線性方程組，從而方便追蹤出系統的二維分岔邊界。

式中：

篇4

中圖分類號：TM312 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）29-0022-02

Abstract：the hydro-generator governor is the main equipment used in power system， ensure the normal operation of power system， can improve power system economic benefits. But in the power system application status of hydro-generator governor now， because the power system environment is complex， result in hydro-generator governor is easily affected by the outside world a variety of factors， not only changed the internal parameters of the turbine speed governor， resulting in various problems in practical application， caused great influence to the development of electric power system. In this paper， combining with the electric energy system and the actual application of hydro-generator is introduced the working principle of the hydraulic generator and the brief analysis of its practical application， hope can provide reference to the related researchers， driving the development of the direction of the electric power system to the long term.

Key words：power system； Hydro-generator； The governor； transform

隨著外界條件的變化，電力系統水輪發電機調速器也會發生變化，導致電力系統實際運行中，經常出現各種問題。一旦調速器發生變化，就會影響調速器的應用，不能保證調速器的正常運行，給電力企業造成了巨大損失。所以必須抵抗外界干擾，維持發電機的正常運行，提高發電機運行效率，保證供電質量。

1 水輪發電機調速器對電力系統產生的作用

隨著水電站的建立，緩解了我國存在的能源問題，保證了人們的日常生活。水輪發電機調速器是維持水電站日常正常工作的主要設備，可以保證水電站正常工作，主要對水電站發電電壓和電流進行控制。但是在水輪發電機實際運行中，如果不使用水輪發電機調速器，就會導致水輪機轉動速度得不到控制，容易出現旋轉速度較快等各種問題，嚴重時還將造成機器故障，直接影響了水電站的經濟。

目前很多水電站都使用了過速保護裝置，隨著發電機轉速的提升，許多保護裝置就會因水輪發電機停止運行而停止工作，影響了電力系統的經營效益，產生了較大的經濟損失。

此外，由于水輪發電機調速器主要依靠水流完成各項操作。一旦水流速度較快，保護裝置成功運轉，就會增加水輪發電機運行速度，為了維持發電機的正常工作，必須使用水輪發電機調速器對水閥門進行修復，減少對水電站發電的影響。

總之，可以將水輪發電機調速器作用歸納為以下幾點：

第一，進行自動調節水輪轉速，滿足了電力系統對頻率質量的要求；

第二，可以讓水輪發電機自動或手動完成啟動，合理調節電網負荷；

第三，當水輪發電機組與電力系統同時運行時，調速器承擔起負荷分擔重擔，提高了機組經濟效益；

第四，滿足了沖擊式、足漿式調速器的聯合調節要求。

2 水輪發電機調速器的工作原理

從水輪發電機實際特點來看，其輸出頻率與內部磁極具有很大關系，發電機轉速已經成為影響輸出電流的主要因素，為了保證發電機的穩定工作，必須及時調節轉速，利用穩定的機械轉速保證發電機的正常工作，提高水電站供電質量。

水輪發電機轉速也會受到水流狀況的影響，通常隨著水流速度的增加，轉速增快，無法保證電力系統正常作業，同時流量和機械效率也會對其正常工作產生影響。為了合理控制水輪發電機調速器轉速，必須利用過水流量實施控制。調速器是不僅承擔著調節水輪機的作用，還可以及時控制水系統，進而改變了水流速度。

通常電力系統中經常將水輪發電機與計算機等設備連接在儀器，利用計算機實時監控設備運行情況，結合實際運行改變水輪發電機負荷，也可以控制發電機開關，進行暫停和停機等操作，保證了機械運轉的安全。老式調速器一般操作不方便，靈活性不高，對電力系統正常工作產生了很大影響。

隨著我國數字化的實施，很多水中使用的發電機都進行了改革，實現了調速器的信息化與智能化控制，可以及時改變調速器工作，促進了水電站調速器的發展，實現了數字化改造和發展。此外，調速器自身擁有的非線性特征也可以維持當前工作狀態，實現了數字化調速器的控制。

3 水輪發電機改造后的實際應用

本次主要以某發電機為例，詳細介紹了水輪機調速器經過改造后的功能和應用，具體分析如下：

從水輪發電機調速器特點來看，其主要依靠轉速波動等調節水陸及葉片的開度，可以將水輪機轉速恢復到正常鉆臺，保證了其在穩定狀態下的工作，而且也提升了電力系統的工作效率。由于水流慣性較大，水輪發電機實際運行中具備的非線路性質，直接影響負荷變化，導致轉速器不能進行自我調節。

實際改造時，可以借助多項方程減少調速器受到的外界的影響，同時還可以使用PID法模擬水輪轉速器運行，及時調節了機械運轉參數，反映外界變化時調速器的變化。之后，假設并將多項方程應用到調速器實際運行中，保證了系統正常運行。

此外，使用Regress函數也可以將水輪發電機調速器帶入到模擬中，避免了外界對水輪發電機的影響，提高了工作效率，增加了水輪發電機調速器的運行控制力度。

在實際應用中，將高速數字脈沖閥應用到導葉和容錯均控制開關中。之前該閥主要利用手動方式控制，當比例伺服閥產生故障時，可以切換到容錯控制，直接由電氣柜輸出高速脈寬信息完成調節操作，保證了裝置穩定運行。同時將全液控自復主配壓閥作為控制核心。主配壓閥主要控制信號流量輸入，可以直接對電流伺服比例閥進行控制，取消了常規調節杠桿、引導閥及反饋傳動機構，簡化了系統內部結構，保證了系統可靠性，促進為出工作的進展。

另外，主配送壓閥具有自主回復中位的特點，結構簡單可靠，可以不進行機械零位調整。

第一，調速器器實際工作方式。調速器可以利用手動、電手動和自動方式工作。機械運行是電手動可以控制把手接力器開度；自動運行可以控制導葉開度；并入電網狀態可以在幾種方式下完成控制。

第二，調速器調節模式。調速器主要從頻率、公路和開度等方面進行調節，負荷狀況下采用開度調節，自動運行時為頻率調節；一旦負載運行頻率超過50.4 Hz或低于49.5 Hz，可以實現自動向頻率調節模式的變化。

第三，調速器運行狀況分析。調速器運行模式主要是開機過程、負載運行、停機過程等。

第四，調速器控制方式發生了較大變化。當地與遠方控制是調速器的主要控制方式，遠方主要從控制室通過監控完成操作控制，已經成為控制中采用的主要方式；現地控制可以實現人機幾面與把手開關等操作。

第五，具有自適應水頭變化功能。改造后調速器與水頭數據可以利用智能化截面完成人工輸入，調速器可以根據接力器開度與水頭值等調整，促進了快速并網的開展。

第六，協聯操作減輕了機組振動擺動。未改造前，受機械運行因素、電磁因素等的影響，機組運行中振動力度較大，而且水輪發電機的大幅度擺動還影響了機組的安全運行。實施改造后，漿葉與導葉可以協同工作，各部件振動標定均符合國家標準，提高了機組安全，延長了水輪發電機使用壽命。

4 結 語

本文主要對電力系統水輪發電機調速器改造進行研究，及時解決水輪發電機在實際運行中產生問題，減少外界環境對水輪發電機運行造成的影響，促進電力系統水輪發電機調速器的發展，維持電力系統工作。

參考文獻：

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Abstract: Along with the development of modern industrial progress, people on the crane requirement, some large and high speed crane constantly amplification. Relay protection of crane is very important, but also makes people pay more attention to the role of this protection device. Based on the background and development trend of electric power system, relay protection for crane application and improvement of discussion, power systems for the safe production and provide a theoretical reference.

Keywords: crane; safety; relay protection

隨著生產及進出口規模的擴大，集裝箱裝卸在海路運輸業中的作用日益提升,為了滿足對工作量大，效率高等需求，岸邊集裝箱箱起重機自動化程度越來越高,起重機能否高效安全穩定的工作者對于碼頭,對整個行業來說非常的重要，而安全則是重中之重,是集裝箱起重機生產廠家長期面對的問題之一，而繼電保護就成為起重機安全運行成功的墊腳石。

一、繼電保護的基本原理

繼電保護裝置是指在電力系統中電氣元件由于受到破損不能正常工作，然后繼電器通過判斷起到跳閘或者發出報警信號的一種自動保護裝置。這種裝置能夠保證機器的安全性以及修復的簡單性。繼電保護裝置的構成包括測量比較元件、邏輯判斷元件、執行輸出元件。這些元素是階梯運行，缺一不可。通過測量與之前給定元件的物理參量進行準確比較，分析處理信息，然后根據測量的結果比如輸出信號的性質，持續時間等判斷故障的范圍是元件內還是元件外的，最后做出保護措施跳閘或者報警信號的等，最后通過根據前一命令的指令進行發出信號，跳閘等指令。

繼電保護的保護分區是為了保護在指定范圍內的故障，不屬于范圍內的不采取控制，這樣可以減少因故障跳閘引起的停電區域，也可以將沒有影響到得部分起到保護作用，然后繼續工作。所以電力系統中每個繼電保護的界限劃分的很清楚。當電力系統發生故障，繼電保護就會及時的切除故障，所以繼電保護的特點就是速度快、有選擇性，靈敏性，可靠性。

二、繼電器保護在集裝箱起重機上的應用

當起重機發生故障時，繼電保護作用顯得尤為重要，這是一種重要的反事故的工作控制。靈敏性是繼電保護的主要特點。當元件在繼電保護的劃分區域內發生障礙，在系統的運行下，無論故障位置，還是故障類型是否有過渡電阻都能夠進行靈敏的判斷進行繼電保護作用。當起重機的電力系統在工作運行時出現故障，比如短路，短路有幾種基本形式，一般有單項小電流接地，兩相短路，兩相接地短路等。這時候繼電保護會通過輔助觸點發出信號到PLC由PLC進行處理，或者直接對控制的電路進行跳閘等形式確保機器的安全性。

在起重機上繼電器在繼電保護中發揮不可或缺的作用。一般使用的有電磁繼電器，主要就是產生電磁效應，由鐵心，導線，銜鐵片，觸點簧片組成。其工作原理就是當電路通過一定量的電流時，銜鐵就會因為電磁力的作用克服了簧片的拉力，向鐵心靠攏，使得兩點相接構成通路，當電路中斷電的時候，電磁力也隨之消失，銜鐵因為沒有電磁力的作用會被簧片的作用力拉回原處，使得兩觸點分開，構成斷路確保了機器的使用安全，這樣相接，分開在電路中就形成了導通與斷路的作用。所以電磁繼電器的裝置基本能夠符合快速性，靈敏性的特點。但是隨著科技的進步，這種繼電器也會隨之改變。繼電器也有物理參量，有一定的加載電壓和電流，它原有的物理參量決定了繼電器能夠控制電路中的電壓和電流的大小，使用時如果超出此值就會影響繼電保護的工作狀態，會破壞繼電器的觸點。不同起重機的繼電保護裝置有所不同，但是工作原理是相同的。起重機的繼電保護一般具有可靠性還有安全性，這樣給機器本身的正常運作提供很大的便捷，及時發出信號及時作出判斷，所以繼電保護在起重機上的使用是由元件的調控到繼電保護裝置的分配達到指定命令的控制措施。

三、改進和發展方向

由于科技的發展，企業現代化的需要不斷提高，繼電保護的在起重機上的改進和發展是一個迫在眉睫的問題。現時代的光電技術和計算機的發展速度飛猛提升，新型光學電壓，電流互感器的發展前景很大。隨著對電力需求的日益增加，傳統的電磁感應已經不能滿足對快節奏時代的運用，體積大，容量小，絕緣結構復雜同時耗費大量的銅線這種現象已經難以滿足電力系統的發展要求。電流互感器已經成為一種潮流慢慢會取代電磁互感器，這種技術的產生式時代進步的一個象征，數字時代的來臨必將會解決老式電磁互感器存在的一些弊端，采用數字時電壓，電流互感器，實現數字運用的功能，將物理參數變成數字量，再用光信號去傳輸，這樣的數字技術不僅節約了成本還提高了工作效率。新型的光學技術不僅體積小，質量輕而且與傳統的電壓、電流互感器相比工作效率已經操縱會變得簡單。充分發揮了快速性，可靠性，實時性，簡單性的處理特點。起重機上的電力系統如果采用這種數字技術，不僅提高了機器的運行效率，更能給企業帶來更多的收益。微處理器的數字保護裝置已經廣泛運用于電力保護系統之中作為新型的能源。目前一些保護裝置，計算測量儀這些設備都需要這種低功率，而且節約型的電壓電流互感器。傳統的互感器必將被這些新型的數字技術所取代。這對電力系統特別是繼電保護作用有著重大的意義。

總之，工業生產的規模不斷增長，起重機發揮了不可或缺的作用，物料搬運所需要的費用不斷的提升，導致企業所需的大型或高速起重機的猛增，但是工作量的日益增大，人們對起重機的可靠性、安全性、操作性的要求就不斷提升，簡單的操作，容易的維護，這樣才是新時代科技進步的代表，繼電保護作為一種電力系統的一種保護裝置對起重機的保護系統提供了簡單，可靠的控制。機器出現故障這種保護措施的幾種特性發揮了重大作用，所以電力系統提供的是一種性能良好，工作可靠性高的一種保護裝置，但是隨著科技的發展，光電技術以及計算機的不斷進步，這種技術將會被數字技術所取代，慢慢的將起重機的保護裝置將會做的更加完善，更符合人們對工作要求簡單，操作靈活的要求。

篇6

【關鍵詞】

高職院校；數學；系統理論；改革要點

1 系統理論對高職數學教學的重要性

系統論是研究系統的一般模式，結構和規律的學問，它研究各種系統的共同特征，用數學方法定量地描述其功能，尋求并確立適用于一切系統的原理、原則和數學模型，是具有邏輯和數學性質的一門新興的科學。系統理論在應用的過程中需要將系統、要素、結構、功能四點緊密結合，實現框架構建的合理性、關聯性及整體性。

在高職院校數學教學發展的過程中，系統理論可以提升教學體系之間的聯系效果，確保教學之間具有共同的教學特征，增強教學環節之間的互動。在上述內容基礎上，高職院校數學課程能夠有效地將自身內容結合在一起，形成有機的整體，降低高職學生在學習過程中的難度。數學課程復雜多樣，在教學的過程中學生對散亂的知識頭痛不已，這種狀況直接影響了學生的學習質量。系統理論可以將各項散亂的知識結合成完整的體系，從教學大局著手，逐層細化，讓學生能夠層層遞進、層層深入，有表面逐漸深入到本質，最大限度提升高職學生學習質量。除此之外，系統教學還可以轉變傳統高職院校數學課程教學方案，由傳統分解事物教學轉變為學，讓高職學生能夠充分認識到數學主體框架，認識知識主干，不斷豐富“枝椏”，形成完善的數學課程內容體系。系統理論歸納了高職數學課程教學中整體性及部分之間的關系，為高職數學教學創造了一種新的思維方式，形成了新的教學體系構建，從根本上改善了當前我國高職院校數學課程改革效果。

2 高職院校數學課程改革建設要點

高職院校數學課程改革的過程中，院校及教師要嚴格依照系統理論，將教學大綱、教學原則、教學方法結合在一起，形成統一的系統，要針對上述理論內容，全面提升高職院校特色，提升教學與職業之間的需求效果，增強教學實用性。

2.1 系統目標構建，走向改革正確方向

在對高職院校數學課程改革時，院校及教師要對高職教育特色進行全面分析及了解，依照高職教育中對學生技術性、實用性的要求，形成具有自身特色的數學教學內容。院校及教師要將培養目標定位在對學生能力的拓展，確保將數學學習與職業需求緊密結合在一起，提升學生在今后職業中的發展效果。高職院校學生在就業過程中主要分為以下三大類，第一，生產或服務行業中的技術人員；第二，經營性崗位中管理人員、經營人員；第三，高技術操作崗位中的技工人員。因此，在基于系統理論中的高職院校數學教學體系建設的過程中，院校及教師要對上述方面中應用到的數學知識進行強化，形成以實用為主體的教學目標。

2.2 系統關系調節，處理存在教學問題

在實施關系調節的過程中，院校及教師要處理好以下幾方面內容：（1）處理好職業方向針對性及終身發展需求性之間的關系。院校及教師不能僅僅將高職數學教學作為一個階段性教學內容，需要將上述內容發展成終身學習教育，讓學生能夠形成終身學習意識，提升可持續發展效果；（2）處理好教學內容應用及科學知識系統線性之間的關系。在該處理的過程中，高職數學教學要將學生今后職業方向作為建設基礎，弱化對支離破碎的概念、公式、定律，降低學生可能產生的厭煩情緒。教師要將學科之間的知識形成系統，以應用為目的，讓學生在應用的過程中對上述知識之間的聯系進行深入了解，融會貫通；（3）處理好學科知識重點與學生能力培養之間的關系。高職院校在實施系統理論教學建設的過程中需要及時調整知識內容，對知識系統進行構建，確保重點、難點突出。在處理重點、難點時，教師要以培養學生職業能力為基礎，確保教學內容深淺適宜。

2.3 系統內容選取，提升教學改革質量

在實施系統理論下的高職院校數學課程改革的過程中，院校及教師要保證教學內容“夠用”，保證學生能夠學過，能夠順利應用。例如，在對高職院校中會計、經濟管理專業學生進行數學課程教育的過程中，院校可以將教學的內容重點放在初等函數、微積分、概率分布及統計等內容上。院校可以適當設計單利、復利、稅收、利潤、收入、收益等方面的教學練習，確保上述專業學生能夠在學習的過程中提升自身能力；在對理工類學生進行數學課程教學的過程中，院校可以將內容放在初等函數、微積分、向量及空間幾何、線性代數等方面，設計數學模型及數學軟件等教學內容，提升學生能力素質。

2.4 系統方法優化，降低數學學習難度

系統理論要求高職院校數學課程教學從主體出發，以系統角度實施教學，完成對學生的素質教育及能力培養。實施數學教育的過程中，教師要將教學內容作為教學主體，循序漸進。例如，在實施空間解析結合教學的過程中，教師可以先從空間解析幾何的特征出發，確保學生能夠認識到空間解析幾何。完成上述教學后，教師可以對空間解析結合中的內容細化，豐富二維空間及三維空間內容，從主體到細節，降低學生理解難度。除此之外，在教學的過程中教師還可以以樹狀結構、環形結構等確保學生理解之間的關系，可以使用類比法、對比法等提升知識理解效果，確保學生認識到數學的本質。教師要以降低教學難度為基本，依照系統之間關系、內容，對各項教學方法進行合理選取，最大限度改善學生在高職數學教學中的學習效果。

3 總結

高職院校數學教育作為當前我國教育的重要內容，可以明顯提升高職學生邏輯分析能力，改善學生邏輯思維及處理問題的效果。隨著知識經濟時代的逐漸深入，社會對高職院校數學教學提出了新的要求，需要高職院校對自身的課程內容進行改革，確保教學緊跟時代潮流。在上述形勢發展下，提升高職院校數學教學內容的合理性，增強數學教學方法的有效性，緊密教學之間的聯系，已經勢在必行。

【參考文獻】

篇7

 

0引言

隨著化石燃料的消耗及全球對環境問題的關注，可再生能源的開發利用迫在眉睫[1]。太陽能作為最有利用價值的可再生能源，已經得到世界各國家越來越多的關注。但是，外界環境是不斷變化的（如溫度、日照等），為了最大效率的利用太陽能，必須對光伏陣列進行最大功率點跟蹤。目前，最大功率點跟蹤（Maximum Power Point Tracking,簡稱MPPT）的方法很多，如恒定電壓法，擾動觀察法，增量電導法，模糊控制法，滯環比較法[1-5]等等，但不同的控制方法在實際應用中存在不同的優缺點。在對幾種常見的MPPT方法進行分析的基礎上，綜合恒定電壓法和滯環比較法的優點，提出一種改進啟動特性的MPPT方法。利用這種方法，能顯著提高跟蹤速度和精度。

1 光伏電池的等效模型及特性

2.1光伏電池等效模型

光伏電池單元的等效電路模型如圖1所示。其中，為光生電流物理論文，它正比于光伏電池的面積和入射光的強度。為無光照下的類似于二極管的暗電流。為串聯電阻，為并聯電阻，一般很小，而很大。

圖1 光伏電池等效模型

（2.1）

為光生電流，為二極管飽和電流，為光伏電池工作電流，為電子電荷，為光伏電池工作電壓，K為波爾茲曼常數，T為絕對溫度，A為二極管特性因子。

理想情況下，，為零，為無窮大，A=1，則式（2.1）簡化為：

（2.2）

當=0時，可以得到太陽能電池的開路電壓

（2.3）

2.2光伏電池的特性

光伏電池的輸出電壓和電流受光照強度和溫度的變化而變化。一定光照強度下，光伏電池的I-V特性曲線和P-V曲線分別如圖2和圖3所示:

圖2 光伏電池的I-V特性曲線

圖3 光伏電池的P-V特性曲線

圖中所示即為最大功率點工作位置，由圖可知，太陽能光伏電池具有明顯的非線性。

光伏電池在同一溫度(T)不同日照(S)下的I-V和P-V特性曲線分別如圖4和5所示。由圖可知，光伏電池的輸出功率隨光強增加而增大（S1<S2<S3）。

圖4 不同日照下的I-V曲線

圖5 不同日照下的P-V曲線

光伏電池在同一日照(S)不同溫度(T)下的I-V和P-V特性曲線分別如圖6和7所示。由圖可知，光伏電池的輸出功率隨溫度的增加而降低（T1<T2<T3）。

圖6 不同溫度下的I-V曲線

圖7 不同溫度下的P-V曲線

3改進算法的原理

擾動觀察法是目前應用最廣泛的一種控制算法。它主要通過比較前后2次功率大小來決定擾動的方向。具有原理簡單，控制易實現等優點，然后振蕩現象和電壓崩潰現象是其固有缺陷[6]。

增量電導法主要是通過判斷的正負來決定擾動的方向，其實是擾動觀察法的一種變形。增量電導法完全消除了擾動觀察法的振蕩現象，但仍存在電壓崩潰現象。由于其算法復雜，對測量精度要求較高，成本較大，固很難被廣泛使用。

固定電壓法的原理是太陽能電池在最大功率點處的電壓和開路電壓有個近似比例關系，而且這個比例系數(一般為0.76)在外界日照和溫度等變化時，它近乎不變。通過測量電池板的開路電壓來調節工作電壓，從而找到最大功率點。這種方法控制簡單，設備成本低，然跟蹤精度低，誤差較大。

滯環比較法是為了克服擾動觀察法在最大功率點處的振蕩現象和電壓崩潰現象而提出的。它能夠在外界環境劇烈變化時不作任何動作物理論文，而只在環境穩定時才進行跟蹤。但滯環比較法必須讓比較的三點都在最大功率點附近，且擾動步長大小難以確定。

通過對幾種控制算法的分析可知。滯環比較法能夠消除振蕩現象和電壓崩潰現象，但要求A、B、C三點都在最大功率點附近。而固定電壓法結構簡單，成本低，能夠快速找到最大功率點，但跟蹤精度不夠。一種更好的算法是綜合這2種方法的優點，前期使用固定電壓法迅速找到最大功率點，后期使用滯環比較法提高控制精度。這樣系統具有最優的啟動特性，啟動速度快而平穩，功率單調增加，不會出現波動現象。具體原理如圖8所示：

圖8雙重算法示意圖

改進算法先測量光伏陣列的開路電壓，乘以系數0.8，得到一個參考電壓。首先讓系統以恒定電壓法啟動，擾動量為，并不斷記錄下當前光伏陣列的工作電壓，并與參考電壓比較，當當前工作電壓與參考電壓誤差絕對值大于設定參數時，則繼續以的擾動量增大電壓，直到當前工作電壓與參考電壓誤差絕對值小于設定參數，例如圖3.1中的D點，系統即認為恒定電壓法控制結束，系統已經到達了最大功率點附近。這就是第一階段的恒定電壓法控制。

當系統到達D點，改用滯環比較法控制，并記錄下此時的電壓值和電流值，計算出相應的功率。系統改用較小擾動量，以提高跟蹤精度。此時圖3.1中D點功率即為滯環比較法中的，連續2次增加擾動，并分別記錄下相應的電壓值和電流值，計算出各自的功率，其值分別為滯環比較法中的和。再通過滯環比較法中、、三點功率的比較確定具體的擾動方向，直到系統工作在最大功率點。這是第二階段的滯環比較法控制。

若此時始終讓系統工作在第二階段，則當外界光照和溫度發生變化時，系統仍然以滯環比較法進行控制，由于設定的滯環比較法步長較小，所以很難快速地跟蹤到新的最大功率點。為能夠適應外界環境的變化物理論文，我們需要重新啟用恒定電壓法迅速找到最大功率點的近似位置，再轉至滯環比較法。為此，我們為系統設置了定時器。當定時時間到時，系統重新采集光伏陣列的開路電壓，并得到新的參考電壓，并重新運用恒定電壓法快速跟蹤新的最大功率點。為避免因不斷切換控制算法而帶來較大的功率損失，定時器定時時間可為分鐘級別。這就是第三階段的定時跳轉階段。

改進算法前期使用恒定電壓法及較大步長大大提高了跟蹤速度，后期使用滯環比較法及較小步長，旨在提高控制精度，減少功率損失。

4仿真結果分析

為通過比較說明改進算法的可行性和優越性，本文在Matlab/Simulink環境下分別對改進算法及常用的擾動觀察法進行了仿真研究。2種算法的功率輸出波形分別如圖9和10所示：

圖9擾動觀察法功率輸出波形

圖10 改進算法功率輸出波形

由圖9和10比較可知，擾動觀察法在最大功率點處上下波動，穩定后輸出功率平均值為248W，穩定時間為0.045s。而改進算法穩定后為一條平滑的直線，穩定時間為0.038s，穩定后輸出功率為249.2W。

5結論

本文采用改進算法對光伏系統中最大功率跟蹤進行了研究，并通過與傳統算法進行仿真比較。由仿真比較可知，改進算法啟動過程平穩，具有跟蹤速度快，跟蹤精度高的特點。它完全消除了擾動觀察法固有的振蕩現象和電壓崩潰現象，具有較大的優越性。

參考文獻

[1]Park,sang-Soo(Departmentof Electrical Engineering,Changwon Mational University Korea,Republicof);Jindal Amit Kumar;Gole Aniruddha M;Park,Minwon;Yu In-Keun Source:CanadianConference on Electrical and Computer Engineering,p720-724,2009,2009 Canadian

篇8

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）10-0118-02

一、引言

電力工程概論課程以電力系統為主，是電氣工程專業的重要專業課。該課程的研究對象是電力系統，具有很強的工程性，而傳統的授課方式主要采用板書和PPT，學生的學習興趣不高，特別是涉及煩瑣計算的內容，學生覺得比較枯燥。將基于Matlab的電力系統仿真技術融入電力工程概論課程的教學中，可以激發學生的學習興趣，提高學生學習的積極性和主動性，促進學生的積極思考和主動實踐，從而有助于克服傳統教學的局限性，提升教學質量。

二、Matlab/Simulink簡介

Matlab是美國MathWorks公司研制的商用數學軟件，已成為科研和工程設計的重要工具之一。歐美發達國家的高校已經將Matlab仿真技術融入教學中，取得了很好的教學效果。在電力工程概論教學過程中，教師可以針對電力系統分析實例，在課堂介紹Matlab仿真模型的搭建過程、仿真設置和運行、仿真結果，并對仿真結果進行必要的分析和講解。在仿真過程中，可以方便的對模型和參數進行修改，并可對系統的工作工程加以動態顯示。通過仿真演示有利于提高學生學習的興趣，加深學生對有關知識點的理解和掌握。

三、仿真實例

本文以一個簡單的開式電力網為例，介紹系統的仿真過程。（熊信銀主編《電氣工程基礎》第151頁例題6-5）開式電力網如圖1所示，線路額定電壓為110kV，電力網首端電壓為118kV，負荷為：■LDb=（0.4+j15.8）MVA，■LDC=（8.6+j7.5）MVA，■LDd=（12.2+j8.8）MVA，分析節點電壓和功率分布。仿真系統圖如圖2所示。

1.仿真模型構建。線路采用π型等效電路，負荷采用Series RLC Load。由于線路存在對地電容、電源不能直接和線路相聯，采用電源Us和小電阻串聯再與線路相連的方式。小電阻可以采用Series RLC Branch；電壓和電流測量模塊、示波器顯示模塊Scope、功率測量Power模塊都可從Simulink模塊中得到。圖2的仿真模型中只給出了對節點a和節點d進行電壓和功率測量的模塊，對其他節點的測量方法相同。

2.仿真結果。節點a的電壓和功率仿真結果如圖3、圖4所示。根據仿真結果，節點a的電壓約118kV，有功約為43MW，無功約為33MVar，仿真結果與課本的近似計算結果基本一致。將圖3和圖4的仿真結果展示給學生，可以讓學生清楚的認識到系統工作時節點a的電壓、電流和功率大小，改變系統參數時，可以快速的得到新的仿真結果，并且可以讓學生將仿真的結果和書本的例題的近似計算結果進行比較和分析，加深學生對知識點的理解，提高計算能力和應用能力。節點d的仿真結果如圖5、圖6所示。

根據節點d的電壓和功率仿真結果可知，節點的電壓由于線路的電壓損耗而降低。引導學生將仿真結果和課本例題的計算結果進行比較，并提出思考問題和課后作業：電壓和功率的仿真和計算結果偏差相較節點a的變大的原因是什么；進一步提高理論計算精度的方法是什么；按照課本的方法，進行第二輪潮流計算，并對計算結果和第一輪的計算結果以及仿真結果進行比較和分析。由仿真模塊PowerGUI的Steady-State Voltages and Currents分析工具，可以直接得到電源、測量模塊、負荷、線路等的電壓和電流峰值或有效值，如圖7所示。該模塊給出的是相電壓，如需線電壓只要進行簡單的換算即可。通過該模塊的介紹和演示，可以讓學生進一步熟悉仿真模塊的功能、使用和分析方法，提高學生學習的興趣和效果。

四、結語

本文介紹了電力工程概論課程的地位、作用和特點，并指出傳統課程教學方法的不足之處，對將Matlab仿真技術融入電力工程概論課堂教學進行了探討。文中簡介了Matlab仿真軟件在電力系統仿真方面的主要模塊和功能，并通過一個簡單開式電力網潮流計算的例子，對Matlab仿真模型的構建和仿真結果的分析進行了介紹，并探討了如何通過仿真引導學生積極思考來激發學習的主動性，提高學習效果和學習能力。

參考文獻：

[1]熊信銀,張步涵.電氣工程基礎[M].第二版.武漢:華中科技大學出版社,2010.

[2]王晶,翁國慶,張有病.電力系統的MATLAB/SIMULINK仿真與應用[M].西安電子科技大學出版社,2008.

[3]陳蘭嵐.Matlab電氣仿真技術在電力電子教學改革中的應用[J].教育教學論壇,2016,(38):82-83.

[4]陸朱衛,吳馥云.Matlab在電力電子課堂教學中的應用[J].教育教學論壇,2016,(04):194-195.

[5]張紅娟,路秀芬,孟海濤.“電力電子技術”課程工程實踐的教學改革[J].電氣電子教學學報,2016,(03):127-128.

[6]王宇.MATLAB/simulink在“力電子技術”課程教學中的應用[J].中國電力教育,2014,(09):55-56.

Application of the MatlabSimulation Technology in the Teaching of Electric Power Engineering

JIANG Yun-haoa，b,DING Wen-fanga，b,GONG Lia，b,CHEN Huia，b,WANG Fan-ronga，b,CHEN Juna，b

(a.Hubei Collaborative Innovation Center for High-efficiency Utilization of Solar Energy;

b.Hubei Engineering Technology Research Center of Power Grid Intelligent Control and Equipment,

篇9

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.10.062

Abstract According to the needs of the new era of education and teaching in Colleges and universities and the research of graduate education， combined with self organizational learning theory， proposed in the Agricultural University of electronic and Information Engineering Research on learner autonomy， the realization of students' autonomous learning， to enhance the students' innovative and creative ability， to realize the innovation of the reform of the teaching mode， improving teaching methods， the teaching content.

Keywords electronic information engineering； autonomous learning； college education

自主學習理論是目前教育研究領域比較熱點的研究內容，在大學本科教育中有著無可比擬的優勢。相對于中小學教育，大學教育更多的是強調培養大學生的主動性、創造性和自學能力，這也是未來社會競爭和國家競爭對大學生的要求。面對著實現國家富強民族振興的偉大歷史使命，大學教育模式的改革迫在眉睫，培養出具有創新精神的新一代大學生是擺在我們面前的一個難題。

自主學習不但對大學生的學習成績有幫助，而且是學生個體終身學習和提高的基礎，是學生完善自我性格和人格的一個有效的手段，是一種創新形式下的高級學習，學生有意識的通過自身調節來明確教學目的，組織教學內容，完成學習任務。學生在自主學習的過程中不斷完善自己，提高學習能力，掌握學習方法，改善知識結構，最終成長為擁有自主學習能力的學習者。當然，目前的大學教育中，自主學習還沒有得到全面的應用，傳統的課堂教學模式還是主流。但是越來越多的人已經意識到，不進行自主學習的教育實踐是不行的，盡管有種種認知和形式上的障礙，同時人們的意識還不是非常明確，所以大學的教育教學模式急需改革。當然傳統教學模式也有其優勢，我們進行大學教育教學改革是要立足于現有教學成果的基礎之上，吸收先進教學理念，為我所用。為了提升我國高等教育的質量，我們必須對農業大學電子工程專業自主學習模式進行研究，這對提高農業高校大學生的學習能力具有重要意義。

1 自主學習理論

自主學習是指學生自己來控制學習內容、學習方法和學習進程。但是，這并不意味著學生完全通過自學來完成自己的學業，而是強調必須以學生本人為學習主體，發揮學生的主體意識，激發學生的主觀能動性，培養學生的自學能力，有效地利用學校和社會的各種資源，以我為主，激發潛能，是與被動學習相對應的一種學習模式。自主學習模式并不是簡單的自學，它是更大的一個教育范疇。

它可以分為三點：一是對自己的學習任務進行預先規劃和安排，做好總體設計；二是自己對自己的學習結果進行監督、考核和評價，做自己學習的主考官；三是自己對自己的學習過程進行控制、調整和完善，不斷通過學習實踐來改進自己的學習。針對不同研究者的出發點不同，對自主學習的定義也不可能一致。

Zimmerman對自主學習的定義進行了系統的總結和歸納，提出自主學習應具有的三個特征：（1）強調在學習中的自我認知、自我指導和自我計劃等方面的自我調節策略的運用；（2）強調自主學習是能夠進行自我控制學習方向的反饋循環過程，認為自主學習者能夠完全根據自己的學習方法和路徑進行學習，并且根據學習過程中的反饋不斷反復調節自己的學習路徑；（3）強調自主學習者應該明確如何使用學習方法和策略，并且根據具體的學習實踐做出正確的反應。①

自主學習能力是學生們在自主學習活動中所表現出來的一種能夠綜合運用各種手段和資源進行自主學習的綜合能力。具有自主學習能力的學生有強烈的好學精神，能夠運用比較科學的學習技術和方法，及時準確地安排自己的學習活動。善于思考，積極主動，勇于攀登科學高峰，敢于解決困難，在學習中表現出強烈的求知欲和進取精神。②

大學教育的改革，就是要發揮大學生學習的主體作用，挖掘大學生自主學習的潛能，從而提高教育教學質量。自主學習能力的培養，在未來的本科教學過程中占據越來越重要的地位，考試方式的導向作用對于培養自主學習能力至關重要。本科教學的課程不同于一般知識型課程，通過探討以自主學習模式的方法改革，可以更好地培養學生能力。③

2 自主學習理論在農業大學電子信息工程專業的具體教學實踐

電子信息工程作為信息技術領域中的主干專業，主要研究信息產生、信息傳送、信息處理與信息應用等方面的理論、技術和工程問題。電子信息工程專業是一個應用性非常強的專業，直接面向生產和技術實踐。因此需要我們非常重視專業培養當中的實驗和實踐教學，通過實驗和實踐教學使本專業學生掌握基本的技術開發和工程實踐能力，能夠獨立地完成與電子信息設備系統的生產、設計、開發、集成和運營有關的技術和管理工作。

農業大學的電子信息工程專業的教學工作直接面向農業信息化和自動化的創新實踐的前沿工作，特別是對電子信息在農業現代化建設中圍繞安全可靠、整合先進的信息化理念、綜合利用信息技術、推進現代農業技術創新發展有著重要的意義。因此在教學模式上與一般工科院校有明顯的區別。

隨著自主學習理論的提出和興起，很多研究者發現自主學習模式能夠培養學生的自我學習的能力，完善健全人格，培養學習興趣，樹立學習心理。本項目在這些研究的基礎上對農業大學中的電子信息工程專業基于自主學習理論的課堂教學模式的改革和創新進行了研究。自主學習模式的特征主要有內容的開放性、學生的平等性和過程的自監督性等。該模式下的學習者的學習活動呈現出明顯的自我導向特征，要在實際的課程教學中構建自主學習的新模式，首先必須建立開放的課堂環境，使學生們能夠自主地進行學習活動，自主地安排學習內容和進度，自主發揮他們的想象力和創造力。其次教師必須轉換角色，減少對學生們的干預，從一個主導者轉變為監督者、輔助者和引導者，相信學生。教學實踐證明采用自主學習模式進行學習的大學生比傳統教學模式下的大學生具有更高的學習熱情和更好的學習效果。本項目研究結果結果可以為農業大學電子信息工程專業本科教學模式改革創新提供有益的借鑒和參考。

3 自主學習應遵循的基本策略和方法

一是要培養學生的主動性。也就是學生在進行自主學習前，必須要明確教學的目的和任務。必須要明確自己的學習和研究方向，否則就會像沒頭的蒼蠅一樣亂碰亂撞，浪費時間和精力，反而還一無所獲。因此，對于教師來說，必須在自主學習前確定和規劃好選題，明確教學目的，規劃教學任務，一定要讓學生明確自己的學習方向，做到有的放矢，目標明確。同時，教學內容應該有教育性，能讓同學們知道主要是解決什么問題，同時寓教于樂，讓同學們產生興趣，從而激發主動進行學習的欲望，達到教育目的，提高學生的認識。

二是要注意培養學生的獨立性。新課程要求教師充分尊重學生的獨立性，正確引導學生發揮自己的獨立性，從而培養學生獨立學習和獨立解決問題的能力。自主學習之所以和傳統的課堂填鴨式教育不同，在于它主要是激發學生們的主動性和創造性，讓學生根據教學目的，自由地選擇教學內容和學習方法，根據自己的實際情況擬定個人的教學計劃，在老師的輔助幫助下，主要通過自己的能力進行學習和實踐，一定要通過個人的努力來完成教學計劃，不能還象過去那樣過分依賴于老師，要運用自己的頭腦，發揮主觀能動性，科學合理地規劃自己的學習，實現學習的目的。

三是要培養學生們的自控性。所謂自控性，實際上就是學生們自己控制自己進行相關學習的能力。傳統的課堂教育，對學生的自控性認識不足， 所以老師既是課堂的講授者，同時也是課堂的組織者，還是課堂的秩序維護者。所以，學生們只能日復一日地被動學習。新的教學模式賦予了學生學習的自，使他們成為了學習的主人，當然，學生自主學習習慣的養成和自主學習能力的培養是一個持續的過程，所以在這個過程中，教師一定要注意培養學生的自控能力。教師作為課程的組織者和監督者，一定不能對學生的學習放任自流，但是也不能包辦代替，一定要取得平衡，關鍵是針對學生特點，預測在某個階段可能出現的一些問題，提前做好應對措施。應隨時把握學生思想的脈搏，根據典型問題，有針對性地確定課題內容，依靠學生發揮自控性，積極主動地進行學習。

四是要遵循客觀規律，循序漸進，水到渠成。要充分相信學生的學習精神，但是也要估計到學生的學習能力和學習心理。學生在學習中容易因為眼前的困難和挫折而喪失學習興趣和信心。因此，教師一定要科學設計教學內容，諄諄善誘，步步深入。一定不要拔苗助長，或者撒手不管，否則，很容易讓學生產生挫折心理和畏難情緒，進而影響自主學習的進行。一定要注意學生的情緒變化，多做思想工作，善于引導，要善于觀察，善于發現帶有普遍性的問題，并在學習實踐中注意解決這些問題。教學內容一定要由簡入難，學習內容不要過多，要漸入佳境，使學生樹立信心，激發他們的斗志，順利地完成教學任務。將理論和實踐教學活動實現統一，使課堂教學將學習、實驗和實踐融為一體，把學生的學習過程和工作過程緊密結合起來。

4 對未來教育教學的思考

要真正實現教學模式的改革與創新，首先要轉變教師的教學觀念，更新教師的教學理論，改變教師的教學習慣。課堂教學并不是目的，更重要的是要培養學生自主學習的思維和能力，使大學生實現從“讓我學”到“我要學”的學習思路的轉變。使大學生培養起自我學習、自我完善的能力，培養他們的健全人格和優良的學習品格，樹立終身學習的觀念，不斷挑戰自我，完善自我，勇于攀登科學高峰，實現自身價值。在自主學習模式的建立中，對教師提出了更高的要求，教師要有豐富的教學經驗和教學技巧，要不斷引導學生進行自主學習，要有良好的溝通技巧和教學經驗，要幫助學生培養自學能力，糾正他們在學習中出現的各種問題，要有溝通能力去解決自主學習模式實施過程中的一系列難題，實現學生的成長和能力的培養。

注釋

篇10

（1）主要內容：電機的作用及其發展簡史；電機的分類與結構、應用領域、選用與運行控制；電機學的研究內容概要；電器的發展歷史和分類。應達要求：了解電機的基本作用、發展簡史、電器的發展歷史；理解電機在國民經濟中的應用領域；掌握電機的可逆原理；理解電機學的主要研究內容、高壓電器與低壓電器的基本結構與作用；掌握電機分類方法和不同類別的電機特點。（2）教學設計：介紹電機與電器學科的概況、發展簡史，使學生對電機學等后續專業基礎課程以及電機的微機控制技術等專業課程的學習建立初步的感性認識。通過FLASH制作的同步電機勵磁過程和旋轉磁場模擬動畫來加強學生對電機學理論知識的理解。對于電器部分，通過圖片的形式向學生展示各種電器，增強學生的感性認識；對于高壓電器部分，由于裝置體積龐大，采用視頻錄相講解的方法，拉近學生對高壓電器的感性距離。

2.電力系統及其自動化技術

（1）主要內容：電力系統發展簡史；電力系統簡介；發電廠、電網概述；電力市場簡介；電力新技術與發展趨勢。應達要求：了解電力系統的發展簡史和我國電力工業的發展概況、交直流輸電技術的發展過程、各種類型的能源發電原理及其特點；了解電力市場的概念、電力新技術的發展趨勢；理解電力系統的功能與作用、現代電力系統的主要特點和運行過程。（2）教學設計：主要講授電力系統的概況、基本概念，內容涉及發、輸、供、配、用幾大部分，按發電部分、電網運行與調度、電力應用三個環節順序介紹。教學過程中首先從系統的角度對電力系統進行介紹，使學生建立對電力系統整體功能及結構的認識，在此基礎上，進一步對各個組成部分分別闡述。在講述電力系統發展前沿技術的時候，本著自動化、數字化、智能化的發展主線，將智能電網的概念引入課堂。

二、改革教學方法，創新互動式教學模式

1.注重課堂引導，激發學生學習興趣

在教學過程中，借助網絡資源，向學生介紹電氣行業的應用情況和相關企業的產品和市場情況，譬如給學生介紹聯合證卷行業深度分析“電力電子，我們可以看得更遠”，重點介紹電力電子變頻器、整流設備、無功補償設備SVG、開關電源、直流輸電裝備等技術的實際工程應用，介紹相關企業和上市公司產品和市場概況，激發了學生的學習興趣。

2.加強課堂互動，調動學生積極性

為了加強課堂互動，采用了PPT講解和視頻教學相結合的方法，進行多個專題介紹。譬如：核裂變之歷史回顧、中廣核集團介紹、日本核事故回顧、歐洲核聚變裝置、中國托克馬克聚變裝置、日本新干線與中國高速鐵路、國家電網、南方電網公司宣傳片；汽輪發電機、水輪發電機安裝視頻和三峽發電廠簡介。學生觀看完視頻后，進行提問：裂變和聚變的區別是什么？日本核泄漏事故的原因是什么？避免核事故的方法有哪些？日本新干線和中國高鐵的技術要點有哪些？汽輪機和水輪機的原理是什么等等。鼓勵學生回答問題，凡是舉手回答問題的學生，在平時成績上加2分，調動了學生的積極性。隨后，教師進行總結評論。

3.推行專題報告，活躍課堂氣氛

采用學生專題演講方法，激發自主學習興趣和收集整理資料的能力。學生3人一組，分工協作完成資料收集、PPT制作和課后研究報告撰寫。學生報告題目有：智能電網概述、電氣化鐵路接觸網介紹、電能存儲技術的發展概況、地熱發電的現狀與技術要點、PLC的原理與應用、國內外智能電網發展趨勢、柔性太陽能電池、國內外高壓直流輸電工程簡介、電力系統柔性輸配電技術、城市軌道交通供電系統和電動汽車電源系統等等。學生報告后，其他學生提3～5個問題，報告者首先作答，教師隨后總結，并對相關技術問題進行詳細講解。對提問的同學，在平時成績上加2分。這樣課堂氣氛非常活躍，學生爭先恐后舉手發言。