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在電力工程中,電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計是最基礎(chǔ)最重要的環(huán)節(jié),電力系統(tǒng)的合理規(guī)劃是今后電力系統(tǒng)可以安全、正常運(yùn)行的保障,因此,電力企業(yè)應(yīng)保障電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的科學(xué)性及合理性,以保障供電過程中將損耗減到最小,節(jié)約成本。論文對電力系統(tǒng)規(guī)劃進(jìn)行分析,并且探討電力工程設(shè)計中電力系統(tǒng)規(guī)劃的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】
電力工程設(shè)計;電力系統(tǒng);規(guī)劃設(shè)計
1引言
在現(xiàn)代社會中任何企業(yè)的發(fā)展都離不開電能,電能也逐漸成為企業(yè)發(fā)展所依賴的能源,也是目前社會發(fā)展的重要組成部分。電力系統(tǒng)的安全可靠關(guān)系著社會的穩(wěn)定,保障電網(wǎng)運(yùn)行安全及電力供應(yīng)的有序性,是社會和諧發(fā)展的基本。電力系統(tǒng)規(guī)劃能夠保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,還能提高用戶用電質(zhì)量,對電力企業(yè)非常重要。在電力工程建設(shè)中對電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計,能夠使設(shè)計人員提高電力工程設(shè)計的有效性。
2電力系統(tǒng)規(guī)劃的組成
電力系統(tǒng)規(guī)劃涉及眾多領(lǐng)域,包括環(huán)保、社會建設(shè)、能源建設(shè)、運(yùn)輸?shù)龋纱丝梢钥闯觯娏ο到y(tǒng)規(guī)劃是一項具有較強(qiáng)綜合性的工作。電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計要以社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求為基礎(chǔ),以我國能源資源的分布為前提,因為它們影響著電力系統(tǒng)的運(yùn)行和發(fā)展,還影響著我國的社會發(fā)展。由于我國用電量持續(xù)增加,因此,要在電力工程中進(jìn)行合理的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計,以保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行并且節(jié)約成本。電力系統(tǒng)規(guī)劃主要由電源規(guī)劃、電力負(fù)荷預(yù)測、電網(wǎng)規(guī)劃、無功規(guī)劃以及聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃構(gòu)成。電源規(guī)劃是電力系統(tǒng)的基礎(chǔ),以負(fù)荷的預(yù)測結(jié)果為基礎(chǔ),并且考慮不同因素,從而設(shè)計出科學(xué)的電力建設(shè)方案,以滿足目前巨大的電力負(fù)荷的需求。其中主要包括短期、中期及長期3個階段的電源規(guī)劃[1]。電力負(fù)荷測試主要是對未來的電力負(fù)荷時間、空間的分布進(jìn)行預(yù)測,能夠為電力系統(tǒng)的規(guī)劃和運(yùn)行提供科學(xué)合理的依據(jù)。電網(wǎng)規(guī)劃以電源規(guī)劃結(jié)果和電力負(fù)荷測試結(jié)果為基礎(chǔ),滿足在電力系統(tǒng)規(guī)劃中的輸電需求,保障了電網(wǎng)建設(shè)的合理性,節(jié)約了資金。根據(jù)時間可以將電網(wǎng)規(guī)劃分為近期、中期和長期3個階段的電網(wǎng)規(guī)劃,充分證明了電力工程建設(shè)的重要性。
3電力系統(tǒng)規(guī)劃的原則
電力系統(tǒng)規(guī)劃的原則包括周期性、安全性和成本性,具體闡述如下。(1)周期性。在進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計前,要先制定一個周期,電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計要在這個周期完成。對一些大型的電力系統(tǒng)規(guī)劃,要制定完善、全面的方案,以保證電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計在規(guī)定的周期內(nèi)完成,并滿足客戶的要求。(2)安全性。在進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計時,最重要的是保障其安全性,防止設(shè)計中存在安全隱患,有條件的話可以配置系統(tǒng)檢測功能。(3)成本性。電力工程建設(shè)工作人員在進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃并且實現(xiàn)系統(tǒng)功能的同時,還要考慮電力系統(tǒng)設(shè)計的成本,在保障系統(tǒng)的功能性的前提下,盡可能地降低成本,以實現(xiàn)利益最大化。
4電力系統(tǒng)規(guī)劃的任務(wù)及步驟
4.1電力系統(tǒng)規(guī)劃的任務(wù)
電力系統(tǒng)規(guī)劃的任務(wù)主要包括:(1)研究并提出規(guī)劃周期中的負(fù)荷預(yù)測;(2)明確能源分布的情況及能源周邊的運(yùn)輸情況;(3)記錄并研究大型電站中的供電范圍;(4)根據(jù)實際情況設(shè)計電網(wǎng)發(fā)展方案。
4.2電力系統(tǒng)規(guī)劃的步驟
電力系統(tǒng)規(guī)劃的步驟:(1)搜集相關(guān)資料,包括運(yùn)輸環(huán)境、能源分布、負(fù)荷預(yù)測及大型電站的供電范圍;(2)分析搜集的資料,并提取具有重要價值的信息,進(jìn)行符合預(yù)測;(3)以電源條件及負(fù)荷條件為基礎(chǔ)確定電源開發(fā)方式;(4)以負(fù)荷的分布為基礎(chǔ),制定輸電方案及配電網(wǎng)布局的多個方案,對比后選出最佳方案;(5)證明方案的可行性;(6)制定規(guī)劃文件及圖表[2]。
5電力工程設(shè)計中的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計
5.1電源工程的規(guī)劃設(shè)計
電源規(guī)劃在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中有著重要的作用,在進(jìn)行設(shè)計時要全面考慮,掌握并了解周邊的電源規(guī)劃及電源處理情況。一般電力電源包括地方電源和統(tǒng)調(diào)電源兩種。地方電源指的是水電站、企業(yè)單位和事業(yè)單位中的私有發(fā)電機(jī);統(tǒng)調(diào)電源指的是電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃中統(tǒng)一的發(fā)電廠。不同水文期的電源出力情況也是不同的,在創(chuàng)建電源機(jī)組過程中,要全面統(tǒng)計分析電源運(yùn)行中的處理情況,對電力系統(tǒng)的設(shè)計有重要作用。
5.2電力負(fù)荷預(yù)測和分析
電力負(fù)荷預(yù)測在電力系統(tǒng)運(yùn)行的各個過程和階段中都有著重大的意義,電力負(fù)荷預(yù)測主要分為3種,目前,電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中針對的主要是近期和中期的負(fù)荷預(yù)測。目前,我國社會的發(fā)展趨勢影響著電網(wǎng)負(fù)荷的預(yù)測,因此,在進(jìn)行預(yù)測時要以社會的發(fā)展趨勢為基礎(chǔ)。對之前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析,能夠全面了解社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對負(fù)荷預(yù)測的影響,并以此對區(qū)域中的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。規(guī)劃建成以及正在建設(shè)的項目,并研究其負(fù)荷特性,分析它們對電力網(wǎng)絡(luò)的影響,針對性地制定解決計劃降低影響率。在進(jìn)行周邊區(qū)域電力網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷預(yù)測工作中會使用到多種方式,目前,我國主要的使用方式主要有以下5種:(1)經(jīng)濟(jì)模型預(yù)測;(2)時間序列預(yù)測;(3)年平均增長率預(yù)測;(4)電力消費(fèi)彈性系數(shù)預(yù)測;(5)人均用電量增長預(yù)測[3]。在大型電力工程及重要變電站和輸電線路中,要使用不同的預(yù)測方式提高符合預(yù)測的精準(zhǔn)度,并且要結(jié)合國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及負(fù)荷的增長及發(fā)展趨勢,提高負(fù)荷預(yù)測水平。
5.3專業(yè)性的電力系統(tǒng)
科學(xué)合理地計算并統(tǒng)計電力系統(tǒng),綜合找出最佳的系統(tǒng)方案,確定電力項目工程及投資基建,為電力工程項目中的相關(guān)部門提供有效、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息,能夠促進(jìn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
5.4確定接入系統(tǒng)方案
在規(guī)劃電網(wǎng)前,要制定相關(guān)的接入系統(tǒng)方案,方案要以節(jié)約能源為主,并結(jié)合實際的工程方案、投產(chǎn)時間及供電電壓制定。
5.5電網(wǎng)規(guī)劃
在進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃時,要以電力系統(tǒng)可以正常運(yùn)行,電網(wǎng)能夠滿足社會人民的用電需求為目的。如果在過程中發(fā)生故障,也應(yīng)使電力系統(tǒng)能夠可靠、安全地使用及運(yùn)行。
6結(jié)語
電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計使電力系統(tǒng)朝著高電壓等級、大容量、較遠(yuǎn)輸送距離的方向可持續(xù)發(fā)展,能夠有效縮短我國電力系統(tǒng)的發(fā)展周期,促進(jìn)我國電力系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程,使我國電網(wǎng)建設(shè)具有安全性、高效性、智能型,節(jié)約我國能源,滿足社會的發(fā)展需求及人民用電需求。
作者:宋惠瑾 單位:新鄭市翱翔電力工程有限公司
【參考文獻(xiàn)】
【1】王樹喬.分析電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計在電力工程設(shè)計中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2013(16):26-28.
廣東省電力系統(tǒng)包括21個地市電網(wǎng),現(xiàn)有最高運(yùn)行電壓等級為500 kV,珠江三角洲地區(qū)已形成500 kV環(huán)網(wǎng),并以500 kV電壓與廣西聯(lián)網(wǎng),以400 kV和110 kV電壓分別與香港和澳門聯(lián)網(wǎng)。此外,廣東電網(wǎng)還向湖南宜章和臨武兩縣以及江西贛南地區(qū)供電。
粵中(珠江三角洲地區(qū))地網(wǎng)是廣東電網(wǎng)的核心,也是全省最大的負(fù)荷中心,該電網(wǎng)與廣西、香港等電網(wǎng)互聯(lián),除了向珠江三角洲地區(qū)提供電力外,還擔(dān)負(fù)著電力交換任務(wù)。在粵中地區(qū)建設(shè)一個強(qiáng)大的500 kV電網(wǎng),對保證廣東電網(wǎng)乃至香港電網(wǎng)以及澳門電網(wǎng)的安全運(yùn)行有著重大意義。目前廣東500 kV電網(wǎng)東已延伸至汕頭西翼,江門——茂名500 kV輸變電工程正加緊建設(shè),2000年前可望投入使用。
廣東省的電力工業(yè)已經(jīng)步入了大電網(wǎng)、高電壓和大機(jī)組時代。隨著整個電網(wǎng)變得越來越復(fù)雜,電網(wǎng)規(guī)劃中以往那種人為臆斷和局部最優(yōu)的規(guī)劃方式會給電網(wǎng)運(yùn)行、發(fā)展帶來隱患,資金盲目使用的可能性加大。結(jié)合目前理論的發(fā)展,我們認(rèn)為電網(wǎng)規(guī)劃是一個受到多種條件約束的、以電網(wǎng)總效益為最終目標(biāo)的多目標(biāo)的系統(tǒng)工程。對于這樣一個系統(tǒng),我們認(rèn)為適宜以控制論為基礎(chǔ),結(jié)合信息論、運(yùn)籌學(xué)和系統(tǒng)工程等理論來研究。
從控制論角度來看,電網(wǎng)是一個巨維數(shù)的典型動態(tài)大系統(tǒng),它具有強(qiáng)非線性、時變且參數(shù)不確切可知、含大量未建模動態(tài)部分的特征。另外,電力網(wǎng)絡(luò)地域分布廣闊,大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等復(fù)雜的物理特性,對這樣的系統(tǒng)實現(xiàn)有效決策控制是極為困難的。另一方面,由于公眾對新建高壓線路的不滿日益增強(qiáng),線路造價,特別是走廊使用權(quán)的費(fèi)用日益昂貴,以及電力網(wǎng)的不斷增大,使得人們對電力網(wǎng)絡(luò)的決策控制提出了越來越高的要求。正是由于電網(wǎng)具有這樣的特征,一些先進(jìn)的控制論思想和技術(shù)被不斷地引入到電網(wǎng)中來。下面將闡明綜合智能控制技術(shù)引入電網(wǎng)規(guī)劃中的必要性和可行性。
1 綜合智能控制技術(shù)
1.1 智能控制的概念
迄今為止,智能控制尚無統(tǒng)一的概念,文獻(xiàn)[1]有如下歸納:
a)最早提出智能控制概念當(dāng)推傅京孫教授,他通過對人-機(jī)控制器和機(jī)器人方面的研究,將智能控制概括為自動控制和人工智能的結(jié)合。他認(rèn)為在低層次控制中用常規(guī)的基本控制器,而在高層次的智能決策,應(yīng)具有擬人化功能。
b)Saridis在傅京孫工作的基礎(chǔ)上,提出了三元結(jié)構(gòu)的智能控制理論體系,他認(rèn)為僅有二元結(jié)合無助于智能控制的有效和成功應(yīng)用,必須引入運(yùn)籌學(xué),使其成為三元結(jié)合,并提出了其遞階智能控制的理論框架。
c)國內(nèi)蔡自興教授在研究了上述理論結(jié)構(gòu)以后,從系統(tǒng)的整體性和目的性出發(fā),于1986年提出了四元結(jié)構(gòu)價格體系,將智能控制概括為控制理論、人工智能、運(yùn)籌學(xué)和系統(tǒng)理論4學(xué)科交叉。
總之,智能控制是多學(xué)科知識的結(jié)合,除了從控制論出發(fā)來研究它,還可以從信息論、生物學(xué)以及社會科學(xué)角度來討論和研究。
1.2 綜合智能控制技術(shù)
綜合智能控制一方面包含了智能控制與傳統(tǒng)方法的結(jié)合,如模糊變結(jié)構(gòu)控制,自適應(yīng)模糊控制,自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變結(jié)構(gòu)控制等;另一方面包含了各種智能控制方法之間的交叉綜合,如專家模糊控制,模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,專家神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。
2 一個國外的電網(wǎng)規(guī)劃專家系統(tǒng)
目前為止,在電網(wǎng)規(guī)劃方面較成功的綜合智能控制技術(shù)系統(tǒng)不是很多,其中比較好的有加拿大魁北克水電公司(Hydro-Quebec)的“直流/交流輸電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計專家系統(tǒng)”。
在80年代末期,隨著人員的退休和長期不用,一些60年代和70年代加拿大電網(wǎng)高速發(fā)展時期由工程師們獲得的大量有關(guān)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的專門知識逐漸被人遺忘,這引起了加拿大電力部門的關(guān)注,魁北克水電公司將專家系統(tǒng)技術(shù)看成是表達(dá)和保存某些目前在人類專家頭腦中的專門經(jīng)驗和知識的潛在方法。他們認(rèn)為在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計領(lǐng)域里,專門知識的損失非常明顯,尤其是在電力系統(tǒng)增長緩慢的時期。這些專門知識來自于各門學(xué)科,在多層次的電力系統(tǒng)設(shè)計決策過程中起著重要的作用。一些選擇決策,如發(fā)電類型、發(fā)電廠位置、輸電類型(交流/直流)、電壓等級、輸電線路的數(shù)量型號和補(bǔ)償設(shè)備的數(shù)量型號的選擇必須根據(jù)一些準(zhǔn)則仔細(xì)權(quán)衡,包括可靠性、穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能、費(fèi)用和環(huán)境狀況的準(zhǔn)則等。基于此,魁北克水電公司的專家們開發(fā)了一個用于輸電網(wǎng)絡(luò)初步設(shè)計的專家系統(tǒng),該專家系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。
轉(zhuǎn)貼于 2.1 目標(biāo)和預(yù)期效益
主要目的是研究使用專家系統(tǒng)(ES)來模仿人類專家在AC/DC輸電網(wǎng)絡(luò)初步設(shè)計中的行為的可能性。系統(tǒng)地確定和表達(dá)進(jìn)行一項合格設(shè)計所必須的知識,包括符號和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),以及指導(dǎo)該項設(shè)計的原理、規(guī)則、準(zhǔn)則折衷方法和數(shù)學(xué)模型。合格的設(shè)計基于費(fèi)用、環(huán)境狀況、穩(wěn)定性、可靠性和設(shè)計靈敏度或魯棒性等準(zhǔn)則。ES原型還應(yīng)指導(dǎo)用戶通過完成設(shè)計所需的各步驟,使用戶與知識庫交互作用,并提供達(dá)到每一中間步驟后相應(yīng)推理路徑的解釋。預(yù)期的主要效益是:
a)專家知識能夠保留和傳授給未來的工程師;
b)知識可以用更加具體的形式加以表達(dá),而不是一些不明確的、沒有根據(jù)的判斷;
c)將獲得得更一致的結(jié)果;
d)與人類專家相比,ES可以檢查、比較更多的方案,得到更經(jīng)濟(jì)的設(shè)計;
e)借助于推理解釋功能,ES可以作為未來專家的教學(xué)和訓(xùn)練工具;
f)作為一種“咨詢”手段或者一個對已有設(shè)計進(jìn)行評價和改進(jìn)的工具,ES對專家將很有幫助;
g)ES將充當(dāng)進(jìn)行各種電力系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計的專家系統(tǒng)家族的先驅(qū),作為一種模型,從中抽取更加一般的設(shè)計方法論;
h)ES起到收集常常分散在整個設(shè)計機(jī)構(gòu)中的知識的作用。
2.2 領(lǐng)域?qū)<液椭R工程師的交互作用
知識工程師應(yīng)當(dāng)具有電力系統(tǒng)分析和設(shè)計領(lǐng)域以及人工智能(AI)領(lǐng)域的經(jīng)驗,已經(jīng)證明兩種知識的混合對于從領(lǐng)域?qū)<姨幊槿『蜐饪s專家知識非常有效。專家知識來自于電力系統(tǒng)規(guī)劃工程師,他們具有多年的規(guī)劃、設(shè)計和調(diào)試大型工程項目的經(jīng)驗。
2.3 對設(shè)計的評價因素一個候選的設(shè)計必須滿足下述條件:
a)DC系統(tǒng)最小故障恢復(fù)特性;
b)容許的無線電和諧波干擾要求;
c)故障后的最小穩(wěn)定判據(jù);
d)穩(wěn)定電壓和無功電源的極限;
e)甩負(fù)荷后的暫態(tài)過電壓極限;
f)可靠性所要求的最小設(shè)備冗余度;
g)必須對輸入數(shù)據(jù)變化不敏感(魯棒性);
h)必須滿足某一最大費(fèi)用要求;
i)必須適合現(xiàn)有技術(shù)。
魁北克水電公司的“直流/交流輸電網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計專家系統(tǒng)”已經(jīng)成功地應(yīng)用了近十年,并在不斷地發(fā)展、完善。隨著模糊技術(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的迅速發(fā)展,綜合智能控制技術(shù)在電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用前景愈來愈廣闊。
3 電網(wǎng)規(guī)劃決策系統(tǒng)的分解及協(xié)調(diào)
電網(wǎng)的建設(shè)是資金和技術(shù)密集型的工程,線路和設(shè)備的經(jīng)濟(jì)使用壽命長達(dá)數(shù)十年之久,所以網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)合理與否,對電網(wǎng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益將產(chǎn)生長期的影響。一次規(guī)劃失誤的損失,若干年難以挽回。隨著廣東省電網(wǎng)的不斷發(fā)展,如何合理地布局電網(wǎng)已是當(dāng)前電網(wǎng)乃至整個電力工業(yè)發(fā)展的重要課題之一。
電網(wǎng)規(guī)劃需要確定的決策是大量的,而這些決策在時間和空間上是相互影響的。目前,限于各方面條件,無法將其統(tǒng)一在一個模型中考慮。只能將其分解成相對簡單的子問題,再通過子問題間的迭代進(jìn)行協(xié)調(diào)。按照問題劃分,電網(wǎng)規(guī)劃可分為:負(fù)荷預(yù)測,網(wǎng)架規(guī)劃,無功規(guī)劃,穩(wěn)定性分析,短路電流分析。
4 結(jié)束語
電網(wǎng)負(fù)擔(dān)著將電源與用戶連接起來的任務(wù)。此外為了得到最大的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性,它還擔(dān)負(fù)著與鄰近地區(qū)電力系統(tǒng)聯(lián)系起來的任務(wù)。由于電網(wǎng)設(shè)備投資需求大,并且設(shè)備壽命長達(dá)數(shù)十年,從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)強(qiáng)烈地受“過去權(quán)重”的制約,因此,尋求最佳的電網(wǎng)投資決策以保證整個電力系統(tǒng)的長期優(yōu)化發(fā)展,是電網(wǎng)規(guī)劃所要達(dá)到的目標(biāo)。
結(jié)合本文的論述可以看出,電網(wǎng)這一巨維數(shù)的典型動態(tài)大系數(shù),具有強(qiáng)非線性、時變且參數(shù)不確切可知、含大量未建模動態(tài)部分的特征,而我們所要達(dá)到的控制效果是一種多目標(biāo)、滾動優(yōu)化的動態(tài)非量化指標(biāo)(電網(wǎng)的工程效益),在這個過程中知識的表示和處理占了較大的比重。這樣就需要利用綜合智能控制技術(shù)去有效地組織有關(guān)電網(wǎng)規(guī)劃的大量知識,進(jìn)行選優(yōu)運(yùn)算,得到優(yōu)化的決策。目前廣東省電力工業(yè)局聯(lián)合華南理工大學(xué)電力學(xué)院共同開展了“電網(wǎng)規(guī)劃專家決策系統(tǒng)”的有關(guān)理論研究工作,并有望在2000年開發(fā)一個有效的基于綜合智能控制技術(shù)的電網(wǎng)規(guī)劃決策系統(tǒng),它的使用將對廣東省電網(wǎng)的建設(shè)起到積極的促進(jìn)作用。
參考文獻(xiàn)
1 黃蘇南,邵惠鶴,張鐘俊.智能控制的理論和方法[J].控制理論與應(yīng)用,1994(4)
[論文摘要]通過對電力系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)存在的網(wǎng)絡(luò)安全問題的分析,提出相應(yīng)的安全對策,并介紹應(yīng)用于電力系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。
在全球信息化的推動下,計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)作用不斷擴(kuò)大的同時,信息網(wǎng)絡(luò)的安全也變得日益重要,一旦遭受破壞,其影響或損失也十分巨大,電力系統(tǒng)信息安全是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和對社會可靠供電的保障,是一項涉及電網(wǎng)調(diào)度自動化、繼電保護(hù)及安全裝置、廠站自動化、配電網(wǎng)自動化、電力負(fù)荷控制、電力營銷、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等有關(guān)生產(chǎn)、經(jīng)營和管理方面的多領(lǐng)域、復(fù)雜的大型系統(tǒng)工程。應(yīng)結(jié)合電力工業(yè)特點(diǎn),深入分析電力系統(tǒng)信息安全存在的問題,探討建立電力系統(tǒng)信息安全體系,保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,提高電力企業(yè)社會效益和經(jīng)濟(jì)效益,更好地為國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和滿足人民生活需要服務(wù)。
研究電力系統(tǒng)信息安全問題、制定電力系統(tǒng)信息遭受內(nèi)部外部攻擊時的防范與系統(tǒng)恢復(fù)措施等信息安全戰(zhàn)略是當(dāng)前信息化工作的重要內(nèi)容。
一、電力系統(tǒng)的信息安全體系
信息安全指的是為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)建立和采用的技術(shù)和管理的安全保護(hù),保護(hù)計算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)不因偶然和惡意的原因遭到破壞、更改和泄露。包括保密性、完雅性、可用性、真實性、可靠性、責(zé)任性等幾個方面。
信息安全涉及的因素有,物理安全、信息安全、網(wǎng)絡(luò)安全、文化安全。
作為全方位的、整體的信息安全體系是分層次的,不同層次反映了不同的安全問題。
信息安全應(yīng)該實行分層保護(hù)措施,有以下五個方面,
①物理層面安全,環(huán)境安全、設(shè)備安全、介質(zhì)安全,②網(wǎng)絡(luò)層面安全,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全,網(wǎng)絡(luò)傳輸安全,網(wǎng)絡(luò)邊界安全,③系統(tǒng)層面安全,操作系統(tǒng)安全,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)安全,④應(yīng)用層面安全,辦公系統(tǒng)安全,業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全,服務(wù)系統(tǒng)安全,⑤管理層面安全,安全管理制度,部門與人員的組織規(guī)則。
二、電力系統(tǒng)的信息安全策略
電力系統(tǒng)的信息安全具有訪問方式多樣,用戶群龐大、網(wǎng)絡(luò)行為突發(fā)性較高等特點(diǎn)。信息安全問題需從網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計階段就仔細(xì)考慮,并在實際運(yùn)行中嚴(yán)格管理。為了保障信息安全,采取的策略如下:
(一)設(shè)備安全策略
這是在企業(yè)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計階段就應(yīng)充分考慮安全問題。將一些重要的設(shè)備,如各種服務(wù)器、主干交換機(jī)、路由器等盡量實行集中管理。各種通信線路盡量實行深埋、穿線或架空,并有明顯標(biāo)記,防止意外損壞。對于終端設(shè)備,如工作站、小型交挾機(jī)、集線器和其它轉(zhuǎn)接設(shè)備要落實到人,進(jìn)行嚴(yán)格管理。
(一)安全技術(shù)策略
為了達(dá)到保障信息安全的目的,要采取各種安全技術(shù),其不可缺少的技術(shù)層措施如下:
1.防火墻技術(shù)。防火墻是用于將信任網(wǎng)絡(luò)與非信任網(wǎng)絡(luò)隔離的一種技術(shù),它通過單一集中的安全檢查點(diǎn),強(qiáng)制實糟相應(yīng)的安全策略進(jìn)行檢查,防止對重要信息資源進(jìn)行非法存取和訪問。電力系統(tǒng)的生產(chǎn)、計量、營銷、調(diào)度管理等系統(tǒng)之間,信息的共享、整合與調(diào)用,都需要在不同網(wǎng)段之間對這些訪問行為進(jìn)行過濾和控制,阻斷攻擊破壞行為,分權(quán)限合理享用信息資源。
2.病毒防護(hù)技術(shù)。為免受病毒造成的損失,要采用的多層防病毒體系。即在每臺Pc機(jī)上安裝防病毒軟件客戶端,在服務(wù)器上安裝基于服務(wù)器的防病毒軟件,在網(wǎng)關(guān)上安裝基于網(wǎng)關(guān)的防病毒軟件。必須在信息系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)采用全網(wǎng)全面的防病毒策略,在計算機(jī)病毒預(yù)防、檢測和病毒庫的升級分發(fā)等環(huán)節(jié)統(tǒng)一管理,建立較完善的管理制度,才能有效的防止和控制病毒的侵害。
3.虛擬局域網(wǎng)技術(shù)(VLAN技術(shù))。VLAN技術(shù)允許網(wǎng)絡(luò)管理者將一個物理的LAN邏輯地劃分成不同的廣播域,每一個VLAN都包含1組有著相同需求的計算機(jī)工作站,與物理上形成的LAN有相同的屬性。但由于它是邏輯而不是物理劃分,所以同一個LAN內(nèi)的各工作站無須放置在同一物理空間里,既這些工作站不一定屬于同一個物理LAN網(wǎng)段。一個VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中,有助于控制流量、控制廣播風(fēng)暴、減少設(shè)備投資、簡化網(wǎng)絡(luò)管理、提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。
4.?dāng)?shù)據(jù)與系統(tǒng)備份技術(shù)。電力企業(yè)的數(shù)據(jù)庫必須定期進(jìn)行備份,按其重要程度確定數(shù)據(jù)備份等級。配置數(shù)據(jù)備份策略,建立企業(yè)數(shù)據(jù)備份中心,采用先進(jìn)災(zāi)難恢復(fù)技術(shù),對關(guān)鍵業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)與應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行備份,制定詳盡的應(yīng)用數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)庫故障恢復(fù)預(yù)案,并進(jìn)行定期預(yù)演。確保在數(shù)據(jù)損壞或系統(tǒng)崩潰的情況下能快速恢復(fù)數(shù)據(jù)與系統(tǒng),從而保證信息系統(tǒng)的可用性和可靠性。
5.安全審計技術(shù)。隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展與安全設(shè)施的完善,應(yīng)該引入集中智能的安全審計系統(tǒng),通過技術(shù)手段,實現(xiàn)自動對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備日志、操作系統(tǒng)運(yùn)行日志、數(shù)據(jù)庫訪問日志、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行日志、安全設(shè)施運(yùn)行日志等進(jìn)行統(tǒng)一安全審計,及時自動分析系統(tǒng)安全事件,實現(xiàn)系統(tǒng)安全運(yùn)行管理。
6.建立信息安全身份認(rèn)證體系。CA是CertificateAuthority的縮寫,即證書授權(quán)。在電子商務(wù)系統(tǒng)中,所有實體的證書都是由證書授權(quán)中心(CA中心)分發(fā)并簽名的。一個完整、安全的電子商務(wù)系統(tǒng)必須建立起一個完整、合理的CA體系。CA體系由證書審批部門和證書操作部門組成。電力市場交易系統(tǒng)就其實質(zhì)來說,是一個典型的電子商務(wù)系統(tǒng),它必須保證交易數(shù)據(jù)安全。在電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)中,作為市場成員交易各方的身份確認(rèn)、物流控制、財務(wù)結(jié)算、實時數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)中,均需要權(quán)威、安全的身份認(rèn)證系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)中,電子商務(wù)逐步擴(kuò)展到電力營銷系統(tǒng)、電力物質(zhì)采購系統(tǒng)、電力燃料供應(yīng)系統(tǒng)等許多方面。因此,建立全國和網(wǎng)、省公司的cA機(jī)構(gòu),對企業(yè)員工上網(wǎng)用戶統(tǒng)一身份認(rèn)證和數(shù)字簽名等安全認(rèn)證,對系統(tǒng)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)進(jìn)行安全審計,并開展與銀行之間、上下級CA機(jī)構(gòu)之間、其他需要CA機(jī)構(gòu)之間的交叉認(rèn)證的技術(shù)研究及試點(diǎn)工作。
(三)組織管理策略
信息安全是技術(shù)措施和組織管理措施的統(tǒng)一,“三分技術(shù)、七分管理”。據(jù)統(tǒng)計,在所有的計算機(jī)安全事件中,屬于管理方面的原因比重高達(dá)70%以上。沒有管理,就沒有安全。再好的第三方安全技術(shù)和產(chǎn)品,如果沒有科學(xué)的組織管理配合,都會形同虛設(shè)。
1.安全意識與安全技能。通過普及安全知識的培訓(xùn),可以提高電力企業(yè)職員安全知識和安全意識,使他們具備一些基本的安全防護(hù)意識和發(fā)現(xiàn)解決某些常見安全問題的能力。通過專業(yè)安全培訓(xùn)提高操作維護(hù)者的安全操作技能,然后再配合第三方安全技術(shù)和產(chǎn)品,將使信息安全保障工作得到提升。
2.安全策略與制度。電力企業(yè)應(yīng)該從企業(yè)發(fā)展角度對整體的信息安全工作提供方針性指導(dǎo),制定一套指導(dǎo)性的、統(tǒng)一的安全策略和制度。沒有標(biāo)準(zhǔn),無法衡量信息的安全,沒有法規(guī),無從遵循信息安全的制度,沒有策略,無法形成安全防護(hù)體系。安全策略和制度管理是法律管理的形式化、具體化,是法規(guī)與管理的接口和信息安全得以實現(xiàn)的重要保證。
3.安全組織與崗位。電力企業(yè)的組織體系應(yīng)實行“統(tǒng)一組織、分散管理”的方式,建立一個有效、獨(dú)立的信息安全部門作為企業(yè)的信息安全管理機(jī)構(gòu),全面負(fù)責(zé)企業(yè)范圍內(nèi)的信息安全管理和維護(hù)工作。安全崗位是信息系統(tǒng)安全管理機(jī)構(gòu),根據(jù)系統(tǒng)安全需要設(shè)定的負(fù)責(zé)某一個或某幾個安全事務(wù)的職位,崗位在系統(tǒng)內(nèi)部可以是具有垂直領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系的若干層次的一個序列。這樣在全企業(yè)范圍內(nèi)形成信息安全管理的專一工作,使各級信息技術(shù)部門也因此會很好配合信息安全推行工作。
【關(guān)鍵詞】啟發(fā)式;案例教學(xué);課程改革;創(chuàng)新
電能作為一種特殊的商品,其質(zhì)量受到越來越多的關(guān)注,電能質(zhì)量已經(jīng)成為評估電力系統(tǒng)運(yùn)行水平的重要內(nèi)容,電能質(zhì)量的改善對于電網(wǎng)和用戶電氣設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展有重要意義。
影響電能質(zhì)量的主要因素有:諧波、電壓波動與閃變、頻率波動、三相不平衡和過電壓等。由于電力系統(tǒng)的發(fā)、供、用的實時性,電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量始終處于動態(tài)變化中,電能質(zhì)量擾動具有潛在的危險性和廣泛傳播性,越來越多的用戶成為保證電能質(zhì)量的主體,對電能質(zhì)量的綜合評估非常困難,控制和管理電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量是一項系統(tǒng)工程,涉及電力系統(tǒng)、電力電子、計算機(jī)等技術(shù)的綜合應(yīng)用,為了適應(yīng)當(dāng)代科技發(fā)展對電氣工程及其自動化專業(yè)高素質(zhì)人才的培養(yǎng)需求,上海電力學(xué)院(以下簡稱我校)開設(shè)“電能質(zhì)量分析與控制”研究生課程。
1課程簡況與教學(xué)內(nèi)容設(shè)置
“電能質(zhì)量分析與控制”課程屬于電氣工程專業(yè)的選修課,2個學(xué)分,32 個學(xué)時,面向碩士研究生開設(shè)。根據(jù)電能質(zhì)量分析與控制這一專業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù),同時結(jié)合我校研究生主要就業(yè)方向為縣市級供電企業(yè)及相關(guān)規(guī)劃設(shè)計單位,課程教學(xué)內(nèi)容主要包括如下方面:
(1) 電能質(zhì)量的數(shù)學(xué)分析方法
介紹功率理論的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀,詳細(xì)講述瞬時無功功率理論以及基于該理論的pq諧波檢測方法和ip-iq諧波檢測方法,介紹基于傅里葉頻域分析、小波分析的諧波檢測方法。
(2) 傳統(tǒng)電能質(zhì)量的基本內(nèi)容
介紹電壓偏差、頻率偏差、電壓三相不平衡和供電可靠性、電壓波動與閃變等傳統(tǒng)電能質(zhì)量問題現(xiàn)象、機(jī)理、原因及評估方法。
(3) 波形畸變和電力諧波
介紹電力系統(tǒng)諧波的來源、危害及相關(guān)治理措施,分析典型非線性電力電子裝置的輸入電流特性,例如典型整流器裝置的輸入側(cè)諧波特性。
(4) 電能質(zhì)量控制技術(shù)
介紹典型的串聯(lián)型、并聯(lián)型及混合型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、電流波形控制技術(shù)和電壓控制策略、主電路參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法等。
(5) 電能質(zhì)量評估指標(biāo)和方法
介紹電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估方式的分類、流程、方法及評估指標(biāo)。
目前該課程采用的教材為文獻(xiàn)[1-2],授課方式采用PPT和板書相結(jié)合的方式,課程內(nèi)安排2-3次大型作業(yè),閉卷考試。由于電能質(zhì)量這一領(lǐng)域的特殊性及電力行業(yè)的快速發(fā)展變化,加快對本課程的教學(xué)改革勢在必行。
2教改思路與方案設(shè)計
本次教改研究遵循系統(tǒng)性的思路,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核體系等方面入手開展方案設(shè)計。
(1)拓展教學(xué)內(nèi)容、聚焦熱點(diǎn)難點(diǎn)
由于電能質(zhì)量分析與控制這一課程既涵蓋經(jīng)典的數(shù)學(xué)分析方法又有鮮活的行業(yè)動態(tài),在有限的教學(xué)課程內(nèi)不可能面面俱到,這也不符合研究生教學(xué)重視能力培養(yǎng)的根本宗旨。基于此,本課程教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了拓展和聚焦:1)在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上,引入國外經(jīng)典教材[3],夯實學(xué)生對基本工具的掌握;2)聚焦最新的行業(yè)動態(tài),精煉教學(xué)內(nèi)容,將新能源相關(guān)電能質(zhì)量問題、新型敏感負(fù)荷電能質(zhì)量問題進(jìn)行聚焦。
(2)以點(diǎn)帶面、強(qiáng)化啟發(fā)引導(dǎo)
教學(xué)中只對相關(guān)方法和問題進(jìn)行提綱挈領(lǐng)式的宏觀指導(dǎo),啟發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的能力。這要求授課教師要全面系統(tǒng)的綜合評估該課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上,選擇關(guān)鍵的教學(xué)點(diǎn),對學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)撥。
(3)著眼工程實際、豐富案例研究
結(jié)合學(xué)校科研課題和行業(yè)中出現(xiàn)的電能質(zhì)量問題,建設(shè)電能質(zhì)量分析案例庫。以事實素材為基礎(chǔ),建立實際情境,以明確的目標(biāo)來驅(qū)動學(xué)生開展學(xué)習(xí)、思考和交流,激發(fā)學(xué)生潛能,體驗成功過程。教學(xué)中采用分組,每組完成1個案例的問題原因分析、仿真重現(xiàn)、解決方法的完成,引導(dǎo)學(xué)生將工程問題提升為科學(xué)問題[4-5]。
3教學(xué)方法與實踐
(1)經(jīng)典理論的多媒體綜合教學(xué)
電能質(zhì)量分析相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)方法如傅里葉分析、小波理論、瞬時無功理論等對于學(xué)生深刻掌握該課程基礎(chǔ)并進(jìn)行相關(guān)研究至關(guān)重要。為學(xué)好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論,本部分教學(xué)要求學(xué)生課前完成對高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)數(shù)學(xué)理論的學(xué)習(xí),并利用國內(nèi)外相關(guān)網(wǎng)絡(luò)課堂(如斯坦福大學(xué)傅里葉變換視頻教程)進(jìn)行課前學(xué)習(xí),課堂教學(xué)采用板書和PPT授課相結(jié)合的方式開展,帶領(lǐng)學(xué)生推導(dǎo)經(jīng)典理論,指導(dǎo)學(xué)生采用MATLAB仿真軟件對相關(guān)理論的應(yīng)用進(jìn)行仿真,以達(dá)到精通經(jīng)典理論和工具的目的。
(2)案例庫建設(shè)
我校是全國三大電力院校之一,已有60多年的建校史,和電力行業(yè)存在血濃于水的天然聯(lián)系,在人才培養(yǎng)、科研攻關(guān)等方面有著廣泛的合作。基于此,將教師課題研究、供電企業(yè)各種電能質(zhì)量事件進(jìn)行匯總整理,形成課程案例庫,案例庫包括電能質(zhì)量事件的現(xiàn)象、電網(wǎng)主要參數(shù)、事件過程、原因分析及解決方案。內(nèi)容主要包括:1)居民電能質(zhì)量案例庫,涵蓋諧波、三相不平衡和過電壓、雷擊浪涌等方面,如2013年上海市電力公司發(fā)生了若干次日本制造虎牌電飯煲不能正常工作事件;2)工業(yè)電能質(zhì)量案例庫,涵蓋諧波、電壓波動與閃變等方面,如上海浦東日立集團(tuán)諧波超標(biāo)事件、浙江常山中頻爐和紡織廠共線跳閘事件、軌道交通電能質(zhì)量問題等;3)新能源并網(wǎng)電能質(zhì)量案例庫,涵蓋不同規(guī)模的風(fēng)電、光伏及儲能系統(tǒng)并網(wǎng)電能質(zhì)量問題等;4)交直流混合電網(wǎng)電能質(zhì)量案例庫,涵蓋特高壓直流系統(tǒng)、柔性直流系統(tǒng)等的電能質(zhì)量事件;5)敏感性負(fù)荷的電能質(zhì)量案例庫,如上海音樂廳不明原因反復(fù)跳閘事件、電動汽車充電設(shè)施電能質(zhì)量問題事件;6)電能質(zhì)量控制技術(shù)案例庫,如有源電力濾波器設(shè)計方案等。
(3)案例教學(xué)實施
在完成經(jīng)典理論的教學(xué)后,對專業(yè)知識采用啟發(fā)式案例教學(xué)方法,主要步驟如下:1)布置學(xué)生完成相關(guān)專業(yè)知識的理論自學(xué),如講授電力系統(tǒng)諧波問題時布置學(xué)生完成諧波基礎(chǔ)知識、分析方法的學(xué)習(xí);2)安排學(xué)生分組進(jìn)行諧波測試,教學(xué)時安排學(xué)生利用實驗室錄波儀、電流鉗、LABVIEW軟件等工具分組測試不同諧波源的諧波發(fā)射水平,如我校實驗室現(xiàn)有的光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、電動汽車充電設(shè)施、各種家用電器等的諧波發(fā)射數(shù)據(jù),并在SIMULINK環(huán)境下進(jìn)行仿真驗證,完成測試報告,每組一種或兩種負(fù)荷,學(xué)生必然通過自學(xué)深刻理解諧波基礎(chǔ)理論、傅里葉分析等基礎(chǔ)理論,并完全掌握諧波測試方法和仿真方法;3)下達(dá)案例,每3-5個學(xué)生一組,將案例庫中的該部分案例下達(dá)給學(xué)生,布置其按照電網(wǎng)參數(shù)搭建仿真模型,重現(xiàn)問題,如虎牌電飯煲不能正常工作事件,讓學(xué)生將當(dāng)時電網(wǎng)錄波數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、虎牌電飯煲電氣模型進(jìn)行構(gòu)建,重現(xiàn)問題,以身臨其境的方式學(xué)習(xí)該案例中涉及到的知識;4)交流與共享,限于教學(xué)時間的限制,不可能每個案例每個學(xué)生都能涉及,以課內(nèi)講座的形式實現(xiàn)共享,學(xué)生以PPT的形式圖文并茂的介紹給其它同學(xué),達(dá)到共同學(xué)習(xí)的目的。操作中,案例教學(xué)存在一定的難度,在學(xué)生遇到問題的時候需要教師及時點(diǎn)撥,提供案例數(shù)據(jù),指點(diǎn)方法。
(4)前沿跟蹤
估計跟蹤前沿和不斷創(chuàng)新是研究生教學(xué)的重點(diǎn),本課程要求學(xué)生在案例學(xué)習(xí)的同時將該領(lǐng)域的前沿成果論文進(jìn)行集體解讀,形成綜述報告,必要時形成英文版綜述報告,并采用英語交流,達(dá)到學(xué)生閱讀能力、寫作能力和交流能力的綜合鍛煉。
4結(jié)論
在電能質(zhì)量分析與控制教學(xué)中,通過精煉教學(xué)內(nèi)容提高了教學(xué)重點(diǎn),采用啟發(fā)式的案例教學(xué)方法,教師由“說教者”變成“點(diǎn)撥者”,學(xué)生由聽眾變成身臨其境的學(xué)習(xí)主體。通過這一教學(xué)實踐,學(xué)生的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)得到夯實,文獻(xiàn)閱讀能力、外語應(yīng)用水平、科研設(shè)計能力、綜合寫作能力和對外交流能力均得到顯著提高。由于案例庫尚在不斷完善中,部分案例的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和素材尚不夠完善,在今后的教學(xué)中進(jìn)一步提高。
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[論文摘要]電氣設(shè)備的任何部分與大地(土壤)間作良好的電氣連接稱為接地。接地是確保電氣設(shè)備正常工作和安全防護(hù)的重要措施之一。電氣設(shè)備接地通過接地裝置實現(xiàn)。接地裝置由接地體和接地線組成。與土壤直接接觸的金屬體稱為接地體;連接電氣設(shè)備與接地體之間的導(dǎo)線(或?qū)w)稱為接地線。
一、接地的類型
(一)工作接地
為了滿足電力系統(tǒng)或電氣設(shè)備的運(yùn)行要求,而將電力系統(tǒng)的某一點(diǎn)進(jìn)行接地。如電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地、各種電路的工作地等。
(二)保護(hù)接地
為了防止電氣設(shè)備的絕緣損壞,其金屬外殼對地電壓必須限制在安全電壓內(nèi),避免造成人身電擊事故,將電氣設(shè)備的外露可被人接觸的部分接地。如:電動機(jī)、變壓器、照明器具外殼;民用電器的金屬外殼如洗衣機(jī)、電冰箱等;變配電所各種電氣設(shè)備的底座或支架等;架空線路的金屬桿或鋼筋混凝土桿塔的鋼筋以及桿塔上的架空地線及裝在塔上的設(shè)備的外殼及支架等。
(三)防雷接地
為了防止雷電過電壓對人身或設(shè)備產(chǎn)生危害,而設(shè)置的過電壓保護(hù)設(shè)備的接地。如避雷針、避雷器等。
(四)防靜電接地
為了消除靜電對人身和設(shè)備產(chǎn)生危害而進(jìn)行的接地,如將某些液體或氣體的金屬輸送管道或車輛的接地和計算機(jī)機(jī)房接地等。
(五)屏蔽接地
為了防止電氣設(shè)備因受電磁干擾,而影響其工作或?qū)ζ渌O(shè)備造成電磁干擾的設(shè)備接地。如各種高頻電子設(shè)備的金屬外殼接地等。
所有電氣設(shè)備必須根據(jù)國標(biāo)GB14050《系統(tǒng)接地的形式及安全技術(shù)要求》進(jìn)行保護(hù)接地。保護(hù)接地除用以實現(xiàn)規(guī)定的工作接地或保護(hù)接地的要求外,不應(yīng)作其它用途。有特殊要求的接地,如弱電系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)及中壓系統(tǒng),為中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)小電阻接地時,應(yīng)按有關(guān)專項規(guī)定執(zhí)行。
二、高山發(fā)射臺站的接地問題
(一)在廣播電視行業(yè)接地的主要理由
1.安全接地:使用交流電的設(shè)備必須通過黃綠色安全地線接地,否則當(dāng)設(shè)備內(nèi)的電源與機(jī)殼之間的絕緣電阻變小時,會導(dǎo)致電擊傷害。
2.雷電接地:設(shè)施的雷電保護(hù)系統(tǒng)是一個獨(dú)立的系統(tǒng),由避雷針、下導(dǎo)體和與接地系統(tǒng)相連的接頭組成。該接地系統(tǒng)通常與用做電源參考地及黃綠色安全地線的接地是共用的。
3.電磁兼容接地:出于電磁兼容設(shè)計而要求的接地,包括:
屏蔽接地:為了防止電路之間由于寄生電容存在產(chǎn)生相互干擾、電路輻射電場或?qū)ν饨珉妶雒舾校仨氝M(jìn)行必要的隔離和屏蔽,這些隔離和屏蔽的金屬必須接地。
濾波器接地:濾波器中一般都包含信號線或電源線到地的旁路電容,當(dāng)濾波器不接地時,這些電容就處于懸浮狀態(tài),起不到旁路的作用。
噪聲和干擾抑制:對內(nèi)部噪聲和外部干擾的控制需要設(shè)備或系統(tǒng)上的許多點(diǎn)與地相連,從而為干擾信號提供“最低阻抗”通道。
電路參考:電路之間信號要正確傳輸,必須有一個公共電位參考點(diǎn),這個公共電位參考點(diǎn)就是地。因此所有互相連接的電路必須接地。
(二)按接地的作用分類
可分為工作接地、保護(hù)接地、過壓保護(hù)接地、防靜電接地、屏蔽接地、信號地等多種。下面結(jié)合廣電技術(shù)實際作一闡述。
1.保護(hù)接地。保護(hù)接地是為防止絕緣損壞造成設(shè)備帶電危及人身安全而設(shè)置的保護(hù)裝置,它有接地與接零兩種方式。按電力規(guī)定,凡采用三相四線供電的系統(tǒng),由于中性線接地,所以應(yīng)采用接零方式,而把設(shè)備的金屬外殼通過導(dǎo)體接至零線上,而不允許將設(shè)備外殼直接接地。這在廣電系統(tǒng)的配電房中的開關(guān)設(shè)備,中央空調(diào)機(jī)、發(fā)射機(jī)等電源開關(guān)設(shè)備和大耗電設(shè)備中尤為常見。在規(guī)劃設(shè)計時,應(yīng)從地網(wǎng)中引出接地母線至各設(shè)備上,再將機(jī)器外殼用導(dǎo)體連至接地母線上。值得指出的是:接地線應(yīng)接在設(shè)備的接地專用端子上,另一端最好使用焊接。2.屏蔽地。為防止電磁感應(yīng)而對視、音頻線的屏蔽金屬外皮、電子設(shè)備的金屬外殼、屏蔽罩、建筑物的金屬屏蔽網(wǎng)(如測靈敏度、選擇性等指標(biāo)的屏蔽室)進(jìn)行接地的一種防護(hù)措施。在所有接地中,屏蔽地最復(fù)雜,有種說不清,道不明的感覺。因為屏蔽本身既可防外界干擾,又可能通過它對外界構(gòu)成干擾,而在設(shè)備內(nèi)各元器件之間也須防電磁干擾,如大家熟知的中周外殼、電子管屏蔽罩就是例子。屏蔽不良、接地不當(dāng)會引起干擾,這些干擾主要有:
交流干擾:這主要由交流電源引起。高頻干擾:這類干擾來自各類無線發(fā)射臺的變頻或超變頻信號,它們竄入電子設(shè)備后在機(jī)內(nèi)得到非正常解調(diào)而形成聲頻干擾。屏蔽及其正確接地是防止電磁干擾的最佳保護(hù)方法。可將設(shè)備外殼與PE線連接;導(dǎo)線的屏蔽接地要求屏蔽管路兩端與PE線可靠連接;室內(nèi)屏蔽也應(yīng)多點(diǎn)與PE線可靠連接。
3.信號地。各種電子電路,都有一個基準(zhǔn)電位點(diǎn),這個基準(zhǔn)電位點(diǎn)就是信號地。它的作用是保證電路有一個統(tǒng)一的基準(zhǔn)電位,不至于浮動而引起信號誤差。信號地的連接是:同一設(shè)備的信號輸入端地與信號輸出端地不能聯(lián)在一起,而應(yīng)分開;前級(設(shè)備)的輸出地只有與后級(設(shè)備)的輸入地相連。否則,信號可能通過地線形成反饋,引起信號的浮動。這在設(shè)備的測試中,信號地的連接尤其要引起注意。不然就會造成測試結(jié)果的不準(zhǔn)確。
三、結(jié)束語