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附錄 A 電力系統(tǒng) 最小的電力系統(tǒng) 如圖 1示， 圖 1小電力系統(tǒng) he 小的電力系統(tǒng)由能源、原動機和負載構成。 能源可以是煤、油或天然氣，它們在鍋爐爐膛內燃燒，將水加熱成蒸汽；也可以是核反應堆中可裂變的核燃料；也可以是高于發(fā)電廠的池塘中的水，或是在內燃機的油或天然氣。 原動機可以是汽輪機、水輪機、水車或內燃機。無論是哪一種原動機，都將蒸汽的熱能、落水的勢能或燃料燃 燒發(fā)出的能量轉變成了轉動軸的傳動，從而驅動發(fā)動機。 電力負載則可能是單一的燈、電機、加熱器或是它們的組合。當然隨著需求的變化，負載會不時地變化。 控制系統(tǒng)的作用是，在負載有可能變化的情況下仍能保持機器的穩(wěn)定，并將電壓控制在規(guī)定范圍內。為了適應負荷的變化，有必要改變燃料的投入量和原動機的輸入以及從原動機到發(fā)電機的轉動軸的力矩，以便使發(fā)動機保持保持勻速運轉。此外，須調節(jié)發(fā)動機的磁場電流，以輸出的電壓恒定?？刂葡到y(tǒng)可能會包括原動機 發(fā)電機 電 源 負 載 調 度 一位派守在電廠的值班員，該值班員觀察發(fā)電機輸出終端的一整套儀表，并做出一些必要的手動調整， 在一個現(xiàn)代化的發(fā)電廠，控制系統(tǒng)實際上是一個能表明輸出情況，自動對能量輸入及磁場電流進行必要調節(jié)，以便使電力輸出滿足技術指標的伺服機構。 較復雜的電力系統(tǒng) 在大多數(shù)情況下，負載并不是直接在電力發(fā)動機終端的，而可能是在遠離發(fā)電機的地方，這就需要有輸電線路與之相連。理想情況下，應該使負載供電滿足規(guī)定要求。然而控制則往往在發(fā)電機附近進行，可能在幾英里以外的另一座樓里。 倘若發(fā)電機距離負載有相當長的距離，最理想的方法是在發(fā)電機和負載端安裝變壓器，并采用高壓線路輸電如圖 1示。電壓越高則電流越小，對相同線徑的導線來 說損耗也越小，電壓則越穩(wěn)定。 圖 1電機通過變壓器、高壓線路與遠距離負載相連 a a to a 些情況下不宜采用架空線，此時采用埋地電纜則更為有利。采用上述電力系統(tǒng)時，當系統(tǒng)中任何部件因檢修或其他原因必須從系統(tǒng)中切除的話，就得對其用戶斷電。 當此發(fā)電機無法滿足系統(tǒng)新增負荷時，可增 加一臺發(fā)電機及相應的變壓器和高壓線路。 原動機 發(fā)電機 負荷 圖 1個兩臺發(fā)電機、兩套變壓器和兩條傳輸線并列運行的系統(tǒng) 1 of of of 然如圖 1示將幾臺發(fā)電機相聯(lián)，并把高壓線末端相聯(lián)是有好處的，只要無故障發(fā)生或無需切除線路中的設備，系統(tǒng)運行便會順暢無阻。 圖 1個具有必要的斷路器的系統(tǒng) 1 用斷路器可大大改進上述系統(tǒng)的運行。由圖 1以看出，系統(tǒng)中增加的斷路器可使選定的設備退出運行，而不會使系統(tǒng)的其他部分受到影響。所以要對系統(tǒng)任何部分進行檢修維護時，只須對斷路器操作以便相應部分停電即可。當然，一旦一臺設備被切除，則全部負載必須由其余設備承當，在這種情況下要謹防過負荷，可能的話，應當在用戶的需求低于正常狀況的 時候，安裝設備停電。 高壓線 高壓母線 低壓母線 低壓母線 負 荷 負 荷 發(fā)電機組 高壓母線 負 荷 圖 1臺發(fā)電機通過高壓傳輸線向三個負載供電 1 1示的是一個由三臺發(fā)電機、三個負載由三條輸電線路聯(lián)接起來的系統(tǒng)。圖中未標出斷路器，實際上這樣的系統(tǒng)需要不少斷路器。 典型的系統(tǒng)配置 一個由發(fā)動機、線路以及其他設備構成的電力系統(tǒng)，其布局取決于當?shù)氐呢摵稍鲩L方 式，并有隨時調整的可能。 然而也可采取辦法對系統(tǒng)進行分類。以下例舉三類：輻射狀系統(tǒng)、環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡系統(tǒng)。所有這些在圖中均未標出實際線路中不可缺少的斷路器，且每個系統(tǒng)均由一臺發(fā)電機向四個用戶供電。 3 1 G 2 3 1 圖 1負載輻射狀電力網(wǎng) 1 射狀系統(tǒng)如圖 1示，線路以“樹狀”由發(fā)電機向外延伸，打開任何一段線路均會導致一個或多個用戶停電。 圖 1負載環(huán)網(wǎng) 1 of 1示環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。這種接線方式即使當一段線路被切除時，仍不影響所有負載的供電。有時在正常運行狀況下，環(huán)網(wǎng)可能會在某處被斷開，比如在 環(huán)，然后切除那段線路，這種方式不會使任何負載發(fā)生斷電。 圖 1負載網(wǎng)絡系統(tǒng) 1 of 1示的是同樣的負載由網(wǎng)絡方式供電，在這種配置下，每個負載有兩個甚至更多的線路為其供電。 A 3 1 G A 3 1 G 通常將配電線路設計成輻射狀或環(huán)網(wǎng)，但是大多數(shù)高壓輸電線路則按網(wǎng)絡方式布局，主要電力系統(tǒng)的互聯(lián)形成由多個線路段組成的網(wǎng)絡。 輔助設備 無論在系統(tǒng)正常運行或發(fā)生短路時都需要使用斷路器來斷電。在設計時，應使斷路器不僅能夠連續(xù)通過正常負荷電流，又能經(jīng)受的故障期間產(chǎn)生的高強電流，而且能在故障時分斷線路。因此斷路器的額定參數(shù)應由上述條件而定。 當斷路器跳閘對一臺設備斷電時，斷 路器有一邊仍然帶電，因為它與運行設備相連。由于有時需要對斷路器本身進行操作，因此有必要將它與其他帶電設備完全斷開，為了達到這一目的，需采用隔離開關（刀閘）與斷路器串聯(lián)起來。打開隔離開關，則斷路器完全斷電允許人們在安全條件下進行操作。 必須使用各類儀表對電力系統(tǒng)的運行進行監(jiān)測。一般來說，每臺發(fā)電機、每組變壓器、每段電路均有其成套儀表設備，這些儀表主要是電壓表、電流表、有功功率表與無功功率表等。 當系統(tǒng)發(fā)生故障時，其運行狀況會發(fā)生突變，一般表現(xiàn)為電壓下降、電流增大。這些變化會在最靠近故障的地方被察覺。在線模擬計 算機（通常稱為繼電器）監(jiān)測這些條件的變化，判斷應斷開哪只斷路器以清除故障，并使那些應該跳閘的斷路器的跳閘線圈帶電。采用現(xiàn)代化的設備，在繼電器動作并且斷路器跳閘啟動后三四個周期之內即可清除故障。 反映電路狀況的測量儀表和保護電路的繼電器并沒有直接安裝在電力傳輸線上。而是安裝在控制室的配電盤中?；ジ衅靼惭b在高壓設備上，這樣就有可能將表明設備運行狀況的信號傳遞給儀表和繼電器中了。電壓互感器的原邊是直接聯(lián)在高壓設備上的，其副邊給儀表與繼電器提供的電壓是與運行設備的高電壓同相位、且與高電壓成固定比例的較低電壓。同樣， 電流互感器的原邊聯(lián)接于高壓線路上，次邊線圈提供與該設備的實際電流呈已知比例，且同相位的較小電流。 套管式電壓互感器和電容式電壓 都可用作電壓互感器，但其電壓變化比與相位一致性的精度較差。 電力系統(tǒng)通信 光纖通信 雖然光纖比雙芯線細得多，用來制造光纖的硅材料儲量也比銅豐富，但用以拉制光纖的硅棒條的制造成本卻是雙芯電線的好幾倍。而且研究表明這種情況可能還會持續(xù)相當長的一段時間。 盡管如此，光纖在同一時間進行電話通話的能力大大強于雙芯線。而且，在不必進行放大和再生的情況下，其傳輸 距離卻十分可觀。當中繼局間有多個電話信號傳輸時，光纖就顯示出其突出的經(jīng)濟性。所以，電話中繼網(wǎng)會成為光纖技術的第一個受益者。 盡管光纖通信和那些現(xiàn)有的采用同軸傳輸線、波導管、微波甚至衛(wèi)星的大量系統(tǒng)相競爭并不容易，但更寬的頻帶，更低的損耗以及更可靠的光源提供可使光纖通信在這一領域更具有競爭力。 光纖通信系統(tǒng)的核心是可以進行電信號傳輸?shù)难b置：如電話、計算機或有線電視線等。發(fā)光二極管或激光器可將這些信號轉化成光脈沖信號，并將其沿光纖傳輸。在接受終端通過圖象檢測器把這些光信號重新轉化成電信號。 和緊密依賴于電信號和銅 線的普通系統(tǒng)相比，光纖系統(tǒng)要優(yōu)越得多，這主要表現(xiàn)在它可處理大量的信息；高效激光器在一秒鐘內可產(chǎn)生高達 5 億個光脈沖。也就是說，他可在 1/10S 內傳輸 30 冊的大英百科全書。而且，由于光纖不象銅電纜那樣容易受電磁干擾而產(chǎn)生噪聲。所以光纖即使與電力線和電動機離得再近，也不受其影響，仍能產(chǎn)生清晰的信號。盡管銅線是絕緣的，但仍有部分信號泄漏，使旁邊線路上出現(xiàn)串音，而光纖系統(tǒng)則不會出現(xiàn)這種情況。與同容量銅線相比，光纖電纜的重量只有其 1%，實際上，一條半英寸粗的光纖電纜可與胳膊粗的銅線傳輸同樣多的信息。另外，由于光纖傳輸?shù)?是光而不是電，不會出現(xiàn)火花放電，所以即便是在化工廠、核反應堆也不會造成危險。 電力線載波通信 電力線載波通信“ 在 1920 年前后首先提出的。從那時起，電力線載波技術逐漸發(fā)展成為一種針對電力傳輸系統(tǒng)的成熟而可靠的技術。今天，它主要用于在輸電線上傳輸電力系統(tǒng)繼電保護信號、 聲音信號等。 在已有的輸電線上利用載波頻率傳輸信息。在電力線載波通信中，一般載波頻率為 20~300過調幅（ 單邊帶調制（ 移頻鍵控（ 技術對信號進行編碼。在發(fā)送端，經(jīng)調制的載波信號通過 結合電容器和調諧器饋入傳輸線。在接收端，結合電容器和調諧器又將 號與系統(tǒng)工頻電壓分離，并通過解調器從編碼信號中提出信息。在傳輸線的兩端都有限波器，以阻止載波信號經(jīng)不希望路徑傳輸。 載波通信在電力 的應用效果很好，因為它簡單且很少中斷，尤其對于配電線路載波系統(tǒng)，其使用頻率為 5~20般低于 20 就稱為配電線載波系統(tǒng)，即 的使用不需要獲得許可，并且是無干擾的。所以，當我們說起那部分用在公用配電系統(tǒng)中的 統(tǒng)指的是 遺憾的是，由于配電線路中存在很多聯(lián)接點、變壓器和并聯(lián)電容 器，所以其電氣連接較為復雜。這些造成了載波頻率的嚴重衰減，從而信號在配電系統(tǒng)中傳輸?shù)目煽啃源蟠蠼档汀榱烁纳七@一狀況，配電線載波系統(tǒng)的載波頻率比輸電線系統(tǒng)低得多。它們與系統(tǒng)頻率很接近，這樣就可使并聯(lián)電容器的衰減作用大大減弱。盡管這一方法使傳輸效果有所提高，但低頻的使用并沒有徹底解決 的衰減問題。除此之外，信號“空穴”也是一個很重要的問題。空穴的產(chǎn)生是由于變壓器或線路末端的不連續(xù)性引起反射造成的，當反射信號與入射信號相抵消時，就出現(xiàn)了空穴。在設計 要進行研究來選擇合適的載波頻率以減小“空穴 ”的影響。一些修正方法采用之后，可改變空穴的位置，也可能會產(chǎn)生新的“空穴”干擾 統(tǒng)。所以必須采用一些專門的技術來解決這一問題，正如無線電和電話中必須采取一些專門技術一樣。 電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，關于 停電區(qū)的載波傳輸問題，尚有許多爭議。對于輸電線載波系統(tǒng) 相故障不會有什么影響，但因為非故障可使載波通過。如出現(xiàn)線路中間故障時，載波信號可通過鄰近相再耦合至故障相上遠離故障點的地方。而在配電系統(tǒng)中，由于很多地方都是單相，無法這樣做。另外在一些故障情況下，如斷線時，信號會被阻斷而無法傳輸。我們利用 旁路調諧裝置可將信號繞過重合器和開關，這樣就可以與停電區(qū)進行通信了。 配電線載波的傳輸速率足以滿足配電系統(tǒng)自動化的要求，在當前技術條件下，在典型的 5~20 電載波系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸速率是 300更低一些。配電載波具有雙向傳輸?shù)哪芰?，可較為經(jīng)濟地實現(xiàn)多種功能，如遙測以及從饋線想采集負荷數(shù)據(jù)等。 使用和成功，它具有很多優(yōu)點：可完全處在電力公司控制之下，可以達到配電系統(tǒng)的任何地方、不需要征得無線電管理委員會的許可。盡管 很多優(yōu)點，但它的傳輸速率還很低。 以在配電網(wǎng)自動化中起到十分重 要的作用，但是不可能僅采用這一種方式來滿足配網(wǎng)自動化中所有通信需要。 其他有線通信方式 電話電纜和有線電視電纜是另外兩種有線通信方式。 實踐證明，電話是一種非常成熟的通信技術。它已經(jīng)廣泛應用于 繼電保護中。從技術角度看，電話通信系統(tǒng)和適合配網(wǎng)自動化。因為她可提供很高的傳輸速度并已經(jīng)建成。而且它很容易實現(xiàn)雙向通信。遺憾的是，租用電話線的費用很高。電力公司既不能控制電話線路，也無法保障通信質量。鑒于這些不足之外，電話通信對于配網(wǎng)自動化就沒那么多吸引力了。此外，一些地區(qū)還沒有電話通路，而在這些地區(qū)架設通 信線路則需要很多費用。與租用線路相比，使用撥號電話線費用較少，但由于撥號時間較長，使其速度較慢。尤其是在執(zhí)行故障隔離和恢復健全區(qū)段供電功能時，這個問題更突出。電話線已成功地應用于配網(wǎng)通信系統(tǒng)，但人們還在繼續(xù)尋找和選擇可被電力公司控制又無需花費租金的其他通信方式。 在這些通用有線電視服務系統(tǒng)的區(qū)域，主要用同軸電纜傳輸信號。在必要的地方裝有信號放大器。 統(tǒng)的頻帶很富裕，相當一部分是閑置不用的，而配網(wǎng)自動化系統(tǒng)就可以將其中的一小部分加以利用。大多數(shù) 統(tǒng)被設計成單向通信而不是雙向傳輸。許多用戶未使用 是也存在著如電話一樣的缺點，這就是她也在外系統(tǒng)控制之下，使用十也常涉及到繳納租金的問題。 無線通信 無線通信技術被證明是用于配網(wǎng)自動化的一種可行技術。無線電是一種覆蓋區(qū)域很廣懂得通信技術，幾乎不需要有線信號，并可以實現(xiàn)雙向通信。所有的無線電系統(tǒng)都可以斷電區(qū)域進行通信聯(lián)系。 我們按以下順序介紹可采用的無線電通信技術： 調幅廣播 頻廣播 高頻 高頻 波 星 幅廣播 用于配電負荷控制的無線電系統(tǒng)已不 再是一般意義上的普遍商品了，它利用播站，把信息傳輸?shù)惭b在配電顯然中的許多負載控制單元中去。該系統(tǒng)的工作原理是：通過編碼把 信號加在調幅載波上。我們用相位調制的方法將信息編碼，普通的無線電接收機是無法接收到這些信息的，所以收聽者就不會感到號質量下降。與 比，無線電波的波長較長，因此較 有更好的沿地表曲率彎曲的能力。對于和 樣強度的信號， 容易被遮擋畸變，也不會受多路徑效應的影響。這使調幅廣播載波系統(tǒng)適合于在各種地理環(huán)境下，與遠距離接收器進行通訊聯(lián)系。 調頻輔助通信業(yè)務（ 另一種應用無線廣播的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)是利用 為輔助通信業(yè)務。 號通過副載波調頻以多路傳輸?shù)姆绞絺髦琳{頻廣播。但是專門的接收器可對 息進行解碼。 單向外捆式通信系統(tǒng)，使用范圍與 播系統(tǒng)相同。 一個缺點：由于它的波長較短，所以更容易受到多路徑效應和遮擋的影響，并受到視距的限制。在擁擠不平的地帶， 覆蓋局限性較 統(tǒng)更大。 甚高頻無線通信（ 我們把 30~300無線電頻率稱為甚高頻，對于那些打算在配網(wǎng)自動化中使用 部門來說有三種頻率可供使用。一個是以 154 中心頻率的 300000頻帶。另外還有二個 50W 帶寬為 3000頻帶。我們常用三種頻道進行負荷控制。由于競爭的原因，就會出現(xiàn)限制性使用和廣泛協(xié)調的問題。要使用該系統(tǒng)，就必須持有 發(fā)的許可證。 覆蓋區(qū)域有限，易受遮擋和多路效應影響，在考慮采用該系統(tǒng)時應適當注意。費用問題會妨礙我們實現(xiàn)100%的區(qū)域覆蓋面。盡管 上述缺陷，它還是被廣泛應用于某些單向的負荷控制系統(tǒng)中。另外， 統(tǒng)也可以與斷電區(qū)通信，并且處在電力公司控制 之下，建設費用也較低。 超高頻無線通信（ 頻率在 300~1000無線電波稱為超高頻 近美國聯(lián)邦通訊委員會批準了 940~952段的使用權。這就為那些過去因現(xiàn)有的 率范圍內過于擁擠和干擾等問題而未考慮使用無線通訊的公司提供了可能的途徑。 段的無線電系統(tǒng)比那些低頻段顯然更易受大氣層吸收的影響，并且其多路徑效應和遮擋等影響也更突出。不過有證據(jù)顯示，在 段的無線點系統(tǒng)很少受到由于競爭使用而產(chǎn)生的干擾，所以更可靠。其數(shù)據(jù)輸出速度已高達 9600外，天線較 線尺寸小，這是因為它的波長較短的緣故。但是由于頻率很高，其傳播受到視距的限制，在山區(qū)不易選擇 線通信系統(tǒng)。 微波 微波通信采用高于 1頻率。目前，微波通信主要用于 繼電保護中。一般來說，微波通信不使用配電系統(tǒng)自動化，除非是作為變電站 調度中心的末端連接時才可運用。這主要是由于過高的建設費用和微波系統(tǒng)的復雜性所造成的。微波不大適合于多點通訊，它是一種點對點通訊方式，她所具有的經(jīng)濟價值體現(xiàn)在以下兩個方面：其一是她可代替有線路徑，其二是具有較寬的頻帶。對于配電自動化來講，其數(shù)據(jù) 傳輸速度要求低，路徑長度比較短，相比之下，微波通信系統(tǒng)在每一信道上的實際投資相當高，如果不要求很高的傳輸速度，配電顯然中則不宜采用微波通信方式。 衛(wèi)星通信 今天我們利用同步衛(wèi)星進行通訊聯(lián)系。衛(wèi)星上具有轉發(fā)器，可將上行信號接收并以另一種頻率再行發(fā)射回來。由于它有足夠的高度，所以覆蓋面大。要想通過衛(wèi)星進行通信，就需要租用或自己擁有衛(wèi)星轉發(fā)器并配有上行、下行連接設備。微波頻率對于上行連接和下行連接都很常用。衛(wèi)星通信技術已被成功地運用于統(tǒng)中。不過，由于與同步衛(wèi)星相連的每一條路徑都會有 1/4s 的延遲。所以 那些需要快速反應時間的功能（如繼電保護）就不大適合使用這種通信方式。但對于配網(wǎng)自動化，則可以考慮使用衛(wèi)星通信方式。 擴頻通信 擴頻通信借助于不需要許可證的很低功率的射頻發(fā)射器，發(fā)射許多短信息。擴頻通信得到的分配頻率為 902~928 這種方式需要相當多的無線電設備、中繼器 裝置以便使數(shù)據(jù)能夠進行較大范圍的傳輸。而且，數(shù)據(jù)和聲音信號不能混合，所以不能以較經(jīng)濟的方式使用這種結構。 附錄 B is of an a a a he he be or in a to in a it be in a to it be in a at an or it be or in an be a a or or an of to in of or a in on be or in to as to of it is to to on to to in be at to be to a in a of on a a a in to n is to is a is to at be in If to is it be to at at to a 1 a to a n an be it be to an to be if,of be or be It be in ) at of 2as as or no to be of 1 of of of he be by of be as to of to of of of be or by of if of is of by be to of at 1 1a in by in be in a he an on in in be to a be of of a is a “in of to or of is be is be at a is to be is no 2 3 1 1 1 of 1 of by a it is so be as or of as of in up to or on of be 3 1 G A 3 1 G 3 1 G to to a in of in of a to a of of as it is to it is to on it is to by be in be to be on in in to of of of a on a on a in of of a of be to of of or on on in a in by of it is to on to of on of a is to a is a of on an is in a is in a is a of is in as in to in is of is of be so at so of to be as be to is in of an is a or V. 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