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1、煤矿井下的电网线路保护研究1、相关定义1.1、研究方法与相关概念的界定 1.4.1 研究思路1.4.1 研究思路 8 北京理工大学硕士学位论文 文章以明清时期大运河的沧州段为研究对象,主要进行两方面的研究。一是沧州 段运河在明清时期的历史演变,在此之前会先对沧州运河的开凿背景、选址与开凿历 史进行梳理,使我们对明清时期沧州段运河发展的大背景有一个了解,然后是对明清 沧州段运河治理与修缮、运河沿岸码头与桥梁的发展、运河沿岸村落与城镇的发展、 运河沿岸文化设施的建设、明清时期宗教的发展与传播进行研究。将沧州段运河放到 明清时期的历史环境中去进行考察和研究,分析沧州段运河文化线路的构成要素产生 的背
2、景、内容和原因。第二方面的研究是从文化线路的角度出发,对沧州段运河的价 值和构成体系重新审视,进而挖掘出沧州段运河作为文化线路所具有的新内涵和新意 义。 1.2、线路保护装置自定义整定计算系统研究 4.1 引言4.1 引言 目前的继电保护装置整定计算软件在装置的通用性和扩展性方面虽然提出了一 些方法,比如组件化或插件式升级升级的思想等,但利用这些方法开发的系统对不同 用户的保护配置和整定计算存在适应性的问题,整定项目的整定原则仍然只能固化在 程序当中,一旦遇到新的保护新的整定原则,仍然需要程序开发人员开发新原则的计 算组件或插件来实现新项目的整定。 一个完整的自定义整定计算过程,应该分新保护装
3、置模版的建立、新保护装置的 整定计算、人工调整形成最终定值三个过程来完成。本章根据线路保护装置整定计算 的特点提出了一个自定义整定计算系统,论述了系统的总体结构及功能划分,重点阐 述了保护装置的扩展的和整定计算的基本流程,最后设计了系统的数据结构、保护定 值调整模式。 1.3、相关概念 1、文化线路的概念 9 北京理工大学硕士学位论文 根据 2008 年在加拿大魁北克召开的国际古迹遗址理事会第 16 届大会上通过的 关于文化线路的国际古迹遗址理事会宪章,简称为文化线路宪章的阐述,文 化线路是指”任何交通线路,无论是陆路、水路、还是其它类型,拥有清晰的物理界 限和自身所具有的特定活力和历史功能为
4、特征,以服务于一个特定的明确界定的目 的,且必须满足以下条件:a、它必须产生于并反映人类的相互往来和跨越较长历史 时期的民族、国家、地区或大陆间的多维、持续、互惠的商品、思想、知识和价值观 的相互交流;b、它必须在时间上促进受影响文化间的交流,使它们在物质和非物质 遗产上都反映出来;c、它必须要集中在一个与其存在于历史联系和文化遗产相关联 的动态系统中。”8 2、南运河 南运河,也叫御河。原为古老的河道,后经人工开凿,成为京杭大运河的北段。 南运河南起山东省临清市,再经河北省吴桥、东光、泊头市、沧县、青县入天津市静 海县,穿越天津市区,至三岔河口与北运河会合后入海河,全长 509 公里。 南运
5、河是世界上开凿最早、最长的人工河京杭运河的一部分,也是京杭大运 河在华北的主要河段。明永乐年间,漕运大兴,南运河历史上就是一条通向北京的漕 运河道。南运河繁忙的漕运和航运,使沿岸聚集了众多的人口,众多人口的聚集又使 三岔河口成为天津市城市发祥地和最早的商贸文化娱乐区。 历史上的南运河为天津城市的形成、商贸文化的发展、为天津成为北方大都市和 经济贸易中心做出了历史贡献,具有很高的历史价值。 10 北京理工大学硕士学位论文 第 2 章 沧州运河概况 1.4、微电网的定义 微电网作为未来电力系统发展的重要组成部分,得到了世界上很多国家的重 视,但由于各个国家的电网特点和科研水平不同,所以世界各国发展
6、微电网的侧 重点有所不同,对微电网的定义也有所差别。其中,美国电力可靠性技术解决方 案协会CERTS (Consortium for Electric Reliability Technology Solutions)提出的微 电网的概念是:微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统,它可同时提供 电能和热量;微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换,并提供必 需的控制;微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元,并同时满足用户对 电能质量和供电安全的要求。美国威斯康辛大学的R.H.Lasseter教授给出的微电网 的概念是:微电网是由一个负荷和微型电源组成的独立可控系统,就地提供电能
7、 和热能iQ。 欧盟科技框架计划(FrameworkProgramme, FP)给出的微电网定义:利用一 次能源;使用微型电源,并可冷热电联供;安装储能系统;基于电力电子技术进 行能量调节;有并网运行和孤网运行两种运行模式。英国从可靠性出发,将微电 网看成是系统中的一部分,其定义为:微电网是面向小型负荷提供电能的小规模 系统,它与传统电力系统的区别在于其电力的主要提供者是可控的微型电源,而 这些微型电源除了满足负荷需求和维持功率平衡外,也有可能成为负载。因此, 许多专家学者形象地将微电网称为”模范市民(model”ciitzen)。 日本的微电网研究处于世界领先地位。其定义为:在某一区域中利用
8、可控的 分布式电源,根据用户所需提供电能的小型系统。此外,新加坡南洋理工大学给 出的微电网定义为:微电网是低压分布式电网的重要组成部分,它包含分布式电 源(如风力发电、光伏发电、燃料电池及微型燃气轮机等)、电力电子设备、储能 北京交通大学硕士学位论文 设备和负荷等,可以运行在并网和独立两种方式。 根据国外微电网定义的特点,结合我国电网发展现状及发展趋势,我国对微 电网的定义为:微电网是通过本地分布式微型电源或中、小型传统发电方式的优 化配置向附近负荷提供电能和热能的特殊电网,是一种基于传统电源较大规模的 独立系统;在微电网内部通过分布式电源和负荷的可控性,在充分满足用户对电 能质量和供电安全要
9、求的基础上实现微电网的并网运行和孤网运行;微电网对外 表现为一个整体单元,既可以作为负载用电,也可作为电源供电19。 综上所述,世界各国都是根本本国的自身特点、自身需要和科研水平对微电 网进行了定义。 1.5、微网的定义和类型 1.4.1 微网的定义1.4.1 微网的定义 美国 CETRS 和威斯康辛大学定义的微网概念13为:”微网是一个由分布式电源和负荷组 成的独立可控系统,对当地提供电能和热能”。CETRS 定义的微网概念包括以下几层含义: 微电网是一种由负荷和分布式电源共同组成的系统,可同时提供电能和热量;微电网内分布 式电源主要由电力电子器件转换能量;微电网相对于外部大电网是单一的受控
10、单元,可同时 满足用户对电能质量和供电安全的要求。 CETRS 公布的微网结构如图1.1所示,它采用微型燃气轮机和燃料电池作为主要的电源, 储能装置连接在分布式电源和母线的中间,与分布式电源一起作为一个整体连接到微网。其 控制方案的重要内容是达到分布式电源的”即插即用”的使用方式。 图 1.1 美国的微网结构图 欧盟把微网14定义为:”充分利用一次能源,将小的、模块化的分布式电源互联,并配 有储能装置,能实现冷、热、电联供,连接到低压配电网的系统”。欧盟公布的典型微网结 10 杭州电子科技大学硕士学位论文 构如图 1.2 所示,光伏、燃料电池和微型燃气轮机通过电力电子接口连接到微网,小的风力
11、发电机直接连接到微网。微网系统采用分层的控制策略,并且允许微网向大电网供电。 MGCC 表示中心控制器;MV 表示中压;LV 表示电压;MC 表示微网 DG 的控制器; LC 表示负荷控制器;CHP 表示热电联产 图 1.2 欧盟典型微网结构图 著名的日本仙台微网15结构如图 1.3 所示。该微网结构采用多种分布式电源,包括燃气 轮机,燃料电池,光伏阵列等,其微网内存在直流和交流两类母线,通过 AC/DC 转换装置实 现能量流通,分别为直流负荷和交流负荷供电,动态电压恢复装置(DVR)能为用户提供较 高质量的电能。 图 1.3 日本仙台微网结构图 11 杭州电子科技大学硕士学位论文 1.6、面
12、保护定义 面保护方式是针对于传统的点保护方式而言的。如图 2.3,传统的点保护只采 集单个配电终端装置处的电流和电压等信息,将配电终端装置的信息发送到到配 电子站和主站,由它们去综合判断处理,开关动作仅仅依据庞大的配电系统中单 个测量点的信息,很难对系统整体运行状况和故障发生原因做出准确的判断,动 作的准确率难以保证。而且一旦主站或者子站出现故障或者通信系统出现问题, 将直接失去对电网的控制能力22。 面保护方式是一种先进的全线速动性分布式智能故障处理模式,这种方式是 通过完整的通讯网络和安装于室外电气开关上的配电终端(如 FTU、TTU、DTU) 来实现的,它不仅利用配电终端装置自身采集的信
13、息,还通过完整的通信网络, 接收相邻的 FTU 发送的信息,独立的作出故障的分析判断和动作出口,不再依赖 上层的配电主站和子站,将故障的识别、隔离和健全区域的供电恢复在极短的时 间内完成,有效的减少了故障的处理时间、更杜绝了因越级跳闸而引起的非故障 区段的停电23。 9 图 2.3 传统点保护方式配电网系统结构 1.7、Pareto 支配关系和最优解的定义 对 于 最 小 化 多 目 标 问 题 , n 个 目 标 分 量fi (i= 1,2, , n ) 组 成 的 向 量 f( X )= ( f1 ( X ), f 2 ( X ), , fn ( X ) ,任意两个决策变量Xu , X v
14、 U : 当且仅当,对于?i 1,2, n ,都有fi ( Xu ) f j ( X v ) ,则X u 与X v 互不支配。 多目标优化问题与单目标优化问题有很大差异。当只有一个目标函数时,人们 寻找最好的解,这个解优于其他所有解,通常是全局最大或最小,即全局最优解。 而当存在多个目标时,由于目标之间存在冲突无法比较,所以很难找到一个解使得 所有的目标函数同时最优,也就是说,一个解可能对于某个目标函数是最好的,但 对于其他的目标函数却不是最好的,甚至是很差的。因此,对于多目标优化问题, 通常存在一个解集,这些解之间就全体目标函数而言是无法比较优劣的,其特点是: 无法在改进任何目标函数的同时不
15、削弱至少一个其他目标函数。这种解称作非支配 解或 Pareto 最优解30。 / 1 ( ), 2 ( ), , ( ) . . ( ) 0, 1,2, , ( ) 0, 1,2, , n j k Max Min f X f X f X s t g X j J h X k K ? ? = ? = = 25 对 于 最 小 化 多 目 标 优 化 问 题 , n 个 目 标 分 量fi ( i= 1,2, , n) 组 成 的 向 量 f( X )= ( f1 ( X ), f2 ( X ), , fn ( X ) ,X u U 为决策变量,若X u 为 Pareto 最优解则满足 : 当 且
16、仅 当 , 不 存 在 决 策 变 量X v U ,v= f( Xv ) = ( v1 , vn ) 支 配 u= f( Xu ) = (u1 , u n ) 即不存在X v U 使下式成立: ?i 1, , n, vi ui ?i 1, , n vi 1.8、分布式电源孤网运行的概念 随着电力市场的不断改革,经济增长引起负荷的增多,以及分布式发电技术的发展, 使越来越多的分散电源(Distributed Generation,DG)得以接入配电网24-28。这里所指 的分散电源是广义上的,对提高供电可靠性、减小网络损耗、改善电压水平发挥很大的 作用,各种国内目前普遍存在的小型企业自备电厂、小型水电、热电联产、小容量 (1.9、遗传算法的基本概念和基本操作 (1) 参数编码 遗产算法一般不直接处理问题空间参数,而是待求问题变量的编码,即遗传操 作是在给定群体中的每个个体数字串上进行的。因此,
