电力系统论文多篇范文

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电力系统论文 篇一

关键词：热电厂设备；热工保护；可靠性意义

0、引言

热工保护作为发电厂至关重要的核心技术之一，在近几年得到快速提升，这在一定程度上为机组的安全稳定运行提供了保障，但是在机组的实际运行过程中，不可控的因素时常发生，使得热工保护出现误动，造成机组停机，这不仅给企业的运营带来额外损失，还会因危胁电网稳定而产生负面影响。

1、提高热工保护系统可靠性的意义

热工保护系统是火力发电机组不可缺少的重要组成部分，热工保护的可靠性对提高机组主辅设备的可靠性和安全性具有十分重要的作用。热工保护系统的功能是当机组主辅设备在运行过程中参数超出正常可控制的范围时，自动紧急联动相关的设备，及时采取相应的措施加以保护，从而软化机组或设备故障，避免出现重大设备损坏或其他严重的后果。但在主辅设备正常运行时，保护系统因自身故障而引起动作，造成主辅设备停运，称为保护误动，并因此造成不必要的经济损失；在主辅设备发生故障时，保护系统也发生故障而不动作，称为保护拒动，并因此造成事故的不可避免和扩大。

随着发电机组容量的增大和参数的提高，热工自动化程度越来越高，尤其是伴随着DCS分散控制系统在电力过程中的广泛应用和不断发展，DCS控制系统凭借其强大的功能和优越性，使机组的可靠性、安全性、经济性运行得到了很大的提高。但由于参与保护的热工参数也随着机组容量的增大而越来越多，发生机组或设备误动或拒动的几率也越来越大，热工保护误动和拒动的情况时有发生。因此，提高热工保护系统的可靠性，减少或消除DCS系统失灵和热工保护误动、拒动具有非常重要的意义。

2、热工保护误动和拒动的原因分析

热工保护误动、拒动的原因大致可以概括为：DCS软、硬件故障；热控元件故障；中间环节和二次表故障；电缆接线短路、断路、虚接；热控设备电源故障；人为因素；设计、安装、调试存在缺陷。

2.1DCS软、硬件故障随着DCS控制系统的发展，为了确保机组的安全、可靠，热工保护里加入了一些重要过程控制站（如：DEH、CCS、BMS等）两个CPU均故障时的停机保护，由此，因DCS软、硬件故障而引起的保护误动也时有发生。主要原因是信号处理卡、输出模块、设定值模块、网络通讯等故障引起。

2.2热控元件故障因热工元件故障（包括温度、压力、液位、流量、阀门位置元件、电磁阀等）误发信号而造成的主机、辅机保护误动、拒动占的比例也比较大，有些电厂因热工元件故障引起热工保护误动、拒动甚至占到了一半。主要原因是元件老化和质量不可靠，单元件工作，无冗余设置和识别。

2.3电缆接线短路、断路、虚接电缆接线断路、断路、虚接引起的保护误动主要原因是电缆老化绝缘破坏、接线柱进水、空气潮湿腐蚀等引起。

2.4设备电源故障随着热控系统自动化程度的提高，热工保护中加入了DCS系统一些过程控制站电源故障停机保护。因热控设备电源故障引起的热工保护误动、拒动的次数也有上升的趋势。主要原因是热控设备电源接插件接触不良、电源系统设计不可靠导致。

2.5人为因素因人为因素引起的保护误动大多是由于热工人员走错间隔、看错端子排接线、错强制或漏强制信号、万用表使用不当等误操作等引起烧损。

2.6设计、安装、调试存在缺陷许多机组因热控设备系统设计、安装、调试存在质量缺陷导致机组热工保护误动或拒动。

3、完善热工保护的原则与措施

3.1尊重原热工保护设计原有的热工保护项目是设备厂家经多年的研究和实践设计出来的，较为成熟，电厂作为设备的使用者在征得厂家同意前不应随意对其进行更改、更不能进行删减，只能进行补漏和完善。

3.2建立设备试运记录对重要热工保护系统所用的硬件设备实行跟踪记录制度。热工保护系统的可靠性与系统硬件设备的可靠性直接相关，所以必须保证系统硬件设备的可靠性，尤其是保护出口卡件的可靠性，常规的做法是每次保护投入运行前对检测元件及卡件进行校验，确认合格就可以使用。但是实际应用中还是会出现校验合格的检测元件或卡件在运行中故障造成设备误动的事件。这是因为热控设备尤其是电子设备对环境和安装要求比较苛刻，不认真的安装以及无有效的产品保护都会造成故障的出现，有些特殊的故障还会很隐秘的存在，所以很可能将事故隐患忽视。基于此类情况出现的可能，在调试运行中只有做好记录，严格跟踪保护系统校验的每一个过程，才能有效避免事故的发生。

3.3在热控系统中，尽可能地采用冗余设计过程控制站的电源和CPU冗余设计已成为普遍，对一些保护执行设备(如跳闸电磁阀)的动作电源也应该监控起来。对一些重要热工信号也应进行冗余设置，并且对来自同一取样的测点信号进行有效的监控和判断，同一参数的多个重要测点的测量通道应布置在不同的卡件以分散由于某一卡件异常而发生危险，从而提高其可靠性。重要测点就地取样孔也应该尽量采用多点并相互独立的方法取样，以提高其可靠性，并方便故障处理。一个取样，多点并列的方法有待考虑改进。总之，冗余设计对故障查找、软化和排除十分快捷和方便。

3.4尽量采用技术成熟、可靠的热控元件随着热控自动化程度的提高，对热控元件的可靠性要求也越来越高，所以，采用技术成熟、可靠的热控元件对提高DCS系统整体可靠性有着十分重要的作用。根据热控自动化的要求，热控设备的投资也在不断地增加，切不可为了节省投资而“因小失大”。在合理投资的情况下，一定要选用品质好、运行业绩佳的就地热控设备，以提高DCS系统的整体可靠性和保护系统的安全性。

3.5对保护逻辑组态进行优化在电厂中，温度高保护是主辅机设备保护的必不可少的一项重要保护。由于温度元件受产品质量、接线端子松动、现场环境等各种因素的影响，在运行一定周期后极其容易导致信号波动，从而引起保护误动现象的发生。针对此，可在温度保护中增加加速度限制(坏质量判断)，具体措施为：对温度保护增加速率限制功能，当系统检测到温度以≥20℃/s的速率上升时，即闭锁该温度保护的动作，并且在DCS系统画面上报警，同时通知检修人员进行排查故障。这样通过优化保护逻辑组态，对提高保护系统的可靠性、安全性，降低热控保护系统的误动、拒动率具有十分重要的意义。

3.6提高DCS硬件质量和软件的自诊断能力。

3.7对设计、施工、调试、检修质量严格把关。

3.8严格控制电子间的环境条件。

3.9提高和改善热控就地设备的工作环境条件。

如：就地设备接线盒尽量密封防雨、防潮、防腐蚀；就地设备尽量远离热源、辐射、干扰；就地设备应尽量安装在仪表柜内，必要时还应对取样管和柜内采取防冻伴热等措施。超级秘书网

3.10严格执行定期维护制度做好机组的大、小修设备检修管理，及时发现设备隐患，使设备处于良好的工作状态。做好日常维护和试验。停机时，对保护系统检修彻底检修、检查，并进行严格的保护试验。

4、结语

随着电力事业和高新技术的快速发展，发电设备日趋高度自动化和智能化，系统的安全性、可靠性变得日益重要。虽然，无论多么先进的设备，都不可能做到绝对可靠。但对热工保护系统在技术上、管理制度上应采取相应的措施后，可以极大地提高热工保护的可靠性，从而提高机组的安全性和经济性。

参考文献：

[1]江宁《电厂热工保护完善原则的探讨》[J].福建电力与电工。2004（4）.

[2]王胜利，李书森。《电厂热工保护误动及拒动原因浅析及对策》[J].节能2008（4）.

电力系统论文 篇二

理论联系实际，在实践工作中检验理论、提升理论，是企业对毕业生的要求。理论指导实践，在实践工作中运用科学的理论指导实践，是企业对工程技术人员的要求。作者曾在电力系统就职，体会比较深刻。对于变电站而言变压器检修经常要做空载和短路试验，工程上变压器空载试验方法采用调压器在低压侧加压，空载容量应小于调压器容量的50％，试验电流为额定电流的1‰～1%,以测量变压器的铁损。一般电力变压器在额定电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%~1%。变压器短路试验用自耦变压器调节原边电压，原边电流达到额定值时，测量变压器铜损。通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0.4%~4%。通过亲自动手做压器空载、短路试验及观察实验现象，联系《电路》、《电机学》中关于变压器的相关知识，加深了对变压器的学习与理解。发电厂自动化控制是电力系统的发展趋势与要求，已投产和在建的大型发电厂的自动化控制水平非常高，已达到“无人值守，少人值班”管理模式。发电机组的自动开停机、自动同期并网技术验证了《自动控制理论》、《继电保护》等相关理论知识。在电力系统工作的4年中，笔者的理论知识在工作实践中不断得到深化和提升。

2电力系统工作经历对电气工程本科教学起到的积极作用

2.1教材选用目的更加明确

教材是高校实施培养计划的重要介质，直接影响着教学质量和人才。高质量、合理化的教材是提高教学质量与水平、完成人才培养计划与目标的保证。作者在施教时参照自身的工作经验，选用更具有方向性与实践性的教材，提高毕业生与企业之间的契合度。智能电网、数字化电站是电力系统的发展趋势，其要求电网信息化、自动化程度更高。因为这一目的，可编程控制器（ProgrammableLogicController，PLC）被广泛应用到电力系统中，目前国内应用的PLC有西门子（SIEMENS）公司生产的S7系列、施耐德公司生产的Quantum等系列、三菱公司生产的FX3G系列等。随着日系PLC退出中国市场，西门子PLC被普遍应用于电力系统自动化控制。例如三峡电厂、葛洲坝电厂、溪洛渡电厂等大型水电站使用PLC对发电机组、辅助设备系统等设备进行控制。因此在向电气工程与自动化专业教授《电器与可编程控制器》这门课程时，应该选用以西门子PLC为基础讲述电厂及电网自动化控制的教材，教学内容更接近电力系统工作实践，使电气工程及自动化专业毕业生在走上工作岗位时具有更强的适应能力。

2.2培养学生更具有方向性

现代电力企业对高校毕业生有着严格的职业要求。扎实的专业能力、较强的实践动手能力以及必要的公文写作能力是毕业生就职于电力企业所必须具有的素质。电力系统设备分为一次设备、二次设备两大类。就发电厂而言，从事电气一次设备的检修、维护及管理工作需要毕业生熟练掌握《发电厂电气主系统》、《电力系统继电保护》、《电机学》等专业课程的内容，熟悉电机、开关电器、载流导体、电抗器、补偿设备、避雷器、继电保护系统相关知识，这些是为适应发电厂工作而储备的理论知识。从事电气二次系统工作的毕业生则必须重点掌握《自动控制理论》、《电力系统继电保护》、《电子技术》、《电器与可编程控制器》的相应内容。因此拥有扎实、丰富的专业知识来服务电力企业，是电气工程及自动化专业的培养目标。实践动手能力在促使毕业生快速融入到企业生产工作中扮演着积极、重要的作用。发电厂电气设备维修工作需要毕业生有较强的电气二次配线、布线及PLC编程能力。发电厂中大量布置电气二次控制盘柜，实际的检修与维护工作需要高强度的控制回路布线与配线工作，电力系统高度自动化则需要毕业生具备基于PLC的自动化程序读写能力。公文写作能力是现代化大型企业对职工的基本要求。我国各级电力系统的运营、管理、维护已经实现了规范化、制度化、标准化。实际的工作中需要职工撰写大量的公文，例如对发电厂而言，每个月要写电厂运营报告、机组检修报告、技术改造方案等，特别是实行工作票制度后，每天都要写设备缺陷处理报告及巡检报告。这些工作要求职工具有一定的公文写作能力。对于毕业生而言，必要的公文写作能力在求职及就职中有着不可替代的优越性。

2.3将工作经验融入教学

将宝贵的工作经历融于课堂教学，可极大地丰富教学内容，提高学生的学习兴趣。作者讲述《电路》第十一章时，结合自己的工作经历深入浅出地讲述了变压器的原理、空载和短路实验，使学生更好地理解和掌握课堂内容。在讲述《电器与可编程控制器》时，以发电厂开停机控制流程、辅助设备自动化控制流程为例，将专业课程学习与电厂实际工作紧密结合起来，以培养更适合企业要求的应用型人才。

2.4将企业中应用的前沿技术带进课堂

随着数字化电站、智能电网的建设，大型发电机组实现并网发电，状态检测技术投入使用，开始对1000KV特高压技术进行实验研究。电力系统的发展日新月异，设备更新速度非常快。电气工程自动化专业的教学应当将当前电力系统的先进技术、发展趋势带进课堂，在丰富教学内容的同时，增加学生对前沿技术的求知兴趣。笔者从事过175MW、770MW水电机组的自动化控制系统改造及维修工作，巨型水电厂厂用电系统运行及维护工作，水电机组状态检测与故障诊断系统的组建与维护工作。其中770MW发电机组自动化控制技术、巨型水电组状态检测与故障诊断技术都是当前电力系统的前沿技术。将这些知识带进课堂，有利于学生充分认识本专业的发展动向与趋势，积极地规划自己的职业发展方向。

3结语

加强电气工程及自动化专业实践教学是电力系统企业对高校的要求，是培养应用型电力人才的核心内容。专业教师（特别是具有工作经验的专业教师）在实践教学中起着极其重要的作用。对于笔者而言，如何将工作经验转化为教学能力，特别是实践教学能力，如何将工作经验与电气工程及自动化专业人才培养完美结合，培养更具适应性的应用型人才，以满足电力系统企业的要求，还有很多工作需要做，还需要很长时间的摸索。

电力系统论文 篇三

[论文摘要]简单回顾模糊控制、神经网络控制、专家系统控制、线性最优控制、综合智能控制等典型智能技术在电力系统自动化中的运用。

电力系统是一个巨维数的典型动态大系统，它具有强非线性、时变性且参数不确切可知，并含有大量未建模动态部分。电力系统地域分布广阔，大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等等复杂的物理特性，对这样的系统实现有效控制是极为困难的。另一方面，由于公众对新建高压线路的不满情绪日益增加，线路造价，特别是走廊使用权的费用日益昂贵等客观条件的限制，以及电力网的不断增大，使得人们对电力系统的控制提出了越来越高的要求。正是由于电力系统具有这样的特征，一些先进的控制手段不断地引入电力系统。本文回顾了模糊控制、神经网络控制、专家系统控制、线性最优控制、综合智能控制等五种典型智能技术在电力系统中的运用。

一、模糊控制

模糊方法使控制十分简单而易于掌握，所以在家用电器中也显示出优越性。建立模型来实现控制是现代比较先进的方法，但建立常规的数学模型，有时十分困难，而建立模糊关系模型十分简易，实践证明它有巨大的优越性。模糊控制理论的应用非常广泛。例如我们日常所用的电热炉、电风扇等电器。这里介绍斯洛文尼亚学者用模糊逻辑控制器改进常规恒温器的例子。电热炉一般用恒温器（thermostat）来保持几挡温度，以供烹饪者选用，如60，80，100，140℃。斯洛文尼亚现有的恒温器在100℃以下的灵敏度为±7℃，即控制器对±7℃以内的温度变化不反应；在100℃以上，灵敏度为±15℃。因此在实际应用中，有两个问题：①冷态启动时有一个越过恒温值的跃升现象；②在恒温应用中有围绕恒温摆动振荡的问题。改用模糊控制器后，这些现象基本上都没有了。模糊控制的方法很简单，输入量为温度及温度变化两个语言变量。每个语言的论域用5组语言变量互相跨接来描述。因此输出量可以用一张二维的查询表来表示，即5×5=25条规则，每条规则为一个输出量，即控制量。应用这样一个简单的模糊控制器后，冷态加热时跃升超过恒温值的现象消失了，热态中围绕恒温值的摆动也没有了，还得到了节电的效果。在热态控制保持100℃的情况下，33min内，若用恒温器则耗电0.1530kW·h，若用模糊逻辑控制，则耗电0.1285kW·h，节电约16.3%，是一个不小的数目。在冷态加热情况下，若用恒温器加热，则能很快到达100℃，只耗电0.2144kW·h，若用模糊逻辑控制，达到100℃时需耗电0.2425kW·h。但恒温器振荡稳定到100℃的过程，耗电0.1719kW·h，而模糊逻辑控制略有微小的摆动，达到稳定值只耗电0.083kW·h。总计达100℃恒温的耗电量，恒温器需用0.3863kW·h，模糊逻辑控制需用0.3555kW·h，节电约15.7%。

二、神经网络控制

人工神经网络从1943年出现，经历了六、七十年代的研究低潮发展到现在，在模型结构、学习算法等方面取得了大量的研究成果。神经网络之所以受到人们的普遍关注，是由于它具有本质的非线性特性、并行处理能力、强鲁棒性以及自组织自学习的能力。神经网络是由大量简单的神经元以一定的方式连接而成的。神经网络将大量的信息隐含在其连接权值上，根据一定的学习算法调节权值，使神经网络实现从m维空间到n维空间复杂的非线性映射。目前神经网络理论研究主要集中在神经网络模型及结构的研究、神经网络学习算法的研究、神经网络的硬件实现问题等。

三、专家系统控制

专家系统在电力系统中的应用范围很广，包括对电力系统处于警告状态或紧急状态的辨识，提供紧急处理，系统恢复控制，非常慢的状态转换分析，切负荷，系统规划，电压无功控制，故障点的隔离，配电系统自动化，调度员培训，电力系统的短期负荷预报，静态与动态安全分析，以及先进的人机接口等方面。虽然专家系统在电力系统中得到了广泛的应用，但仍存在一定的局限性，如难以模仿电力专家的创造性；只采用了浅层知识而缺乏功能理解的深层适应；缺乏有效的学习机构，对付新情况的能力有限；知识库的验证困难；对复杂的问题缺少好的分析和组织工具等。因此，在开发专家系统方面应注意专家系统的代价/效益分析方法问题，专家系统软件的有效性和试验问题，知识获取问题，专家系统与其他常规计算工具相结合等问题。

四、线性最优控制

最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分，也是将最优化理论用于控制问题的一种体现。线性最优控制是目前诸多现代控制理论中应用最多，最成熟的一个分支。卢强等人提出了利用最优励磁控制手段提高远距离输电线路输电能力和改善动态品质的问题，取得了一系列重要的研究成果。该研究指出了在大型机组方面应直接利用最优励磁控制方式代替古典励磁方式。目前最优励磁控制的控制效果。另外，最优控制理论在水轮发电机制动电阻的最优时间控制方面也获得了成功的应用。电力系统线性最优控制器目前已在电力生产中获得了广泛的应用，发挥着重要的作用。但应当指出，由于这种控制器是针对电力系统的局部线性化模型来设计的，在强非线性的电力系统中对大干扰的控制效果不理想。

五、综合智能系统

综合智能控制一方面包含了智能控制与现代控制方法的结合，

如模糊变结构控制，自适应或自组织模糊控制，自适应神经网络控制，神经网络变结构控制等。另一方面包含了各种智能控制方法之间的交叉结合，对电力系统这样一个复杂的大系统来讲，综合智能控制更有巨大的应用潜力。现在，在电力系统中研究得较多的有神经网络与专家系统的结合，专家系统与模糊控制的结合，神经网络与模糊控制的结合，神经网络、模糊控制与自适应控制的结合等方面。神经网络适合于处理非结构化信息，而模糊系统对处理结构化的知识更有效。因此，模糊逻辑和人工神经网络的结合有良好的技术基础。这两种技术从不同角度服务于智能系统，人工神经网络主要应用在低层的计算方法上，模糊逻辑则用以处理非统计性的不确定性问题，是高层次（语义层或语言层）的推理，这两种技术正好起互补作用。神经网络把感知器送来的大量数据进行安排和解释，而模糊逻辑则提供应用和挖掘潜力的框架。因此将二者结合起来的研究成果较多。

电力系统论文 篇四

由于信息技术具有的各种优势，信息技术在各行各业不断渗透和展开应用，在各个行业扮演着越来越重要的角色。然而，在信息技术为各行业带来各种便利的同时，也逐渐暴露出一些问题。就拿2013年美国爆出的“棱镜门”丑闻，惊动了全世界。“棱镜门”事件让人以另一种眼光审视信息技术。在“棱镜门”事件中，美国依靠其在信息技术领域的强大优势，绕过各国的信息安全防护系统，对各国进行电子监听和网络监控。“棱镜门”事件展示了信息技术所带来的安全隐患，同时也体现了强大的信息安全产业对一个国家安全的重要意义。因此，面对信息技术这把双刃剑，要在利用好它优势的基础上，做好安全防范措施。面对各类未知的信息安全隐患，只有建立良好的信息安全评估与风险处理体系，才能在一定程度上保障信息安全。信息评估和风险处理的实施，对于信息安全体系的建设和运行非常关键。在信息安全体系建设运行过程中，一般需要完成下列流程：

1)诊断和评估阶段，要对系统进行初步的诊断，确定需要进行信息安全评估的方面和信息安全风险评估的方法；

2)识别阶段，识别系统存在的信息安全风险和隐患；

3)分析和评价阶段，对系统潜在的信息安全风险和隐患，进行具体分析和评价；

4)生成处理方案阶段，在分析和评价的基础上，确定风险处理的多种可选的控制策略和处理措施；

5)策略选择阶段，为处理风险选择最佳的控制策略和处理措施；

6)实施阶段，实施风险处理，以达到对已识别的风险的处理和控制；

7)评审阶段，按照计划对实施风险处理之后的系统进行风险评估的评审，确定是否已经将风险和隐患消除。

2舰船电力系统信息安全

2.1船舶电力系统信息化

随着新一代信息技术大力发展与普及，以及电力系统智能化发展与多样化需求，使电力系统行业对信息技术的依赖性和需求大大增加。对于舰船电力系统也是如此，现在几乎所有大中型舰船的电力系统安装配备了相应的信息处理系统，几乎都实现了船舶电力系统信息化。舰船电力系统信息化是指计算机技术、通信技术、软件技术等多种现代科学技术在舰船电力系统应用全过程的统称。在船舶电力系统信息化建设和智慧船舶建设的双重推动下，我国船舶行业的电力系统管理水平得到了大幅度提高。舰船电力系统信息化建设主要完成舰船电力系统信息管理系统和舰船办公管理的管理信息系统的建设。船舶电力系统信息化实现的应用主要包括一些基础的和另外一些拓展的应用。其中基础应用主要是舰船电力系统信息管理系统集成的应用，包括船舶电网调度自动化系统、电力负荷管理系统、船舶ERP、管理信息系统(MIS)等；另外一些拓展的应用，主要是舰船办公管理信息系统集成的应用，包括办公自动化系统、财务管理信息系统等应用。船舶电力系统无论从规模还是从复杂程度上，虽然都不能和国家电网相提并论。但一个船舶就是一个小的社会，一个船舶的电力系统就相当于一个微型的国家电网，船舶电力系统仍然是一个比较复杂的网络系统。虽然新一代信息技术给舰船电力系统带来了很大的方便与快捷，但是同时也带来了信息安全方面的新挑战和新危险，舰船电力系统信息安全问题已经成为大家必须要进行高度重视的问题。舰船电力系统的安全系统可靠运行不仅可以保障船舶电力系统的正常运行，更加可以保障船舶的安全行驶，避免安全隐患所造成的重大的经济损失，更关系到船舶上人员的生命安全。随着我国信息技术和电力系统建设的不断深化，国家以及各部门对于电力系统信息安全问题都给予了高度重视，都纷纷出台各种文件和政策保障电力系统信息安全。2003年开始，国家电网便将信息安全管理开始纳入电力安全生产体系，实施了信息网络安全运行报表制度和监督管理制度。2004年，国家电监会专门出台了《电力安全生产监管办法》，其中明确对电力安全生产的信息报送做了规定。之后，科技部也将电力系统信息安全列入国家信息安全的范畴，大力推进电力系统领域信息安全示范工程和工程技术研究中心的建设。在政策和技术双重驱动下，很多船舶相关的企业已经开始意识到船舶电力系统信息安全的重要性和必要性。开始采取各种措施，加强对船舶信息系统的安全评估，通过采取一系列措施来加强船舶电力系统信息安全。主要通过采用船舶电力系统信息网络身份认证机制，建设网络安全系统和网络安全管理制度，构建防病毒和防攻击的安全屏障系统。通过这些举措，可以有效防止有害信息和恶意攻击对船舶电力系统的干扰和攻击而引发的事故，保证调度自动化系统的安全运行，保证船舶电力系统的安全、稳定运行，同时确保信息系统安全运行。

2.2船舶电力系统信息安全问题

船舶电力系统信息安全是一项综合性的系统工程，设计的环节很多，其技术和管理十分复杂，船舶电力系统信息安全涉及到船舶从发电、输电、配电到用电的各个环节。整个系统包括：首先是对电力系统信息安全体系总体架构的构建，然后要对系统信息安全的评估机制和评估方法进行研究，然后要对信息安全补救措施进行研究以及系统信息安全管理策略的研究等多种技术与管理。因此如此庞大复杂的系统，会有很多的环节存在一定的漏洞，为电力系统的安全运行带来一定的安全隐患，主要的一些信息安全问题如下：

1)信息采集环节的安全性。随着智慧船舶的发展，越来越多的智能化装备被广泛用在船舶上，这些各类智能化设备在保障这个船舶的安全可靠运行过程中扮演着重要的角色。它们都是电力系统的一个个终端，都需要进行实时的信息采集与监控管理，这样就涉及到大量的数据采集。在船舶电网中，各类数据采集仪器被用于对整个电力系统以及各个用电设备状态的实时监测。出于对整个系统成本的考虑，系统所采用的多数信息采集仪器都是一些基本的传感器和测量仪，一般不会加入高端复杂的加密技术，这样会导致这些信息采集仪器很容易被入侵方破解和控制。一旦这些设备被侵入，入侵者就可以随意的控制和修改各个数据信息，影响整个船舶电力系统的正常工作。极端情况下，还可以控制这些采集仪器与整个电力系统断开，使电网控制系统无法实时监控各个设备的运行情况，无法估计系统目前的运行状况，从而造成更大事故。

2)信息传输环节的安全性。信息经过信息采集仪器之后，需要通过网络对数据进行传输，传输给控制系统进行下一步的处理和分析。船舶电力系统虽说是一个相对比较封闭的系统，采用的是内部的专网实现对数据的传输，但是在航行过程中，船舶需要与岸上的控制台进行实时的连接，而这种连接一般都是通过各种公用网络来进行，大量的数据需要通过高速的公用通信网络进行传输。公用网路是不干净的网络，有很多的危险性，为各类病毒木马和恶意攻击提供了很多的入口，这将为船舶的电力系统内网带来很大的安全隐患。

3)智能控制的安全性。船舶电力系统会有统一的智能控制系统，通过智能控制系统可以实现电力的智能、负荷的智能分配等很多的智能控制功能。智能控制系统是通过利用实时采集到的各类信息，对船舶整个电力系统的状态进行诊断和分析，然后得出诊断结果，并及时采取对应的处理措施，对船舶电力系统的运行状态进行智能的控制和调节，使之运行在安全、可靠和经济的状态。所以，需要保障电力系统智能控制的安全性，需要取得电力系统的绝对智能控制权，实现各个电气设备之间良好的信息交互机制，否则如果缺乏相应的保障措施，很有可能被入侵者攻击利用，获取控制权，不仅各种设备不能正常工作，极有可能造成整个电力系统的瘫痪。

3船舶电力系统信息安全评估

3.1船舶电力系统信息安全评估

正如第2节所提到的，船舶电力系统存在诸多的信息安全问题。所需对船舶电力系统信息安全进行评估，发现安全隐患，然后针对安全隐患进行处理，形成一个基于时间的动态安全防护体系。船舶电力系统需要重点进行信息安全评估主要在以下几个方面：

1)网络风险评估船舶电力系统一般采用的是内部专网，但由于要实时和陆上的不干净的公用网络进行连接和通信，所以存在一定的网络风险，需要对网络风险进行评估。首先需要定期对电力系统包括服务器、网络设备在内的一些硬件的性能以及防火墙等软件的设置进行评估，对网络系统存在的安全漏洞进行检测和分析，进行综合的评估，形成网络风险评估报告，利于网络系统管理人员及时更新完善安全措施，动态地调整舰船电力系统网络的安全水平。

2)管理系统安全评估信息管理系统包括多个方面，其中管理系统是顶层，其安全至关重要。许多船舶电力系统的管理系统只是安装了外层的防病毒软件和防火墙，而未对整个系统的安全设计进行统筹规划，所以需要对整个管理系统进行系统级的安全评估。因此，需要对系统定期的进行安全漏洞扫描，发现不符合规定的安全配置，检查系统内部是否有木马或病毒，形成系统安全评估报告。安全管理人员可参考生成的报告中，对系统中不符合规定的安全配置及时进行修改，完成系统安全加固与升级，保护系统中数据不被破坏。

3)数据库安全评估船舶电力系统是一个庞大的系统，会涉及到大量的数据信息，目前一般都采用数据库来对这些重要的数据进行存储。数据库中存放着几乎船舶所有重要的数据，因此数据库的安全十分重要，需要进行系统的数据库进行安全评估。需要定期地扫描各个数据库，检查各类数据库的安全漏洞，评估各个数据库的安全风险，对数据库的安全漏洞进行评级和控制，从而实现持续改善电力系统各个数据库的安全状况，保障数据安全。

4)系统实时监控性能评估船舶在海面上正常航行，需要时刻保障电力系统及各个设备的正常工作。因此需要对电力系统和各个设备的运行状态进行实时监控，实时监控系统和各个设备的活动请求和访问请求，分析可疑的访问请求，识别系统中的可疑危险事件。

5)网络入侵抵抗力评估船舶在与外界进行通信时，经常会发生网路入侵行为。所以舰船电力系统信息系统需要有强大的网络入侵抵抗力，所以需要对网络入侵的抵抗性进行系统的评估。可以通过升级防火墙，在网络的接口和入口处安装网络入侵传感器，实时监控网络进出的数据流、分析可疑数据、切断可疑连接，动态地保障网络信息的安全，提高网络入侵抵抗力。

3.2船舶电力系统信息安全对策

1)加强信息安全技术研究。船舶电力系统的信息安全涉及信息的采集、传输、处理和交互等各个环节，所以需要对各个环节加强保障。开展数据加密、数据安全存储、数据安全传输等方面的技术研究；开展对网络安全传输协议以防火墙技术和安全认证技术的相关研究；完善信息安全管理系统，形成有效的安全技术防护体系。

2)制定信息安全标准体系。目前，关于信息安全的标准还没有正式的，尤其是舰船电力系统领域的信息安全标准。需要在对国外相关安全标准的借鉴学习的同时，结合舰船特殊的应用领域，制定舰船电力系统信息安全标准体系。同时，还要研究如何有效的推进信息安全标准在船舶电力行业内的合理部署和实施。

3)完善相关的政策法规。船舶电力系统信息化的建设牵涉到造船厂、电力公司、信息科技公司和设备制造商等众多的参与方。政府部门或相关行业协会需要根据各方所扮演的不同角色，对其进行定位，制定合理的信息安全政策。通过出台相关政策，规定各方的权利、责任和义务，规范各方的具体行为，切实做好舰船电力系统的信息安全。

4)建立信息安全培训体系。对于大多数在舰船上工作人员以及乘客而言，信息安全是一个十分复杂而遥远的概念，而他们为船舶电力系统信息安全系统中的一个重要角色，其安全意识的薄弱，会直接影响到舰船电力系统信息安全的整体水平。因此，需要完善的信息安全培训体系，对舰船上工作人员以及乘客进行信息安全培训和知识普及，保障舰船电力系统信息安全。

4结语

信息技术是一把双刃剑，在为各行业带来便利的同时，也为其带来一定的信息安全隐患。船舶电力系统的信息安全对于舰船十分重要，是保障船舶的安全行驶、稳定运行的基础。本文首先阐明了信息安全对船舶电力系统的重要性，然后从舰船电力系统信息的采集、传输和应用等各个环节分析了船舶电力系统存在的信息安全问题，以及需要进行的一些必要的信息安全评估。进一步提出了提高船舶电力系统信息安全的几点建议和对策。

电力系统论文 篇五

论文关键词：无功补偿技术；作用；现状；发展趋势

无功功率补偿装置的主要作用是：提高负载和系统的功率因数，减少设备的功率损耗，稳定电压，提高供电质量。在长距离输电中，提高系统输电稳定性和输电能力，平衡三相负载的有功和无功功率等。

一、无功功率补偿的作用

1、改善功率因数及相应地减少电费

根据国家水电部，物价局颁布的“功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值，相应减少电费：

(1)高压供电的用电单位，功率因数为0.9以上。

(2)低压供电的用电单位，功率因数为0.85以上。

(3)低压供电的农业用户，功率因数为0.8以上。

2、降低系统的能耗

功率因数的提高，能减少线路损耗及变压器的铜耗。

设R为线路电阻，ΔP1为原线路损耗，ΔP2为功率因数提高后线路损耗，则线损减少

ΔP=ΔP1-ΔP2=3R(I12-I22)(1)

比原来损失减少的百分数为

(ΔP/ΔP1)×100%=1-(I2/I1)2.100%(2)

式中，I1=P/(3U1cosφ1),I2=P/(3U2cosφ2)补偿后，由于功率因数提高，U2>U1,为分析方便，可认为U2≈U1,则

θ=[1-(cosφ1/cosφ2)2].100%(3)

当功率因数从0.8提高至0.9时，通过上式计算，可求得有功损耗降低21%左右。在输送功率P=3UIcosφ不变情况下，cosφ提高，I相对降低，设I1为补偿前变压器的电流，I2为补偿后变压器的电流，铜耗分别为ΔP1,ΔP2;铜耗与电流的平方成正比，即

ΔP1/ΔP2=I22/I12

由于P1=P2,认为U2≈U1时，即

I2/I1=cosφ1/cosφ2

可知，功率因数从0.8提高至0.9时，铜耗相当于原来的80%。

3、减少了线路的压降

由于线路传送电流小了，系统的线路电压损失相应减小，有利于系统电压的稳定(轻载时要防止超前电流使电压上升过高),有利于大电机起动。

二、我国电力系统无功补偿的现状

近年来，随着国民经济的跨越式发展，电力行业也得到快速发展，特别是电网建设，负荷的快速增长对无功的需求也大幅上升，也使电网中无功功率不平衡，导致无功功率大量的存在。目前，我国电力系统无功功率补偿主要采用以下几种方式：

1.同步调相机：同步调相机属于早期无功补偿装置的典型代表，它虽能进行动态补偿，但响应慢，运行维护复杂，多为高压侧集中补偿，目前很少使用。

2.并补装置：并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置，但电容补偿只能补偿固定的无功，尽管采用电容分组投切相比固定电容器补偿方式能更有效适应负载无功的动态变化，但是电容器补偿方式仍然属于一种有级的无功调节，不能实现无功的平滑无级的调节。

3.并联电抗器：目前所用电抗器的容量是固定的，除吸收系统容性负荷外，用以抑制过电压。

以上几种补偿方式在运行中取得一定的效果，但在实际的无功补偿工作中也存在一些问题：

1.补偿方式问题：目前很多电力部门对无功补偿的出发点就地补偿，不向系统倒送无功，即只注意补偿功率因素，不是立足于降低系统网的损耗。

2.谐波问题：电容器具有一定的抗谐波能力，但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响，甚至造成电容器的过早损坏；并且由于电容器对谐波有放大作用，因而使系统的谐波干扰更严重。

3.无功倒送问题：无功倒送在电力系统中是不允许的，特别是在负荷低谷时，无功倒送造成电压偏高。

4.电压调节方式的补偿设备带来的问题：有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的，线路电压的波动主要由无功量变化引起的，但线路的电压水平是由系统情况决定的，这就可能出现无功过补或欠补。

三、无功功率补偿技术的发展趋势

根据上述我国无功功率补偿的情况及出现的问题，今后我国的无功功率补偿的发展方向是：无功功率动态自动无级调节，谐波抑制。

1.基于智能控制策略的晶闸管投切电容器(TSC)补偿装置

将微处理器用于TSC,可以完成复杂的检测和控制任务，从而使动态补偿无功功率成为可能。基于智能控制策略的TSC补偿装置的核心部件是控制器，由它完成无功功率(功率因数)的测量及分析，进而控制无触点开关的投切，同时还可完成过压、欠压、功率因数等参数的存贮和显示。TSC补偿装置操作无涌流，跟踪响应快，并具有各种保护功能，值得大力推广。

2.静止无功发生器(SVG)

静止无功发生器(SVG)又称静止同步补偿器(STATCOM),是采用GTO构成的自换相变流器，通过电压电源逆变技术提供超前和滞后的无功，进行无功补偿，若控制方法得当，SVG在补偿无功功率的同时还可以对谐波电流进行补偿。其调节速度更快且不需要大容量的电容、电感等储能元件，谐波含量小，同容量占地面积小，在系统欠压条件下无功调节能力强，是新一代无功补偿装置的代表，有很大的发展前途。

3.电力有源滤波器

电力有源滤波器是运用瞬时滤波形成技术，对包含谐波和无功分量的非正弦波进行“矫正”。因此，电力有源滤波器有很快的响应速度，对变化的谐波和无功功率都能实施动态补偿，并且其补偿特性受电网阻抗参数影响较小。

电力有源滤波器的交流电路分为电压型和电流型。目前实用的装置90%以上为电压型。从与补偿对象的连接方式来看，电力有源滤波器可分为并联型和串联型。并联型中有单独使用、LC滤波器混合使用及注入电路方式，目前并联型占实用装置的大多数。

4.综合潮流控制器

综合潮流控制器(unifiedpowerflowcontroller,UPFC)将一个由晶闸管换流器产生的交流电压串入并叠加在输电线相电压上，使其幅值和相角皆可连续变化，从而实现线路有功和无功功率的准确调节，并可提高输送能力以及阻尼系统振荡。UPFC注入系统的无功是其本身装置控制和产生的，并不大量消耗或提供有功功率。UPFC技术是目前电力系统输配电技术的最新发展方向，对电网规划建设和运行将带来重要的影响。

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