導(dǎo)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(tǒng)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(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，供電系統(tǒng)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(yè)交直流變換裝置，由于靜止變流器是以開關(guān)方式工作的，會引起電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變，引起電網(wǎng)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(chǎn)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(wǎng)的不利影響不僅會導(dǎo)致供用電設(shè)備本身的安全性降低，而且會嚴重削弱和干擾電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，造成對電網(wǎng)的“公害”，為此，國家技術(shù)監(jiān)督局相繼頒布了涉及電能質(zhì)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(wǎng)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(dāng)變壓器接于電網(wǎng)末端時，性質(zhì)上等同于電網(wǎng)上的一個負荷(如工廠降壓變壓器)，故其額定電壓與電網(wǎng)一致，當(dāng)變壓器接于發(fā)電機引出端時(如發(fā)電廠升壓變壓器)，則其額定電壓應(yīng)與發(fā)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(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高5%，當(dāng)二次側(cè)輸電距離較長時，還應(yīng)考慮到線路電壓損失(按5%計)，此時，二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%。

一、電力系統(tǒng)的額定電壓

電力系統(tǒng)的額定電壓包括電力系統(tǒng)中各種供電設(shè)備、用電設(shè)備和電網(wǎng)的額定電壓。所謂電氣設(shè)備的額定電壓，就是能使電氣設(shè)備長期運行時獲得最大技術(shù)經(jīng)濟效果的電壓。它是國家根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟的合理性、制造能力、產(chǎn)品的系列性和發(fā)展趨勢等因素，經(jīng)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(yè)和電工制造業(yè)的生產(chǎn)標準化、系列化和統(tǒng)一化。我國標準規(guī)定的三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓，如表1所示。

（一)電網(wǎng)的額定電壓

電網(wǎng)(或電力線路)的額定電壓是確定其他各類電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。電網(wǎng)的額定電壓等級是國家根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要和電力工業(yè)的水平，經(jīng)全面的技術(shù)經(jīng)濟論證后確定的。實際運行時，由于線路通過電流時要產(chǎn)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(shù)經(jīng)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(wǎng)的額定電壓，所以通常也稱為電網(wǎng)的額定電壓。

（二)用電設(shè)備的額定電壓

成批生產(chǎn)的用電設(shè)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(wǎng)的額定電壓來制造。為使設(shè)備生產(chǎn)標準化，規(guī)定用電設(shè)備的額定電壓與同級電網(wǎng)的額定電壓相等。至于接在線路首端的用電設(shè)備的額定電壓可能低于實際電壓，制造廠家在制造設(shè)備時就留有裕度，實際電壓即使超過設(shè)備的額定電壓，也不會越過設(shè)備的最高工作電壓，所以設(shè)備能安全工作。

(三)發(fā)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(fā)電機處在線路的首端，所以發(fā)電機的額定電壓高于同級電網(wǎng)額定電壓的5％，如圖l所示。

二、供配電系統(tǒng)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(zhì)量，節(jié)約金屬，但卻增加了線路及設(shè)備的投資費用。所以要綜合考慮供電系統(tǒng)的供電電壓等級。《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：供電企業(yè)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(guī)定：除發(fā)電廠直配電壓可采用3kv或6kv外，其他等級的電壓應(yīng)逐步過渡到上述的額定電壓。 ．

（一)高壓配電電壓的選擇

工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)的高壓配電電壓，主要取決于當(dāng)?shù)毓╇婋娫措妷汉推髽I(yè)高壓用電設(shè)備的額定電壓、容量和數(shù)量等因素。

工業(yè)企業(yè)內(nèi)部采用的高壓配電電壓通常是6—10kv。從經(jīng)濟指標來看，最好采用10kv。但是，如果企業(yè)內(nèi)部加有相當(dāng)多的6kv的高壓設(shè)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(yè)的高壓電壓。如果不是屬于上述情況，6kv的高壓用電設(shè)備不多，則應(yīng)采用10kv作為高壓配電電壓，6kv的高壓用電設(shè)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(shù)經(jīng)濟指標很差，不能采用，如果工廠有3kv用電設(shè)備時，可采用10／3．15kv的專只變壓器單獨供電。如果當(dāng)?shù)氐碾娫措妷簽?5kv，而廠區(qū)環(huán)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(jīng)負荷中心直接降為低壓用電設(shè)備所需的電壓。

篇2

一、前言

電力系統(tǒng)是由發(fā)輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)，主要作用就是把一次資源轉(zhuǎn)換成動力供人們生產(chǎn)生活，目前，全球社會生產(chǎn)生活主要動力都來源于電能資源產(chǎn)生的動力，雖然目前倡導(dǎo)綠色能源、太陽能和風(fēng)能，但是，這些能源開發(fā)技術(shù)要求比較高，所以，電力依然是現(xiàn)在最重要的動力來源。為了保證電力資源的有效供應(yīng)，就要努力克服電力系統(tǒng)運行過程中存在的各種問題，充分協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)在運行中存在的各種不確定因素，并根據(jù)這些不確定因素的概率進行風(fēng)險評估和對預(yù)知風(fēng)險進行預(yù)防。以此來促進電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟性運行，推動電力行業(yè)的改革和發(fā)展，提高國家的綜合經(jīng)濟水平。電力系統(tǒng)調(diào)度的示意圖如圖1所示：

圖1 電力系統(tǒng)調(diào)度分級管理示意圖

概率優(yōu)化調(diào)度的含義是指，在電力系統(tǒng)運行過程中利用概率優(yōu)化調(diào)度對影響系統(tǒng)順利運行的各種不穩(wěn)定因素進行協(xié)調(diào)，把經(jīng)濟價值作為引導(dǎo)電力系統(tǒng)概率優(yōu)化調(diào)度的引導(dǎo)線索，實現(xiàn)電力行業(yè)社會效益為導(dǎo)向，統(tǒng)籌運行過程中存在的風(fēng)險為電力系統(tǒng)調(diào)度概率優(yōu)化的基本含義。

概率優(yōu)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(tǒng)中使用概率優(yōu)化的方法，必然會以經(jīng)濟價值為尺度，電力系統(tǒng)概率優(yōu)化是不需要人為干預(yù)，所以具有安全性和可靠性的特點;其二，概率優(yōu)化是以系統(tǒng)整體指標為中心的方式，概率優(yōu)化以系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的小概率事件判斷對整個系統(tǒng)的影響，在對風(fēng)險的判斷上具有全面性;其三，概率優(yōu)化調(diào)度對電力系統(tǒng)運行中存在的風(fēng)險具有預(yù)知功能，風(fēng)險事故的發(fā)生是由過去和現(xiàn)在存在的問題累計造成的，在對電力系統(tǒng)進行概率優(yōu)化分析的時候，利用對運行中存在的不穩(wěn)定因素，結(jié)合時間因素的情況下，對未知風(fēng)險的預(yù)測，這種對風(fēng)險的預(yù)測是有準確性的;其四，概率優(yōu)化調(diào)度具有經(jīng)濟性，電力行業(yè)在發(fā)展中也要追求社會效益和經(jīng)濟效益，概率優(yōu)化就是以實現(xiàn)企業(yè)社會效益為導(dǎo)向，因此，概率優(yōu)化調(diào)度是符合經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律的。

二、電力系統(tǒng)概率優(yōu)化調(diào)度存在的問題

（一）風(fēng)險評估與系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度決策之間的問題

在電力系統(tǒng)中風(fēng)險評估，主要是通過度量電力系統(tǒng)的質(zhì)量安全水平，為優(yōu)化調(diào)度決策提供信息。但是，目前電力系統(tǒng)中的風(fēng)險評估研究延續(xù)了可靠性評估的流程，在風(fēng)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(tǒng)運行條件下未來運行方式的風(fēng)險評估。例如，風(fēng)險評估專家在評估電力工程電網(wǎng)進行有效風(fēng)險估測的時候，會根據(jù)電網(wǎng)線的質(zhì)量進行使用壽命的預(yù)測估計，對于在使用過程中暴風(fēng)、雨、血對電網(wǎng)線的影響沒有進行詳細分析，這就導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)的壽命達不到預(yù)期年限，或者在超出使用年限電網(wǎng)線老化造成安全事故的情況。

（二）風(fēng)險度量和表達與電力系統(tǒng)概率優(yōu)化調(diào)度之間的問題

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

（三）電力系統(tǒng)經(jīng)濟性、安全性和概率優(yōu)化調(diào)度之間的問題

有研究結(jié)果顯示，電力系統(tǒng)中經(jīng)濟性和安全性不可能同時存在，兩者是矛盾體。在電力系統(tǒng)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(tǒng)電力系統(tǒng)中經(jīng)濟性和安全性是無法同時兼顧的。如何在電力系統(tǒng)概率優(yōu)化調(diào)度實現(xiàn)兩者的兼容，對電力系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。

（四）機組故障與概率優(yōu)化調(diào)度之間存在的問題

在電力系統(tǒng)中，發(fā)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(tǒng)概率優(yōu)化調(diào)度產(chǎn)生重要作用。在電力系統(tǒng)實際運行過程中，發(fā)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(yōu)化調(diào)度所對應(yīng)的電力系統(tǒng)在運行過程中的風(fēng)險水平。市場需求的負荷波動性，對發(fā)電機組優(yōu)化調(diào)度決策的經(jīng)濟型和有效性都會產(chǎn)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(fā)電機組的影響會更大。

三、電力系統(tǒng)概率優(yōu)化調(diào)度理論研究

（一）電力系統(tǒng)概率優(yōu)化調(diào)度理論運行風(fēng)險研究

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴大和電力系統(tǒng)的復(fù)雜程度增加，傳統(tǒng)的可靠性研究已經(jīng)不能直接應(yīng)用在電力系統(tǒng)的風(fēng)險評估和概率優(yōu)化調(diào)度決策中了，主要是因為它們的本質(zhì)不同，兩者的研究方向哦側(cè)重點和表達上都是有差別的。因此，在電力系統(tǒng)對運行風(fēng)險進行評估決策就要將可靠性研究和概率優(yōu)化調(diào)度理論兩者融合考慮。

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

（二）概率優(yōu)化調(diào)度理論和風(fēng)險相結(jié)合

風(fēng)險指的是對未來毫無預(yù)見性出現(xiàn)的事故，但是風(fēng)險具有累積性，所以人們可以根據(jù)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(yīng)的措施把未來可能造成的損失降低到最小程度。電力系統(tǒng)在運行中的風(fēng)險因素包括：運行條件、度量和運行中不確定因素，概率優(yōu)化調(diào)度可以對這些風(fēng)險因素做出分析，以此來制定出降低電力系統(tǒng)在未來運行中帶來的風(fēng)險。

（三）發(fā)電機組的概率優(yōu)化調(diào)度

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

當(dāng)然，在對機組故障做概率優(yōu)化調(diào)度分析的時候，要考慮其中的約束條件，其中約束主要表現(xiàn)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(shù)學(xué)模型的概率優(yōu)化調(diào)度分析包括：考慮發(fā)電機組停運事件的概率和具體的調(diào)度成本，只有這樣機組功率等式約束力和出力現(xiàn)值才能相等，即電力系統(tǒng)概率優(yōu)化調(diào)度。

（四）電力系統(tǒng)概率優(yōu)化調(diào)度理論在輸電元件停運問題的研究

電力系統(tǒng)中輸電是整個環(huán)節(jié)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)之一，它主要是把在電力系統(tǒng)中完成轉(zhuǎn)換的一次能源輸送到生產(chǎn)生活的各個環(huán)節(jié)，因此，輸電網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性對于整個電力系統(tǒng)的運行有著極其重要的作用。輸電元件停運會引起系統(tǒng)混亂的問題，它會造成輸電網(wǎng)絡(luò)中斷，從而影響人們的生產(chǎn)生活和整個電力系統(tǒng)的安全運行，電力系統(tǒng)構(gòu)建概率優(yōu)化調(diào)度理論，可以有效的協(xié)調(diào)輸電元件故障停運事件發(fā)生的概率和帶來的嚴重影響，解決安全性和經(jīng)濟性之間的問題。概率優(yōu)化系統(tǒng)主要是通過將輸電元件發(fā)生故障的概率、維持電力系統(tǒng)運行的成本、發(fā)生停運事故的安全矯正成本和電網(wǎng)負荷平衡聯(lián)系起來，有效量化產(chǎn)生的矛盾，實現(xiàn)電力協(xié)調(diào)概率優(yōu)化調(diào)度決策。對輸電元件停運問題的研究主要采用的是概率優(yōu)化中的目標函數(shù)建模法，目標函數(shù)清晰的描述了輸電元件停運造成事故前后，其電力系統(tǒng)中輸電元件的狀態(tài)以及引發(fā)事故的概率，在輸電元件故障發(fā)生后電網(wǎng)的載荷程度，在目標函數(shù)中加入電網(wǎng)安全價值函數(shù)，從而構(gòu)成概率優(yōu)化調(diào)度中對于輸電元件安全性和經(jīng)濟性的融合。

當(dāng)然，在輸電元件停運問題中運用概率優(yōu)化調(diào)度理論，也要注意使用目標函數(shù)的約束條件，即輸電元件停運矯正調(diào)整措施的牽制。

（五）概率優(yōu)化對于電力系統(tǒng)中綜合效益的重要意義

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

（六）電力系統(tǒng)概率優(yōu)化調(diào)度問題解算方式

在構(gòu)建電力系統(tǒng)的概率優(yōu)化調(diào)度理論過程中從不同的研究層面對概率優(yōu)化調(diào)度理論進行了數(shù)學(xué)模型的分析，系統(tǒng)的分析了概率優(yōu)化調(diào)度方式對電力系統(tǒng)運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性發(fā)展的重要意義。但是，將概率優(yōu)化調(diào)度運用到實際的電網(wǎng)中還是有很多問題需要解決的，概率優(yōu)化調(diào)度解算方式主要是通過分析可靠性研究模型的優(yōu)點，吸取傳統(tǒng)的分解處理方法，以此降低問題的解算規(guī)模，提高解算效率。解算問題的快速解決法概率優(yōu)化調(diào)度在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)，電力系統(tǒng)自身就是復(fù)雜的系統(tǒng)，概率優(yōu)化調(diào)度的應(yīng)用是為了化復(fù)雜為簡便，因此，在建立概率優(yōu)化調(diào)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(tǒng)的采用，也才能起到概率優(yōu)化在電力系統(tǒng)中作用。

四、結(jié)束語

本文通過對電力系統(tǒng)概率優(yōu)化調(diào)度的概念分析，以建立數(shù)學(xué)模型的方式從不同研究層面具體剖析了概率優(yōu)化在電力系統(tǒng)中發(fā)揮的巨大作用，構(gòu)建概率優(yōu)化調(diào)度可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟的順利運行，有效實現(xiàn)了電力系統(tǒng)中運行風(fēng)險和調(diào)度決策之間的有機結(jié)合。全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展，國家與國家之間的交流越來越頻繁，保證電力系統(tǒng)安全、有效和順利的運行，才能保證生產(chǎn)生活的發(fā)展，避免在經(jīng)濟發(fā)展中由于電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題影響整個經(jīng)濟系統(tǒng)的癱瘓，使電力系統(tǒng)高效發(fā)展，促進概率優(yōu)化調(diào)度理論和電力系統(tǒng)的融合是有重要意義的。概率優(yōu)化調(diào)度理論在電力系統(tǒng)應(yīng)用中各個方面的優(yōu)點已經(jīng)充分展現(xiàn)出來，兩者的有機整合不僅能促進電力行業(yè)的快速、順利的發(fā)展，也能促進國家經(jīng)濟的高效發(fā)展。

參考文獻

[1]查浩，韓學(xué)山，楊朋朋等.電網(wǎng)運行狀態(tài)下的概率優(yōu)化調(diào)度[J].中國電機工程學(xué)報，2008，28（28）：54-60.

[2]查浩.電力系統(tǒng)概率優(yōu)化調(diào)度理論研究[D].山東大學(xué)，2009.

篇3

關(guān)鍵詞: 電壓穩(wěn)定；分岔理論；靜分岔;動分岔；直接法；延續(xù)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(tǒng)是一個非常復(fù)雜的大規(guī)模非線性動態(tài)系統(tǒng)，其穩(wěn)定性關(guān)系著電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟以及供電可靠性，因而電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析一直都是電力系統(tǒng)運行和規(guī)劃中最重要也是最復(fù)雜一項任務(wù)。

本文著重論述靜、動分岔學(xué)分別在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，研究引起電壓失穩(wěn)的靜分岔點鞍結(jié)點分岔和動分岔點霍普夫分岔點對電力系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)電壓穩(wěn)定的影響，介紹了這兩個分岔的現(xiàn)象和滿足的條件，求解它們的方法步驟，比較了對應(yīng)求分岔點方法的適應(yīng)范圍，并提出了在建模及算法設(shè)計方面可能遇到的問題及相應(yīng)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(shù)變化而引起動力系統(tǒng)的相軌跡拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生突然變化。分岔理論是研究非線性系統(tǒng)時由于參數(shù)的改變而引起解的不穩(wěn)定性從而導(dǎo)致解的數(shù)目變化的行為。對一個電力系統(tǒng)，其微分-代數(shù)方程可表示為：（1）

式中U,J——開集；

x——系統(tǒng)狀態(tài)變量；

μ——控制參數(shù)；

F——一個充分光滑的函數(shù)，F(xiàn)：是的映射當(dāng)μ連續(xù)變化并經(jīng)過某一臨界值時，如果式（1）所示系統(tǒng)失去結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，即系統(tǒng)的定性性態(tài)(平衡點數(shù)目、穩(wěn)定性、周期軌道的拓撲結(jié)構(gòu))發(fā)生突然變化，不能從一種流連續(xù)變到另一種流,則稱該非線性動態(tài)系統(tǒng)在處分岔，稱為分岔值，全體分岔值的集合稱為系統(tǒng)在參數(shù)空間中的分岔集，及其所對應(yīng)的狀態(tài)變量稱為分岔點，所有分岔點的集合構(gòu)成系統(tǒng)的分岔超曲面。

由于電力系統(tǒng)分析習(xí)慣上分為靜態(tài)和動態(tài)分析，因此分岔理論在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也分為靜、動態(tài)兩個方面。下面就著重對這兩種分岔進行分析。

3 電壓穩(wěn)定的靜態(tài)分岔分析方法

在電壓穩(wěn)定的靜態(tài)分岔分析中,一般我們不考慮元件的動態(tài)行為，此時的平衡點方程就是潮流方程。因此靜態(tài)分岔著重研究平衡點的分岔問題。盡管靜態(tài)分岔有多種分岔形式，但在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究中，鞍結(jié)點分岔是最基本的,因此以下電壓穩(wěn)定的靜態(tài)分岔著重介紹鞍結(jié)點分岔。鞍結(jié)點分岔是指平衡方程的特征值在隨參數(shù)變化的過程中由負變正時出現(xiàn)的分岔。在鞍結(jié)點分岔處,系統(tǒng)有零特征值,對應(yīng)的雅可比矩陣奇異，從而導(dǎo)致潮流計算發(fā)散。零特征值對應(yīng)的特征向量包含了關(guān)于分岔性質(zhì)、系統(tǒng)響應(yīng)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(tài)變量對零特征值有顯著的影響，即為了修正系統(tǒng)的分岔特性,獲得預(yù)期的動態(tài)行為，對哪些狀態(tài)進行控制才能更有效，從而達到穩(wěn)定電壓的目的;右特征向量表明在狀態(tài)空間中由于鞍結(jié)點分岔導(dǎo)致系統(tǒng)演變時其狀態(tài)所沿的新方向，利用此向量的有關(guān)信息可以確定引起鞍結(jié)點分岔、造成系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的最危險的擾動方式。

目前，靜態(tài)分岔的研究方法主要分為直接法和延續(xù)法兩種。

3. 1 直接法

3. 1. 1 單參數(shù)直接法[3]

此方法最早由Seydel[4] 提出，用以計算單參數(shù)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(zhuǎn)化為求解如下的方程組問題：

（2）

式中：

x——系統(tǒng)狀態(tài)變量；

μ——系統(tǒng)控制參數(shù);

w、v ——分別為雅可比矩陣零特征值對應(yīng)的左、右特征向量。

應(yīng)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(shù)及新參數(shù)，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(tài)分岔點附近雅可比矩陣病態(tài)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(tǒng)從當(dāng)前狀態(tài)過渡到分岔情況系統(tǒng)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(shù)直接法[5][6]

所謂多參數(shù)即是設(shè)控制參數(shù)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(yīng)該是在分岔超曲面上面距離當(dāng)前運行點最近的一個分岔點。應(yīng)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(shù),將分岔點的求取轉(zhuǎn)化成非線性優(yōu)化問題。

設(shè)向量函數(shù)：

為此構(gòu)造拉格朗日函數(shù):

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(shù)直接法比較，我們可以得到該方法的優(yōu)點是適用范圍更廣，缺點除了和單參數(shù)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(shù)和多參數(shù)兩種情形來處理。

單參數(shù)延續(xù)法的主要思想是：先對常規(guī)的潮流方程進行參數(shù)化處理后得到擴展的潮流方程，然后假設(shè)潮流的初始點已知，從此點出發(fā),通過預(yù)測環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)解得下一點的準確值，如此循環(huán)直至求得分岔點。

其擴展方程組如下：

（3）

式中：

g( x) ——常規(guī)潮流方程；

b ——方向向量；

μ ——分岔參數(shù)；

P( x ,μ) ——參數(shù)化方程,主要有弧長參數(shù)化和局部參數(shù)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(tài)造成潮流計算不收斂的問題[8]。

在延拓法的主要步驟中,預(yù)測的方法主要是將切線法和割線法這兩種方法聯(lián)合使用，對第一點預(yù)測時應(yīng)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(jīng)過預(yù)先指定的次數(shù)仍然不收斂，則將步長減小到原來的一半,重新校正；若經(jīng)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(dāng)?shù)拇螖?shù)下收斂，則下次迭代的步長保持不變。

多參數(shù)延續(xù)法的主要思想是：首先采用延續(xù)法求取單個參數(shù)情況下的鞍結(jié)點分岔點，然后從該分岔點出發(fā)，采用延續(xù)法求解出表示鞍結(jié)點分岔的下列非線性方程組，從而方便追蹤出系統(tǒng)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(tǒng)水輪發(fā)電機調(diào)速器也會發(fā)生變化，導(dǎo)致電力系統(tǒng)實際運行中，經(jīng)常出現(xiàn)各種問題。一旦調(diào)速器發(fā)生變化，就會影響調(diào)速器的應(yīng)用，不能保證調(diào)速器的正常運行，給電力企業(yè)造成了巨大損失。所以必須抵抗外界干擾，維持發(fā)電機的正常運行，提高發(fā)電機運行效率，保證供電質(zhì)量。

1 水輪發(fā)電機調(diào)速器對電力系統(tǒng)產(chǎn)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(fā)電機調(diào)速器是維持水電站日常正常工作的主要設(shè)備，可以保證水電站正常工作，主要對水電站發(fā)電電壓和電流進行控制。但是在水輪發(fā)電機實際運行中，如果不使用水輪發(fā)電機調(diào)速器，就會導(dǎo)致水輪機轉(zhuǎn)動速度得不到控制，容易出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)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(jīng)濟。

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

此外，由于水輪發(fā)電機調(diào)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(zhuǎn)，就會增加水輪發(fā)電機運行速度，為了維持發(fā)電機的正常工作，必須使用水輪發(fā)電機調(diào)速器對水閥門進行修復(fù)，減少對水電站發(fā)電的影響。

總之，可以將水輪發(fā)電機調(diào)速器作用歸納為以下幾點：

第一，進行自動調(diào)節(jié)水輪轉(zhuǎn)速，滿足了電力系統(tǒng)對頻率質(zhì)量的要求；

第二，可以讓水輪發(fā)電機自動或手動完成啟動，合理調(diào)節(jié)電網(wǎng)負荷；

第三，當(dāng)水輪發(fā)電機組與電力系統(tǒng)同時運行時，調(diào)速器承擔(dān)起負荷分擔(dān)重擔(dān)，提高了機組經(jīng)濟效益；

第四，滿足了沖擊式、足漿式調(diào)速器的聯(lián)合調(diào)節(jié)要求。

2 水輪發(fā)電機調(diào)速器的工作原理

從水輪發(fā)電機實際特點來看，其輸出頻率與內(nèi)部磁極具有很大關(guān)系，發(fā)電機轉(zhuǎn)速已經(jīng)成為影響輸出電流的主要因素，為了保證發(fā)電機的穩(wěn)定工作，必須及時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，利用穩(wěn)定的機械轉(zhuǎn)速保證發(fā)電機的正常工作，提高水電站供電質(zhì)量。

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

通常電力系統(tǒng)中經(jīng)常將水輪發(fā)電機與計算機等設(shè)備連接在儀器，利用計算機實時監(jiān)控設(shè)備運行情況，結(jié)合實際運行改變水輪發(fā)電機負荷，也可以控制發(fā)電機開關(guān)，進行暫停和停機等操作，保證了機械運轉(zhuǎn)的安全。老式調(diào)速器一般操作不方便，靈活性不高，對電力系統(tǒng)正常工作產(chǎn)生了很大影響。

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

3 水輪發(fā)電機改造后的實際應(yīng)用

本次主要以某發(fā)電機為例，詳細介紹了水輪機調(diào)速器經(jīng)過改造后的功能和應(yīng)用，具體分析如下：

從水輪發(fā)電機調(diào)速器特點來看，其主要依靠轉(zhuǎn)速波動等調(diào)節(jié)水陸及葉片的開度，可以將水輪機轉(zhuǎn)速恢復(fù)到正常鉆臺，保證了其在穩(wěn)定狀態(tài)下的工作，而且也提升了電力系統(tǒng)的工作效率。由于水流慣性較大，水輪發(fā)電機實際運行中具備的非線路性質(zhì)，直接影響負荷變化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速器不能進行自我調(diào)節(jié)。

實際改造時，可以借助多項方程減少調(diào)速器受到的外界的影響，同時還可以使用PID法模擬水輪轉(zhuǎn)速器運行，及時調(diào)節(jié)了機械運轉(zhuǎn)參數(shù)，反映外界變化時調(diào)速器的變化。之后，假設(shè)并將多項方程應(yīng)用到調(diào)速器實際運行中，保證了系統(tǒng)正常運行。

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

在實際應(yīng)用中，將高速數(shù)字脈沖閥應(yīng)用到導(dǎo)葉和容錯均控制開關(guān)中。之前該閥主要利用手動方式控制，當(dāng)比例伺服閥產(chǎn)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(diào)節(jié)操作，保證了裝置穩(wěn)定運行。同時將全液控自復(fù)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(guī)調(diào)節(jié)杠桿、引導(dǎo)閥及反饋傳動機構(gòu)，簡化了系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，保證了系統(tǒng)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(fù)中位的特點，結(jié)構(gòu)簡單可靠，可以不進行機械零位調(diào)整。

第一，調(diào)速器器實際工作方式。調(diào)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(dǎo)葉開度；并入電網(wǎng)狀態(tài)可以在幾種方式下完成控制。

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

第三，調(diào)速器運行狀況分析。調(diào)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(diào)速器控制方式發(fā)生了較大變化。當(dāng)?shù)嘏c遠方控制是調(diào)速器的主要控制方式，遠方主要從控制室通過監(jiān)控完成操作控制，已經(jīng)成為控制中采用的主要方式；現(xiàn)地控制可以實現(xiàn)人機幾面與把手開關(guān)等操作。

第五，具有自適應(yīng)水頭變化功能。改造后調(diào)速器與水頭數(shù)據(jù)可以利用智能化截面完成人工輸入，調(diào)速器可以根據(jù)接力器開度與水頭值等調(diào)整，促進了快速并網(wǎng)的開展。

第六，協(xié)聯(lián)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(fā)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(dǎo)葉可以協(xié)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(fā)電機使用壽命。

4 結(jié) 語

本文主要對電力系統(tǒng)水輪發(fā)電機調(diào)速器改造進行研究，及時解決水輪發(fā)電機在實際運行中產(chǎn)生問題，減少外界環(huán)境對水輪發(fā)電機運行造成的影響，促進電力系統(tǒng)水輪發(fā)電機調(diào)速器的發(fā)展，維持電力系統(tǒng)工作。

參考文獻：

篇5

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(chǎn)及進出口規(guī)模的擴大，集裝箱裝卸在海路運輸業(yè)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(wěn)定的工作者對于碼頭,對整個行業(yè)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(chǎn)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(tǒng)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(fā)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(fù)的簡單性。繼電保護裝置的構(gòu)成包括測量比較元件、邏輯判斷元件、執(zhí)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(jù)測量的結(jié)果比如輸出信號的性質(zhì)，持續(xù)時間等判斷故障的范圍是元件內(nèi)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(jù)前一命令的指令進行發(fā)出信號，跳閘等指令。

繼電保護的保護分區(qū)是為了保護在指定范圍內(nèi)的故障，不屬于范圍內(nèi)的不采取控制，這樣可以減少因故障跳閘引起的停電區(qū)域，也可以將沒有影響到得部分起到保護作用，然后繼續(xù)工作。所以電力系統(tǒng)中每個繼電保護的界限劃分的很清楚。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)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(yīng)用

當(dāng)起重機發(fā)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(dāng)元件在繼電保護的劃分區(qū)域內(nèi)發(fā)生障礙，在系統(tǒng)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(dāng)起重機的電力系統(tǒng)在工作運行時出現(xiàn)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(fā)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(fā)揮不可或缺的作用。一般使用的有電磁繼電器，主要就是產(chǎn)生電磁效應(yīng)，由鐵心，導(dǎo)線，銜鐵片，觸點簧片組成。其工作原理就是當(dāng)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(gòu)成通路，當(dāng)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(gòu)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(dǎo)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(tài)，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(fā)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(diào)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(fā)展方向

由于科技的發(fā)展，企業(yè)現(xiàn)代化的需要不斷提高，繼電保護的在起重機上的改進和發(fā)展是一個迫在眉睫的問題。現(xiàn)時代的光電技術(shù)和計算機的發(fā)展速度飛猛提升，新型光學(xué)電壓，電流互感器的發(fā)展前景很大。隨著對電力需求的日益增加，傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)已經(jīng)不能滿足對快節(jié)奏時代的運用，體積大，容量小，絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜同時耗費大量的銅線這種現(xiàn)象已經(jīng)難以滿足電力系統(tǒng)的發(fā)展要求。電流互感器已經(jīng)成為一種潮流慢慢會取代電磁互感器，這種技術(shù)的產(chǎn)生式時代進步的一個象征，數(shù)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(shù)字時電壓，電流互感器，實現(xiàn)數(shù)字運用的功能，將物理參數(shù)變成數(shù)字量，再用光信號去傳輸，這樣的數(shù)字技術(shù)不僅節(jié)約了成本還提高了工作效率。新型的光學(xué)技術(shù)不僅體積小，質(zhì)量輕而且與傳統(tǒng)的電壓、電流互感器相比工作效率已經(jīng)操縱會變得簡單。充分發(fā)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(tǒng)如果采用這種數(shù)字技術(shù)，不僅提高了機器的運行效率，更能給企業(yè)帶來更多的收益。微處理器的數(shù)字保護裝置已經(jīng)廣泛運用于電力保護系統(tǒng)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(shè)備都需要這種低功率，而且節(jié)約型的電壓電流互感器。傳統(tǒng)的互感器必將被這些新型的數(shù)字技術(shù)所取代。這對電力系統(tǒng)特別是繼電保護作用有著重大的意義。

總之，工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模不斷增長，起重機發(fā)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(dǎo)致企業(yè)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(tǒng)的一種保護裝置對起重機的保護系統(tǒng)提供了簡單，可靠的控制。機器出現(xiàn)故障這種保護措施的幾種特性發(fā)揮了重大作用，所以電力系統(tǒng)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(fā)展，光電技術(shù)以及計算機的不斷進步，這種技術(shù)將會被數(shù)字技術(shù)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(guān)鍵詞】

高職院校；數(shù)學(xué)；系統(tǒng)理論；改革要點

1 系統(tǒng)理論對高職數(shù)學(xué)教學(xué)的重要性

系統(tǒng)論是研究系統(tǒng)的一般模式，結(jié)構(gòu)和規(guī)律的學(xué)問，它研究各種系統(tǒng)的共同特征，用數(shù)學(xué)方法定量地描述其功能，尋求并確立適用于一切系統(tǒng)的原理、原則和數(shù)學(xué)模型，是具有邏輯和數(shù)學(xué)性質(zhì)的一門新興的科學(xué)。系統(tǒng)理論在應(yīng)用的過程中需要將系統(tǒng)、要素、結(jié)構(gòu)、功能四點緊密結(jié)合，實現(xiàn)框架構(gòu)建的合理性、關(guān)聯(lián)性及整體性。

在高職院校數(shù)學(xué)教學(xué)發(fā)展的過程中，系統(tǒng)理論可以提升教學(xué)體系之間的聯(lián)系效果，確保教學(xué)之間具有共同的教學(xué)特征，增強教學(xué)環(huán)節(jié)之間的互動。在上述內(nèi)容基礎(chǔ)上，高職院校數(shù)學(xué)課程能夠有效地將自身內(nèi)容結(jié)合在一起，形成有機的整體，降低高職學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的難度。數(shù)學(xué)課程復(fù)雜多樣，在教學(xué)的過程中學(xué)生對散亂的知識頭痛不已，這種狀況直接影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。系統(tǒng)理論可以將各項散亂的知識結(jié)合成完整的體系，從教學(xué)大局著手，逐層細化，讓學(xué)生能夠?qū)訉舆f進、層層深入，有表面逐漸深入到本質(zhì)，最大限度提升高職學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。除此之外，系統(tǒng)教學(xué)還可以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)高職院校數(shù)學(xué)課程教學(xué)方案，由傳統(tǒng)分解事物教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)，讓高職學(xué)生能夠充分認識到數(shù)學(xué)主體框架，認識知識主干，不斷豐富“枝椏”，形成完善的數(shù)學(xué)課程內(nèi)容體系。系統(tǒng)理論歸納了高職數(shù)學(xué)課程教學(xué)中整體性及部分之間的關(guān)系，為高職數(shù)學(xué)教學(xué)創(chuàng)造了一種新的思維方式，形成了新的教學(xué)體系構(gòu)建，從根本上改善了當(dāng)前我國高職院校數(shù)學(xué)課程改革效果。

2 高職院校數(shù)學(xué)課程改革建設(shè)要點

高職院校數(shù)學(xué)課程改革的過程中，院校及教師要嚴格依照系統(tǒng)理論，將教學(xué)大綱、教學(xué)原則、教學(xué)方法結(jié)合在一起，形成統(tǒng)一的系統(tǒng)，要針對上述理論內(nèi)容，全面提升高職院校特色，提升教學(xué)與職業(yè)之間的需求效果，增強教學(xué)實用性。

2.1 系統(tǒng)目標構(gòu)建，走向改革正確方向

在對高職院校數(shù)學(xué)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(xué)生技術(shù)性、實用性的要求，形成具有自身特色的數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容。院校及教師要將培養(yǎng)目標定位在對學(xué)生能力的拓展，確保將數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與職業(yè)需求緊密結(jié)合在一起，提升學(xué)生在今后職業(yè)中的發(fā)展效果。高職院校學(xué)生在就業(yè)過程中主要分為以下三大類，第一，生產(chǎn)或服務(wù)行業(yè)中的技術(shù)人員；第二，經(jīng)營性崗位中管理人員、經(jīng)營人員；第三，高技術(shù)操作崗位中的技工人員。因此，在基于系統(tǒng)理論中的高職院校數(shù)學(xué)教學(xué)體系建設(shè)的過程中，院校及教師要對上述方面中應(yīng)用到的數(shù)學(xué)知識進行強化，形成以實用為主體的教學(xué)目標。

2.2 系統(tǒng)關(guān)系調(diào)節(jié)，處理存在教學(xué)問題

在實施關(guān)系調(diào)節(jié)的過程中，院校及教師要處理好以下幾方面內(nèi)容：（1）處理好職業(yè)方向針對性及終身發(fā)展需求性之間的關(guān)系。院校及教師不能僅僅將高職數(shù)學(xué)教學(xué)作為一個階段性教學(xué)內(nèi)容，需要將上述內(nèi)容發(fā)展成終身學(xué)習(xí)教育，讓學(xué)生能夠形成終身學(xué)習(xí)意識，提升可持續(xù)發(fā)展效果；（2）處理好教學(xué)內(nèi)容應(yīng)用及科學(xué)知識系統(tǒng)線性之間的關(guān)系。在該處理的過程中，高職數(shù)學(xué)教學(xué)要將學(xué)生今后職業(yè)方向作為建設(shè)基礎(chǔ)，弱化對支離破碎的概念、公式、定律，降低學(xué)生可能產(chǎn)生的厭煩情緒。教師要將學(xué)科之間的知識形成系統(tǒng)，以應(yīng)用為目的，讓學(xué)生在應(yīng)用的過程中對上述知識之間的聯(lián)系進行深入了解，融會貫通；（3）處理好學(xué)科知識重點與學(xué)生能力培養(yǎng)之間的關(guān)系。高職院校在實施系統(tǒng)理論教學(xué)建設(shè)的過程中需要及時調(diào)整知識內(nèi)容，對知識系統(tǒng)進行構(gòu)建，確保重點、難點突出。在處理重點、難點時，教師要以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力為基礎(chǔ)，確保教學(xué)內(nèi)容深淺適宜。

2.3 系統(tǒng)內(nèi)容選取，提升教學(xué)改革質(zhì)量

在實施系統(tǒng)理論下的高職院校數(shù)學(xué)課程改革的過程中，院校及教師要保證教學(xué)內(nèi)容“夠用”，保證學(xué)生能夠?qū)W過，能夠順利應(yīng)用。例如，在對高職院校中會計、經(jīng)濟管理專業(yè)學(xué)生進行數(shù)學(xué)課程教育的過程中，院校可以將教學(xué)的內(nèi)容重點放在初等函數(shù)、微積分、概率分布及統(tǒng)計等內(nèi)容上。院校可以適當(dāng)設(shè)計單利、復(fù)利、稅收、利潤、收入、收益等方面的教學(xué)練習(xí)，確保上述專業(yè)學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)的過程中提升自身能力；在對理工類學(xué)生進行數(shù)學(xué)課程教學(xué)的過程中，院校可以將內(nèi)容放在初等函數(shù)、微積分、向量及空間幾何、線性代數(shù)等方面，設(shè)計數(shù)學(xué)模型及數(shù)學(xué)軟件等教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生能力素質(zhì)。

2.4 系統(tǒng)方法優(yōu)化，降低數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)難度

系統(tǒng)理論要求高職院校數(shù)學(xué)課程教學(xué)從主體出發(fā)，以系統(tǒng)角度實施教學(xué)，完成對學(xué)生的素質(zhì)教育及能力培養(yǎng)。實施數(shù)學(xué)教育的過程中，教師要將教學(xué)內(nèi)容作為教學(xué)主體，循序漸進。例如，在實施空間解析結(jié)合教學(xué)的過程中，教師可以先從空間解析幾何的特征出發(fā)，確保學(xué)生能夠認識到空間解析幾何。完成上述教學(xué)后，教師可以對空間解析結(jié)合中的內(nèi)容細化，豐富二維空間及三維空間內(nèi)容，從主體到細節(jié)，降低學(xué)生理解難度。除此之外，在教學(xué)的過程中教師還可以以樹狀結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)等確保學(xué)生理解之間的關(guān)系，可以使用類比法、對比法等提升知識理解效果，確保學(xué)生認識到數(shù)學(xué)的本質(zhì)。教師要以降低教學(xué)難度為基本，依照系統(tǒng)之間關(guān)系、內(nèi)容，對各項教學(xué)方法進行合理選取，最大限度改善學(xué)生在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中的學(xué)習(xí)效果。

3 總結(jié)

高職院校數(shù)學(xué)教育作為當(dāng)前我國教育的重要內(nèi)容，可以明顯提升高職學(xué)生邏輯分析能力，改善學(xué)生邏輯思維及處理問題的效果。隨著知識經(jīng)濟時代的逐漸深入，社會對高職院校數(shù)學(xué)教學(xué)提出了新的要求，需要高職院校對自身的課程內(nèi)容進行改革，確保教學(xué)緊跟時代潮流。在上述形勢發(fā)展下，提升高職院校數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容的合理性，增強數(shù)學(xué)教學(xué)方法的有效性，緊密教學(xué)之間的聯(lián)系，已經(jīng)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?qū)Νh(huán)境問題的關(guān)注，可再生能源的開發(fā)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(jīng)得到世界各國家越來越多的關(guān)注。但是，外界環(huán)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(dǎo)法，模糊控制法，滯環(huán)比較法[1-5]等等，但不同的控制方法在實際應(yīng)用中存在不同的優(yōu)缺點。在對幾種常見的MPPT方法進行分析的基礎(chǔ)上，綜合恒定電壓法和滯環(huán)比較法的優(yōu)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(lián)電阻，為并聯(lián)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(shù)，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(dāng)=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(yīng)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(xiàn)等優(yōu)點，然后振蕩現(xiàn)象和電壓崩潰現(xiàn)象是其固有缺陷[6]。

增量電導(dǎo)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(dǎo)法完全消除了擾動觀察法的振蕩現(xiàn)象，但仍存在電壓崩潰現(xiàn)象。由于其算法復(fù)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(guān)系，而且這個比例系數(shù)(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(diào)節(jié)工作電壓，從而找到最大功率點。這種方法控制簡單，設(shè)備成本低，然跟蹤精度低，誤差較大。

滯環(huán)比較法是為了克服擾動觀察法在最大功率點處的振蕩現(xiàn)象和電壓崩潰現(xiàn)象而提出的。它能夠在外界環(huán)境劇烈變化時不作任何動作物理論文，而只在環(huán)境穩(wěn)定時才進行跟蹤。但滯環(huán)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(huán)比較法能夠消除振蕩現(xiàn)象和電壓崩潰現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(yōu)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(huán)比較法提高控制精度。這樣系統(tǒng)具有最優(yōu)的啟動特性，啟動速度快而平穩(wěn)，功率單調(diào)增加，不會出現(xiàn)波動現(xiàn)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(shù)0.8，得到一個參考電壓。首先讓系統(tǒng)以恒定電壓法啟動，擾動量為，并不斷記錄下當(dāng)前光伏陣列的工作電壓，并與參考電壓比較，當(dāng)當(dāng)前工作電壓與參考電壓誤差絕對值大于設(shè)定參數(shù)時，則繼續(xù)以的擾動量增大電壓，直到當(dāng)前工作電壓與參考電壓誤差絕對值小于設(shè)定參數(shù)，例如圖3.1中的D點，系統(tǒng)即認為恒定電壓法控制結(jié)束，系統(tǒng)已經(jīng)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(dāng)系統(tǒng)到達D點，改用滯環(huán)比較法控制，并記錄下此時的電壓值和電流值，計算出相應(yīng)的功率。系統(tǒng)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(huán)比較法中的，連續(xù)2次增加擾動，并分別記錄下相應(yīng)的電壓值和電流值，計算出各自的功率，其值分別為滯環(huán)比較法中的和。再通過滯環(huán)比較法中、、三點功率的比較確定具體的擾動方向，直到系統(tǒng)工作在最大功率點。這是第二階段的滯環(huán)比較法控制。

若此時始終讓系統(tǒng)工作在第二階段，則當(dāng)外界光照和溫度發(fā)生變化時，系統(tǒng)仍然以滯環(huán)比較法進行控制，由于設(shè)定的滯環(huán)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(yīng)外界環(huán)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(zhuǎn)至滯環(huán)比較法。為此，我們?yōu)橄到y(tǒng)設(shè)置了定時器。當(dāng)定時時間到時，系統(tǒng)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(zhuǎn)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(huán)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(jié)果分析

為通過比較說明改進算法的可行性和優(yōu)越性，本文在Matlab/Simulink環(huán)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(wěn)定后輸出功率平均值為248W，穩(wěn)定時間為0.045s。而改進算法穩(wěn)定后為一條平滑的直線，穩(wěn)定時間為0.038s，穩(wěn)定后輸出功率為249.2W。

5結(jié)論

本文采用改進算法對光伏系統(tǒng)中最大功率跟蹤進行了研究，并通過與傳統(tǒng)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(wěn)，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(xiàn)象和電壓崩潰現(xiàn)象，具有較大的優(yōu)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(tǒng)為主，是電氣工程專業(yè)的重要專業(yè)課。該課程的研究對象是電力系統(tǒng)，具有很強的工程性，而傳統(tǒng)的授課方式主要采用板書和PPT，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，特別是涉及煩瑣計算的內(nèi)容，學(xué)生覺得比較枯燥。將基于Matlab的電力系統(tǒng)仿真技術(shù)融入電力工程概論課程的教學(xué)中，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，促進學(xué)生的積極思考和主動實踐，從而有助于克服傳統(tǒng)教學(xué)的局限性，提升教學(xué)質(zhì)量。

二、Matlab/Simulink簡介

Matlab是美國MathWorks公司研制的商用數(shù)學(xué)軟件，已成為科研和工程設(shè)計的重要工具之一。歐美發(fā)達國家的高校已經(jīng)將Matlab仿真技術(shù)融入教學(xué)中，取得了很好的教學(xué)效果。在電力工程概論教學(xué)過程中，教師可以針對電力系統(tǒng)分析實例，在課堂介紹Matlab仿真模型的搭建過程、仿真設(shè)置和運行、仿真結(jié)果，并對仿真結(jié)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(shù)進行修改，并可對系統(tǒng)的工作工程加以動態(tài)顯示。通過仿真演示有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加深學(xué)生對有關(guān)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(wǎng)為例，介紹系統(tǒng)的仿真過程。（熊信銀主編《電氣工程基礎(chǔ)》第151頁例題6-5）開式電力網(wǎng)如圖1所示，線路額定電壓為110kV，電力網(wǎng)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(jié)點電壓和功率分布。仿真系統(tǒng)圖如圖2所示。

1.仿真模型構(gòu)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(lián)，采用電源Us和小電阻串聯(lián)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(jié)點a和節(jié)點d進行電壓和功率測量的模塊，對其他節(jié)點的測量方法相同。

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

根據(jù)節(jié)點d的電壓和功率仿真結(jié)果可知，節(jié)點的電壓由于線路的電壓損耗而降低。引導(dǎo)學(xué)生將仿真結(jié)果和課本例題的計算結(jié)果進行比較，并提出思考問題和課后作業(yè)：電壓和功率的仿真和計算結(jié)果偏差相較節(jié)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(jié)果和第一輪的計算結(jié)果以及仿真結(jié)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(xué)生進一步熟悉仿真模塊的功能、使用和分析方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和效果。

四、結(jié)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(tǒng)課程教學(xué)方法的不足之處，對將Matlab仿真技術(shù)融入電力工程概論課堂教學(xué)進行了探討。文中簡介了Matlab仿真軟件在電力系統(tǒng)仿真方面的主要模塊和功能，并通過一個簡單開式電力網(wǎng)潮流計算的例子，對Matlab仿真模型的構(gòu)建和仿真結(jié)果的分析進行了介紹，并探討了如何通過仿真引導(dǎo)學(xué)生積極思考來激發(fā)學(xué)習(xí)的主動性，提高學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)能力。

參考文獻：

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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,

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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(xué)習(xí)理論是目前教育研究領(lǐng)域比較熱點的研究內(nèi)容，在大學(xué)本科教育中有著無可比擬的優(yōu)勢。相對于中小學(xué)教育，大學(xué)教育更多的是強調(diào)培養(yǎng)大學(xué)生的主動性、創(chuàng)造性和自學(xué)能力，這也是未來社會競爭和國家競爭對大學(xué)生的要求。面對著實現(xiàn)國家富強民族振興的偉大歷史使命，大學(xué)教育模式的改革迫在眉睫，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神的新一代大學(xué)生是擺在我們面前的一個難題。

自主學(xué)習(xí)不但對大學(xué)生的學(xué)習(xí)成績有幫助，而且是學(xué)生個體終身學(xué)習(xí)和提高的基礎(chǔ)，是學(xué)生完善自我性格和人格的一個有效的手段，是一種創(chuàng)新形式下的高級學(xué)習(xí)，學(xué)生有意識的通過自身調(diào)節(jié)來明確教學(xué)目的，組織教學(xué)內(nèi)容，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過程中不斷完善自己，提高學(xué)習(xí)能力，掌握學(xué)習(xí)方法，改善知識結(jié)構(gòu)，最終成長為擁有自主學(xué)習(xí)能力的學(xué)習(xí)者。當(dāng)然，目前的大學(xué)教育中，自主學(xué)習(xí)還沒有得到全面的應(yīng)用，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式還是主流。但是越來越多的人已經(jīng)意識到，不進行自主學(xué)習(xí)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(xué)的教育教學(xué)模式急需改革。當(dāng)然傳統(tǒng)教學(xué)模式也有其優(yōu)勢，我們進行大學(xué)教育教學(xué)改革是要立足于現(xiàn)有教學(xué)成果的基礎(chǔ)之上，吸收先進教學(xué)理念，為我所用。為了提升我國高等教育的質(zhì)量，我們必須對農(nóng)業(yè)大學(xué)電子工程專業(yè)自主學(xué)習(xí)模式進行研究，這對提高農(nóng)業(yè)高校大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力具有重要意義。

1 自主學(xué)習(xí)理論

自主學(xué)習(xí)是指學(xué)生自己來控制學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)進程。但是，這并不意味著學(xué)生完全通過自學(xué)來完成自己的學(xué)業(yè)，而是強調(diào)必須以學(xué)生本人為學(xué)習(xí)主體，發(fā)揮學(xué)生的主體意識，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，有效地利用學(xué)校和社會的各種資源，以我為主，激發(fā)潛能，是與被動學(xué)習(xí)相對應(yīng)的一種學(xué)習(xí)模式。自主學(xué)習(xí)模式并不是簡單的自學(xué)，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(xué)習(xí)任務(wù)進行預(yù)先規(guī)劃和安排，做好總體設(shè)計；二是自己對自己的學(xué)習(xí)結(jié)果進行監(jiān)督、考核和評價，做自己學(xué)習(xí)的主考官；三是自己對自己的學(xué)習(xí)過程進行控制、調(diào)整和完善，不斷通過學(xué)習(xí)實踐來改進自己的學(xué)習(xí)。針對不同研究者的出發(fā)點不同，對自主學(xué)習(xí)的定義也不可能一致。

Zimmerman對自主學(xué)習(xí)的定義進行了系統(tǒng)的總結(jié)和歸納，提出自主學(xué)習(xí)應(yīng)具有的三個特征：（1）強調(diào)在學(xué)習(xí)中的自我認知、自我指導(dǎo)和自我計劃等方面的自我調(diào)節(jié)策略的運用；（2）強調(diào)自主學(xué)習(xí)是能夠進行自我控制學(xué)習(xí)方向的反饋循環(huán)過程，認為自主學(xué)習(xí)者能夠完全根據(jù)自己的學(xué)習(xí)方法和路徑進行學(xué)習(xí)，并且根據(jù)學(xué)習(xí)過程中的反饋不斷反復(fù)調(diào)節(jié)自己的學(xué)習(xí)路徑；（3）強調(diào)自主學(xué)習(xí)者應(yīng)該明確如何使用學(xué)習(xí)方法和策略，并且根據(jù)具體的學(xué)習(xí)實踐做出正確的反應(yīng)。①

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

大學(xué)教育的改革，就是要發(fā)揮大學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，挖掘大學(xué)生自主學(xué)習(xí)的潛能，從而提高教育教學(xué)質(zhì)量。自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，在未來的本科教學(xué)過程中占據(jù)越來越重要的地位，考試方式的導(dǎo)向作用對于培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力至關(guān)重要。本科教學(xué)的課程不同于一般知識型課程，通過探討以自主學(xué)習(xí)模式的方法改革，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生能力。③

2 自主學(xué)習(xí)理論在農(nóng)業(yè)大學(xué)電子信息工程專業(yè)的具體教學(xué)實踐

電子信息工程作為信息技術(shù)領(lǐng)域中的主干專業(yè)，主要研究信息產(chǎn)生、信息傳送、信息處理與信息應(yīng)用等方面的理論、技術(shù)和工程問題。電子信息工程專業(yè)是一個應(yīng)用性非常強的專業(yè)，直接面向生產(chǎn)和技術(shù)實踐。因此需要我們非常重視專業(yè)培養(yǎng)當(dāng)中的實驗和實踐教學(xué)，通過實驗和實踐教學(xué)使本專業(yè)學(xué)生掌握基本的技術(shù)開發(fā)和工程實踐能力，能夠獨立地完成與電子信息設(shè)備系統(tǒng)的生產(chǎn)、設(shè)計、開發(fā)、集成和運營有關(guān)的技術(shù)和管理工作。

農(nóng)業(yè)大學(xué)的電子信息工程專業(yè)的教學(xué)工作直接面向農(nóng)業(yè)信息化和自動化的創(chuàng)新實踐的前沿工作，特別是對電子信息在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)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(shù)、推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展有著重要的意義。因此在教學(xué)模式上與一般工科院校有明顯的區(qū)別。

隨著自主學(xué)習(xí)理論的提出和興起，很多研究者發(fā)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)模式能夠培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)的能力，完善健全人格，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，樹立學(xué)習(xí)心理。本項目在這些研究的基礎(chǔ)上對農(nóng)業(yè)大學(xué)中的電子信息工程專業(yè)基于自主學(xué)習(xí)理論的課堂教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新進行了研究。自主學(xué)習(xí)模式的特征主要有內(nèi)容的開放性、學(xué)生的平等性和過程的自監(jiān)督性等。該模式下的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動呈現(xiàn)出明顯的自我導(dǎo)向特征，要在實際的課程教學(xué)中構(gòu)建自主學(xué)習(xí)的新模式，首先必須建立開放的課堂環(huán)境，使學(xué)生們能夠自主地進行學(xué)習(xí)活動，自主地安排學(xué)習(xí)內(nèi)容和進度，自主發(fā)揮他們的想象力和創(chuàng)造力。其次教師必須轉(zhuǎn)換角色，減少對學(xué)生們的干預(yù)，從一個主導(dǎo)者轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)督者、輔助者和引導(dǎo)者，相信學(xué)生。教學(xué)實踐證明采用自主學(xué)習(xí)模式進行學(xué)習(xí)的大學(xué)生比傳統(tǒng)教學(xué)模式下的大學(xué)生具有更高的學(xué)習(xí)熱情和更好的學(xué)習(xí)效果。本項目研究結(jié)果結(jié)果可以為農(nóng)業(yè)大學(xué)電子信息工程專業(yè)本科教學(xué)模式改革創(chuàng)新提供有益的借鑒和參考。

3 自主學(xué)習(xí)應(yīng)遵循的基本策略和方法

一是要培養(yǎng)學(xué)生的主動性。也就是學(xué)生在進行自主學(xué)習(xí)前，必須要明確教學(xué)的目的和任務(wù)。必須要明確自己的學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)前確定和規(guī)劃好選題，明確教學(xué)目的，規(guī)劃教學(xué)任務(wù)，一定要讓學(xué)生明確自己的學(xué)習(xí)方向，做到有的放矢，目標明確。同時，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該有教育性，能讓同學(xué)們知道主要是解決什么問題，同時寓教于樂，讓同學(xué)們產(chǎn)生興趣，從而激發(fā)主動進行學(xué)習(xí)的欲望，達到教育目的，提高學(xué)生的認識。

二是要注意培養(yǎng)學(xué)生的獨立性。新課程要求教師充分尊重學(xué)生的獨立性，正確引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮自己的獨立性，從而培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)和獨立解決問題的能力。自主學(xué)習(xí)之所以和傳統(tǒng)的課堂填鴨式教育不同，在于它主要是激發(fā)學(xué)生們的主動性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生根據(jù)教學(xué)目的，自由地選擇教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法，根據(jù)自己的實際情況擬定個人的教學(xué)計劃，在老師的輔助幫助下，主要通過自己的能力進行學(xué)習(xí)和實踐，一定要通過個人的努力來完成教學(xué)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(fā)揮主觀能動性，科學(xué)合理地規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)，實現(xiàn)學(xué)習(xí)的目的。

三是要培養(yǎng)學(xué)生們的自控性。所謂自控性，實際上就是學(xué)生們自己控制自己進行相關(guān)學(xué)習(xí)的能力。傳統(tǒng)的課堂教育，對學(xué)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(xué)生們只能日復(fù)一日地被動學(xué)習(xí)。新的教學(xué)模式賦予了學(xué)生學(xué)習(xí)的自，使他們成為了學(xué)習(xí)的主人，當(dāng)然，學(xué)生自主學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)是一個持續(xù)的過程，所以在這個過程中，教師一定要注意培養(yǎng)學(xué)生的自控能力。教師作為課程的組織者和監(jiān)督者，一定不能對學(xué)生的學(xué)習(xí)放任自流，但是也不能包辦代替，一定要取得平衡，關(guān)鍵是針對學(xué)生特點，預(yù)測在某個階段可能出現(xiàn)的一些問題，提前做好應(yīng)對措施。應(yīng)隨時把握學(xué)生思想的脈搏，根據(jù)典型問題，有針對性地確定課題內(nèi)容，依靠學(xué)生發(fā)揮自控性，積極主動地進行學(xué)習(xí)。

四是要遵循客觀規(guī)律，循序漸進，水到渠成。要充分相信學(xué)生的學(xué)習(xí)精神，但是也要估計到學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)心理。學(xué)生在學(xué)習(xí)中容易因為眼前的困難和挫折而喪失學(xué)習(xí)興趣和信心。因此，教師一定要科學(xué)設(shè)計教學(xué)內(nèi)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(xué)生產(chǎn)生挫折心理和畏難情緒，進而影響自主學(xué)習(xí)的進行。一定要注意學(xué)生的情緒變化，多做思想工作，善于引導(dǎo)，要善于觀察，善于發(fā)現(xiàn)帶有普遍性的問題，并在學(xué)習(xí)實踐中注意解決這些問題。教學(xué)內(nèi)容一定要由簡入難，學(xué)習(xí)內(nèi)容不要過多，要漸入佳境，使學(xué)生樹立信心，激發(fā)他們的斗志，順利地完成教學(xué)任務(wù)。將理論和實踐教學(xué)活動實現(xiàn)統(tǒng)一，使課堂教學(xué)將學(xué)習(xí)、實驗和實踐融為一體，把學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和工作過程緊密結(jié)合起來。

4 對未來教育教學(xué)的思考

要真正實現(xiàn)教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新，首先要轉(zhuǎn)變教師的教學(xué)觀念，更新教師的教學(xué)理論，改變教師的教學(xué)習(xí)慣。課堂教學(xué)并不是目的，更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的思維和能力，使大學(xué)生實現(xiàn)從“讓我學(xué)”到“我要學(xué)”的學(xué)習(xí)思路的轉(zhuǎn)變。使大學(xué)生培養(yǎng)起自我學(xué)習(xí)、自我完善的能力，培養(yǎng)他們的健全人格和優(yōu)良的學(xué)習(xí)品格，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，不斷挑戰(zhàn)自我，完善自我，勇于攀登科學(xué)高峰，實現(xiàn)自身價值。在自主學(xué)習(xí)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(xué)經(jīng)驗和教學(xué)技巧，要不斷引導(dǎo)學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)，要有良好的溝通技巧和教學(xué)經(jīng)驗，要幫助學(xué)生培養(yǎng)自學(xué)能力，糾正他們在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的各種問題，要有溝通能力去解決自主學(xué)習(xí)模式實施過程中的一系列難題，實現(xiàn)學(xué)生的成長和能力的培養(yǎng)。

注釋

篇10

（1）主要內(nèi)容：電機的作用及其發(fā)展簡史；電機的分類與結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、選用與運行控制；電機學(xué)的研究內(nèi)容概要；電器的發(fā)展歷史和分類。應(yīng)達要求：了解電機的基本作用、發(fā)展簡史、電器的發(fā)展歷史；理解電機在國民經(jīng)濟中的應(yīng)用領(lǐng)域；掌握電機的可逆原理；理解電機學(xué)的主要研究內(nèi)容、高壓電器與低壓電器的基本結(jié)構(gòu)與作用；掌握電機分類方法和不同類別的電機特點。（2）教學(xué)設(shè)計：介紹電機與電器學(xué)科的概況、發(fā)展簡史，使學(xué)生對電機學(xué)等后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課程以及電機的微機控制技術(shù)等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)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(zhuǎn)磁場模擬動畫來加強學(xué)生對電機學(xué)理論知識的理解。對于電器部分，通過圖片的形式向?qū)W生展示各種電器，增強學(xué)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(xué)生對高壓電器的感性距離。

2.電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)

（1）主要內(nèi)容：電力系統(tǒng)發(fā)展簡史；電力系統(tǒng)簡介；發(fā)電廠、電網(wǎng)概述；電力市場簡介；電力新技術(shù)與發(fā)展趨勢。應(yīng)達要求：了解電力系統(tǒng)的發(fā)展簡史和我國電力工業(yè)的發(fā)展概況、交直流輸電技術(shù)的發(fā)展過程、各種類型的能源發(fā)電原理及其特點；了解電力市場的概念、電力新技術(shù)的發(fā)展趨勢；理解電力系統(tǒng)的功能與作用、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的主要特點和運行過程。（2）教學(xué)設(shè)計：主要講授電力系統(tǒng)的概況、基本概念，內(nèi)容涉及發(fā)、輸、供、配、用幾大部分，按發(fā)電部分、電網(wǎng)運行與調(diào)度、電力應(yīng)用三個環(huán)節(jié)順序介紹。教學(xué)過程中首先從系統(tǒng)的角度對電力系統(tǒng)進行介紹，使學(xué)生建立對電力系統(tǒng)整體功能及結(jié)構(gòu)的認識，在此基礎(chǔ)上，進一步對各個組成部分分別闡述。在講述電力系統(tǒng)發(fā)展前沿技術(shù)的時候，本著自動化、數(shù)字化、智能化的發(fā)展主線，將智能電網(wǎng)的概念引入課堂。

二、改革教學(xué)方法，創(chuàng)新互動式教學(xué)模式

1.注重課堂引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在教學(xué)過程中，借助網(wǎng)絡(luò)資源，向?qū)W生介紹電氣行業(yè)的應(yīng)用情況和相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品和市場情況，譬如給學(xué)生介紹聯(lián)合證卷行業(yè)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(shè)備、無功補償設(shè)備SVG、開關(guān)電源、直流輸電裝備等技術(shù)的實際工程應(yīng)用，介紹相關(guān)企業(yè)和上市公司產(chǎn)品和市場概況，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.加強課堂互動，調(diào)動學(xué)生積極性

為了加強課堂互動，采用了PPT講解和視頻教學(xué)相結(jié)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(wǎng)、南方電網(wǎng)公司宣傳片；汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機安裝視頻和三峽發(fā)電廠簡介。學(xué)生觀看完視頻后，進行提問：裂變和聚變的區(qū)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(shù)要點有哪些？汽輪機和水輪機的原理是什么等等。鼓勵學(xué)生回答問題，凡是舉手回答問題的學(xué)生，在平時成績上加2分，調(diào)動了學(xué)生的積極性。隨后，教師進行總結(jié)評論。

3.推行專題報告，活躍課堂氣氛

采用學(xué)生專題演講方法，激發(fā)自主學(xué)習(xí)興趣和收集整理資料的能力。學(xué)生3人一組，分工協(xié)作完成資料收集、PPT制作和課后研究報告撰寫。學(xué)生報告題目有：智能電網(wǎng)概述、電氣化鐵路接觸網(wǎng)介紹、電能存儲技術(shù)的發(fā)展概況、地?zé)岚l(fā)電的現(xiàn)狀與技術(shù)要點、PLC的原理與應(yīng)用、國內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢、柔性太陽能電池、國內(nèi)外高壓直流輸電工程簡介、電力系統(tǒng)柔性輸配電技術(shù)、城市軌道交通供電系統(tǒng)和電動汽車電源系統(tǒng)等等。學(xué)生報告后，其他學(xué)生提3～5個問題，報告者首先作答，教師隨后總結(jié)，并對相關(guān)技術(shù)問題進行詳細講解。對提問的同學(xué)，在平時成績上加2分。這樣課堂氣氛非常活躍，學(xué)生爭先恐后舉手發(fā)言。