机械专业外文文献翻译-外文翻译--电力系统

附录 A 电力系统 最小的电力系统 如图 1示， 图 1小电力系统 he 小的电力系统由能源、原动机和负载构成。 能源可以是煤、油或天然气，它们在锅炉炉膛内燃烧，将水加热成蒸汽；也可以是核反应堆中可裂变的核燃料；也可以是高于发电厂的池塘中的水，或是在内燃机的油或天然气。 原动机可以是汽轮机、水轮机、水车或内燃机。无论是哪一种原动机，都将蒸汽的热能、落水的势能或燃料燃 烧发出的能量转变成了转动轴的传动，从而驱动发动机。 电力负载则可能是单一的灯、电机、加热器或是它们的组合。当然随着需求的变化，负载会不时地变化。 控制系统的作用是，在负载有可能变化的情况下仍能保持机器的稳定，并将电压控制在规定范围内。为了适应负荷的变化，有必要改变燃料的投入量和原动机的输入以及从原动机到发电机的转动轴的力矩，以便使发动机保持保持匀速运转。此外，须调节发动机的磁场电流，以输出的电压恒定。控制系统可能会包括原动机 发电机 电 源 负 载 调 度 一位派守在电厂的值班员，该值班员观察发电机输出终端的一整套仪表，并做出一些必要的手动调整， 在一个现代化的发电厂，控制系统实际上是一个能表明输出情况，自动对能量输入及磁场电流进行必要调节，以便使电力输出满足技术指标的伺服机构。 较复杂的电力系统 在大多数情况下，负载并不是直接在电力发动机终端的，而可能是在远离发电机的地方，这就需要有输电线路与之相连。理想情况下，应该使负载供电满足规定要求。然而控制则往往在发电机附近进行，可能在几英里以外的另一座楼里。 倘若发电机距离负载有相当长的距离，最理想的方法是在发电机和负载端安装变压器，并采用高压线路输电如图 1示。电压越高则电流越小，对相同线径的导线来 说损耗也越小，电压则越稳定。 图 1电机通过变压器、高压线路与远距离负载相连 a a to a 些情况下不宜采用架空线，此时采用埋地电缆则更为有利。采用上述电力系统时，当系统中任何部件因检修或其他原因必须从系统中切除的话，就得对其用户断电。 当此发电机无法满足系统新增负荷时，可增 加一台发电机及相应的变压器和高压线路。 原动机 发电机 负荷 图 1个两台发电机、两套变压器和两条传输线并列运行的系统 1 of of of 然如图 1示将几台发电机相联，并把高压线末端相联是有好处的，只要无故障发生或无需切除线路中的设备，系统运行便会顺畅无阻。 图 1个具有必要的断路器的系统 1 用断路器可大大改进上述系统的运行。由图 1以看出，系统中增加的断路器可使选定的设备退出运行，而不会使系统的其他部分受到影响。所以要对系统任何部分进行检修维护时，只须对断路器操作以便相应部分停电即可。当然，一旦一台设备被切除，则全部负载必须由其余设备承当，在这种情况下要谨防过负荷，可能的话，应当在用户的需求低于正常状况的 时候，安装设备停电。 高压线 高压母线 低压母线 低压母线 负 荷 负 荷 发电机组 高压母线 负 荷 图 1台发电机通过高压传输线向三个负载供电 1 1示的是一个由三台发电机、三个负载由三条输电线路联接起来的系统。图中未标出断路器，实际上这样的系统需要不少断路器。 典型的系统配置 一个由发动机、线路以及其他设备构成的电力系统，其布局取决于当地的负荷增长方 式，并有随时调整的可能。 然而也可采取办法对系统进行分类。以下例举三类：辐射状系统、环网系统和网络系统。所有这些在图中均未标出实际线路中不可缺少的断路器，且每个系统均由一台发电机向四个用户供电。 3 1 G 2 3 1 图 1负载辐射状电力网 1 射状系统如图 1示，线路以“树状”由发电机向外延伸，打开任何一段线路均会导致一个或多个用户停电。 图 1负载环网 1 of 1示环网系统。这种接线方式即使当一段线路被切除时，仍不影响所有负载的供电。有时在正常运行状况下，环网可能会在某处被断开，比如在 环，然后切除那段线路，这种方式不会使任何负载发生断电。 图 1负载网络系统 1 of 1示的是同样的负载由网络方式供电，在这种配置下，每个负载有两个甚至更多的线路为其供电。 A 3 1 G A 3 1 G 通常将配电线路设计成辐射状或环网，但是大多数高压输电线路则按网络方式布局，主要电力系统的互联形成由多个线路段组成的网络。 辅助设备 无论在系统正常运行或发生短路时都需要使用断路器来断电。在设计时，应使断路器不仅能够连续通过正常负荷电流，又能经受的故障期间产生的高强电流，而且能在故障时分断线路。因此断路器的额定参数应由上述条件而定。 当断路器跳闸对一台设备断电时，断 路器有一边仍然带电，因为它与运行设备相连。由于有时需要对断路器本身进行操作，因此有必要将它与其他带电设备完全断开，为了达到这一目的，需采用隔离开关（刀闸）与断路器串联起来。打开隔离开关，则断路器完全断电允许人们在安全条件下进行操作。 必须使用各类仪表对电力系统的运行进行监测。一般来说，每台发电机、每组变压器、每段电路均有其成套仪表设备，这些仪表主要是电压表、电流表、有功功率表与无功功率表等。 当系统发生故障时，其运行状况会发生突变，一般表现为电压下降、电流增大。这些变化会在最靠近故障的地方被察觉。在线模拟计 算机（通常称为继电器）监测这些条件的变化，判断应断开哪只断路器以清除故障，并使那些应该跳闸的断路器的跳闸线圈带电。采用现代化的设备，在继电器动作并且断路器跳闸启动后三四个周期之内即可清除故障。 反映电路状况的测量仪表和保护电路的继电器并没有直接安装在电力传输线上。而是安装在控制室的配电盘中。互感器安装在高压设备上，这样就有可能将表明设备运行状况的信号传递给仪表和继电器中了。电压互感器的原边是直接联在高压设备上的，其副边给仪表与继电器提供的电压是与运行设备的高电压同相位、且与高电压成固定比例的较低电压。同样， 电流互感器的原边联接于高压线路上，次边线圈提供与该设备的实际电流呈已知比例，且同相位的较小电流。 套管式电压互感器和电容式电压 都可用作电压互感器，但其电压变化比与相位一致性的精度较差。 电力系统通信 光纤通信 虽然光纤比双芯线细得多，用来制造光纤的硅材料储量也比铜丰富，但用以拉制光纤的硅棒条的制造成本却是双芯电线的好几倍。而且研究表明这种情况可能还会持续相当长的一段时间。 尽管如此，光纤在同一时间进行电话通话的能力大大强于双芯线。而且，在不必进行放大和再生的情况下，其传输 距离却十分可观。当中继局间有多个电话信号传输时，光纤就显示出其突出的经济性。所以，电话中继网会成为光纤技术的第一个受益者。 尽管光纤通信和那些现有的采用同轴传输线、波导管、微波甚至卫星的大量系统相竞争并不容易，但更宽的频带，更低的损耗以及更可靠的光源提供可使光纤通信在这一领域更具有竞争力。 光纤通信系统的核心是可以进行电信号传输的装置：如电话、计算机或有线电视线等。发光二极管或激光器可将这些信号转化成光脉冲信号，并将其沿光纤传输。在接受终端通过图象检测器把这些光信号重新转化成电信号。 和紧密依赖于电信号和铜 线的普通系统相比，光纤系统要优越得多，这主要表现在它可处理大量的信息；高效激光器在一秒钟内可产生高达 5 亿个光脉冲。也就是说，他可在 1/10S 内传输 30册的大英百科全书。而且，由于光纤不象铜电缆那样容易受电磁干扰而产生噪声。所以光纤即使与电力线和电动机离得再近，也不受其影响，仍能产生清晰的信号。尽管铜线是绝缘的，但仍有部分信号泄漏，使旁边线路上出现串音，而光纤系统则不会出现这种情况。与同容量铜线相比，光纤电缆的重量只有其 1%，实际上，一条半英寸粗的光纤电缆可与胳膊粗的铜线传输同样多的信息。另外，由于光纤传输的 是光而不是电，不会出现火花放电，所以即便是在化工厂、核反应堆也不会造成危险。 电力线载波通信 电力线载波通信“ 在 1920 年前后首先提出的。从那时起，电力线载波技术逐渐发展成为一种针对电力传输系统的成熟而可靠的技术。今天，它主要用于在输电线上传输电力系统继电保护信号、 声音信号等。 在已有的输电线上利用载波频率传输信息。在电力线载波通信中，一般载波频率为 20300过调幅（ 单边带调制（ 移频键控（ 技术对信号进行编码。在发送端，经调制的载波信号通过 结合电容器和调谐器馈入传输线。在接收端，结合电容器和调谐器又将 号与系统工频电压分离，并通过解调器从编码信号中提出信息。在传输线的两端都有限波器，以阻止载波信号经不希望路径传输。 载波通信在电力 的应用效果很好，因为它简单且很少中断，尤其对于配电线路载波系统，其使用频率为 520般低于 20 就称为配电线载波系统，即 的使用不需要获得许可，并且是无干扰的。所以，当我们说起那部分用在公用配电系统中的 统指的是 遗憾的是，由于配电线路中存在很多联接点、变压器和并联电容 器，所以其电气连接较为复杂。这些造成了载波频率的严重衰减，从而信号在配电系统中传输的可靠性大大降低。为了改善这一状况，配电线载波系统的载波频率比输电线系统低得多。它们与系统频率很接近，这样就可使并联电容器的衰减作用大大减弱。尽管这一方法使传输效果有所提高，但低频的使用并没有彻底解决 的衰减问题。除此之外，信号“空穴”也是一个很重要的问题。空穴的产生是由于变压器或线路末端的不连续性引起反射造成的，当反射信号与入射信号相抵消时，就出现了空穴。在设计 要进行研究来选择合适的载波频率以减小“空穴 ”的影响。一些修正方法采用之后，可改变空穴的位置，也可能会产生新的“空穴”干扰 统。所以必须采用一些专门的技术来解决这一问题，正如无线电和电话中必须采取一些专门技术一样。 电力系统出现故障时，关于 停电区的载波传输问题，尚有许多争议。对于输电线载波系统 相故障不会有什么影响，但因为非故障可使载波通过。如出现线路中间故障时，载波信号可通过邻近相再耦合至故障相上远离故障点的地方。而在配电系统中，由于很多地方都是单相，无法这样做。另外在一些故障情况下，如断线时，信号会被阻断而无法传输。我们利用 旁路调谐装置可将信号绕过重合器和开关，这样就可以与停电区进行通信了。 配电线载波的传输速率足以满足配电系统自动化的要求，在当前技术条件下，在典型的 520 电载波系统中，数据传输速率是 300更低一些。配电载波具有双向传输的能力，可较为经济地实现多种功能，如遥测以及从馈线想采集负荷数据等。 使用和成功，它具有很多优点：可完全处在电力公司控制之下，可以达到配电系统的任何地方、不需要征得无线电管理委员会的许可。尽管 很多优点，但它的传输速率还很低。 以在配电网自动化中起到十分重 要的作用，但是不可能仅采用这一种方式来满足配网自动化中所有通信需要。 其他有线通信方式 电话电缆和有线电视电缆是另外两种有线通信方式。 实践证明，电话是一种非常成熟的通信技术。它已经广泛应用于 继电保护中。从技术角度看，电话通信系统和适合配网自动化。因为她可提供很高的传输速度并已经建成。而且它很容易实现双向通信。遗憾的是，租用电话线的费用很高。电力公司既不能控制电话线路，也无法保障通信质量。鉴于这些不足之外，电话通信对于配网自动化就没那么多吸引力了。此外，一些地区还没有电话通路，而在这些地区架设通 信线路则需要很多费用。与租用线路相比，使用拨号电话线费用较少，但由于拨号时间较长，使其速度较慢。尤其是在执行故障隔离和恢复健全区段供电功能时，这个问题更突出。电话线已成功地应用于配网通信系统，但人们还在继续寻找和选择可被电力公司控制又无需花费租金的其他通信方式。 在这些通用有线电视服务系统的区域，主要用同轴电缆传输信号。在必要的地方装有信号放大器。 统的频带很富裕，相当一部分是闲置不用的，而配网自动化系统就可以将其中的一小部分加以利用。大多数 统被设计成单向通信而不是双向传输。许多用户未使用 是也存在着如电话一样的缺点，这就是她也在外系统控制之下，使用十也常涉及到缴纳租金的问题。 无线通信 无线通信技术被证明是用于配网自动化的一种可行技术。无线电是一种覆盖区域很广懂得通信技术，几乎不需要有线信号，并可以实现双向通信。所有的无线电系统都可以断电区域进行通信联系。 我们按以下顺序介绍可采用的无线电通信技术： 调幅广播 频广播 高频 高频 波 星 幅广播 用于配电负荷控制的无线电系统已不 再是一般意义上的普遍商品了，它利用播站，把信息传输但安装在配电显然中的许多负载控制单元中去。该系统的工作原理是：通过编码把 信号加在调幅载波上。我们用相位调制的方法将信息编码，普通的无线电接收机是无法接收到这些信息的，所以收听者就不会感到号质量下降。与 比，无线电波的波长较长，因此较 有更好的沿地表曲率弯曲的能力。对于和 样强度的信号， 容易被遮挡畸变，也不会受多路径效应的影响。这使调幅广播载波系统适合于在各种地理环境下，与远距离接收器进行通讯联系。 调频辅助通信业务（ 另一种应用无线广播的配网自动化系统是利用 为辅助通信业务。 号通过副载波调频以多路传输的方式传至调频广播。但是专门的接收器可对 息进行解码。 单向外捆式通信系统，使用范围与 播系统相同。 一个缺点：由于它的波长较短，所以更容易受到多路径效应和遮挡的影响，并受到视距的限制。在拥挤不平的地带， 覆盖局限性较 统更大。 甚高频无线通信（ 我们把 30300无线电频率称为甚高频，对于那些打算在配网自动化中使用 部门来说有三种频率可供使用。一个是以 154 中心频率的 300000频带。另外还有二个 50W 带宽为 3000频带。我们常用三种频道进行负荷控制。由于竞争的原因，就会出现限制性使用和广泛协调的问题。要使用该系统，就必须持有 发的许可证。 覆盖区域有限，易受遮挡和多路效应影响，在考虑采用该系统时应适当注意。费用问题会妨碍我们实现100%的区域覆盖面。尽管 上述缺陷，它还是被广泛应用于某些单向的负荷控制系统中。另外， 统也可以与断电区通信，并且处在电力公司控制 之下，建设费用也较低。 超高频无线通信（ 频率在 3001000无线电波称为超高频 近美国联邦通讯委员会批准了 940952段的使用权。这就为那些过去因现有的 率范围内过于拥挤和干扰等问题而未考虑使用无线通讯的公司提供了可能的途径。 段的无线电系统比那些低频段显然更易受大气层吸收的影响，并且其多路径效应和遮挡等影响也更突出。不过有证据显示，在 段的无线点系统很少受到由于竞争使用而产生的干扰，所以更可靠。其数据输出速度已高达 9600外，天线较 线尺寸小，这是因为它的波长较短的缘故。但是由于频率很高，其传播受到视距的限制，在山区不易选择 线通信系统。 微波 微波通信采用高于 1频率。目前，微波通信主要用于 继电保护中。一般来说，微波通信不使用配电系统自动化，除非是作为变电站 调度中心的末端连接时才可运用。这主要是由于过高的建设费用和微波系统的复杂性所造成的。微波不大适合于多点通讯，它是一种点对点通讯方式，她所具有的经济价值体现在以下两个方面：其一是她可代替有线路径，其二是具有较宽的频带。对于配电自动化来讲，其数据 传输速度要求低，路径长度比较短，相比之下，微波通信系统在每一信道上的实际投资相当高，如果不要求很高的传输速度，配电显然中则不宜采用微波通信方式。 卫星通信 今天我们利用同步卫星进行通讯联系。卫星上具有转发器，可将上行信号接收并以另一种频率再行发射回来。由于它有足够的高度，所以覆盖面大。要想通过卫星进行通信，就需要租用或自己拥有卫星转发器并配有上行、下行连接设备。微波频率对于上行连接和下行连接都很常用。卫星通信技术已被成功地运用于统中。不过，由于与同步卫星相连的每一条路径都会有 1/4s 的延迟。所以 那些需要快速反应时间的功能（如继电保护）就不大适合使用这种通信方式。但对于配网自动化，则可以考虑使用卫星通信方式。 扩频通信 扩频通信借助于不需要许可证的很低功率的射频发射器，发射许多短信息。扩频通信得到的分配频率为 902928 这种方式需要相当多的无线电设备、中继器 装置以便使数据能够进行较大范围的传输。而且，数据和声音信号不能混合，所以不能以较经济的方式使用这种结构。 附录 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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