故障指示器在輸電及配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

故障指示器在輸電及配電系統(tǒng)中的應(yīng)用Y.Tang,H.F.Wang*,R.K.Aggarwal,A.T.Johns英國巴斯大學電子與電氣工程學院，bath，BA2，7AY作者通訊方式：：+44-1225-323040，：+44-1225-826305，電子郵箱：eeshw@bath.ac.uk摘要：故障定位技術(shù)可分為以下三大類：(1)基于基頻電流和電壓，(2)基于行波和高頻組件，以及(3)以這些基礎(chǔ)知識為基礎(chǔ)的方法。故障指示器可以安裝在變電站或輸電線路桿塔上。本文回顧了故障指示器在輸電及配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。對每種故障指示器原理，優(yōu)缺點，定位技術(shù)進行了討論。最后，本文建議使用一種先進的基于故障產(chǎn)生高頻噪聲信號(FI-HF)的安裝在地線與電線塔之間的故障指示器。則故障產(chǎn)生高頻噪聲信號將被一個特別設(shè)計的"地球陷阱"和堆棧調(diào)諧器俘獲。關(guān)鍵詞：故障指示器，故障定位，故障檢測，輸電線路保護裝置，配電系統(tǒng)，高頻率信號，電弧故障1緒論為了取得發(fā)電廠與最終用戶之間的必要的連續(xù)性服務(wù)，輸電及配電系統(tǒng)是至關(guān)重要的。開發(fā)故障指示器能夠在電力系統(tǒng)中發(fā)生故障后立即的以很高的精度指示出所有類型的故障是非常重要的，這樣長時間的電力供應(yīng)中斷所造成的停電事故，能源喪失，設(shè)備損壞和財產(chǎn)損失，工廠停產(chǎn)和經(jīng)濟衰退可避免或減至最低程度。高效率故障定位，使得電力變得便宜，安全，高效，整齊，清潔和可靠。本文回顧了故障指示器在輸電及配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。討論其原理，優(yōu)缺點，以及每種類型的故障定位技術(shù)。最后本文建議使用一種先進的基于故障產(chǎn)生高頻噪聲信號（FI-HF）的安裝在地線與電線塔之間的故障指示器。則故障產(chǎn)生高頻噪聲信號將被一個特別設(shè)計的"地球陷阱"和堆棧調(diào)諧器俘獲。2故障定位技術(shù)的評論故障定位技術(shù)可分為以下三大類：(1)基于基頻電流和電壓，(2)基于行波和高頻組件，以及(3)以這些基礎(chǔ)知識為基礎(chǔ)的方法。故障指示器可以安裝在變電站或輸電線路桿塔上.A.基于阻抗測量技術(shù)[1-81]有相當?shù)难芯抗ぷ骷{入為故障定位而發(fā)展基礎(chǔ)阻抗方法，無論是對一個終端數(shù)據(jù)的收集方法還是雙終端數(shù)據(jù)的收集方法。然而，跟所有其他以頻率為基礎(chǔ)的測量方法一樣，他們會受到線路故障電阻，線路負荷，震源參數(shù)等原因的限制。因此，精確度達到了則故障地點會被限制在總線路長度2-3%，不會有任何進一步的明顯改善，但會在不久的將來實現(xiàn)。主要的影響精確的故障定位方法因素有[9]：1）負載電流和阻性故障（電抗性影響）的綜合影響。阻性故障的影響對于接地故障來言可能會特別高，這代表了大部分的架空線路上的故障2）不準確的故障類型（故障部分）的鑒定3）零序分量相互電磁感應(yīng)的影響。4）線路參數(shù)的不確定性，特別是零序阻抗。在線路中往往很難獲得準確的零序阻抗阻值（Z）。Z阻值是受難以衡量的或可能是變數(shù)的土壤電阻率影響的。Z自身有20％的誤差，在計算故障位置可允許15％的誤差。5）不夠準確的線路模型，即不換位線路，則代表換位與充電電容是不會考慮。6）存在的平行或并聯(lián)的電抗器和電容器。7）負載流量失衡。8）測量誤差，電流電壓互感器錯誤，位數(shù)不足的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。提高故障定位準確度，重要的是要消除或減少故障定位算法造成的誤差。如果有更多關(guān)于系統(tǒng)的信息提供，該算法將會更為準確。對各種故障定位方法現(xiàn)已開發(fā)并利用了單端阻抗技術(shù)，其精度在大多數(shù)的實際應(yīng)用是可接受的。一個主要的優(yōu)點是不需要用到通信。若必須用到通訊通道，輸電線路會用到雙端故障定位方法。這些方法并不需要高速通信，可能使用調(diào)制解調(diào)器或類似的通訊工具聯(lián)系。兩端故障定位技術(shù)提供改進的故障位置的估算，不用任何前置設(shè)備，也不需要提供有關(guān)的如源阻抗的外部網(wǎng)絡(luò)信息。B．行波測量技術(shù)[IO-IS]多年來，電力行業(yè)都使用行波的方法成功地克服錯誤和局限性，在用傳統(tǒng)的以基頻為基礎(chǔ)的測量方法對故障定位。行波系統(tǒng)提供了比任何其它以前設(shè)備提供的更好精確度，但由于可靠性和維修的問題逐漸被遺棄，從而導致在技術(shù)對其興趣和信心的逐漸流失。最近，行波方法的重新出現(xiàn)是作為一種故障定位的代替。這主要是由于電力行業(yè)希望更快，更為準確的對故障定位，再加上在數(shù)據(jù)采集，GPS時間同步和通訊系統(tǒng)方面的改進。一般情況下，最新的為架空線路工作的行波故障定位系統(tǒng)，可分為三種模式：1）單端模式依靠于故障產(chǎn)生行波暫態(tài)。2）雙端模式依靠于故障產(chǎn)生行波暫態(tài)。3）單端模式依靠由斷路器運作產(chǎn)生的行波暫態(tài)。故障定位方法采用行波是獨立于網(wǎng)絡(luò)配置以及安裝在網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。這些技術(shù)都非常準確，但需要高采樣速率和相比于實施阻抗技術(shù)它們的執(zhí)行成本較高。C.基于測量技術(shù)方面的知識其他近期工作的重點放在發(fā)展技術(shù)故障用到的基礎(chǔ)知識方法上，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，專家系統(tǒng)和模糊理論等。這些技術(shù)往往依靠外部信息，如SCADA的警報，變電站和饋線開關(guān)的狀態(tài)，饋線測量，負載電壓傳感器等。3在傳輸和配電系統(tǒng)的應(yīng)用在超高壓輸電系統(tǒng)中，故障定位已被認為一個基本的要求。然而在配電系統(tǒng)中，它已經(jīng)不再發(fā)展。大部分故障定位技術(shù)如上所述，主要是開發(fā)和應(yīng)用于特高壓輸電系統(tǒng)中。事實上，由于超高壓輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)有著明顯的物理結(jié)構(gòu)和尺寸之間差異，大部分故障定位算法并不都適合這兩種情況。在另一方面在配電網(wǎng)中可以有不同的接地方式，所以必須考慮故障定位方法的運用。接地方式可作如下安排：直接接地。不接地。通過皮特森的線圈或電阻接地。中性點不接地系統(tǒng)和經(jīng)皮特森線圈F電阻中性點接地系統(tǒng)是所謂的非直接接地系統(tǒng)。在許多國家，它們被廣泛運用于配電網(wǎng)絡(luò)。當一個單相接地故障發(fā)生時，中性點非直接接地系統(tǒng)的故障電流比中性點直接接地系統(tǒng)要小得多。該系統(tǒng)運行時在故障點的小電流是一個優(yōu)點，但它對于檢測故障的位置，鑒定故障線路，尤其是在經(jīng)皮特森線圈F電阻中性點接地系統(tǒng)卻是一個缺點。[18]在配電系統(tǒng)中故障定位的傳統(tǒng)辦法由在網(wǎng)絡(luò)中操作斷路器和/或自動繼電器，和設(shè)法重新激勵反饋線路組成。故障可能因而被查出幾“疊代”。因為饋線往往被設(shè)計成一個開放環(huán)路的結(jié)構(gòu)，在一個故障成功定位以后分離故障的部分和重新激勵零件上游和下游是可能的。這種為所有主網(wǎng)絡(luò)進行故障定位的方法是可能的。它的主要缺點是所需的時間本地化故障段和其故障。在特定區(qū)域的程序里，全部或一部份顧客對于故障饋線，一些長期供應(yīng)中斷可能發(fā)生。最近，更多的工作將重點放在為配電系統(tǒng)開發(fā)新的故障定位技術(shù)。[13-23]表一列出普遍的利弊。表二是那些中性點直接接地的配電系統(tǒng)。在EW傳輸系統(tǒng)故障定位技術(shù)。表三是中性點非直接接地的配電系統(tǒng)。表1.故障定位技術(shù)應(yīng)用于超高壓輸電系統(tǒng)表2.故障定位系統(tǒng)應(yīng)用于中性點直接接地配電系統(tǒng)表3.故障定位技術(shù)應(yīng)用于中性點間接接地配電系統(tǒng)圖1：FI-HF電路原理圖4新故障指示器FI–HF的建議從表1至表3，可以看出是沒有故障定位儀裝在塔的沿線。K.M.Burdi[14]表示，該定位技術(shù)被用于配電系統(tǒng)，可以直接延伸向超高壓的系統(tǒng)。然而，事實上，在所有這三個超高壓階段插入線圈套和棧調(diào)諧器，是非常復雜和昂貴的，因此他們可能無法為工業(yè)應(yīng)用。本文提出了一種基于故障產(chǎn)生的高頻噪聲信號（Fi-HF）先進的安裝在地線與塔之間的故障指示器，如圖1所示。故障產(chǎn)生的高頻噪聲信號是被一個特別設(shè)計的"地球陷阱"[14]和棧調(diào)諧器俘獲。假設(shè)故障發(fā)生在如圖1的超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)B塔和C塔之間。當故障發(fā)生，故障噪音頻率在故障部位產(chǎn)生然后沿線路兩個方向遠離故障擴散。噪音頻率所產(chǎn)生的電流與電壓通過相互感應(yīng)式和電容式行間耦合擴大和伸縮電場和磁場誘發(fā)地線相互間故障噪聲。因此對地線，也存在著相互的噪音頻率，Na&Nc，沿地線的兩個方向擴散。提出FI-HF的原則是，地球陷阱電路拒絕或停止指定的窄帶頻率，然后在棧調(diào)諧濾波器中產(chǎn)生一個輸出信號。當故障發(fā)生時，噪音頻率從非常接近的故障的斷層走向棧調(diào)諧器傳來。這個棧調(diào)諧濾波器從寬帶噪聲頻率中選定頻率的頻段。撞擊最接近的棧調(diào)諧器后，然后噪音的頻率到達地球陷阱電路。所有噪聲頻率允許通過陷阱電路，但由故障端的棧調(diào)諧器濾波的頻率除外，它已接獲由地球陷阱電路一定程度上的衰減。因此，所有其他遠離故障點的棧調(diào)諧器只能接受一個低層次的選擇和被截成窄波段的頻率。所以其他棧調(diào)諧器只能過濾這些頻率的較低部分作為一個輸出信號。由于棧調(diào)諧器接近有高水平的過濾信號的故障點與其他棧調(diào)諧器低層次的輸出相比，有兩個最高的輸出，NLb&NLc，可以很清楚地表明該故障在塔B和塔C之間。5結(jié)論在輸電及配電系統(tǒng)的故障定位對公用事業(yè)來說是重要的，它可以協(xié)助快速分析故障和恢復電力，提高能量傳輸?shù)馁|(zhì)量。各種在可接受的誤差精度的故障定位方法，大多數(shù)已經(jīng)實際應(yīng)用，并已開發(fā)利用傳統(tǒng)阻抗為基礎(chǔ)的辦法。行波故障定位方法，獨立于已安裝在網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)配置和設(shè)備。這項技術(shù)非常準確，但需要高采樣速率和它們的執(zhí)行成本要高于實施阻抗技術(shù)的成本。最近，以科技為本的方法已經(jīng)受到更多的關(guān)注。不過，要發(fā)展到實際應(yīng)用也是一個漫長的過程。最后，選擇的故障定位方法，取決于網(wǎng)絡(luò)配置，是否有足夠的系統(tǒng)信息和通訊以及必要的公用設(shè)施。6感謝作者感謝英國皇家學會獎學金提供財政支持7參考文獻[1]A.T.Johns,P.J.MooreandR.Whitta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咖啡店創(chuàng)業(yè)計劃書第一部分：背景在中國，人們越來越愛喝咖啡。隨之而來的咖啡文化充滿生活的每個時刻。無論在家里、還是在辦公室或各種社交場合，人們都在品著咖啡?？Х戎饾u與時尚、現(xiàn)代生活聯(lián)系在一齊。遍布各地的咖啡屋成為人們交談、聽音樂、休息的好地方，咖啡豐富著我們的生活，也縮短了你我之間的距離，咖啡逐漸發(fā)展為一種文化。隨著咖啡這一有著悠久歷史飲品的廣為人知，咖啡正在被越來越多的中國人所理解。第二部分：項目介紹第三部分：創(chuàng)業(yè)優(yōu)勢目前大學校園的這片市場還是空白，競爭壓力小。而且前期投資也不是很高，此刻國家鼓勵大學生畢業(yè)后自主創(chuàng)業(yè)，有一系列的優(yōu)惠政策以及貸款支持。再者大學生往往對未來充滿期望，他們有著年輕的血液、蓬勃的朝氣，以及初生牛犢不怕虎的精神，而這些都是一個創(chuàng)業(yè)者就應(yīng)具備的素質(zhì)。大學生在學校里學到了很多理論性的東西，有著較高層次的技術(shù)優(yōu)勢，現(xiàn)代大學生有創(chuàng)新精神，有對傳統(tǒng)觀念和傳統(tǒng)行業(yè)挑戰(zhàn)的信心和欲望，而這種創(chuàng)新精神也往往造就了大學生創(chuàng)業(yè)的動力源泉，成為成功創(chuàng)業(yè)的精神基礎(chǔ)。大學生創(chuàng)業(yè)的最大好處在于能提高自己的潛力、增長經(jīng)驗，以及學以致用;最大的誘人之處是透過成功創(chuàng)業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)自己的理想，證明自己的價值。第四部分：預(yù)算1、咖啡店店面費用咖啡店店面是租賃建筑物。與建筑物業(yè)主經(jīng)過協(xié)商，以合同形式達成房屋租賃協(xié)議。協(xié)議資料包括房屋地址、面積、結(jié)構(gòu)、使用年限、租賃費用、支付費用方法等。租賃的優(yōu)點是投資少、回收期限短。預(yù)算10-15平米店面，啟動費用大約在9-12萬元。2、裝修設(shè)計費用咖啡店的滿座率、桌面的周轉(zhuǎn)率以及氣候、節(jié)日等因素對收益影響較大?？Х瑞^的消費卻相對較高，主要針對的也是學生人群，咖啡店布局、格調(diào)及采用何種材料和咖啡店效果圖、平面圖、施工圖的設(shè)計費用，大約6000元左右3、裝修、裝飾費用具體費用包括以下幾種。(1)外墻裝飾費用。包括招牌、墻面、裝飾費用。(2)店內(nèi)裝修費用。包括天花板、油漆、裝飾費用，木工、等費用。(3)其他裝修材料的費用。玻璃、地板、燈具、人工費用也應(yīng)計算在內(nèi)。整體預(yù)算按標準裝修費用為360元/平米，裝修費用共360*15=5400元。4、設(shè)備設(shè)施購買費用具體設(shè)備主要有以下種類。(1)沙發(fā)、桌、椅、貨架。共計2250元(2)音響系統(tǒng)。共計450(3)吧臺所用的烹飪設(shè)備、儲存設(shè)備、洗滌設(shè)備、加工保溫設(shè)備。共計600(4)產(chǎn)品制造使用所需的吧臺、咖啡杯、沖茶器、各種小碟等。共計300凈水機，采用美的品牌，這種凈水器每一天能生產(chǎn)12l純凈水，每一天銷售咖啡及其他飲料100至200杯，價格大約在人民幣1200元上下?？Х葯C，咖啡機選取的是電控半自動咖啡機，咖啡機的報價此刻就應(yīng)在人民幣350元左右，加上另外的附件也不會超過1200元。磨豆機，價格在330―480元之間。冰砂機，價格大約是400元一臺，有點要說明的是，最好是買兩臺，不然夏天也許會不夠用。制冰機，從制冰量上來說，一般是要留有富余。款制冰機每一天的制冰量是12kg。價格稍高550元，質(zhì)量較好，所以能夠用很多年，這么算來也是比較合算的。5、首次備貨費用包括購買常用物品及低值易耗品，吧臺用各種咖啡豆、奶、茶、水果、冰淇淋等的費用。大約1000元6、開業(yè)費用開業(yè)費用主要包括以下幾種。(1)營業(yè)執(zhí)照辦理費、登記費、保險費;預(yù)計3000元(2)營銷廣告費用;預(yù)計450元7、周轉(zhuǎn)金開業(yè)初期，咖啡店要準備必須量的流動資金，主要用于咖啡店開業(yè)初期的正常運營。預(yù)計2000元共計： 120000+6000+5400+2250+450+600+300+1200+1200+480+400+550+1000+3000+450+2000=145280元第五部分：發(fā)展計劃1、營業(yè)額計劃那里的營業(yè)額是指咖啡店日常營業(yè)收入的多少。在擬定營業(yè)額目標時，必須要依據(jù)目前市場的狀況，再思考到咖啡店的經(jīng)營方向以及當前的物價情形，予以綜合衡量。按照目前流動人口以及人們對咖啡的喜好預(yù)計每一天的營業(yè)額為400-800，根據(jù)淡旺季的不同可能上下浮動2、采購計劃依據(jù)擬訂的商品計劃，實際展開采購作業(yè)時，為使采購資金得到有效運用以及商品構(gòu)成達成平衡，務(wù)必針對設(shè)定的商品資料排定采購計劃。透過營業(yè)額計劃、商品計劃與采購計劃的確立，我們不難了解，一家咖啡店為了營業(yè)目標的達成，同時有效地完成商品構(gòu)成與靈活地運用采購資金，各項基本的計劃是不可或缺的。當一家咖啡店設(shè)定了營業(yè)計劃、商品計劃及采購計劃之后，即可依照設(shè)定的采購金額進行商品的采購。經(jīng)過進貨手續(xù)檢驗、標價之后，即可寫在菜單上。之后務(wù)必思考的事情，就是如何有效地將這些商品銷售出去。3、人員計劃為了到達設(shè)定的經(jīng)營目標，經(jīng)營者務(wù)必對人員的任用與工作的分派有一個明確的計劃。有效利用人力資源，開展人員培訓，都是我們務(wù)必思考的。4、經(jīng)費計劃經(jīng)營經(jīng)費的分派是管理的重點工作。通常能夠?qū)⒖Х鹊杲?jīng)營經(jīng)費分為人事類費用(薪資、伙食費、獎金等)、設(shè)備類費用(修繕費、折舊、租金等)、維持類費用(水電費、消耗品費、事務(wù)費、雜費等)和營業(yè)類費用(廣告宣傳費、包裝費、營業(yè)稅等)。還能夠依其性質(zhì)劃分成固定費用與變動費用。我們要針對過去的實際業(yè)績設(shè)定可能增加的經(jīng)費幅度。5、財務(wù)計劃財務(wù)計劃中的損益計劃最能反映全店的經(jīng)營成果。咖啡店經(jīng)營者在營運資金的收支上要進行控制，以便做到經(jīng)營資金合理的調(diào)派與運用?？傊陨纤械牧椈居媱?營業(yè)額、商品采購、銷售促進、人員、經(jīng)費、財務(wù))是咖啡店管理不可或缺的。當然，有一些咖啡店為求管理上更深入，也能夠配合工作實際需要制訂一些其他輔助性計劃。第六部分：市場分析2019-2021年中國咖啡市場經(jīng)歷了高速