供用電技術論文范文
時間：2023-03-15 16:11:02
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篇1
【摘要】分析我院在電氣工程訓練實踐教學中存在的不足,提出一項教學改進措施,即對原有的實踐教學內容進行提煉和整合,增加有關電子產品制作方面的內容,加強電工電子技術在訓練中的應用,推進實踐教學和現代生產實踐的緊密結合。
【關鍵詞】電工電子技術實踐教學生產實踐
1引言
電氣工程訓練是我院面向工科非電專業及大文科專業開設的一門公共實踐課程,學習的主要內容就是安全用電常識和基本的電工電子技術知識及實踐操作技能。
2實踐教學的現狀和改進措施
(1)實踐課程簡介
根據專業的不同,電氣工程訓練有兩個教學模式。對于工科非電專業,開設電氣工程訓練A,共40學時;圍繞三相籠型異步電動機的控制,訓練工科學生一些簡單的電氣控制方法、控制手段,使之理解電氣控制方面的基本知識和操作技能,了解電氣控制在工程中的應用。對于大文科專業,開設電氣工程訓練B,共40學時;通過室內照明電路的設計、安裝、調試與檢修實踐,讓學生懂得安全用電,學習常用電工工具和儀表的使用,掌握最基本的電工技能。
(2)實踐教學存在的不足之處
從近三年的教學實踐過程看,存在的不足之處有兩點:
第一,教學內容不夠充實,學生做起來前緊后松。為期一周的電工訓練,前三天的實踐內容是理論教學和基礎實踐;后兩天的內容是創新設計,占用時間偏長。
第二,教學實踐內容和現代生產實踐結合度不夠,電工電子技術含量偏低。電氣工程訓練A的實踐內容是交流電動機的交流接觸器控制線路;電氣工程訓練B的實踐內容是照明電路的安裝實踐,在電路中用的是電感式鎮流器。在科技發展日新月異的今天,這些電路已不是最常用的電路了。
(3)實踐教學改進措施
針對在電氣工程訓練中存在的現狀,對原有的實踐教學內容進行提煉和整合,在電氣工程訓練中增加電子產品制作的內容。對于非電專業的學生,可以選擇制作一些和已有的實踐項目相關且簡單實用的電氣產品。參加電氣工程訓練A的學生,可以選作PLC控制器;參加電氣工程訓練B的同學,可以選作電子鎮流器。學生在電工實踐過程中,通過對電氣產品的研制、組裝和調試的親身體驗,了解電工電子技術的應用,探知最前沿的科學技術,推進實踐教學和現代生產實踐的緊密結合。
3實踐教學改進后的實施方案
(1)實踐教學內容
電氣工程訓練實踐經過改進后的教學內容可概括為四個教學環節、六大教學模塊。四個教學環節包括理論教學、基礎實踐、創新設計和產品制作;六大教學模塊包括元器件認識、工具儀表使用、電路原理和電路設計、線路板制作、組裝和配線、調試和檢修。
在教學實踐過程中,六大教學模塊的實施是滲透在四個教學環節中完成的。可以看出,和電氣工程訓練B相比,電氣工程訓練A的電工電子技術信息含量大、實踐操作難度高。
(2)教學實施方案
教學內容的難易程度以及時間安排不是一成不變的,在教學過程中需要把握三點:
第一,理論與實踐相結合。理論教師在理論教學環節主要講解安全用電常識、元器件認識與檢測、電氣原理圖識圖、實踐操作技能四方面知識。脫離實踐操作的理論知識不用講,和實踐操作聯系不大的理論知識要少講。通過理論教學,學生可以運用掌握的理論知識指導自己的電氣工程實踐,這才是理論教學的真正目的。
第二,因材施教。專業不同,采用的教學方法和教學手段就不同,講授的教學內容也不同;專業相同基礎不同,教學內容的側重點就不同,對三表學生要突出應用能力和實踐技能的[培養,對素質高、學習能力強的學生要進行精英培養。
第三,課內教學與課外活動相結合。對于參加電氣工程訓練興趣高、產品制作有獨到見解的學生,教師要積極引導,把課內教學內容和學生課外科研活動、素質教育活動有機結合起來,并給予必要的指導。
(3)激發學生興趣的方法
為了更好地完成教學任務,實現預期的教學目標,要充分調動學生參與實踐的主觀能動性,激發學生的興趣和培養創新意識。
第一,確定靈活、直觀的教學方法。在理論和實踐教學過程中,結合板書、多媒體課件及實物展示等教學手段,采用演示教學和漸進式啟發教學相結合的教學方式,在激發學生興趣、培養自學和獨立思考能力等方面下功夫,使教學效果不斷提升。對于基礎實踐項目,主要以演示教學為主,通過演示教學,學生把容易理解和接受的感性知識上升為可以指導自己實踐操作的理性知識。對于創新實踐項目,主要以漸進式啟發教學為主。通過啟發教學,開闊學生的思路,培養同學們獨立完成實踐項目的能力。
第二,采用不同的考核標準。在教學過程中,要根據不同專業、不同基礎的學生,調整實踐項目在量和質上的要求,制定相應的考核標準,讓每個學生都能體驗到完成實踐項目的成就感,激發學生的學習興趣。學生有了興趣,教學目的就容易達到了。
第三,實行多方位的獎勵制度。在基礎實踐環節,可以把一個班級分成幾組,組和組之間比賽,哪個組完成的又快又好,哪個組就有額外加分,并把名次寫在黑板上。這樣就能激發學生之間團結合作、協同作戰的意識和動力。在產品制作實踐環節,可以把課內教學和課外的素質教育活動相結合,給成績優異者頒發獲獎證書和獎金,鼓勵學生參加科研活動。
篇2
關鍵詞：非開挖技術；導向鉆鋪管；電力管道；免開挖施工
隨著城市經濟的快速發展和城市化進程的加快，電力工程建設項目日益增多。采用電力電纜輸送電能，占地面積小，不占地面空間，不受路面建筑物的影響，也不需要在路面架設桿塔和導線，易于向城市供電而且使市容整齊美觀。因此，現在纜化的工程也越來越多。常規電纜工程的施工都是開槽鋪設電力管道，施工時需要占用路面，妨礙交通；開挖回填時容易損壞原有管線；渣土外運引起漏灑揚塵；回填坑槽及恢復路面容易造成不均勻沉降，路面下陷或突起，給車輛和行人帶來不便。而且由于用電申請時間的不一致，常常是今天挖開，明天填上，后天又“破肚開膛”，產生了令市民深惡痛絕的馬路“拉鏈現象”。因此，常規的施工技術越來越不適應城市發展的需要。
近幾年來，廈門市加大了城市規劃、建設和管理的力度，《廈門城市道路管理辦法》也規定，新建道路交付使用未滿5年不準“開膛破肚”。2007年1月還專門出臺了《廈門市人民政府辦公廳關于加強島內城市道路挖掘施工管理工作的通知》，新的管理辦法嚴格了審批權限，規定挖掘時間在5天以內、開挖長度在100米以下的項目由市政園林局歸口審批；超過這些期限的由市政園林局和市城管辦聯合會審，影響重大的開挖項目還要報市政府審批。此外，廈門市還首次建立了道路挖掘計劃預申報制度，規定每年12月份報送下年度、每年5月份報送下半年較大的道路管線建設項目計劃；除緊急情況外，沒有預申報的開挖項目不予審批。道路挖掘施工現場必須規范設立公示牌，并經道路分級管轄的市政管理部門驗收合格后方可開工。這些規定也增加了常規電纜工程的施工難度。申請時不容易，申請到了又要支付高額的城市道路挖掘修復費。因為是屬于懲罰性質的賠償，例如開挖水泥砼路面，不管實際開挖寬度的大小，就算只開挖30厘米寬，也是按整塊板的面積計算，賠償金額很大。
在這種情況下，非開挖技術的優勢就體現出來了。非開挖技術是指利用各種巖土鉆掘的技術手段，在地表不開溝(槽)的條件下鋪設、更換或修復各種地下管線的施工新技術，改傳統的挖槽鋪管和修復施工方式為鉆孔鋪管和修復。與傳統的挖槽施工法相比，非開挖技術具有不影響交通、不破壞環境，施工周期短，社會效益顯著等優點，尤其適合在一些無法實施開挖作業的地區，如鬧市區、高速公路、鐵路、建筑物、河流、農作物及植被保護區等，進行管線鋪設、更新或修復。按施工工藝可分為：導向鉆進鋪管技術、遁地穿梭鋪管技術、頂管掘進鋪管技術、頂管鋪管技術。其中導向鉆進鋪管技術的優點是：采用導向儀導向，導向探測與管線探測相結合，能有效調整鉆頭，避開管線，適合復雜地層條件下施工；鋪管直徑、長度和材料范圍較寬，適合1000mm以下管徑，主要采用PE管鋪設和鋼管鋪設；對地表干擾小，施工速度快，施工精度高，是發展最快的一種非開挖施工法。又因為廈門城區的地下管網比較復雜，所以我局進行非開挖施工時大多采用導向鉆進鋪管法。下面就詳細介紹一下導向鉆進鋪管法的施工工藝。
首先，對所鋪設管線的位置地形進行測量，設計出鉆孔的最佳曲線，開挖工作坑和接受坑。
其次，進行導向鉆的施工。先用放置在地表的導向鉆機，根據預先設計的鋪管線路鉆一個遠小于預鋪管道口徑的導向孔，然后回拖回擴頭，將孔徑擴大到超過預鋪管道口徑的1.2—1.5倍，隨后將管線拉入，實現非開挖鋪設新管。導向鉆鋪管施工由3個階段組成，即鉆導向孔、回拖擴孔和回拖管材。
1鉆導向孔
用導向鉆頭從預定的入土點以一定的傾角準確地按規定管線走向鉆進。導向鉆頭為前端帶噴射口的斜面非對稱式鉆頭，內部放置有定位信號發射儀，鉆頭前端噴射出高壓泥漿的射流作用與鉆頭的切削作用共同在地下形成孔壁，泥漿還起到和降溫作用，并使孔壁迅速固定成型。在地面上用接收機可以探測到鉆頭在地下的經緯坐標、深度、傾斜率、斜面方向等參數，通常每鉆進一根鉆桿定位一次。鉆桿長度隨機型而變，機型越大，鉆桿越長。鉆機操作人員根據測出的參數，判斷鉆孔位置與設計軌跡的偏差，隨時進行調整，確保鉆孔沿設計軌跡前進。當回轉和給進同時進行時，鉆孔呈直線延伸，而只給進不回轉時，受斜面反力作用，鉆孔朝鉆頭斜面的方向偏轉。鉆桿不斷補接，直到鉆頭達到接收井或從目標位置鉆出地面。
2回拖擴孔
導向孔完成后，在接收井中或目標位置將導向鉆頭更換為直徑大于已有管孔的錐形回擴頭。這種鉆頭表面有呈螺旋狀排列的高硬度碳化鎢金屬，使之在回拉鉆桿的作用下將孔擴大，鉆頭圓周上分布的小孔可噴射出高壓泥漿，其作用與鉆導向孔過程相似。在回程擴孔時，泥漿泵會向孔壁提供足夠的鉆進泥漿液，在松動的孔壁表面迅速形成一層護壁泥漿層，回抽時要在回擴頭后側不斷補接鉆桿。回擴頭到達鉆機后，在接收井接上新回擴頭再次回擴。擴程可反復多次，使管孔直徑逐次擴大，直到管孔達到設計要求。
3回拖管材
擴孔結束后，應用清孔器進行清孔。清孔時要注意泥漿比重，保證泥漿質量。當清孔達到鋪管要求后，進行回拖前的準備工作，復查管材的質量及搬運過程中是否損傷，管材焊（連）接是否符合規定，檢驗完畢后方可鋪設。回拖管材時，產品管材在擴好孔的孔中是處于懸浮狀態，管壁四周與孔洞之間由泥漿，這樣既減少了回拖阻力，又保護了管材在回拖時防腐層的磨損。此時，操作人員要注意控制好鉆機的拉力和速度，確保所鋪設管材不受損害。
最后，在完成牽引管施工后，才開始砌筑檢查井。
下面舉個工程實例來說明一下非開挖技術在電力工程施工中的具體應用。
例：新建110KV湖濱南變10KV梅園線工程的設計是從新建110KV湖濱南變饋出一條電纜至禾祥梅園開關站901，該電纜從變電站引出后沿著湖濱南路北側已建電纜管溝及新建的管溝向東敷設敷設至梅園開關站901。其中，有一段需要橫穿湖濱南路。而湖濱南路屬于市區主要干道，車輛川流不息，地下管線縱橫交錯，道路兩側還有綠化喬木。眾所周知，管線橫穿道路采用常規方法施工，公路的一半基槽需采用大開挖的方式，待管線鋪設完畢回填后，再施工另一半管線。該施工方法雖然簡單，但對交通運行及市區環境都不可避免產生了一定的影響：施工時容易引起噪音，粉塵，震動和廢氣；妨礙交通（堵塞，中斷或改線）；破壞環境（綠化帶，公園和花園）；影響市民生活和商店的營業；安全性差；綜合施工成本高。而這些不足正好是非開挖技術的優勢所在。因此工程采用導向鉆進鋪管技術，以非開挖方式進行電力管道穿越。該工程開挖4M*2M*1M的工作坑和接受坑，擴孔直徑達φ500MM，采用φ160×4根PE管穿越，穿越長度約為46米，最大穿越深度為自然地面以下3m；鉆機入土點位于湖濱南路北側，出土點位于湖濱南路南側；入土角度為10°，出土角度6°。該工程具有不污染環境，不影響交通，施工周期短等優點。
參考文獻
［1］葉建良.非開挖鋪設地下管線施工技術與實踐［M］.中國地質大學出版社，2000，（3）.
篇3
【論文關鍵詞】高等職業教育；教學改革；課程建設；供用電系統
隨著社會各領域對應用型人才要求的不斷提高，高等職業教育必須把工作重點放在提高教育教學質量上。課程是構成專業培養方案和教學計劃的基本單元，課程教學質量是人才培養質量的關鍵。教育部“關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見”指出，課程建設與改革是提高教學質量的核心。也是教學改革的重點和難點。
“供用電系統”是高等職業教育“供用電技術”專業的主干課。課程綜合應用“電路、電子、電機”知識，構建電力系統知識體系，為后續專業課提供“夠用、實用”的知識平臺，是專業基礎課和專業課程之間的橋梁和紐帶。
在課程教學改革和課程建設中，確定了“立足崗位、工學結合、突出應用、培養能力”的教學改革和課程建設基本原則。圍繞這一原則，進行了教學改革實踐探索：以滿足崗位需求為宗旨構建課程內容體系；以工學結合為目標改革教學模式，建設雙師隊伍闥；以能力培養為主線改革教學手段、教學方法、考核方式；以突出應用為核心建設教學資源，編寫富有高職特色的配套教材。
一、以滿足崗位需求為宗旨．構建課程內容體系
開展課程教學改革，教育理念首先要轉變。就是要打破傳統的精英教育觀念，以就業為導向，樹立人才培養目標適應生產一線需要的觀念，立足為生產一線培養應用型工程技術人才，體現在課程教學內容上，就是要突出針對性、應用性和實用性圓。依據電力行業的發展方向，一線崗位對人才的需求，改革課程教學內容體系。通過對電力行業人才規格需求的調研，確定了“供用電技術”專業人才的知識、能力和素質結構。在此基礎上。參照供電公司的《技術崗位規范》、國家勞動和社會保障部的《電力行業職業技能鑒定規范》，對“供用電系統”教學內容進行了全面改革，確定了新的課程內容體系。把“供用電工程”分解為“供用電系統”、“供電設備”、“供用電系統繼電保護”三門課。針對崗位需求，調整“供用電系統”的內容，增加供配電系統接線、工廠供電，刪除了電力系統調頻、穩定；精簡不對稱短路部分內容，突出實用性；按照專業技術應用性原則。增設限制短路電流技術措施的內容。新的課程內容體系突出針對性、應用性和實用性，體現學生的職業能力培養，滿足生產一線對應用型人才的需要，突顯了高職教育特點。
二、以工學結合為目標．改革教學模式
工學結合是高等職業教育人才培養模式改革的重要切入點，也是課程教學模式改革的目標。按照工學結合本質，課程教學模式改革重點是教學過程的實踐性、開放性和職業性，而實驗、實訓、實習是三個關鍵環節。圍繞這三個環節，積極探索工學交替、任務驅動的教學模式。
在教學環節上，從整個專業教學角度審視課程需要的實踐環節，將課程與實習、實訓視為緊密聯系的有機整體。發揮“供用電系統”課程在專業基礎課和專業課之間承前啟后的作用，設計了實踐—認識一再實踐的工學結合式教學模式：理論教學前，設置認識實習、電工基礎實訓，給學生以感性認識；理論學習和提升之后。設置專業電工、電氣運行、變電站仿真、電網仿真等職業性實訓，讓學生把理論帶回現場。進行知識的應用，培養、提高實踐能力。
在實驗、實訓內容開發上，提出將實驗、實訓內容與教學內容相結合，使三者相互滲透，密切結合。根據課程內容要求，開發潮流仿真、倒閘操作、無功調壓仿真、短路模擬等課內實驗；設計變電站仿真、電網仿真等集中實訓項目。課內實驗和集中實訓相配合，使理論、實踐教學形成有機統一的整體。
在課程改革實踐中，圍繞工學結合這一目標，構建的課內與課外、校內與校外，相互銜接、相互配合的教學模式，體現了“供用電系統”課程教學過程的職業性、實踐性、開放性思想，實現了應用型人才的培養目標。
三、以能力培養為主線．深化教學手段、教學方法、考核方式改革
采用現代化教學手段，強化學生實踐動手能力和學習能力的培養。建立“講、演、練”—體化教室，如電氣運行講練室等，在講練室對倒閘操作等教學內容邊講邊演邊練，實現“教、學、做”一體化教學，加強學生動手能力培養。課堂教學提倡恰當運用現代教學技術，如多媒體、CAI課件、教學片等，使它們和傳統教學手段互相補充，相得益彰。探索網絡教學，運用現代信息技術實現教學課件、授課錄像、教學大綱、教案、習題、參考文獻目錄等教學資源上網開放，培養學生自主學習能力。
運用靈活多樣的教育教學方法，提升學生的學習能力。運用啟發式教育，培養良好的思維習慣：在某些知識的講授上，采用追溯法，帶領學生回到“問題被提出的年代”，設想“在當時的條件下，如何解決這個問題”，啟發、引導學生在思考中尋找答案，培養學生良好的思維習慣；運用類比法，提高知識理解力：用車上貨物突然增加會導致行進速度下降類比電力系統無功負荷突然增加會導致系統電壓水平下降，解釋無功負荷增加與系統電壓水平下降的關系，讓抽象的概念在直觀教學中被理解。合理運用教學方法，不僅教會學生“該怎么做”，更是訓練他們“去尋找打開知識大門的鑰匙”，培養學習能力，為學生適應工作崗位、乃至終生學習奠定基礎。
加強考核方式改革，培養學生自主學習能力。考核是教育測量的工具，不僅是對學習成績的評定，更重要的是對學習習慣的培養和學習方向的引導。考核方式改革就是培養學生主動學習的習慣。加大過程考核力度，采用口試、考查作業、寫小論文、分組互測、討論、試講等方式，激發學習主動性。筆試考核以測試應用能力為主，提出理論考試以工程概念、工程計算為主，不出偏題、怪題、脫離生產實際的問題。教學手段、教學方法、考核方式改革使課程教學改革向微觀屢面推進，使能力培養落到實處，有力地推動了課程建設，提高了課程教學質量。
四、以突出應用為核心．建設教學資源．編寫富有高職特色的配套教材
重視教學資源的建設，通過不斷推進教學資源的建設提高課程教學質量。在教學資源建設中，由重視教師的“教”轉向關注學生的“學”，視學生為學習主體，針對學習主體建設教學資源。教學資源結構形式上注重整體學習環境的創設，建設課程基本信息如教學大綱、教學日歷、學習參考書目、教案、教學課件、課后習題及解答、教學軟件工具、課程素材庫等。
教學資源網絡化建設實現了學生在不同時間、不同地點進行網上自主化、個性化學習。以學生的學習需求為出發點的教學資源設計、網絡化建設，改變了教學資源不滿足學生自主學習需要的現狀，發揮了其指導學習的作用。
教材是教學內容的載體，是教師與學生溝通的橋梁，是教學活動正常有效進行的保證。確保優質教材進課堂，是課程改革和課程建設的關鍵。以突出應用為原則編寫特色教材是課程教學改革的一項重要內容。圍繞新的課程內容體系，開展了應用性教材建設，編寫了富有高職特色的《供用電系統》教材。在教材編寫中，始終堅持“突出應用”的原則，即內容強調理論聯系實際、理論為實踐服務，知識內容以夠用為度，以應用為目的，力求使學生“明基本概念、懂基本原理、強實際應用”。教材內容中刪除了繁雜的理論推導，突出實用計算，增加了應用性練習。改革后的教材內容，突出了應用能力的培養，為后續專業課構筑了“夠用、實用”的知識平臺。
五、以工學結合教學模式為目標．建設“雙師型”教學隊伍．實施新教師培養導師制
教師是課程改革和建設的實踐者，是實現課程建設目標、保證課程改革和建設可持續發展的必要條件。建設“雙師型”教學隊伍，重視培養新教師，是課程建設的一項重要工作。
在教學隊伍建設中，以工學結合教學模式為目標，不斷加強“雙師型”教師隊伍的建設。建立教師工程實踐制度，教師要到現場工程實踐半年時間，提高自身工程實踐能力，獲得工程師職稱。通過工程師任職能力培養，建設了“雙師型”教師隊伍，提高了教師隊伍工程實踐能力及指導實踐教學的能力，滿足了工學結合教學模式的需要，在課程教學改革中發揮了顯著作用。超級秘書網
篇4
參考文獻的寫作是作者在這一科學領域的問題進行研究并且還有一定的研究成果，參考文獻的寫作也是對科學研究的更進一步的深入探討。下面是學術參考網的小編整理的關于信息系統論文參考文獻，希望可以在大家寫作當中帶來幫助。
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篇5
論文關鍵詞:用電檢查;題庫;考核
隨著中國電力事業的不斷發展,無論在電源建設、電網建設和用電客戶的增長上,都向前邁了一大步。用電檢查作為用電管理工作的重要組成部分,屬于電網經營企業依法行使對用電客戶受電裝置進行檢查的企業行為,是國家電力法律賦予電網經營企業的權利和義務。近些年來,大部分地方用電容量和客戶量比以前增長一倍還要多,而用電檢查人員數量基本沒有增加,在人員數量配備跟不上發展需要的現實條件下,提高用電檢查人員的素質就顯得迫在眉睫。為了大力實施國網公司“人才強企”戰略,加快培養高素質技能人才隊伍,提高國網用電檢查人員職業技能水平,由國家電網公司策劃,吳琦同志擔任主編的生產技術培訓專用教材——《用電檢查》,目前已在國網內部全面推廣開來。為公正客觀評價用電檢查人員的職業能力,改進培訓考核的方式及效果,幫助受訓人員把握培訓教材要點,根據國網公司集團化運作、統一人才培養的工作要求,開發一套與《用電檢查》相配套的能力考核標準題庫,對用電檢查人員建立健全培訓、考核機制有著十分重要的意義。
一、電力系統用電檢查背景
1.用電檢查概念
用電檢查就是電力企業為了保障正常的供用電秩序和公共安全而從事的檢查、監督、指導、幫助用戶進行安全、經濟、合理用電的行為。
2.用電檢查現狀
目前用電檢查主要呈現以下特性:
(1)電力行政管理部門對電力安全管理缺失,用電檢查管理職能基本消失。由于客戶用電安全長期缺乏監督管理,客戶用電安全形勢惡化嚴重,導致客戶用電設備故障比例逐年增加,已經影響到電網的安全穩定運行。
(2)社會輿論導向片面強調供電企業服務社會的義務,卻忽略了電網安全需要供電企業和用電客戶共同維護的事實,影響了供電企業維護電網安全和用電秩序,導致電力設施破壞和竊電事件逐漸增多。
(3)用電檢查人員在為客戶服務的過程中,提出的安全用電合理要求與客戶自身經濟利益以及電力優質服務之間的矛盾越來越多。這在一定程度上增加了用電檢查協調工作的難度,使電力企業陷入兩難境地。如果滿足客戶要求,則增加了事故發生的風險;如果不滿足客戶要求而以安全為先對客戶施加壓力,則帶來了客戶對電力優質服務工作的不滿,影響供電服務形象。
3.做好用電檢查對供電企業的要求
目前,違章用電、竊電方法繁多、并呈高技術化傾向,而用電檢查工作人員的技術水平及相關檢測設備難以滿足要求,致使一些隱蔽性的、高技術性的違章用電、竊電行為難以被查到,這就需要提高用電檢查人員的業務能力和服務水平。在日常的用電檢查工作中,部分用電檢查人員往往只注重檢查結果而忽略檢查程序,致使客戶懷疑檢查的合法性,反告供電企業侵權。用電檢查人員在開展用電檢查過程中,對用戶線路存在安全隱患的情況,應及時幫助用戶提出整改措施,提高服務廣大用戶的能力。
供電企業用電檢查人員應具備如下條件:作風正派,辦事公道,廉潔奉公。已經取得相應的用電檢查資格。聘為一級用電檢查員者,應具有一級用電檢查資格;聘為二級用電檢查員者,應具有二級及以上用電檢查資格;聘為三級用電檢查員者,應具有三級及以上用電檢查資格。經過法律知識培訓,熟悉與供用電業務有關的法律、法規、方針、政策、技術標準以及供用電管理規章制度。
二、用電檢查題庫開發的目標與基本原則
從當前用電檢查的現狀可以看出,提高供電企業用電檢查人員綜合素質,對提高供電檢查工作的質量起著至關重要的作用。隨著《用電檢查》教材的推廣,針對用電檢查人員對自身職業能力水平的考核也成為目前給予解決的重要問題。怎樣能夠公正客觀評價用電檢查人員的職業能力,改進培訓考核的方式及效果,幫助受訓人員把握培訓教材要點?為了解決上述問題,本課題小組根據國網公司集團化運作、統一人才培養的工作要點,針對《用電檢查》培訓教材開發了一套與之相配套的能力考核標準題庫。根據這套標準題庫對用電檢查人員進行全面考核,設立考核標準,建立健全培訓、考核機制,爭取做到通過制定標準的考核體制來有效的考核,評價用電檢查人員從而提高用電檢查人員的整體職業素養。
1.用電檢查題庫開發的目標
建立覆蓋用電檢查應具備的基礎、專業基礎、專業和職業素養、相關法規和條例等知識;涵蓋用電檢查工作中應具備的基本、專業和相關操作技能;以培訓教材為依據、以培訓模塊為基礎的考核題庫。題量和難度將滿足對用電檢查人員不同等級員工進行能力評價和各類培訓項目考核的需要。對各網省公司考核題庫的開發現狀進行調研的基礎上,開展創新型的研究。命題思維方式實現由傳統經驗型向現代技術規范型的轉變。
2.制定統一的考核標準
在制定題庫開發大綱時,考慮到用電檢查人員的職責有所不同,針對不同職責的用電檢查人員進行不同考點的考核,因此對其按配電與營銷兩部分制定考核模塊與考核標準。
為了考核盡可能的全面,因此,用電檢查題庫應做到涵蓋面盡可能廣,因此,用電檢查題庫的開發主要包含以下題目類型:實操題、識圖題、計算題、綜合分析、案例題匯總、以及理論知識五部分。
3.考核題庫開發的基本原則
在確定考核項目時遵循以下基本原則:
一是保證所選考核項目的典型性與代表行。做到全面反映用電檢查標準的各個等級的技能水平。二是保證所選考核項目的涵蓋面盡可能廣。在命題時,盡可能的將用電檢查的主要內容全部涵蓋其中。三是堅持統一性與針對性想結合。考核項目的開發上,對基本素質、基本技能要規定統一的內容和要求。并針對不同類型用電檢查人員在考核內容上側重點有所區別。這樣既統一了基本考核的標準,又適應了不同類型用電檢查人員的職能所在。
三、考核模塊的設定
用電檢查題庫從考核方式上主要分為機考題與實際操作題兩部分。機考題主要考核用電檢查人員對用電檢查基本概念,基本技能機型考核。實際操作題,則對用電檢查人員實際動手能力、解決問題的主觀能動性等方面進行考核。用電檢查題庫從考核題目類型上分為單選,多選,識圖、判斷、計算、案例分析以及技能操作這幾種類型。
1.配電部分考核模塊設置
配電部分考核模塊主要內容包括:架空絕緣配電線路施工及驗收規程;10kV及以下架空配電線路設計技術規程;低壓電氣設備;低壓電氣設備的選擇;低壓配電設計知識;低壓成套配電裝置知識;配電變壓器;高壓斷路器;互感器;隔離開關;高壓熔斷器;避雷器;電力電容器;接地裝置;配電線路的基本知識;配電線路常用材料及選擇;配電線路常用設備及選擇;電桿基礎;電桿組裝和立桿;拉線及其安裝;導線連接;導線架設;弧垂觀測;接地裝置的安裝;接戶線、進戶線安裝;無功補償裝置的容量選擇及電氣元件的配置無功補償裝置安裝與調試;無功補償后用戶負荷的確定;10kV配電所主接線方式;導線直接連接方法;導線接續管連接方法;通用電工工具的使用;常用安裝工具的使用;滅火器的使用;電氣安全工器具的使用;萬用表、鉗型電流表的使用;絕緣電阻表的使用;接地電阻測試儀的使用;單臂、雙臂電橋的使用;登高工具的使用;腳扣、登高板登桿操作方法和步驟;工程常用十個繩扣的打法;拉線制作、安裝;接戶線安裝;架空導線緊線、放線操作;導線在絕緣子上的綁扎、線夾上的安裝操作;服務程序和行為規范;營銷服務禮儀;動力箱(盤)安裝;低壓成套裝置安裝;無功補償裝置安裝;接地裝置安裝;剩余電流動作保護裝置的選用、安裝;剩余電流動作保護器的運行和維護及調試;低壓設備運行、維護;低壓設備檢修、更換;低壓設備常見故障處理;低壓電氣控制原理圖;低壓電氣接線圖;照明施工圖的識讀;動力供電系統圖;高、低壓配電所系統圖;配電線路路徑圖;配電線路桿型圖;桿塔組裝圖和施工圖;配電線路地形圖;電力用戶功率因數要求;提高功率因數的方法;繼電保護及自動裝置在配電網中的任務和作用;繼電保護及自動裝置的基本原理;主保護、后備保護與輔助保護;電力系統對繼電保護的基本要求;10kV配電網中線路保護配置;電力變壓器保護配置;高壓電動機的繼電保護;低壓開關電器安裝;低壓電器選擇;低壓供電設備驗收;導線的選擇;電動機直接啟動控制電路安裝;電動機幾種較復雜控制電路安裝;電動機無功補償及補償容量計算;10kV配電變壓器及臺架安裝;10kV配電設備安裝;10kV配電設備常規電氣試驗項目及方法;編制配電設備安裝方案、驗收方案;10kV配電設備巡視檢查項目及技術要求;10kV配電設備運行維護及檢修;10kV配電設備常見故障及處理;10kV開關站的運行維護;10kV箱式變電站的運行維護;農網配電設備預防性試驗標準及試驗方法;室內照明、動力線路安裝;照明器具的選用和安裝;照明、動路回路驗收及技術規范;電桿基坑開挖要求;電桿組裝工藝要求;起立電桿工器具的選用;起立電桿操作方法;桿塔組立施工方案的編寫;10kV配電線路施工方案的編寫;10kV配電線路竣工驗收;10kV配電線路導線架設;10kV絕緣配電線路導線架設;10kV配電線路導線拆除;配電室、配電箱、箱式變電站電氣接線;配電線路巡視檢查;配電線路運行維護及故障處理;配電線路缺陷管理;配電線路事故搶修;經緯儀的使用;經緯儀在配電線路測量中的應用;電力電纜基本知識;電力電纜的敷設施工;10kv電纜頭的制作;電力電纜線路運行維護。
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關鍵詞：線損；預控；電能營銷管理；系統；綜合；組織結構；激勵機制
中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A
0.前言
線損是電網客觀存在的損耗，是企業經營中重要的參考指標和核心經濟數據，實施嚴格的線損預控和線損管理是企業經營和管理工作的長期性任務和戰略性工作。進行線損預控工作要告別傳統的出發點和立足點，要以電能營銷管理這一新角度作為平臺，展開線損深層次的控制與管理，以電能營銷管理的作為分析線損原因的出發點，確立線損研究的核心和重點，對線損實行電能營銷管理條件下的全面控制和預防，確立線損產生的關鍵過程和主要原因，在構建市場化電能營銷管理體系的同時，做到對線損切實而有效地預控和治理。
1.線損的相關概述
1.1 線損的電力行業定義
線損是指在電能供應、傳輸和分配環節中因設備、線路、操作、網絡等原因產生電能上的損耗。電力企業一般將供電量和用電量之差作為線損電量，將線損電量與總共電力電量的比值作為線損率。
1.2 線損的類型
線損是無法避免的正常電量消耗，根據損耗的部位可以將線損劃分為：理論線損，即電力網絡中電阻消耗的電量損耗；管理線損，既因電力網絡管理不當而出現的電量損耗；統計線損，即因統計工作缺失而產生的供電與用電電量的損耗。其他線損，因電力計量裝置誤差、人為因素、不明原因造成的電量損耗。各種線損會單獨存在，同時也可能集中出現，這給線損預控和管理造成了極大的不便，新時期電力高效率發展目標的確立為線損管理提供了現實性的目標和任務，相信隨著理論的突破和方法的創新，對各種類型線損進行全面地預控和有效管理成為可能和必然。
2.電力企業在線損預控中存在問題
2.1 企業和個人對線損預控認知不足
當前線損預控工作在電力企業層面、具體操作個人層面都存在認識上的問題，這導致線損預控沒有明確的目標，線損預控工作與其他工作沒有清晰的邊界，這導致線損預控不能引起企業的關注，線損預控人員的工作得不到職能部門的支持，導致線損預控工作偏離企業主營業務之外，引不起企業和員工的重視，形成了線損預控工作的缺位。
2.2 線損預控組織結構存在問題
線損預控需要現代化的組織體系和治理結構作為基礎，而從電能營銷管理的實際情況看線損預控沒有必要的組織形式，也沒有切實的治理結構，這導致電能營銷管理目標難于實現，線損預控的職能難于發揮，結果造成電能營銷管理水平低層次徘徊，線損預控能力和價值得不到體現。特別是一些人忽略電能營銷管理的價值，失去線損預控的整體目標，在各部門、各班組之間形成了線損預控的鴻溝，有礙于電能營銷管理的細節溝通和現實性保障，進而造成線損預控的困難。
2.3 線損預控缺乏激勵機制
由于電能營銷管理設計各級部門和企業各個單位，如果出現個別單位配合上積極性不強，則會導致電能營銷管理能力不足，進而產生線損預控的問題。最為集中的表現是激勵機制難于體現和發揮應有的價值，無論是電能營銷管理的實際，還是線損預控的具體細節，都沒有激勵機制作為基礎，導致其他部門對電能營銷管理沒有穩定地支撐，其他個人對線損預控的落實缺乏積極性，最終對電能營銷管理帶來范圍和力度的影響，出現線損預控不嚴格、不規范等實際問題。
3.提升電力企業線損預控的措施和方法
3.1 提升企業全員對線損預控的綜合認知水平
應該用綜合的眼光去看待線損預控工作，要將電能營銷管理工作與線損預控工作整合在一起，通過電能營銷管理加強對線損的認知，以線損預控提升電能營銷管理水平。形成這樣一種良性循環的基礎是提高對線損預控工作的綜合認知水平。要爭取企業領導層面對電能營銷管理過程和結果的重視，以電能營銷管理作為線損預控工作開展的平臺。在企業員工中展開線損預控的宣傳和教育，使員工認識到線損預控的綜合功能和系統價值，更好地將精力和工作投入到線損預控工作之中，對線損預控予以全方位支持，提升線損預控的效果和質量。
3.2 優化線損預控的組織管理體系
當前電力企業要將自身建立成“一強三優”的現代型企業，使公司管理、營銷、發展有組織、目標的保障，以科學作為組織管理體系的推進器，發揮組織資源、管理結構等各方面優勢，激發企業各職能部門參與線損預控的積極性，提升線損預控的價值空間，更有效地進行電能營銷管理。當前線損預控要落實以電能營銷管理為基礎的組織管理體系建設責任目標，合理利用企業各部門的資源，發揮電能營銷管理在系統上的優勢，利用電能營銷管理對線損預控工作進行組織化和體系化建設，在加強電能營銷管理的同時，構建線損預控的新平臺和新體系。
3.3 提高電費核算水平
電費核算人員工作的好壞會直接影響到電力波動，在進行人工審核和系統自動審核的過程中，如果發現了電力企業電量出現異常情況，我們的電費核算人員都要在第一時間進行處理，提供異常處理單據，并及時聯系抄表人員到現場核對電表計數，并將最終核對的結果反饋到上一管理層，及時發揮營銷稽查管理系統中的作用，對營銷精英的情況進行全方面地了解和掌握，及時發現問題并解決問題。從源頭上解決問題，保證電能營銷管理的正常運行。
3.4 建立和完善線損預控的激勵機制
在電能營銷管理工作中要將線損預控看作是一項綜合性技術與經濟的參數和指標，將線損預控與電網規劃、結構完善等工作列為戰略性的核心工作，將提高線損預控準確性、電量抄核、反竊電工作作為企業工作重心，以此來獲得電力企業管理部門、調度部門、用電營銷管理等有關部門的支持，落實線損預控工作的職責，增加對線損預控相關部門的考核，以有效的全面激勵作為提升線損預控水平的保障。
3.5 避免人為因素造成的線損波動
抄表的質量與營銷管理環節中線損波動是有直接聯系的，在實際線損波動的管理中，我們的工作人員主要是通過對供電區域內用戶的類別以及點煙來分析制定有效的抄表計劃，并嚴格按照計劃實施。最大限度地擺正抄表工作完成的效率和質量。并建立科學高效的績效考核閱讀方法，加強對現場抄表人員在的角度與管理，進一步保證電量數據的準確可靠。
結語
電能營銷管理是電力企業應對市場化需求和獨立發展趨勢的新型工作，當前企業要正確認識營銷工作的價值，從經濟和管理的角度展開對管理、技術的重新認知，創新電能營銷管理的組織平臺和操作體系，更為完整地進行線損認知，從網絡改造、營銷體系建設、線損分析、強化管理等層面入手，建立起預控線損的措施和體系，在實施電能營銷管理主要職能和功能的同時，做到多角度、新層面對線損的預控和管理。
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篇7
充足、及時的電力供應如影隨形地伴隨著我們，它幾乎已經變成像空氣一樣的人生必需品，使我們開始將它的存在視作理所當然、天經地義。
然而你有沒有想過，要保證時時處處充足高效的電力需求，這是一個多么龐大復雜、耗費人力和心力的工作？
你光鮮生活的背后，是一群默默提供服務的貢獻者，盡管他們的勞動常常被人們習以為常地忽略。這群人有個共同的名字―“電力人”，而盛萬興是他們其中表現搶眼的一員。
盛萬興，中國電力科學研究院配電研究所所長，教授級高級工程師，博士生導師，國網公司“智能配電網優化規劃與高性能控制科技攻關團隊”學術帶頭人，“配電變壓器節能技術”北京市重點實驗室主任，“先進配電自動化與配電網優化控制”國家電網公司重點實驗室主任。長期從事配電網技術研究、開發及管理工作。近年來，致力于智能配電網仿真、自愈控制、自動需求響應、分布式發電、微電網、主動配電網等研究，先后承擔國家973/863支撐計劃、國家自然科學基金、國網公司科技項目等30余項，出版專著15部，180余篇，獲專利、軟件著作權60余項，制訂國家、行業、企業標準30余項，獲省部級科技獎20余項，培養博士后、博士、碩士研究生30余名，主持工程應用項目累計數十億元產值，取得了巨大經濟與社會效益。
特別是“十二五”以來，他帶領科技攻關團隊，系統地開展了智能電網技術研究開發，在智能配電網規劃、仿真、自愈、微電網等國際前沿的智能電網理論方法、關鍵技術研究中取得了多項重要成果，率先在國內31個省（市）成功實施了配電網供電模式、風險評估、自愈控制、數模仿真、分布式發電并網與微電網等試點示范工程。近年來，先后在國際電工領域三大頂尖組織IEC、IEEE、CIGRE發起成立了配電網、微電網技術標準工作組，使中國成為召集人，有力地促進了我國智能配用電技術發展，極大地提升了國際影響力。
挑戰一：地域廣闊、
規模巨大、差異顯著
應對：逆向規劃，系統解決中國配電網建設模式
我們總會自豪地說，祖國幅員遼闊，地大物博。
然而相對于基礎設施建設而言，廣袤的國土，多樣的地形氣候條件，都會成為建設的天然屏障。
以我國體量之巨大，地理環境之復雜，如何保證大規模、穩定、安全、無障礙供電，挑戰著電力人的智慧。
電網是支撐國民經濟與社會發展的重要基礎設施，配電網擔負直接向用戶供電的重要任務。由于電能具有難以存儲的自然屬性，電能的配送要與用戶用電的需求相匹配才是經濟的。傳統的電網規劃方法是從發電環節到用戶自上而下按電壓等級布局電網、布點變電站，只考慮供用電量的總體平衡，不考慮用戶分布、用電需求與特點。面對分布廣泛、差異顯著又體量巨大的配電網，這種單向規劃思路會帶來巨大投資，而且供電效果差。如何破解這一難題？
盛萬興首次提出基于負荷―電網協調的優化規劃方法，進而提出建立基于供電模式的配電網規劃設計思想。
供電模式是界定電網結構、供電單元和電網裝備等供電系統主要組成要素的電網規劃設計方案，它統籌了供電設施配置與用電需求的協調匹配，具有規劃針對性強、適應地域差異化、顯著節約投資的優點。
在我國大規模配電網建設改造的迫切需求下，盛萬興的團隊系統地建立了覆蓋我國東、中、西部供用電需求的96種配電網典型供電模式庫，開發了配電網優化規劃設計系統等，出版專著6部，制定了配套技術標準與規范，填補了國內外供電模式研究空白，大大提高了體量巨大的配電網建設改造的經濟性與有效性，解決了偏遠無電地區電網延伸供電難題。研究成果已廣泛用于城鄉配電網建設改造工程，節約投資上百億元。
特別需要指出的是，我國農村配電網覆蓋2800多個縣（市、區），服務全國80%以上的人口，售電量超過50%，是配電網建設中突出的“老大難”問題。在新農村電氣化建設的形勢下，盛萬興創新性地提出“集大成”思路，針對服務社會主義新農村建設，提供結構合理、設備先進、電能優質、供電可靠、安全經濟、節能環保、可持續發展的新型農村電網供電模式與建設方案，建設綜合示范工程，建立標準化供用電示范區、示范村。
近年來我國配電網建設與發展的實踐證明，盛萬興及其團隊富有成效的研究，系統地解決了世界上規模最大、地域廣闊復雜的中國配電網建設模式問題。研究成果對配電網的規劃、建設、運行管理、優質服務等方面都具有直接、重要的指導作用和廣泛的推廣應用價值，為我國配電網建設改造奠定了堅實的科技支撐基礎。
挑戰二：點多線長、
高損耗、低電壓、突
發過載
應對：全網優化、綜合治理、重點突破，提供完整解決方案
有電可用是否就萬事俱備了？當然不是。
配電網具有顯著的地域分散性，線路長、設備多，用電隨機性強、負荷峰谷差大。因而，配電網的電能配送損耗（線損率）高、末端供電質量（電壓合格率）不穩定、設備抗過載能力要求高。這些都迫切需要通過技術創新加以解決。
其一，我國城鄉配電網損耗占電網損耗總量70％左右，配電變壓器損耗占配電網損耗總量30%～70%，空載損耗在深夜時甚至能占到變壓器損耗的50%～80%。降低配電網和配電變壓器損耗是電網降損節能的重點。
其二，城鄉配電網中，當供電電壓低于標準規定的允許下限值統稱為“低電壓”，嚴重的低電壓（190伏以下）將導致部分家用電器無法正常使用，影響生產生活。同時，農村低壓電網用電安全形勢嚴峻，人身觸電傷亡等重大安全事故時有發生，對供電企業和電力客戶均造成了嚴重影響。
其三，在農村配電網中，配電變壓器全年絕大部分時間處于輕載運行狀態，但用電負荷時段較為集中，春節及農忙等時期農村用電負荷急劇增長,部分地區配電變壓器短時段嚴重過載運行，因過載燒毀情況也時有發生，嚴重影響了生產生活。據統計，部分配電臺區全年集中高峰用電時間僅持續1～2周，其他時間均處于近空載或輕載（負載率10%左右）運行狀態，如果將具有這類負荷特征的臺區配電變壓器均更換為1.5倍或2倍額定容量的配電變壓器，則額外投資將超過10～30億元，其壽命期內空載損耗將增加70～123億千瓦時，投資大、年均利用率低、運行費用高，造成大量能源和資金浪費。
針對上述問題和需求，盛萬興團隊系統地提出了降低電能損耗、提升配電網供電質量、保障安全供用電的整體技術解決方案，并出版專著2部。突破了配電網經濟運行分析、變壓器突發過載、生物體觸電特波識別等關鍵技術，研發了關鍵裝備與系統，申請發明專利20余項，制定了配套的行業/企業技術標準與規范，為實現配電網降損增效、合格供電、安全運行提供了有效技術手段。
配電網線損高的原因主要是電網結構相對薄弱，裝備水平落后，降損工作缺乏政策引導和激勵機制。盛萬興提出，配電網節能降損必須兩條腿同時走路，從技術和管理兩個層面采取“三抓”舉措，以提高綜合指標為主抓全網一體化線損分析與管理，以實施全網無功優化為主抓網絡優化和經濟運行，以降低變壓器損耗為主抓設備單元，實現科學降損，尋求綜合降損1+1+13 的效果。他的團隊開發了省市縣一體化線損計算分析與管理系統、全網無功優化與控制系統，還研制了國際首臺高效節能的有載調容調壓變壓器等關鍵設備。通過上述辦法，使配電網綜合線損率降低1.5個百分點，減少電量損耗218億千瓦時，低壓線損率平均降低2.533 個百分點。
據統計，存在“低電壓”的配電臺區有25萬座，超供電半徑的10kV線路12695條，低壓線路430713條，如按照常規方式全面改造電網，則需投資近千億，投資大，周期長。針對“低電壓”問題，盛萬興通過大量調研分析，深層揭示我國配電網“低電壓”問題發生根源，系統性研究“低電壓”綜合治理方法與技術，優化電網資源配置，達到少投資、短周期解決低電壓問題的目的。經過種種舉措，使居民年端電壓不合格時間由350小時降至104小時，試點單位居民端電壓合格率平均提高3.712 個百分點。項目成果在國網公司農網系統得到推廣應用，農村低電壓治理周期縮短約50%，節約投資約70%，對我國農村2203.7萬戶低電壓治理發揮了重要作用。
近年來，春節等節假日農村外出務工人員集中返鄉，造成用電負荷驟增、變壓器過載甚至燒毀嚴重，春節保供電成為供電部門的嚴峻挑戰。盛萬興帶領團隊迎難而上，攻克了提高變壓器過載能力的關鍵技術，研制了系列化高過載配電變壓器，過載能力達到1.5倍額定負荷持續運行6小時，1.75倍額定負荷持續運行3小時，2倍額定負荷持續運行1小時的設計要求，損耗性能參數與同容量常規配電變壓器完全相同，可有效解決“大馬拉小車”問題，降低配變空載損耗。與大容量配電變壓器相比，將節約電量超過70億千瓦時，節約投資超過10億元，為相關供電企業帶來了可觀的經濟和社會效益。
針對剩余電流動作保護器投運率低，導致農村低壓電網用電安全難以得到有效保障問題，盛萬興團隊在生物體觸電電流變化特征及識別方法研究方面取得重大突破：在國際上首次建立了生物體觸電電流波形數據庫，設計了低壓線路剩余電流仿真計算模型和絕緣子等低壓供用電環節的剩余電流試驗測試平臺，提出了剩余電流動作保護器分級協調配合方法，制定了《農村低壓電網剩余電流動作保護器配置導則》等系列技術標準，研發了低壓供用電安全保障系統，實現了低壓電網的數據監測、安全運行和管理等功能；并完成4省9縣試點工程建設，試點單位總保護器和中級保護器安裝率和投運率均達到100%。工程投運以來未出現保護器誤動和越級跳閘問題，用電安全得到了有效保障，解決了農村人身觸電傷亡頻發問題。
挑戰三：設備繁多、
系統復雜、管控難度大
應對：統一平臺、集成設備、接納新能源，構建智能電網
近年來配電網的發展面臨兩大突出問題：一方面，配電網體量龐大而分散、設備種類多、運行環境差，運行維護與管理困難；另一方面，隨著分布式可再生能源發電的接入，配電網逐步演變成為含分布式電源的有源配電網，增加了系統復雜性，運行控制難度加大。如何實現對配電網有效的管控，保障為用戶提供可靠、優質、高效、綠色的電力供電，是配電網技術發展的重點和難點，也是構建智能配電網的核心目標。
智能電網是采用先進的信息通信技術“武裝”電網基礎設施（電網智能化），實現對電網運行狀態的有效監測、分析、控制與管理。國際上智能電網的重點也正是智能配用電。實質上，電網智能化要求實現自動化、信息化、互動化的高度融合。由于歷史原因，我國配電網的自動化、信息化系統均按業務需要獨立建設、“孤島”運行、信息異構，現場的數據采集設備也是功能分散、重復配置。構建智能配電網，必須解決好技術架構設計、系統平臺統一、信息資源整合、設備功能集成等關鍵技術問題。
盛萬興結合我國配電網特點及發展需求，組織30余家科研生產單位協作攻關，開展智能配電網建設的基礎性關鍵技術研究與開發，填補了國際智能配電網建設模式的研究空白，奠定了我國在智能配電網技術領域的國際領先地位。
他首次提出了含分布式電源的智能配電網技術體系與層次建模方法，建立了112個智能配電網典型模型庫及具有國際領先水平的數模混合仿真平臺；首次提出了集成型智能變電站建設模式、智能配電臺區建設模式等重要創新思想與概念；首次提出了智能配電網的風險辨識與自愈、“分布式電源―儲能―負荷”分組優化、微電網能量自平衡/功率自平滑等創新理論方法。出版專著6部，發表SCI/EI檢索論文100余篇。突破了智能配電設備一二次融合平臺、智能配電終端統一支撐平臺、統一信息交互總線、智能配電網風險預警與自愈控制、分布式電源并網/微電網自適應協調控制等一系列關鍵技術，研發了關鍵設備與系統，申請發明專利150余項，制定國際/國家/行業/企業技術標準與規范30多項，成果應用于29省智能配電網試點示范工程。奠定了我國智能配電網技術發展的堅實基礎。
“智能配電終端”是配電網智能化的關鍵設備，具有量大面廣、功能需求多樣的特點。目前，國內外配電終端設備的種類繁多、功能單一、可靠性低、互換性差等問題突出。盛萬興團隊設計開發了用于研制多功能一體化智能配電終端的統一支撐平臺開發工具，突破硬件平臺、軟件平臺的關鍵技術，實現“統一支撐平臺”的軟硬件集成優化，可快速研制各類智能配電終端產品，并支持硬件即插即用與靈活擴展、軟件移植和在線升級，從根本上解決了目前配電終端存在的一系列突出問題，縮短新產品開發周期75%，降低研發成本60%以上。
基于該平臺開發的多功能一體化智能配電終端產品，實現了生物體特波檢測、瞬時功率檢測、電壓無功優化、三相不平衡帶載調節等多項關鍵技術突破與集成創新。用于配電網中，一臺智能配電終端可替代多臺單一功能設備，實現了對配電網運行狀態的全采集、全可控，以及故障處理、無功補償、損耗管理、諧波治理、負荷不平衡調節、漏電檢測保護等綜合應用功能，保證了配電網供電的安全可靠、優質高效，解決了供電可靠性低、供電質量差、用電安全隱患多、電能損耗高、運行維護困難等難題。試點示范工程累計應用智能配電終端1.76萬臺，節支2.3億元。
截至2012年底，盛萬興團隊主導完成11省13縣智能配電網示范工程建設，試點區域供電可靠率平均提高0.11個百分點，居民端電壓合格率平均提高0.64個百分點，低壓線損率平均降低1.33個百分點。項目驗收專家組認為：研究成果在智能配電臺區、中低壓配電網統一數據采集與集中監控平臺、企業一體化信息管理平臺和營配調模式優化等方面達到了國際領先水平，多項成果填補國內外空白。研究成果已在國網公司系統27個省（區、市）全面推廣應用，取得顯著經濟社會效益，得到地方政府和電力客戶的充分肯定，中央電視臺、中國能源報、中國電力報、國家電網報等主流媒體給予廣泛報道。
節能減排，提倡清潔能源是國家能源戰略的方向。然而新能源發電如何應用，如何接入電網，如何實現火電、水電、核電、風電等的統一協調運行，都是十分棘手的問題。
赫爾洪德移民新村地處內蒙古草原深處，遠離主網電源點，是我國中西部無電地區的典型代表，村民們生活簡陋，電話、網絡、電視等生產、生活的社會基礎設施缺乏。那里年平均可照時數4452.7小時，日照時數2916.5小時；風功率密度等級屬于4級，年有效風速小時數達7318小時。新村牧戶103戶，牧民生活用電和奶牛生產基地等用電功率上百千瓦。怎么解決這類偏遠地區村子供電，造福百姓？
盛萬興帶領團隊，經過幾個月的理論分析與若干次實地考察、討論，提出一種“電源―負荷”分組優化的微電網建設模式，充分利用了當地的風、光資源，大大降低了建設運維成本，所建的微電網工程3年來運轉正常。法國電力公司等多家單位參觀后，都感慨中國的微電網工程能建設得如此先進、可靠。
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隨著我國經濟發展，企業擴大生產規模，用戶自建變電站日漸增多，供電企業對用戶變電站開展用電檢查工作的壓力亦越來越大。現時用電檢查技術落后、用電檢查人員人數不足、工作任務繁多均容易引起現場用電檢查工作的紕漏，此時引入高科技手段協助現場用電檢查工作的開展顯得尤為重要。本論文通過簡要分析用戶變電站現場用電檢查工作現狀，提出存在問題，并利用信息化軟件的優勢特點，設計現場用電檢查工作軟件，闡述軟件的主要功能、技術手段及應用范圍，力求解決工作中存在的問題，使現場用電檢查工作變得更加科學、更有效率、更易管理。
【關鍵詞】用戶變電站 用電檢查 信息化 軟件
近年我國經濟發展迅猛，企業紛紛加大在一線城市投資，隨著生產規模的擴大，企業以自建變電站來滿足日益增長的用電需求。相對于供電企業，在滿足增供擴銷目標的同時，對用戶變電站的用電檢查工作壓力亦驟然增大。而在知識經濟時代，信息化技術的飛速發展給用電檢查工作帶來新型方法。對科學技術的加以利用將有助于減緩用電檢查工作的壓力，提高用電檢查工作的效率，提升用電檢查工作的質量。
1 用戶變電站現場用電檢查工作現狀
由于用戶供電線路與整個電網相連，其變電站運行狀態的好壞，直接影響著電網的安全、穩定，亦影響著全市用戶的供電質量，所以，加強對用戶變電站用電檢查的工作變得尤為重要。在日常現場用電檢查工作中，一般通過巡視、查閱來檢查用戶用電設備的運行情況、檢驗記錄及周邊環境的變化，隨著用戶變電站日益增加，傳統現場用電檢查模式所引發的隱患已日漸突出，主要表現為：用電檢查人員數目與新建用戶變電站數量不成正比，人工巡視、查閱、手工紙介質記錄的工作方式存在著人為因素多、管理成本高、無法監督人員工作狀態及用戶變電站檢查記錄容易丟失、不易找回等明顯缺陷，已無法適應現場用電檢查工作的要求。
2 信息化技術在現場用電檢查工作中的運用
信息化技術運用在現場用電檢查工作中，主要是指發展智能化工具為代表的新生產力，并使之造福于用電檢查工作中。信息化技術在與過去人工檢查方式不一樣的是，它具有龐大規模的、自上而下的、有組織的信息網絡體系，以現代通信、網絡、數據庫技術為基礎，配以圖像識別、文件掃描、快速錄入/讀取、數據分析等功能，供用電檢查人員輔助決策。除此之外，用電檢查工作信息化能減少大量的人力工作，有效地避免人為錯誤。
3 軟件在現場用電檢查工作中的應用
將應用功能通過開發軟件的方式安裝在用電檢查人員的手機、平板電腦等移動電子設備上，以移動網絡、無線網絡等方式接入互聯網與營銷系統服務器連接，通過數據共享、數據傳輸等方法，實時讀取、分析用戶變電站用電檢查相關數據，利用軟件功能開展用電檢查工作。見圖1。
4 軟件在現場用電檢查工作中的優勢
4.1 便攜性
相比以往現場用電檢查工作中需帶上用戶檔案、作業表單等大堆文字資料的累贅，信息化技術能使現場用電檢查工作變得盡可能的簡單便捷，它可以把所有的用戶檔案、作業表單、規章制度等紙質材料弄濃縮在一個工作軟件里，用電檢查人員只需帶上已安裝此軟件的手機或平板電腦等移動電子設備即可完成整個現場用電檢查工作，無需額外負重。
4.2 智能性
為防止因用電檢查人員一時疏忽大意或工作狀態不佳等人為因素造成所需現場用電檢查工作步驟的缺失，以致影響工作效率、降低工作質量、延誤用電檢查工作的完成，工作軟件可以將現場用電檢查工作所有事項固化在移動電子設備上，備以準確記錄現場用電檢查工作的時長，對工作的把控能力得到大幅提高，亦有助于日后合理安排用電檢查工作計劃。而在用電檢查過程中，通過調用用戶數據，結合實際檢查情況，加以營銷系統服務器運算對比分析，工作軟件可提出用電檢查相關結果、意見或建議，供用電檢查人員參考，提高工作質量，其智能化一覽無遺。
4.3 高效性
信息化社會環境使人們變得更習慣、更頻繁地使用電子設備，人們寧愿用電子設備打字都不愿意人手寫字。通過工作軟件，在滿足用電檢查人員錄入習慣、更為快速地記錄信息的同時，更可以將人與人之間的對話轉化為文字，解決因錄入困難導致無法記錄信息，造成重要信息遺漏的問題，保證用戶檔案能實時更新，易于用電檢查人員翻查，有助于加深對用戶變電站的了解、加強對用戶變電站的掌控。
4.4 經濟性
整個現場用電檢查工作系統只需開發工作軟件，直接接入營銷系統服務器并安裝在用電檢查人員自身的電子設備上，無需二次購置軟件服務器及電子設備，容易維護并適合用電檢查人員使用習慣，解決以往單一工作特定使用單一電子設備的資源利用率較低問題。日后隨著用電檢查工作的發展，或用電檢查工作職能的調整，僅需對工作軟件進行相應修改，保持最新的工作狀態，大幅節約公司資源，可延展的優勢使工作軟件具有良好的經濟性。
4.5 環保性
使用移動電子設備能將紙張使用率降到最低。現時在用電檢查工作中需要留存的用戶資料，需要由用戶打印或復印后交給用電檢查人員，連同作業表單及用電檢查結果通知，由用電檢查人員人工一并錄入營銷系統。而錄入系統后，紙質資料又需進行碎紙處理，浪費大量人工、時間、紙張，既不環保也不省心，通過工作軟件能將此部分工作交給電子設備完成，減少大量人工操作，亦能做到節約紙張，踐行環保理念。不僅于此，通過電子設備錄入，能防止人為私自改動資料，確保其真實性，杜絕一切事故發生的隱患，提高現場用電檢查工作的有效性。
5 用電檢查工作軟件主要應用技術
5.1 圖像識別
圖像識別是利用計算機對圖像進行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標和對像的技術。如圖2所示。
在對用戶變電站開展現場用電檢查工作中，巡視檢查相當重要，設備運行情況、高壓線纜運行狀況、安全工器具配備擺放、設備編號及計量裝置、警示欄設置等都需要通過肉眼檢查。圖像識別技術，可以弱化檢查人員的主觀能動性，強化客觀規律性，發現用戶變電站運行存在問題。用電檢查人員在對所需檢查的設備拍照后，工作軟件運用圖像識別技術與原始合格照片進行比對，該技術能自動識別兩張照片中相似的圖像，得出比對的結果，并輸出照片間相異的部分供用電檢查人員參考，以便進行二次檢查確認，增加檢查工作的可靠性。
5.2 文字識別
文字識別主要通過電子設備識別文字并將圖像轉化為文本，其深層次地利用了圖像識別技術，并加以抽取圖像中的文字特征，比對識別后將文字以文本方式輸出。如圖3所示。
在對用戶變電站開展現場用電檢查工作中，用電檢查人員需要保存用戶必要文件資料，如定檢記錄、試驗記錄或缺陷記錄等，使用文字識別技術可將現場檢查資料即時轉為文本內容，易于管理用戶檔案。亦可供用戶即時完善記錄中需要改正的問題，提高用電檢查工作的效率。
5.3 語音識別
語音識別技術是將人類語音中的詞匯內容轉換為計算機可讀的輸入，例如按鍵、二進制編碼或者字符序列。與說話人識別及說話人確認不同，后者嘗試識別或確認發出語音的說話人而非其中所包含的詞匯內容。如圖4所示。
在對用戶變電站開展現場用電檢查工作中，用電檢查人員與用戶交流頻繁，需要詳細了解用戶運行方式、運行特點及運行難題等方面的內容，在相互溝通的過程中，必然沒有足夠的時間錄入其中重點，而語音識別技術可通過抓取語音轉換為文字，方便用電檢查人員保存內容。用電檢查人員只需要用語音輸入想要記錄的內容，或將與用戶交流的對話進行錄音，工作軟件自動將語音轉化為文本，通過此功能便可全部、無漏地保存信息，有助于用電檢查人員解決用戶需求、完善用戶用電屬性、加深對用戶變電站的了解。
5.4 數據分析
數據分析是指用適當的統計分析方法對收集來的數據進行分析，將它們加以匯總和理解并消化，以求最大化地開發數據的功能，發揮數據的作用。如圖5所示。
在對用戶變電站開展現場用電檢查工作中，現場記錄的數據可以通過營銷系統服務器實時運用統計分析方法進行分析，用電檢查人員可即時對用戶變電站運行提出相應意見及建議，提高工作效率。在現場用電檢查工作后，還能運用數據分析方法對數據進行深層次分析，對該用戶變電站運行情況深入了解，比對全市用戶變電站運行狀態，分析用戶行為，對日后開展現場用電檢查工作提供準確的數據支撐。
6 用電檢查工作軟件功能
如圖6所示。
6.1 基本檔案
顯示用戶檔案信息，數據利用網絡數據接口與營銷系統數據庫互通，內容與營銷系統實時同步，查詢如業擴信息、聯系人信息、設備臺賬等基本資料，顯示用戶設備試驗周期、調度人員名單等用戶變電站資料;顯示該用戶變電站用電檢查的歷史記錄，查詢如運行情況、設備缺陷信息。顯示該用戶變電站所在地址，通過GPS定位，實時導航到達路線，便于用電檢查人員前往。
6.2 表單生成
在用電檢查工作前，根據用戶變電站的電壓等級、用戶級別、用戶類型、特殊事項等條件，生成用戶變電站專屬工作表單，表單顯示工作內容全部事項，并記錄用電檢查人員名單、表單生成時間及結束時間，存入數據庫。
6.3 作業開展
頁面逐項顯示用電檢查工作所需事項，每項完成后點選完成按鈕，運用圖像識別技術，對用戶變電站進行巡視檢查，如檢查出現問題，可輸入記錄;如有數值型項目，可輸入數字，或提供該項目上下限數值供檢查人員參考;如需保證用戶設備不能移位，可進行定位。對缺失未檢查的項目作出提醒，防止錯漏。顯示用電檢查項目歷史記錄，提示與歷史記錄有結果差異的項目。運用語音識別技術，保證無缺失地記錄雙方在現場用電檢查中交流的重要內容。作業完成后，由雙方在設備中簽字確認，并記錄整個作業工作時長。
6.4 資料錄入
運用文字識別技術，記錄及存檔需增加保存的用戶文件。
6.5 數據分析
一方面是對用戶變電站的分析：根據用電檢查結果，對變電站設備運行情況、定檢記錄、維護區間等歷史數據進行比較，統計問題次數、出現時間等結果;并將相應數據分別與全市同電壓等級、同用戶級別、同用戶類型進行橫向比較，得出用戶變電站運行綜合情況，有益于用電檢查人員加強對用戶變電站突出問題的檢查，亦有益于供電企業加強對該用戶變電站、甚至全市用戶變電站的管控。
另一方面是對用電檢查人員及現場用電檢查計劃的分析：根據用電檢查工作的實施情況，對用電檢查人員的工作時長、工作質量進行個人及多人橫向比對，對用電檢查人員的工作效率作出總結;亦能分析用戶變電站現場用電檢查工作的耗費時間長短，有助于日后合理安排現場用電檢查工作計劃。
6.6 工作計劃
顯示年度、月度現場用電檢查工作計劃，讓用電檢查人員提前了解工作安排，并可由管理人員制定或修改用電檢查工作計劃。
7 結論
隨著大客戶出現的越來越多，對大客戶的管理在電力企業中占有越發重要的地位，而伴隨著社會的進步，信息化技術的發展必將有益于滿足現代電力服務理念的要求，用電檢查工作軟件就是基于信息化技術誕生的產物。而通過用電檢查工作軟件，在現場用電檢查工作中能獲得良好效果：
7.1 實現了現場用電檢查工作的科學化和規范化
用電檢查工作軟件改變了以前現場用電檢查工作的隨意性和不可控性，堵塞在用戶變電站現場用電檢查工作過程中的人為化漏洞，防止檢查不到位和露肩情況的發生，杜絕了現場檢查結果因為人為原因錄入錯誤等差錯情形。
7.2 提高了現場用電檢查工作的效率和準確率
用電檢查工作軟件可以有效提高現場用電檢查工作的效率，利用信息化手段代替以往工作中所需的大量的人工操作，實現了現場用電檢查工作管理的規范化、標準化、程序化，使現場用電檢查工作有了質的飛躍。
7.3 通過數據分析可供企業提供決策依據
用電檢查工作軟件可將用戶實際用電情況快速記錄，營銷系統服務器可根據用戶所有歷史信息進行用電分析、設備運行分析、用戶維護能力分析等專業問題分析，給供電企業對大客戶的管理提供決策依據。
7.4 體良好的經濟效益和可發展性
用電檢查工作軟件無需耗費大量錢財物力購買服務器及運行設備，在日后使用的過程中，更能根據科學技術的發展和實際現場用電檢查工作的需求完善其功能且無需付出額外的硬件設備費用，這是人工操作所無法獲取的經濟效益，為現場用電檢查工作的不斷進步奠定基礎。
參考文獻
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篇9
關鍵詞：感應耦合電能傳輸 信號雙向傳輸 反射阻抗 調頻調制
中圖分類號：TM 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2013）06-0222-02
0、引言
感應耦合電能傳輸（Inductive Coupled Power Transfer，簡稱ICPT）技術是基于電磁近場耦原理，結合了現代電力電子技術、磁場耦合技術、現代控制理論和大功率高頻電能變換技術，實現用電設備以非電氣接觸方式從電網獲取電能的技術，具有可移植性好、穩定性高、環境親和力強等特點。能夠解決傳統供電技術在需要線纜拖拽、供用電設備之間頻繁移動、粉塵等易燃易爆環境中的隱患，是一種新型實用的供電技術，但是在ICPT系統的實際應用中，比如鉆井設備，人體內置醫療設備等，往往需要檢測設備的運行狀態或傳輸控制指令，這就要求ICPT系統具有電能與信號同步傳輸的能力。其中電能傳輸通道給系統運行提供動力和能量，信號傳輸通道用于傳輸狀態信息等數據。
本文研究了基于感應耦合電能傳輸系統能量通道的信號雙向傳輸方法，即信號在系統原邊和副邊之間的雙向傳輸。對于信號從原邊向副邊的傳輸，論文改進了載波頻率的選擇策略，減少了能量的損耗。同時，重點優化了其信號解調方案，在信號采樣與包絡整形之間增加了信號與能量的隔離環節，解決了原文中的信號傳輸穩定性問題，并通過了實驗驗證。
1、ICPT系統及其能量信號同步傳輸問題概述
感應耦合式電能傳輸技術（ICPT）綜合了現代電力電子技術、磁場耦合技術、現代控制理論和大功率高頻電能變換技術，實現用電設備以非電氣接觸方式從電網獲取電能的技術。
感應耦合電能傳輸系統的原理如圖1.1所示，主要由初級回路（整流濾波、高頻逆變、發射線圈）和次級回路（拾取線圈、整流濾波、功率調節）組成。系統將工頻交流電經整流濾波變為直流后向逆變器輸入能量，該直流電經過高頻逆變器電路后在原邊回路中產生高頻交流電流，該高頻電流在電能發送線圈周圍產生高頻交變的磁場，電能接收線圈通過耦合媒介（空氣、水、油等）以松耦合方式在磁場中產生感應電動勢，將這個電動勢經過整流濾波和穩壓調節后變換成為一個電源為用電設備供電，從而完成了整個感應耦合電能傳輸的過程。因此，感應耦合電能傳輸技術與變壓器的相似，但他們之間又有各自的特點。感應耦合電能傳輸系統的發射線圈和拾取線圈之間是以空氣作為耦合介質，而且二者之間是可以相對位移的。因此，ICPT系統需要提高系統工作頻率來提高能量的傳輸距離和功率密度，減小系統體積，提高能量傳輸效率。
與傳統的電源供電系統相比，感應耦合式電能傳輸系統最大的特點就是它解決了傳統供電方式在特殊場合（水下或易燃易爆等場合）和移動設備供電等情況下存在的問題和缺陷，能夠實現電能的無線傳輸。
2、信號從原邊向副邊傳輸方式研究
本文所述的感應耦合式電能與信號傳輸系統，為了提高能量的傳輸效率，特在系統原邊采用諧振電容串聯補償、副邊諧振電容并聯補償的結構。原邊回路可以等效為一個典型的RLC串聯諧振電路，如圖2.1所示。其中R包含了原邊回路的阻抗以及副邊對原邊的反射阻抗。
采用不同的控制頻率，能在原邊回路及原邊線圈中產生相應頻率的高頻電流，該電流在原邊線圈周圍產生高頻的交變磁場。副邊拾取線圈通過感應耦合產生感應電動勢，經過整流、功率調節環節后，實現對負載的非接觸供電。
3、信號從副邊向原邊傳輸方式研究
ICPT系統原副邊線圈之間以空氣為耦合介質，通過電磁感應耦合實現能量的無線傳輸，原副邊本質上是屬一種感應耦合回路，因此具有耦合回路共有的一些特點。研究發現，當副邊線圈I2因為原邊線圈電流I1產生感應電動勢V2，進而在副邊回路形成回路電流I2時，I2也會通過電磁感應耦合原理在原邊回路中產生感應電動勢，這個感應電動勢與原邊諧振回路輸入電壓極性相反，會對原邊的回路電流幅值產生影響。因此，本文基于耦合回路的這一特性來調制反向信號，實現信號從副邊向原邊的傳輸。
根據反射阻抗的理論依據，副邊電流I2對原邊電路的影響可以用一個等效電阻（副邊對原邊的感應電壓與原邊電流的比值）來代替，系統簡化的等效電路圖如圖3.1所示。
圖示橫坐標表示副邊電容的增減量，其中橫坐標為0處表示系統工作在最佳諧振狀態時的補償電容增量。當容值發生改變時，原邊電流將發生較大變化。因此，可以根據不同數字信號來調節副邊電容容值大小，再檢測原邊電流的變化，實現信號從副邊向原邊的傳輸。
4、輸出能量品質的改善方法
在感應耦合能量與信號混合傳輸系統中，電能本身作為信號調制的載波，調制信號傳輸到副邊電路或者從副邊傳輸到原邊電路后，電能在幅值上隨著基帶信號的不同而變化。同時，改變副邊拾取補償電容容值來調制信號也會造成副邊拾取電壓的下降。因此不能直接給負載供電，必須經過DC/DC變換調節單元，使得負載電壓穩定在恒值上。功率調節電路的工作原理如圖4.1所示：
圖4.1穩壓控制電路
由于副邊拾取到的電壓在幅值上會有波動，通過對整流后的電壓采樣，與預設的所期望的輸出電壓VVEF相比較，產生相應占空比的控制脈沖控制開關管S的通斷，就能得到所需要的穩定的電壓值。輸出電壓與控制波形的示意圖如圖4.2所示。
圖4.2控制脈沖示意圖
當基帶信號為1時，副邊整流環節輸出電壓相對參考電壓增加V，開關管S開通，直流電感Ldc和開關管S把負載短路，儲能電容C0向負載供電。當數據信號為0時整流電壓相對參考電壓下降，開關管S關斷，直流電感Ldc重新充電，一方面給電容充電，一方面給負載供電。
理論研究證明，如果要求輸出的電壓為確定值時，就將所需要的輸出電壓值設置為參考電壓，對系統輸出電壓采樣后與預設參考電壓值進行比較，就能動態調整開關管占空比，使得輸出電壓穩定在說需要的電壓值。
5、總結
本文主要研究了基于ICPT系統能量通道的信號傳輸原理及方法，提出了在ICPT系統中進行雙向信號傳輸的調制和解調方法，分析了各自的傳輸機理，并通過實驗驗證了雙向傳輸的可行性。
參考文獻：
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篇10
關鍵詞：壓電；人體踏走；發電裝置
中圖分類號：TM619
文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）6-0161-03
1 引言
隨著常規能源的日趨緊張和人們環保意識的日趨增強，節能環保問題日益突出，清潔環保無污染能源的開發與利用倍受世界各國的關注和重視，新綠色能源的研究已成為當務之急。
壓電材料在外力的作用下表面產生電荷的現象，稱為正壓電效應[1]。壓電發電利用此原理將振動的機械能轉變為電能。其優點主要集中在體積小，結構簡單，便于實現及小型集成化以及無電磁干擾等方面。符合當前環保節能，可持續發展的要求，正越來越受到各國研究人員的關注[2，3]。另外，壓電發電可方便與微機電系統（MEMS）結合，為其提供能源，也成為MEMS研究領域的熱點之一。目前，歐美、日本和韓國等許多國家與地區已經對與壓電發電相關的技術展開了深入的研究，并且取得了一定的成果，而國內的壓電發電技術尚處于起步的階段。目前，壓電發電技術主要有以下幾個方面。
1.1 利用車輛或路面振動進行壓電發電
將壓電發電裝置放入如汽車等減震系統或車輛懸掛系統中，利用正壓電效應將震動能量轉變為電能，并加于存儲和利用。或者，將壓電發電裝置作為路面的組成部分或安置于路面內，利用汽車在路面上行駛時產生的振動來發電，所產生的電能經電路調整后可作為道路燈具等使用，或經儲能裝置加以存儲和利用。以色列于2009開放了世界上第一條可發電的公路[4]。
1.2 利用自然環境能量進行壓電發電
利用自然環境能源如海浪（流）能、風能等進行壓電發電。位于美國新澤西州的普林斯頓海洋動力技術公司研制了一種壓電聚合物，并將其放置在海洋中，利用海浪（流）產生的壓力和應力進行壓電發電。美國德克薩斯大學Priya S發明了一種袖珍壓電風車裝置，將風能轉換為電能，為無線網絡供電[5]。
1.3 利用人體動能進行壓電發電
1998，美國麻省理工大學發明了一種足底壓電發電鞋，它的原理是把壓電發電裝置放入鞋底內部，利用人行走時腳對鞋底的壓力，使壓電材料變形從而產生電荷。2010上海世博會，日本館展示了壓電發電地板，行人從上面踩過，該地板可進行發電。2011年，中國科學院上海硅酸鹽研究所研發了類似的國內首塊壓電發電地板，將人們日常行走運動的部分能量轉換為電能[6]。
利用人體動能進行發電的壓電地板，符合當前節能環保的要求，并具有很高的經濟效益，是目前的研究熱點。本論文主要研究一種基于人體踏走的新型壓電發電裝置，該裝置可放置在軌道交通如地鐵、輕軌和商場等具有頻繁人行流量的場合門口，將頻繁人體踏走的動能進行壓電發電，以存儲或供用電負載使用，具有發電節能的效果。
2 總體結構設計
2.1 壓電陶瓷發電特性分析
根據壓電方程，可得單壓電晶體片在d33模式下，其產生的電荷和兩端的電壓為：
為了提高壓電陶瓷的輸出電壓（或電荷），將多個壓電晶體片在物理上串聯連接，電學上串聯或并聯連接，如圖1所示。
從上述式（3）～（6）可以看出，兩種連接方式的總電能是一樣的。對于串聯連接來說，輸出的電荷量大；對于并聯連接來說，輸出的電壓大。為了提高本壓電發電的輸出電壓，本研究采用并聯連接的壓電疊堆。
2.2 總體結構設計
從上述的分析可以看出，壓電陶瓷發電的電壓或電荷與作用力F、晶體片數n成正比，因此，為了提高壓電發電性能，采用多片串聯而成的壓電疊堆。另一方面，人體行走時對壓電疊堆的作用力小且緩慢變化，若此作用力直接作用于壓電疊堆，其發電量小，達不到實用的目標。因此，需要將此作用力M行放大以實現對壓電疊堆的快速沖擊，提高發電量。基于上述考慮并結合壓電疊堆的結構特點，設計了如圖2所示的基于人體踏走的壓電發電裝置。其中，壓電疊堆1通過粘接固定在底板8上，杠桿架2通過螺釘連接固定在底板8上。
其工作原理為：踏塊5在人體踏走的作用下，向下運動并壓縮支撐彈簧7，杠桿3短臂向上運動并壓縮預緊彈簧4；當人體踏走后，在預緊彈簧4和支撐彈簧7的作用下，杠桿3短臂迅速向下運動并敲擊壓電疊堆1，壓電疊堆1在外力沖擊下產生電能。在頻繁人體踏走的作用下，上述的壓電發電單元不斷重復上述的發電過程，源源不斷地進行發電。
限于結構尺寸，不可能選用大長度的壓電疊堆和采用大放大比的杠桿，故單個壓電發電單元的發電量是有限，其應用場合有限。因此，采用多個壓電發電單元按照串聯或并聯的方式進行連接，制成類似地磚的結構型式，如圖3所示。該裝置可放置在具有頻繁人體踏走的場合門口如地鐵、輕軌和商場等，將人體踏走的部分動能進行壓電發電。與壓電鞋等相比，本裝置還具有發電集中，發電量大等特點。
3 發電儲能裝置設計
利用人體踏走的壓電發電所產生的是低交流電壓，且是隨機不規則變化的，因此該電能不能直接應用于用戶負載，需要經整流儲存后，才能適合外部電子設備等用戶負載使用。另外，由于壓電疊堆在電路上等效于電容，因此當人體踏走的作用力消失后，壓電疊堆產生的電壓隨即消失（放電），因此需要對所產生的電荷進行儲存。綜上，為了有效利用該發電量，需要設計相關電路以實現對壓電發電裝置產生的電能進行能量轉換和存儲。
3.1 電容儲存
壓電發電的電容儲存電路如圖4所示，壓電發電裝置所產生的電量經整流電路后儲存于電容。之所以采用全波整流電路，這是由于其能充分利用交變電的正、負兩個半波，能大大減小輸出電壓的脈動度，有效提高整流效率。另外利用儲能元件電容兩端的電壓不能突變的特性，儲能電容還具有濾波的作用，能濾掉整流電路輸出電壓中的脈動成分，達到穩壓目的。
3.2 電池存儲
由于普通電容容量有限，容易達到飽和電壓。又因為放電速度較快，所以普通電解電容只能作為一種短期的儲能元件提供瞬時的較大功率輸出。而電池能儲存的電荷遠大于電容，電荷保持能力也更勝一籌，所以廣泛應用在各種能量收集系統中。如圖5所示，電池儲能電路將來自壓電發電裝置的電量，經全橋整流電路和電容，儲存到一個鎳氫紐扣電池中。
4 結語
本文利用人體踏走的動能進行壓電發電，設計出了一種壓電發電裝置，并進行了相關的理論分析與設計。該裝置中運用了杠桿放大將人體緩慢踏走的作用力進行放大以實現對壓電疊堆的快速沖擊，從而提高發電量。該裝置所產生的電能經整流電路后儲存于電容或電池以供用電負載使用。該裝置可放置在軌道交通車輛和車站，如地鐵、輕軌，和商場等具有大流量的場合門口，將頻繁人體踏走的動能進行壓電發電，具有發電節能的效果，符合當前節能環保的要求。
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