线路设计法论文篇1
【关键词】损耗计算，线损率，降损途径
【abstract】Chinaearlyinprogramsthatisclearlyputconstructionenvironmentfriendlyandresource-savingenterpriseobjective,andaccordingtothecountryabouttheelectricpowerindustryforenergyconservationandemissionsreductionrequirement,theabovetargetsincludedthesocialresponsibilityreport.Sincetheimplementationof1025planning,alongwithinternationalenergyandrawmaterialpricefluctuations,strengthenthelinelossmanagement,implementthelossreductionmeasureshasbecometheimportantcontentofthepowersupplyenterprisemanagement.Thispaperto10kvpowerdistributionnetworkasthebreakthroughpoint,analysisofloss,dropwaylossreductionandmanagementaboutthesimpleideas.
【keywords】losscalculation,andlinelossrate,reducelossway
中图分类号：V242.3+1文献标识码：A文章编号：
一、10千伏配电网损耗的原因和计算方式。
1、10千伏配电网损耗的原因。
（1）配电变压器损耗。在电力系统中，变压器是生产过程中的主要设备。通常从发电、供电到用电要经过三到五次的变压过程，特别是配电变压器，其数量多，容量大，总损耗很大。据统计10千伏线路的损耗中配电变压器的损耗占80%以上，而10千伏线路的损失则不到20%。因此，配电变压器的损耗是配电网损耗的主要组成部分。
（2）电线损耗。10千伏配电线路损耗包括技术损耗和管理线损耗两部分，前者主要是由电流通过电阻产生的热损失、变压器在通电过程中铁心产生的铁损及漏电产生的损失等组成；后者是指供电企业在安全生产、合理调度及市场营销过程中造成的电能损失。线损率指标是一个综合性的指标，它的高低反映出企业的技术、设备和管理等水平。
2、10千伏配电网损耗的计算方式。
（1）理论线损计算方法。主要有均方根电流法、平均电流法、最大电流法等，其中代表性的传统方法是均方根电流法。均方根电流法的物理概念是线路中流过的均方根电流所产生的电能损耗，相当于实际负荷在同一时期内所消耗的电能。应用均方根电流法计算10kV配电线路线损主要存在以下问题：A.由于配电变压器的额定容量不能体现其实际用电量情况，因此对于没有实测负荷记录的配电变压器，用均方根电流核与变压器额定容量成正比来计算一般与符合实际负荷不完全相符。B.各分支线和各线段的均方根电流根据各负荷的均方根电流代数相加减而得，一般情况下，实际系统各个负荷点的负荷曲线形状和功率因数都不相同，因此用负荷的均方根电流直接代数相加减来得到各分支线和各线段的均方根电流不尽合理。（2）网损计算方法。A.均方根电流法。均方根电流法原理简单，易于掌握，对局部电网和个别元件的电能损耗计算相当有效，尤其适用于10千伏配电网的电能损耗计算。但缺点是负荷测录工作量大，需24小时监测，计算精度不高，由于当前我国电力系统缺乏自动反馈用户用电信息的手段，因此该法适用范围具有局限性。B.节点等值功率法。节点等值功率法适用范围广，对运行电网进行网损分析的依据来自计费用电能表，即使了解具体的负荷曲线形状也能对计算结果的最大可能误差作出估计。这种方法本质上是将电能损耗的计算转化为功率损耗的计算，或进一步转化为潮流计算，这种方法在负荷功率变化较大的场合可用于任意网络线损的计算。该方法的缺点在于实际计算过程费时费力，且计算结果精确度相对较低。
二、10千伏配电网的降损措施分析。
1、确定10千伏配电网经济合理的运行方式。为保证电网供电的可靠性、延续性与安全性，10千伏配电网可采用合环运行。环网的经济功率按各线段电阻间的关系分布，而自然功率按各线段的阻抗关系分布，环网不均一程度越大，自然功率分布和经济功率分布的差别越大，有功损耗的差值也越大。因此应当研究、计算和分析10千伏配电网合环运行的可能性。2、提高输电容量，优化利用发电资源。建设新的交流或直流输电线路，升级现有线路，使其运行逼近热稳定极限，是提高输电容量的三种主要方法。提高现有线路的输电容量，可以提高电压等级，或采用耐高温线材，采用耐高温线材传输的电流是普通线材的2到3倍。很多情况下由于电压、稳定性和系统运行的限制，输电线路的运行容量远低于其热稳定极限。许多针对性技术即被开发出来。例如当发生“并联支路潮流”或“环路潮流”问题时，调相器常被用来消除支路的热稳定限制。3、抓紧电网建设，更换高耗能设备。导线的电阻和电抗与其截面积成反比，因此在输送相同容量负荷情况下截面积小的线路电阻和电抗大，其有功和无功损耗大。目前，特别是农村10千伏配电网中部分线路截面小负荷重，导致线损率偏高。此外配电网中还存在相当数量的高耗能配电变压器。据此，应抓紧网架建设，强化电网结构，并按配电网发展规划有步骤地进行配电设施的技术改造，更换配电网中残旧线路，小截面线路及高耗能变压器。4、加强理论线损计算和管理，做好对比分析。充分发挥理论线损计算的作用，严格按照线损计算的具体要求，定期进行线损理论计算，通过分析结果，以准确的数据及时衡量线损管理的实际效果，发现网络的薄弱环节，通过理性分析，及时调整降损措施，使降损工作有的放矢，做出实效。
三、10千伏配电网降损管理浅析。
1、加强线损预测分析和理论计算工作。对线损率完成情况，要定期召开分析会，特别对重点线路和异常线路进行剖析并采取有效措施。加强线损上报数据管理，保证数据准确及时。认真做好理论线损计算工作，充分掌握电网运行损耗情况，各线损责任单位要在上一年理论计算的基础上提前准备，及时修正所管辖线路变更情况及参数，并对低压配电线损进行实测分析，明确降损主攻方向。
2、加强计量管理。加大计量装置投入，提高精度，加大计量装置的防窃电改造，采用电能表集中安装于表箱或专用计量柜，低压用户安装漏电保护开关，高供高计用户采用高压计量箱并配装磁卡表等形式。
3、组织开展营业普查。重点以查偷漏、查帐卡、查倍率、查电表为主，定期与不定期相结合，通过核查帐、卡、票、表四相符情况，加强对临时用电和表计修校、换验的管理，堵塞到现场实测电能表，核查电能表底数，电能表接线等工作的漏洞，消灭错接线、错抄录、错倍率。杜绝由于管理不善和业务不熟等损失的电量，提高抄收和计量准确性。
4、深入开展反窃电工作。加强营销工作全程管理，在具体工作中相互监督、相互制约。强化用电营销检查，加强对内、对外的监督。做好用电宣传教育活动，营造全社会反窃电的良好氛围。建立反窃电长效机制，电力稽查大队要与公安机关、新闻媒体密切配合，严厉打击涉电犯罪，整顿用电秩序。利用负荷管理系统的计量监测与防窃电功能，对客户异常用电进行监测。
【参考文献】
1、《电网损耗分析及降耗措施》，刘军，《中国电力企业管理》2009年第16期。
2、《10千伏配电网降耗管理初探》，洪景军，《电力技术研究》2010年第12期。
线路设计法论文篇2
[关键词]电子线路体系课程；计算机辅助设计；教学模式；改革；创新；仿真设计
doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2013.19.056
[中图分类号]G64[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2013）19-0102-02
1传统电子线路教学模式凸显弊端
在传统的电子线路体系课程教学中，工程应用是该类课程教学的宗旨。学生要想掌握更多、更新的专业知识和技能，实现可持续发展，必须学好电子线路这类课程。对于这类课的掌握程度，决定了学生后续专业课程学习的效果，无疑影响着学生学习的热情。从日常教学和学生表现的情况了解到，目前电子线路类课程的教学存在着许多问题，学生难以入门、学习起来困难、很多概念难以理解、对所学知识无法应用等，使很多学生难以提起学习的兴趣，自然也就不可能有好的学习效果。究其本质，是电子线路课程内容繁杂、不直观，对于初学者而言，缺乏一个形象的有机联系。
电子线路教学实践过程中，包含着各种重要的电学基础定理、电路分析过程、电路体系测试与性能，这些都要通过理论分析与实验来验证得到结论。但电学基础实验设备价格一般比较昂贵，一般高等学校不大可能购置如数字存储示波器、高频信号发生器、逻辑分析仪等先进的实验设备。
在传统实践教学中，电子线路实验不仅需要大量的电子器件等实验器材，而且有些实验测试设备不能达到应有的实验精度，使实验结果出现偏差。由于即使错接一根导线也可能导致实验设备的损坏，因此在实验过程中，如受测试仪器本身性能和电子实验器件的限制，很难从容地显示各种电路的分析过程；也无法将测试仪器上的曲线及数据及时保存和打印；更难以复现诸如频谱分析、网络分析、多路数字信号等电学过程等。由于设备问题，有些数据也会偏离正常值，从而混淆了对电路的理解，影响学生对电路的基本原理和性能的理解，失去了理论课教学的作用。
2电子线路仿真对电子线路教学的促进作用
在电子线路教学中，各个高校大多采用传统的理论教学模式，使得理论课教学枯燥无味。采用电子仿真软件后，理论课教学可以采用互动式教学方法。可以和学生互动，让学生参与到电子理论教学中来，可以大大激发学生学习理论课的积极性，提高学生的理论水平，培养学生分析问题和解决问题的能力。
随着电子计算机技术的大力发展，各种电子仿真软件不断涌现，大大简化了电子线路体系课程的教学。与传统实验相比，电子仿真软件不需要附加实验信号源、电子测量设备，但与实际电路运行结果相同，可以进行任意设计电路，进行运行、数据分析，并且其实验数据和技术指标都是真实有效的，这样不仅可以把笨重而昂贵的实验仪器搬进课堂，也可以随着同学把实验室搬到各地。
通过课堂和实验室实践教学相融合，可增强学生的学习兴趣，改善真实情境，观察隐藏的电特性及实验现象，具有安全性能高和利用虚拟实验仪器节省经费等优点，可以帮助学生学习各种不同的电学概念，并进行各项实验。这使得在理论教学中可以穿插实践教学内容，直观性好、学习效率高，激发学生参与各级各类电子设计大赛的积极性。通过电子线路仿真软件教学，将大大激发学生的学习积极性，使原来枯燥无味的理论教学变得形象直观，增强教师与学生的互动性。
3电子线路课程体系中教与学模式的转变
刚学习电子线路类专业课程时，绝大多数学生对专业知识体系结构及所要学习的内容并不了解，随着学习难度的日益加大，其热情也会随之降低。在学生中，不乏有对电子线路课程专业知识的神秘感、好奇心和自信心，但又缺少对所学知识学习的持续能力。而电子线路体系课程正是自主学习消化理解和需要长时间探索的基础类课程。因此，结合课程学习和学生特点，不能应用传统的教学模式，即先讲理论，再进行实践，这样就错过了抓住学生兴趣的好时机。
以计算机技术为核心的信息技术的发展，为电子线路体系课程的教学提供了现代化的、课堂和专业实验室相结合的教育新技术。在课堂上，学生可以跟随老师同步实验。课余时间，学生可以在计算机上完成教师指定的仿真，可以自行设计电路，可以对比不同的输入变量仿真出各种结果。这样就可以使学生变被动为主动，更好地理解课上所学内容。
4紧密加强电子线路课程体系之间的内在联系
电子线路体系课程包括电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路、电子测量、传感器、单片机原理等课程。而一个完整的实践项目内容也涵盖了电子线路体系课程中大部分所学课程。因此，仅靠单一科目的学习无法满足项目实践的需要。而一个综合项目需要的实作器材、仪表、仪器种类多，涉及各个学科单项实验室，这给综合项目设计带来了困难。而电子线路仿真得益于电子计算机技术的发展，使学生在非实验室场地也可完成各种所设计的电子系统。电子线路仿真自带的实作器材、仪表、仪器种类多，涉及几乎所有电子线路类课程所需器件，不会出现因器材、仪器、仪表不足而不能实验的缺憾。电子线路计算机仿真在教学中应用可以大大推动电子线路实践课程的改革与创新。
5结论
本文利用现代教育技术，将电子线路体系课程和计算机工程应用有机地结合起来，深化与完善电子线路教育教学体系。大连海洋大学电子信息工程专业于20世纪80年代在电子线路教学过程中就已经引入计算机辅助设计电子电路方面的课程与实验，加强学生利用计算机设计电子线路的能力。目前已经开设电子线路仿真设计、电子线路板制作、电子设计自动化3门课程及其课程设计。围绕电子线路体系课程，诸如电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路、电子测量等课程设置电子线路综合设计，使课程之间保持着紧密的衔接与交融，大幅度提高学生综合利用所学知识的能力，效果良好。
主要参考文献
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[3]方亮，吴文全，宋胜锋.Multisim电子线路仿真设计软件的教学应用[J].长江大学学报：自然科学版，2004，1（4）：71-73.
线路设计法论文篇3
[关键词]中压配电网；理论线损；计算
中图分类号：TM744文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）14-0032-01
基于昆明供电局目前的基础数据管理现状，每年都需要花费大量的人力物力进行线损统计工作，得到线路损耗是否合理的参考标准。一方面，工作量繁复，加重了电力人员的工作负担；另一方面，数据采用人工录入的方式，容易造成误差且效率低下。因此，迫切需要针对10kV网络损耗理论计算及优化展开深入的研究。
一、研究思路及步骤
研究总体思路总结为“抓住重点、递进深入、逐步修正、对比校核”。
研究步骤如下图所示：
二、10kV网络损耗影响因素定性分析
10kV网络损耗受多方面因素影响，按照各因素性质可以分为三大类，分别是电网设备因素、电网技术因素、负荷分布。电网设备因素主要包括变压器、线路、无功补偿设备等因素。电网技术因素主要指对线损具有影响的不同装备技术，主要包括：调压技术及无功补偿技术等。负荷分布指负荷沿线路分布的类型。
三、10kV网络损耗实例验证
结合昆明10kV网络损耗的理论计算数据，对模型计算得到的典型线路线损范围进行验证。采用控制变量法，单个变量变化的情况下控制其他变量不变，测算各个因素对昆明理论线损的干扰度。验证结果如下表所示：
其中是主干负荷分布系数，是主干出口电流，是主干单位长度电阻，是主干长度，是分支线路平均电流，是分支线路单位长度电阻，是分支线路长度，是第i台公变的额定负载损耗，是线路所有配变容量和，是第i台公变的额定铁耗，n是线路所有公变的台数。
结合昆明实际数据得出计算结果，线损上下限误差在合理范围以内，曲线契合度很高，10kV网络损耗范围简化方法的研究思路是可行的，可以满足电网企业对理论线损的计算要求。
三、结语
中压配电线路理论线损影响因素分析及优化计算方法研究为判断不同类型的10kV网络损耗是否合理提供参考依据，从而减轻基层单位的中压线路线损统计工作量，提高了工作效率，避免了大量人力物力的投入，具有明显的推广应用价值；在基础数据管理逐步精益化之后，可以作为线损是否合理的判据之一，辅助线损统计工作。
参考文献
[1]冉兵，宋晓辉.配电网线损影响因素分析[J].华中电力，2009，22（06）：30-33.
[2]方海垠，张显庆.配电网线损产生原因及措施[J].民营科技，2011，8（03）：33
线路设计法论文篇4
关键词：景区线路优化；图论；服务提升；最大流
中图分类号：F590文献标志码：A文章编号：1673－291X（2010）32－0087－02
我国旅游业正处在一个逐渐开放、逐渐得到重视的高速发展时期，然而在其他产业步入转型升级的发展阶段的同时，旅游业也面临着很多方面的问题，各种业内矛盾逐渐凸显，多个要素都需注入新的发展思路。而景区发展至今，也正经历着一个自我反思、自我突破、自我提升的过程，现阶段景区发展中一个很突出的矛盾是游客需求的成熟与景区发展滞后的不平衡，尤其是景区服务尚不够人性化，缺乏创新。例如，景区线路复杂、标识不清使得游客游览过程烦冗沉重；或者是景区内缺乏疏导，使得游客滞留过多造成线路不通，尤其在旅游高峰期，这不仅影响游客游览质量，也给景区容量带来很大压力。本文基于以上考虑，着重对景区中游览线路和容量进行研究，应用运筹学中图论的有关理论，借鉴相关模型对景区游览路径和游览时间进行优化，帮助景区科学疏导游客流，合理利用景区容量，从而在为顾客提供满意的旅游服务环境的同时，提高自身声誉及可持续发展能力，同时希望可以为景区在提高服务质量和接待水平上带来一些参考和启示。
一、景区游览线路研究现状
国外对于旅游线路的研究较多且较为成熟，如在旅游线路设计模式研究中的Campbell模式、多目的地旅游模式、Lundgren旅行模式等。然而，发达国家的研究是基于其优良的交通设施条件以及其公民较为成熟的旅游态度，因此，我们仅能将这些研究作为借鉴，不能搬用。国内现有的文献中，关于游览线路的研究可以分为两类：一类是从线路规划的角度考虑，主要包括游步道的修建、游览标志系统设计等等，主体是景区；另一类是以旅行社为主体来研究对游客游览线路的安排和管理问题，其中包括对游览节点的选择和组合、游览顺序的安排、游览线路设计等，例如，1999年管宁生的关于旅游设计若干问题的研究、2005年马晓龙的基于游客行为的旅游线路组织研究等。两类研究有一个共同点，就是定性的研究较多，定量的很少，即使是定量的文章也大多是对数据的统计分析，没有用定量的模型来关注其内在的关系。图论在线路设计中应用的研究很少，尽管很多文献中都提及图论在旅游中应用的可行性，如刘啸等所做的旅游运筹学开设的可行性研究，但很少有更深入的研究。唐力帆在1998年提出图论在旅游线路设计中的应用，是较早的这方面的研究，他主要以旅游线路设计原则为背景介绍了图论在游览线路设计中在缩短时间、节约费用上的应用，构建了简单的着色模型；2004年，吴凯定性解释了图论在旅行社设计旅游线路中的作用；2008年，蒋满元从旅行社的角度出发研究旅游线路优化设置问题，构建了具体的图论模型。这些文献着重介绍了线路设计优化，少有提及这种优化在提升景区线路服务上的重要性。总的来说，线路优化服务是一个新的研究角度，而图论方法是一个较新的研究工具，两者的结合带来新的研究方法和研究意义。
本文将在现有文献的基础上，借鉴相关模型讨论图论视角下如何更好地优化景区线路以及它与景区服务提升的关系。
二、图论的基本原理及其与游览线路网络的关系
图论是近几十年来运筹学中发展最迅速、也十分活跃的一个分支，由于对事物描述具有直观性，广泛用于信息论、控制论、现代经济管理等方面，尤其是在计算机科学领域的应用，使得图论解法更加便捷、直观。图论中所研究的图实际上是从实际问题中抽象出来的关系。
图1中的顶点是景区内的旅游节点；节点之间用游览线路线性连接；边上的权值视做两点之间的距离或者游览时间；S是入口，T是出口。这样的抽象使得景区游览线路网络更为直观，然后我们借用对图的分析来研究游览路径、游览时间等旅游线路优化问题。
三、景区游览线路优化
在游览过程中，时间、距离是游客比较重视的因素。游客往往需要在最短的时间内游览最多的景点，体力不好的游客更希望不要走“冤枉路”。这就需要景区在游览线路设计上对游客有很好的指导，告诉顾客怎样能游遍所有景点而不走冤枉路，哪条路径是两个景点间的最短路径，怎样走才能更节省时间等。同时，为了使游览秩序更有条理的同时又能使尽量接待最多的游客，景区又不得不考虑最大流量问题。总之，在景区的游客游览线路安排中，游览遍历、最短路径、最大量是最为重要和常见的问题。
游览线路的安排涉及到心理、美学、文化等多方面因素，本文弱化这些因素，仅从运筹学的角度，着重对时间及游览路径进行优化，给出客观的线路，以供参考。对于节点较为简单的网络来说，用枚举法便可直观判断，而对于节点较为复杂的网络，人为的安排缺乏科学性，以数据和程序支撑的计算更为合理。当然，作为一个工具，图论并不能解决所有问题，已有的较为成熟的方法有旅行商问题、网络流问题，文章也就从这些已有的算法入手，来分析旅游线路设计中用得到的模型。
（一）景区遍历及最短旅游路径
很多游客都有遍历景区内所有景点的要求。他们希望能够在最短时间内或是走最少的路而游览所有节点，该模型描述为：游览者要从进口处游览景区内的n个景点，最终仍回到出口处，每个景点只游览一次，不应重复，同时希望所走距离最短。此目标有三个约束条件，第一个是每一个景点都将游览到，第二个是游客应从每个景点离开而不得滞留，第三个是出进口外任意景点都不重游。而有着最短路径要求的线路设计着重考虑的如何寻求景点之间的最短旅游路径。在大的方面来讲，可以寻取旅游景区组成的旅游网络之间的最短路径，从某个景区来说，也可以看做不同景点之间的最短路径选择。无明确目标的游客也可以对自己的游览路径和时间都有明确的估计，此模型最终得到完整的遍历方法以及任何两个节点之间的最短路径。
在一些较大的景区内，若靠旅游者漫无目的游览的话，总会体力不支，方向感不好的游客还会重复游览，造成时间和体力上的浪费。景区若能够明确指出景点之间的最短路，游览目标明确的游客便可以舍弃不喜欢的景点，直达目的地。景区管理者也可以利用此模型建立游览遍历指示系统，引导游客充分游览所有景点；旅行社也可用来做游览线路设计；景区规划者则可将此模型用于游步道的规划，从而获取最小成本。
（二）最大流量问题
景区的承载能力除了与景区本身资源有关以外，与游客流量安排也有着重要关系。合理指导游客游览路径，统筹安排游客可以使得景区在满足本身资源限制的条件下可以接待最大量的游客。以图1景区流量图为例。
在该图中有ABCDEF等6个游览节点，每两个节点之间的数字是该条线路容纳量及节点接待量限制下的最大游客通过数目（以百人为单位），S是入口，T是出口。我们知道到达每一个节点的游客并不是线路容纳量的总和，因为每一条线路都必须受其之前线路容纳量的限制。我们最终得出这个网络系统最大可达流量为15，流量分配具体为：SCEFT3；SBEFT4；SBDFT3；SADFT5。对于复杂的景区线路网络，我们很难凭直觉判断出应当如何分配流量才能使景区接待人数最多，而利用图论中的有关算法就可以很容易解决这个问题。
最大流问题可以帮助景区科学估算景区的最大容纳能力，景区也可以对游客进行合理的引导来达到这个最大量，这个过程需要景区与游客进行很好的沟通，也需要旅行社提供相应帮助。
四、模型在景区服务提升中的应用
景区可从以下方面来考虑以上模型的应用：（1）模型可帮助景区在每个游览节点容纳量的限制下科学把握景区总体容量。(2)景区可设置标志牌等信息引导设施给游客提供更好的游览线路引导服务，例如，告诉顾客如何游览可以在最短路径内遍历所有景点，如何游览可以最节省时间等。(3)景区可与游客进行有效沟通来避免出现游览线路冷热不均的情况，这样一方面可以使游客得到个性化的服务，一方面又可以满足景区接待量最大化的目标。（4）景区也可与旅行社合作共同优化景区游览路径，这样旅行社可以更有秩序的安排游客，景区可以更有效率的分配游客流量，而游客也可以因此而获得一个更为轻松有序的旅程。
结语
本文主要探讨了景区内游览线路安排中常见的三种问题：游览遍历、最短路、最大流量。而这三个问题恰恰可以在抽象成图的旅游网络中进行优化，将图论应用于此是一个非常得体而实用的工具，数据和模型的支撑使得线路的制定避免了直观性和盲目性，更加科学化、合理化。然而，研究中只注重运筹学角度的考虑，弱化了景区文化、游客心理、游览美学等其他影响因素，使得本研究会有一定的片面性。除此之外，本文只着眼于总体线路设计，没有涉及到旅游过程中经常遇到的卡口瓶颈等一些实际问题，深感遗憾的同时也希望做更多深入研究后再行解决。
本文的研究适用于各种游览型景区，也适用于大型主题公园及游乐型景区，可作为景区安排游客、提高服务质量和管理质量之用，也可供旅行社进行游客组队参考。由于一个景区的线路网络在某种意义上可以看作是一个大的旅游网络的缩影，因此本文的研究也可继续扩展为大的旅游线路设计研究。
参考文献：
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[6]邓成梁.运筹学的原理和方法（第二版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.
线路设计法论文篇5
关键词：无接触供电；互感耦合系数；效率；解耦；品质因数
中图分类号：TM131
文献标志码：A
文章编号：1005-2615（2015）01-0125-07
无接触供电（Contactlesspowertransfer，CPT）系统由原边和副边两部分组成，作为一种新的供电方式，CPT实现了供电没备的物理分离，增加了设备的灵活性，弥补了传统移动供电中存在的磨损、积碳、电火花等缺陷。
为了分析系统的传输功效特性，需要对系统的磁路进行分析。通常采用的方法为互感模型，其互感参数由互感耦合系数与原边副边的电感决定。目前，在CPT系统应用场合，通常是一个或多个副边拾取线圈与同一个原边线圈耦合，形成一个分布式系统.例如导轨式CPT系统。由于传统的互感系数考虑的足系统总的磁感应效率，不能提供每个不同结构的副边拾电器参数，不能将拾电器独立于系统考虑.无法实现拾电器和原边电缆的分开独立设计，造成系统分析设计困难。
针对上述问题，提出了一种新的磁感应系数和基于恒流源电路的互感模型。采用该模型实现了原副边磁感应结构设计的解耦。基于这种新的磁感应系数，分析了系统整体特性.但未独立分析原副边各自能效特性，同时引入的导体间互感耦合系数（Inierconductorcouplingfactor，ICCF）和磁阻难以理论计算，具有一定的局限性。
为了实现磁感应结构能效设计，提供功率和效率在磁耦合结构上的优化原则和方法，本文提出了一种适用于分布式CPT系统能效计算的新方法，完成了原、副边解耦和独立的能效设计。全面分析了绕组匝数、品质因数、截面积等磁耦合结构参数与功率和效率的关系，给出了原副边参数设计流程和能效优化设计方法。最后，以E型磁耦合结构为例，通过实验和仿真验证了理论分析的结果。
1考虑内阻的副边能效
在CPT系统副边电路中，采用串联或并联电容的方式对副边线圈电感进行补偿，可有效提高系统的电能输出能力和效率。为了准确分析系统能效.考虑剐边线圈内阻，并对系统做如下近似：（1）忽略磁芯材料的非线性特性；（2）忽略绕组内外圈差异；（3）忽略趋肤阻抗的动态变化。
副边分别采用串联和并联补偿的等效电路如图1所示。考虑线圈内阻后，串联补偿电路仍然可以等效为串联谐振.而并联补偿电路难以简单等效为并联谐振电路。
设副边线圈感应的交流电压有效值为Ui。Ip为原边电流，原、副边互感为M，频率为ω，副边自验证各参数的可实现性，否则重新调整Q或磁芯儿何结构来改变kφ，再次计算，直到设计符合要求。
3.2副边优化设计方法
3.2.1品质因数Q的选择与优化
系统的有功功率与谐振电路的品质因素Q成正比。设计中Q的选择十分关键。CPT系统中，Q过人导敛多零相位解，使凋谐非常困难，而且系统对器件参数的变化过于敏感，具体表现为非阻元件电压流过大，无功分量过大。因此，在实际电路中，Q一般为2～10之间。
由式（6，9）发现，无论串联还是并联，品质因数Q还可以表示电压放大率，即电容上电压与副边电感线圈开路电压之比，则实际系统中普通电容元件的耐压限值影响Q的提高。因此，设计完成后，需要对电容耐压做可实现性验证。在满足功率的前提下，较低的Q值，可以提高系统效率。此外，某些特殊工艺的电容由于耐压极高，则可采用高Q值电路，增强功率传输能力。例如MIT的无线供电，采用金属平板电容，其电路Q可以高达2500。
3.2.2副边的磁芯选择与优化
由以上分析可知，满足副边额定功率的条件下，提高副边Q可以降低是kφ，从而减小副边系统磁芯体积和质量。因此，在原边参数确定的情况下，副边系统的设计可以通过逐步增加磁芯沿原边电路方向的宽度.多次计算求得副边磁芯结构的优化解。实现在给定原边参数的情况下，副边磁芯的优化设计，从而小剐边结构大小和质量。
另外，也可以寻求在不改变磁芯结构的条件下，通过调整磁耦合原边电缆走线、位置等，达到提高kφ的目的
4系统实验与分析
为了验证本文公式的推导，以及匝数对副边功率、效率无影响的推断，选择两套副边电路进行实验。如图1（a）所示串联补偿，采用相同的E型磁芯，选择不同的副边匝数。将实验电路置于开发的具有原边恒流的无接触供电系统进行实验，如图5所爪。
实验采用的副边磁芯材料为高频功率铁氧体PC40，主要参数：饱和磁通密度Bs为500mT，矫顽力Hc为16A，/m，饱和磁场强度H为800A/m。实验通过仃限元仿真分析的方法，求解磁芯在原边最大电流瞬时峰值IP为12A的激励下的磁通密度，磁芯结构参数和仿真结果如图6所示。由图看出最大磁通密度约为2mT，远远小于材料饱和磁通密度Bs，满足前文的似设条件。
实验采用原边电流参数：交流正弦电流峰峰值17A，频率20kHz。副边电路参数如表2所示，在保持副边线圈截面积相同的情况下.调节负载电阻，测量负载电流，从而计算出品质因数和功率用于分析。
由实验结果看出，考虑趋肤电阻后理论计算的功率与实验数据非常接近，验证了副边输出功率与匝数无关的结论和关于功率和效率的推导。同时发现，不考虑趋肤阻抗的理想曲线与实际出入较大，证明实验中存在较大趋肤阻抗。另外，比较两套副边电路发现，在品质因数较低的情况下，获得的实际功率略大于等效阻抗下的理论曲线，而在品质因数较高时，获得的功率小于理论曲线，并且功率相距较远。其原因是在高品质因数时，电流较大，趋肤阻抗增加所致。
趋肤效应产生的线圈内阻影响显著，当匝数多、电流大时，趋肤电阻大。因此，系统设计中，必须采用一些降低趋肤阻抗的方法。由本文结论可知，保证线圈导线总截面积不变，采用多股导线绕制副边线圈可以降低匝数及趋肤损耗，但是匝数少将需要更大的补偿电容，因此设计中需要做到兼顾。
线路设计法论文篇6
关键词：全寿命周期；输电线路；成本控制；设计措施；工程设计文献标识码：A
中图分类号：TM621文章编号：1009-2374（2017）10-0189-02DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.10.095
1概述
当前市场经济蓬勃发展，电力企业属于我国的民生企业，为满足社会生产、工业活动及人民生活需求，对电力系统提出更严苛的要求。为完善和建设电力系统，输电线路作为电力工程的重要组成部分，是成本控制的重要因素，其设计成本决定电力工程收益高低，对输电线路进行全寿命周期成本规划设计必不可少，实行全寿命周期管理势在必行，将全寿命周期理论作为基准是输电线路设计的重大举措，设计输电线路全寿命周期建设，综合考虑线路导线的安全可靠性，对成本进行全面分析，建立优化设计选型方案，充分利用社会资源。
2全寿命周期成本概述及设计内容
全寿命成本是指工程项目建设全程所用成本的总和，具体包括项目规划、方案设计、施工、运行、老化等环节的所用费用。所谓的全寿命成本分析，就是在工程项目全寿命周期内，综合考虑所有环节的所用成本，追求的是成本最小化和效益最大化。通过全寿命成本分析，可以带来较好的经济效益，优化工程项目方案。作为一种经济评估方式，全寿命成本分析可以应用于工程项目方案的优选工作中去，分析各方案的经济性，从中选出最经济合理的项目方案。
全寿命周期成本（LifeCycleCost，LCC）理论的思想是在满足工程安全性需求，在工程科学可靠的前提下，控制项目整个生命周期内的成本最低的管理过程，具有系统、多阶段、多主体及复杂性的特点，建设项目的整个周期包括系统和设备的规划决策、设计、实施、运行维护以及退役阶段，充分考虑产品除型号、性能等自身特点外，在全寿命周期范围内发生的改变，确保有效控制产品生产成本，寿命周期与整个建设项目紧密相结合，覆盖整个工程项目，与国家市场经济倡导的可持续发展的科学发展观十分契合。
工程前期对项目进行前期规划，多方位优化，确保工程效益，进行分产品开发设计时，充分考虑地质、气象等外界因素条件，选择合适的设备类型及数量，企业要投入大量人力、资金及技术等，包括新产品研发、工艺规程制定费、设备调试费及原材料等，是产品寿命周期成本消耗最多的主要阶段，施工阶段生产使用阶段，反复确定设计方案符合产品质量和安全性能要求后方可正式投产，制造输电线要对照产品设计说明书详细审核研究，考虑材料费用及加工M用等主要生产成本
因素。
从全寿命成本概念中，可以知道输电线路的全寿命成本指的是输电线路项目在规划、建设、维护到最后的废除，全寿命周期内发生的成本总和。在输电线路设计中引用全寿命成本分析理念，就要在设计阶段综合考虑输电线路全寿命周期内的所有环节，以求相关因素在全寿命周期内都能得到综合规划，优化输电线路设计方案，既满足技术要求，也能降低成本支出。全寿命成本的输电线路设计理论在实际应用中，应着重考虑两方面内容。第一，在全寿命成本分析下的输电线路设计，不仅要考虑所有环节的成本问题，还要考虑输电线路在全寿命周期内的安全性、经济性和实用性以及对自然环境影响，为此进行线路设计时要结合实际情况，选用恰当的施工方法，以免对环境造成很大的扰动；第二，基于全寿命成本进行输电线路设计，需要严格依照全寿命成本方法来分析、研究线路，特别是施工环节。由于输电线路基本暴露在户外，运行消耗、磨损、自然灾害等原因很容易造成零部件的损伤，影响线路正常运行，为此需要考虑各个零部件的寿命，通过多角度分析来实现输电线路的全寿命成本设计。
3全寿命周期成本设计策略
3.1输电线路路径方案的设计
基于全寿命成本分析进行输电线路设计，首要工作就是建立输电线路的全寿命成本预测模型。从输电线路组成看，我们可以知道输电线路的全寿命成本包括路径选择相关成本、基础成本、杆塔成本、导线成本、绝缘子成本、金具成本、防雷及接地成本、其他成本；从输电线路运行看，输电线路的全寿命成本包括建设成本、检修巡视成本、更换改造成本、失效成本、线路能耗成本、其他成本。
3.2输电线路路径方案的设计
进行输电线路路径选择时，保证人类、自然及环境的协调可持续发展，尊崇以人为本原则，从工程角度，可通过工程航测、海拉瓦优化路径等方式确定路径，依据全寿命周期成本理论，全面进行路径方案生命周期评估和分析，优化路径。考虑原有地形地貌，尽量避免对植被树木的破坏，控制房屋拆迁，最大限度地保护当地人文和自然环境，尽量避让不良地质区、林区等，控制线路经由重冰及重污染区域的总长度，尽量避开气候恶劣地，尽量选择靠近公路或村舍的路径，降低施工或者运行中遭遇恶劣条件的可能性，提高抵御自然灾害和突发事故的能力，确保线路安全稳定运行。
3.3输电线路绝缘水平
输电线路受使用地区土壤、大气环境、季节气候情况的影响，其消耗和损耗程度、使用周期不同，导线的材质决定导线的绝缘性能，在进行输电线路外部设计和相关构件时，要考虑爬距、接地材料以及控制线路，关系到供电及人身安全，能防止事故发生，决定线路的维修和养护费用。输电线路的绝缘是保证线路安全的重要前提，选择恰当的绝缘子能够避免冰雪覆盖，抵抗雾闪，污染堆积，防止雷电污闪，按照全寿命周期管理理念，综合对比检查绝缘介质、型式及材料等因素，通常选择合理的玻璃、瓷或者复合绝缘子，增强抵抗风险的能力，提高输电线路工程的效益。
3.4分析水文气候变化影响因素
在全寿命周期的指导思想下，输电线路工程设计初期，进行基础型式选择及设计优化时，实地踏勘施工线路的地域特点，分析气象、水文地质条件，勘测和分析沿线主要不良地质，主要包括冻土地基、腐蚀性的盐渍土及滑坡等，将收集数据与数理统计方法结合，研究和设计风速、导线覆冰情况，针对这些制定相应的处理对策及设计方案，并进行科学合理的调整，防止由于冰冻、洪水及滑坡等自然灾害导致的线路破坏，降低运行维护难度，节省项目后期运行及维护费用，充分体现和利用全寿命周期管理理念。
3.5科学合理设计塔杆
杆塔是输电线路的主要支撑结构，是确保输电线路安全稳定运行的基本组成部分，输电线路对地面基础建筑和杆塔的质量和寿命、选址和架设都有较高的要求，在杆塔设计方案不合理的情况下，施工难度增加，投资成本也相应增加，输电线路选用杆塔种类不符合工程标准需求，则采购成本增加，杆塔质量不合格，强度、刚度不满足工程需求，则运行和后期维修花费成本将大大提高。针对跨越主干铁路、电力线路、高速公路及通信线路等，则采用独立耐张段并适当加强铁塔，进行无约束条件的优化排位，对于垭口、高耸及连续上下山等局部地段的铁塔进行结构设计时，充分征求施工以及运行单位意见，更具实际施工经验，设计方便施工和运行维护的方案，使工程造价降到最低，将全寿命周期管理的理念贯彻到铁塔设计和优化过程中，使设计、施工、运行及检修等全过程方案达到最优化。
3.6输电线路结构优化
近年来，因外力对塔杆进行破坏事件常发，由于多数塔杆、线缆为金属材质，造价昂贵，拆卸后进行变卖，成为盗窃分子的目标，影响输电线路正常运行，给电力企业带来的经济损失，因此进行输电线路结构优化时，加固杆塔结构，从塔横担以下所有螺栓均采用防御螺栓，其他所有螺栓加装一防松扣紧螺母，提高铁塔螺栓抗震和防盗能力，减少运行期间修补、二次改造费用，确保杆塔安全运行。
3.7建立集成管理体系
制定项目工程全寿命周期目标，整合不同时期信息资源，及时处理并与所有参与职能部门进行共享，合理分配管理资源，对整个项目的寿命周期进行集成管理，但是不同的阶段应选用不同的管理方式，综合技术信息以及软件功能，充分发挥全寿命周期集成管理模式的
优势。
3.8事故隐患的预防设计
在输电线路设计时，整合现有设计的相关资料，根据实际设计和投资经验，结合施工现场的实际条件，包括工程特点、天气地质因素、气象条件、污区分布情况等特点，对事故隐患进行重点优化设计，按照全寿命周期成本理论，对风偏、污闪、覆冰及鸟害等常见的事故[患进行分析，尤其考虑高压输电线的绝缘和防雷性能设计，并制定科学可行的应急设计措施，多角度多方面控制事故发生，及时有效的处理安全隐患，合理选址选材，并定期进行后期维修养护，制定合理的管理维护方案，减少全寿命周期维护成本，减少人员伤亡事故安全隐患，有效地控制成本，提高使用周期内的使用率，降低线路运行的隐患，有效控制运行维护成本。
4结语
全寿命周期成本是一个崭新的经济学理念，是一种先进科学的管理思想，是电力企业成本控制关注的焦点，应将全寿命周期的设计理念贯穿于输电线路设计全过程中，系统研究输电线路的全寿命周期设计相关理论方法，深入探索输电线路设计过程中各个因素与环节对整个输电线路使用周期的影响，构建全寿命周期管理体系，采取相应的对策与措施，降低全寿命周期成本，创造经济和社会效益，确保电力工程安全稳健运行。
参考文献
[1]全国造价工程师执业资格考试培训教材编审委员会.工程造价管理基础理论与相关法规[M].北京：中国计划出版社，2010.
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