动力系统分析篇1

中图分类号：TH165+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0156-01

引言

电力系统远动是为电力系统调度服务的远程监视与控制技术。远动技术起源于20世纪30年代，首先应用于铁路运输系统.20世纪40年代用于电力系统，20世纪50年代末在我国的电力系统才得到应用。远动技术是对分散在相距较远的生产单位及生产设备，为完成同一生产任务，服从一个调度机构指挥，收集信息、实现生产过程的监视与控制而产生的一门技术。它将各个发电厂、变电站的运行工况转换成便于传输的信号形式，加上保护措施以防止传输过程中的外界干扰，经过调制后，由通信通道传送到凋度端。在调度端经过反调制，如无干扰就还原为原来发电厂、变电站工况的一些信号并显示出来，供给调度人员监视之用。调度端的各种调度命令也可以通过类似过程下发到发电厂和变电站，对设备进行各种参数修改、控制和调节。远动技术在电力系统中的应用，使电力系统的调度管理工作进入了自动化阶段。

一、电力运动系统的组成

电力运动系统一般由主站设备、通道设备、子站设备组成，这三部分是相互联系、缺一不可。

1、主站设备。

包括调度计算机、计算机网络及附属设备。

2、通道设备。

音频通讯、光纤通信。

3、子站设备。

RTU或综合自动化

电厂电力运动系统的主站设备一般都会设在调度中心，通讯通道采用音频电话线，子站设备由砌叫箱和开关组成。可以实现对于厂外供电的电压、电流进行监控，并具有故障报警、事故记录功能。

电力系统远动的功能

所谓远动是指利用远程通信技术进行信息传输，实现对远方运行设备的监视和控制。

遥测即远程测量，是指应用远程通信技术，传输被测变量的值。

遥信即远程指示；远程信号是指对如告警情况、开关位置或阀门位置这样的状态信息（开关信号）的远程监视。根据受控设备的不同，远程控制可分为遥控和遥调。

遥控。又称远程命令，是应用远程通信技术使运行没备的状态产生变化，如对断路器的控制。

遥调。又称远程调节，是应用远程通信技术，完成对具有两个以上状态的运行设备的控制，如机组出力的调节、励磁电流的调节、有载调压变压器分接头的位置调节等。

由此可见，远动技术在电力系统中的应用，使调度员在调度中心借助遥测和遥信功能，便能监视远方运行设备的实时运行状况；借助遥控和遥调功能，可以完成对远方运行设备的控制，即实现远程监视和远程控制，简称为远程监控。所谓“四遥”是遥测、遥信、遥控、遥调技术的简称，是电力系统远动要完成的基本功能。所以，远动技术是“四遥”的结合。

二、运行中常见的故障发生部位分析

主站计算机：故障类型有硬件和软件两种。如果计算机开启后，显示器不显示或主机工作不正常，这可能是计算机硬件或操作系统问题；如果操作系统运行正确，而调度端系统运行部正常，这是调度端运动系统软件的问题。

通道通讯问题：如果主机显示个别子站通讯不正常，可判断为通道问题。

子站RTU故障：RTU由电源模板、监控模板、通讯模板等组成，每块模板都有相应的指示灯指示是否正常，通过观察指示灯可以初步判断故障模板。

三、查找故障的方法

查找故障的方法―般有观察法、测量法和替换法。

3.1、观察法：查看组成电力运动系统的各设备模块灯光指示是否正常。

3.2、测量法：经观察法不能准确判断故障时，可以用专用工具进行检测，常用工具为万用表。另一种检测方法是利用监听软件进行测试。通过检查报文，就可以准确判断故障部分。

3.3、替换法：由于现在设备多为独立模板组成，在明确故障部位后，可相应进行处理，对于模板故障，可用相同型号正常模板替换故障模板，将故障模板返厂维修。

四、预防措施

4.1、在设计阶段，可以考虑到RTU的现场运行条件、防雷等要求。此外，运动设备的更新改造设计方案，在选型上应尽量选用同一厂家的产品，避免设备选型杂乱。便于运行人员和维护人员熟悉掌握设备使用，为以后维护提供方便。

4.2、在施工验收阶段，在设备新投入运行、改造时应严格按照相关标准制定调试大纲，对设备做好传动试验工作，各级验收人员要把好验收关，杜绝运动设备存在缺陷投入运行。

4.3、在运行维护过程中，运动设备维护技术人员，应每天对子站遥测、遥信、遥控、摇调等信息进行巡视检查，统计好设备缺陷，分析其产生的原因，结合设备停电及时处理，按照设备维护试验周期，做好故障总结。

培训学习，由于设备厂家与用户在不同角度，售后服务跟不上，导致处理不及时，因此，作为用户不能过分依赖厂家技术人员，要加强本单位运动维护人员的培训学习，增强专业理论基础，对出现的问题做好运行情况分析，不断积累和总结经验，切实提高排除复杂问题的能力。

五、结束语

随着国民经济的发展，人们对电网的可靠性要求甚高。电网自动化程度也越来越高。因此，对远动通信设备稳定性和专业技术人员业务素质提出更高要求，这既是一种挑战又是一种机遇，应抓住机遇不失时机创造良好的经济效益和社会效益。远动设备维护人员，必须在实际工作中不断地学习理论知识和设备原理，结合实际情况，为电力安全运行保驾护航。

参考文献

动力系统分析篇2

中图分类号：U463文献标文献标志码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2012.01.002

Methodology for Thermal Analysis of Multi-system in Engine Underhood

Gao Qing1，2，Qian Yan1，2，Ge Fei3，Y.Y.Yan4

（1. State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control，Jilin University，Changchun，Jilin 130025，China；

2. College of Automotive Engineering，Jilin University，Changchun，Jilin 130025，China；

3. R&D Cent.，China First Automobile Works Group Corp.，Changchun，Jilin 130011，China；

4. University of Nottingham，Nottingham NG7 2RD，UK）

Abstract：The thermal control of automotive power supply system and air conditioning system is one of core problems of vehicle thermal management. for the traditional internal combustion engines, the multi-system thermodynamic processes in engine underhood deal with water jacket cooling, air conditioning, supercharger intercooler, oil cooling, etc. This paper sums up the technology development and progress on the vehicle thermal management, discusses the current status of the underhood thermal flow and heat transfer analysis and further indicates numerical model establishment, simulation analysis and calculation method, including one dimensional（1D） analysis, three dimensional (3D) analysis and lumped parameter analysis. By analyzing the basic model of computational fluid dynamics（CFD） platform, these works will provide support and help for promoting the progress of vehicle thermal management analysis.

Keywords：vehicle；thermal management；underhood；numerical simulation

汽车动力舱内部结构复杂，半封闭的空间内包含了车辆的动力及传动装置、冷却系统，以及汽车空调系统等整车重要组成部分。当前，能源危机日益严峻，对汽车燃油经济性以及排放的要求也越来越高。为了解决这一问题，许多新技术和新装置应运而生，这些装置使动力舱内的位置更加紧凑、复杂。在运行状态下，各系统的热状态之间难免产生相互影响，不利于各系统的散热。因此，动力舱内的热流动问题以及研发更加高效的热管理系统，已经成为改善车辆散热性能、提高整车动力性的关键[1-3]。

无论是常规发动机汽车，还是新能源电动汽车，其热管理的两大核心问题都是动力源温控与汽车空调系统，以及协同控制问题。通常，它们的热过程交织在动力舱内，发生复杂的热交互影响。因此，其合理有效的匹配设计一直困扰着工程师，也制约着汽车动力性、经济性、排放性和舒适性的进一步提高。因此，基于汽车热管理发动机冷却设计和空调设计的集成开发具有很大的技术空间和潜力。

20世纪80年代，国际上一些著名汽车公司就开始关注将汽车热管理分析融入新产品开发设计中，美国汽车工程师学会（SAE）每隔两年召开一次车辆热管理系统国际会议[4]。近年来，我国也开始关注汽车热管理技术的发展，特别是动力舱内多系统热流体力学分析等问题，并在发动机冷却系统和空调设计中，逐步解决实际问题。

早期动力舱热管理分析手段主要是传统的试验方法，一般需要进行整车试验，虽然得到一些试验结果，但是试验条件和分析项目有限，耗用大量的人力物力，试验周期长，不利于开展更广泛的研究。近年来，随着计算机技术发展，数值计算和模拟仿真工具发展相对完善，使数值模拟技术的应用已经成为动力舱热管理技术的主要手段，并取得了突破性进展[2]。利用一维以及三维CFD软件对动力舱进行热流动模拟仿真分析，不但能够克服试验方法的局限性和各种困难，而且得到的结果准确性也越来越高，特别在一些细节上更为直观，更利于研究和解决实际问题。

为此，本文通过总结作者相关工作，系统归纳当前汽车热管理中动力舱热分析技术的发展形势和趋势，以及数字化仿真分析的基本方法，进一步认知动力舱多系统热力学问题，为推动汽车热管理分析平台建设提供支持和帮助。

1 动力舱热流动数值模拟方法

当前汽车动力舱热流动分析数值模拟方法主要包括一维分析和三维分析。其中的热管理系统模型包括5个主要部分：空调循环系统（Air Conditioning Circuit）、发动机冷却循环系统（Engine Cooling Circuit）、空气侧机舱循环系统（Underhood Airside Circuit）、发动机系统（Engine Lubrication Circuit）和进、排气系统循环（Intake and Exhaust Circuit）。

从一维分析到三维分析，再到一维多系统耦合分析，以及工业化设计，国际先进汽车制造商无不加强计算机辅助开发，进行多系统间的相互作用和影响分析，使设计流程越来越接近更加客观的复杂情况，同时处理多项方案，在简化试验过程的基础上，结合试验过程，评估多项设计方案，实现数字模拟技术的完善。目前国际先进的汽车热管理及其空调一体化设计开发平台通常更加重视数字化设计工作的建设，同时也希望指导汽车空调等系统的精细设计与开发。

1.1 一维仿真方法

动力舱热流动问题分析的一维仿真方法是从整体角度出发，从工业设计和开发的角度，着重分析各个系统之间的相互影响。目前应用于车辆热管理的一维仿真软件主要有英国Flowmaster International公司开发的FLOWMASTER一维设计分析平台，奥地利MAGNA公司开发的KULI一维设计分析平台，比利时LMS公司的AMESim一维设计三维分析混合平台以及美国Gamma Technologies公司的GT-COOL一维仿真平台等。

1993年，通用汽车公司的研究者们基于一维空气流道假设建立了一种工程分析方法，它利用少量数值模拟和试验数据，对更多工况冷却空气流量进行预测分析，但该方法无法准确考虑存在复杂回流的情况[5]。1999年，VALEO发动机冷却实验室研究者基于一维空气流动计算方法，分析了散热器尺寸、风扇尺寸、风扇罩以及车速对轿车冷却系统性能的影响，并与风洞试验结果进行比较，指导发动机舱的布置设计[6]。2001年，Valeo发动机冷却研究所（简称VEC）使用FLOWMASTER建立了动力舱模型，对其提出的降低油耗量和尾气排放的电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）控制策略进行了模拟，证明了模拟计算结果指出的控制方法可以使油耗量和尾气排放量达到最低[7]。

近年来，国内也进行了一些相关研究。2008年，上海交通大学研究者利用仿真软件AMESim建立发动机各子模块和仿真模型，着重建立发动机系统仿真模型开展分析，并利用试验台架对发动机系统仿真模型进行验证，其中利用系统仿真模型进行机油泵优化设计，并与原机油泵的相关参数进行对比，结果证明优化后的机油泵更加合理[8]。2009年，同济大学研究者以某重型柴油机为原型，利用KULI软件建立了发动机冷却系统模型，进行了瞬态工况下冷却液温度以及油温度变化的仿真研究[9]，获得了良好结果。

1.2 三维数值模拟方法

事实上，一维分析更加关注性能分析和因素关联性表征，而三维分析更有利于现象行为分析、微观细节表征和数值试验预测。因此，三维仿真方法与一维仿真方法相比，动力舱热流动问题分析的三维数值模拟方法更加注重细节，可以关注系统的细节和局部分析，指导工程设计。应用于汽车热管理分析的主要三维软件有美国Thermo Analytics公司与福特汽车公司联合开发的新一代高级热管理设计与分析工具RadTherm，美国ANSYS公司集成的CFD高级流体仿真软件FLUENT以及CD-adapco Group公司开发的复杂流动的流体分析商用软件包STAR-CD等。

1999年至2000年，通用汽车公司Damodaran[10]等人和雷诺汽车公司Gilliéron [11]等人使用FLUENT软件对发动机舱内流场和温度场进行预测，通过风洞试验进行验证，探讨了使用计算流体力学方法解决发动机舱热问题的可行性。2002年，通用汽车公司的Yang Zhigang和德尔福汽车系统公司的James等人使用三维数值模拟方法，对汽车前置冷凝器、散热器和风扇模块的排列方式进行了研究，对各种设计下发动机舱内的流场和温度场进行了比较分析[12]。2007年，Tai [13]通过CFD方法分析了进气格栅形状及位置，以及多孔介质模型参数设置对流场形状的影响，并与一维计算结果进行了耦合分析，提供了车辆前端设计的方法。2009年，Subramanian[14] 对舱内散热空气回流进行了研究，由于舱内布置形式不合理，导致散热器出口处的空气形成的回流，造成散热器散热能力较差，通过改变动力舱结构，防止回流产生，使散热器保证良好的散热效率。

国内方面，2004年，东风柳州汽车有限公司研究人员使用CFD软件对某型两厢车发动机舱的高低速流动进行了三维数值模拟，得到发动机舱流动特征、散热能力及结构改进建议[15]。2005年，华中科技大学研究人员[16]使用FLUENT软件计算汽车外流场与发动机舱内流场，以及发动机舱的散热特性和温度场特性，利用发动机舱空气最高温度值判别温度状态是否满足设计要求。

2 动力舱三维基本模型

动力舱内包含多个系统及装置，主要是以换热器和风扇为主的单元形式。为使三维模拟接近实际，必须抓住这些装置的主要特征，有针对性地采用软件中的基本模型及模块进行模拟，本文主要针对FLUENT软件中的模型，归纳以下的模拟方法。

2.1 热交换器

动力舱中具有热交换性质的装置包含空调系统的冷凝器，涡轮增压系统的中冷器，发动机冷却系统的散热器等。这些装置一般具有多翅片、多管路和狭小缝隙特征。在动力舱模拟过程中，难于对其具体结构以及特征进行有效仿真，但它们宏观共性均具有压降特性的通气形态，同时冷热流体互换，一种流体将热量传递给另一种流体。借助该显著特征，三维模拟主要采用4种基本模型对热交换器单元的流动及换热过程进行三维模拟，分别为散热器模型、多孔介质模型、多孔跳跃模型以及换热器模型。

2.1.1 散热器模型

散热器模型（Radiator模型）是一种对热交换单元简化的模型，即不考虑模型厚度，热交换元件被假定成一个无限薄的面，只对其速度与压降特性以及换热特性进行模拟，以便突出体现热交换。散热器模型是将压降和热交换系数作为散热器法相速度的函数而定义其数学模型。

华中科技大学研究者[16]曾在货车内流场分析中，对冷凝器、中冷器、散热器都采用了这种模型，通过试验数据拟合出压强损失系数与速度的关系式以及散热系数与速度的关系式，以模拟散热器特性。2009年，索文超等[17]将散热器简化，定义压力损失系数为多项式，并输入散热器单位面积的散热量来进行模拟。

2.1.2 多孔介质模型

多孔介质模型（Porous 模型）是近年来用于对动力舱内热交换单元进行模拟的重要手段，模拟分析中假设热交换单元如同多孔介质，实现有形模拟，达到冷热流体换热，通过输入惯性阻力系数、粘性阻力系数等参数以及多孔介质固体部分的体热生成率等参数来定义通过多孔介质后流体的压降及热交换特征。

丁铁新等[18]对装载机整车罩壳内的散热器用多孔介质模型进行了模拟，多孔介质的物性通过液压油散热器试验确定。同时，毕小平等[19]对换热器芯体应用了多孔介质模型，通过输入空气流过多孔介质时的压力损失和多孔介质向空气的散热量进行了模拟。

2.1.3 多孔跳跃模型

多孔跳跃模型（Porous Jump模型）实际上是多孔介质模型的一维简化，类似于模拟已知速度与压降特性关系的薄膜，与多孔介质模型相比，多孔跳跃模型的收敛性和稳定性较好，节省计算资源[20]。其具体过程也是将模型简化为无限薄面，通过介质表面渗透性、压力跳跃系数等参数体现多孔跳跃介质的特征。

西北工业大学研究者[21]利用多孔介质的Darcy定律，结合风阻性能试验，得到多孔跳跃介质表面渗透性和压力跳跃系数，对散热器进行了模拟。2009年，袁侠义等[3]采用同样的方法模拟了动力舱内的散热器冷凝器等。

2.1.4 换热器模型

换热器模型（Heat Exchanger模型）可分两种，分别为传热单元数模型（Number of Transfer Units，NTU）和简化效率模型。前者的NTU模型中，不考虑冷却剂的相变，即可以用于模拟散热器、中冷器等单相流情况；后者的简化效率模型中，冷却剂性质可以被定义为压强和温度的函数，因此可以计算相变换热器，如空调冷凝器。

在换热器模型中，冷却剂的温度是沿流动方向变化的，可将热交换器划分成一些传热单元，通过定义冷却剂路径、冷却单元数量、冷却剂性质以及压降等参数来逐个对每个传热单元进行计算，最终得到整个热交换器的流动及换热特性。这种方法与上述几种计算热交换器的方法相比，考虑了冷却剂侧的流动与外部空气侧传热耦合效应，使模拟结果更贴近实际。

清华大学研究者[22]曾将散热器划分为多个计算单元区域，应用效能－传热单元数（ε-NTU）法进行换热计算。这种计算方法可以考虑到冷却剂温度沿流动方向的变化。2009年，周建军等[23]对散热器的热力学特性采用了换热器模型结合试验数据进行模拟，而其阻力特性采用了多孔介质模型，获得较好的分析结果。

2.2 风扇

动力舱内的风扇起着组织舱内气流，引导气流通过热交换元件的重要作用，气流通过风扇后有一个压升，一般采用的传统方法是以风扇性能曲线对风扇进行模拟。若考虑到风扇的转动对于流场产生的影响，目前在FLUENT中可采用MRF模型（Moving Reference Frame模型）或者滑移网格模型（Moving Mesh模型）。

2.2.1 风扇模型

风扇模型（Fan模型）是将风扇的几何特征和流动特征参数化，简化成一个无限薄的面，模拟风扇对流场的影响。在风扇边界条件中，风扇一般以风扇性能曲线，即静压与流速的函数关系曲线，风扇中心和旋转轴位置，以及径向速度和切向速度来模拟风扇流动特征。Fan模型具有计算速度快、稳定性高的特点。但Fan模型的缺点是其很依赖前期的试验数据，而这些试验数据又受试验时的环境和条件的影响[24]。

目前，对于风扇的模拟基本上都采用了风扇模型这种方式进行。

2.2.2 MRF模型

MRF模型（Moving Reference Frame模型）是一种定常计算模型，认为网格单元做匀速运动，这种方法适合计算区域上各点的速度等特征基本相同的问题，例如旋转的风扇。MRF模型是最简单的用于处理模型中有运动物体存在的一种方法。在使用MRF模型时，需要对计算域内的不同运动方式的子区域进行划分，单独对每个子区域进行运动方式的控制，子区域间可通过相接面进行数据交换。与Fan模型相比，MRF模型可获得更多的信息，如叶片上的流场、风扇特性、风扇效率以及叶片上的载荷分布等。

德国贝尔公司Knaus等[25]曾使用MRF模型，通过对动量方程添加科式离心力的方式对风扇进行模拟。丁铁新等[18]在对风扇模拟的几种方法进行比较之后，对风扇叶片等细节未做较大简化，直接用MRF模型进行模拟也得到了较为满意的结果。

2.2.3 滑移网格模型

滑移网格模型（Moving Mesh模型）是用于模拟风扇旋转效应的另外一种方法，采用这种方法计算出来的流场就是实际的流场，可以实时地观察到风扇的空间位置变化[18]。但与MRF模型相比，这种方法的计算时间长，计算量大，目前还是比较难于把握。

2.3 其它部件

在动力舱内部，还存在着一些辅助的部件，膨胀水箱、蓄电池以及发动机进排气装置等。一些塑料元件可以当作绝热边界来进行处理，而金属元件可以先给定一定的固定温度，从模拟计算的结果中，提取出相应位置的散热量，再将其作为边界条件，重新进行计算[26]。或者也可当作固定热源处理，给予一定的体积热源。

3 一维与三维联合应用

一维仿真计算周期短，可控性强，可从整体角度把握系统，研究系统中各部分间的影响关系和关联特性。而三维数值模拟计算关注细节和微观现象，可以观测到一维仿真无法观测到的局部情况，如面体内的流场、温度场、速度场等，观察到一些因素的作用和趋势。随着计算机资源的提升，计算方法的进步，以及客观工程分析要求，越来越多采用一维与三维联合应用。动力舱热流动分析数值模拟的趋势是将一维仿真与三维模拟计算结合起来，发挥两者的优势，从而达到更好的模拟效果[27]。

奥地利的AVL公司致力于将热管理系统内外流动联合仿真，在热管理系统空气侧流场使用SWIFT软件，热管理系统模拟使用一维热流体系统分析软件FLOWMASTER，发动机缸内燃烧和水套内流动使用三维热流体数值模拟软件 FIRE，并通过 CRUISE软件实现一维和三维系统计算数据的交换和衔接[2]。

英国MIRA公司和 JAGUAR公司利用 FLUENT

计算了发动机舱内流动与传热，使用 FLOWMASTER对冷却系统循环进行仿真，使用GT-POWER对发动机工作过程进行模拟，并将3个密切关联、相互影响的计算系统的边界条件和计算结果进行整合，各自的模拟结果为其它部分的计算提供边界条件，交换数据，互相修正，系统地研究了热管理系统性能和发动机舱内的流场以及温度场分布[28]。事实上，随着汽车和发动机数字化工程的发展，逐步完善的发动机过程仿真、空调过程仿真及整车行驶热空气动力学过程仿真等促进了动力舱多热力系统模型分析方法的不断进步。

4 结论

动力舱是车辆的重要的组成部分，也是汽车热管理涉及的主要问题。动力舱散热直接影响整车的动力性及经济性，致使动力舱热流动分析越来越受到重视，也成为评估和优化整车性能的重要途径。动力舱热流动分析涉及复杂的流动、传热、发动机工作过程、空调运行过程，以及环境热舒适性等诸多问题，面临多系统交互和性能制约，既要从全局角度进行掌控，也要从局部细节进行具体分析。一维与三维联合仿真是未来汽车开发设计的发展需求，因此集成各个系统之间耦合分析必将是未来的发展趋势。

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动力系统分析篇3

区域创新体系是一个区域内有特色的、与地区资源相关联的、推进创新的制度组织网络。其目的是推动区域内新技术或新知识的产生、流动、更新和转化。在这里，创新是指将知识转化为新产品、新工艺和新服务的过程，科技是其中的一个重要环节，因此，创新在本文中指的就是技术创新。区域创新能力是指一个地区将知识转化为新产品、新工艺和新服务的能力即为区域技术创新能力。区域技术创新体系涉及政府、企业、科研、金融等多种因素，各影响因素之间、因素与整体之间、整体与环境之间相互作用，是一个典型的具有多变量、非线性的动态反馈的复杂系统。通过区域系统分析，可以实现区域创新系统的合理规划、布局，改善投资环境，实现资源的合理配置，促进创新主体与创新环境之间的良性发展，提高区域技术创新能力和绩效，进而提升国家竞争力。

系统动力学提供了一种自上而下的、从战略层面描述区域发展、估计区域技术创新能力随时间、环境变化的方法。这种方法把区域技术创新体系视为一个整体，而不是一系列影响因素的简单组合，并能有效地描述区域技术创新系统中各影响因素的非线性关系，有助于政策制定者理解区域创新过程对区域技术创新能力的影响，从宏观上对区域技术创新能力进行估计和把握。

一、区域技术创新能力的系统动力学模型构建

1、系统结构组成。研究区域技术创新能力的目的是提出既能提高区域技术创新能力又适合本地区全面发展的措施。区域创新能力的提高需在一定的支撑环境下实现，在外部环境下，受国家创新系统即国家宏观政策、技术服务机构、国家教育体系、金融政策、研究与发展政策等方面的影响，在内部条件下，受区位优势、区域产学研合作程度等因素的影响，涉及因素有20多种。区域创新能力主要由以下要素构成：知识创造能力，即不断提出新知识的能力；知识流动能力（产、学、研合作程度），即不断地利用全球一切可用知识的能力，以及知识在各创新单位之间流动的能力；企业的技术创新能力；创新的环境、创新绩效等因素。其中创新主体为企业，创新绩效由企业的新产品产值来表示。区域创新系统由三个子系统组成，分别为：知识创造能力系统、知识流动能力系统、区域创新环境系统。

（1）知识创造能力子系统。该系统描述知识创新能力主要受研发机构数量、科技投入、技术成果数影响。技术成果数是发明专利、实用新型专利、外观设计专利三项专利之和。模型中把科技投入考虑为可调控参数，与政府支出呈非线性关系，在模型中用表函数表示。

（2）知识流动能力子系统。该系统反映的是将科技转化为创新的能力，主要考虑了外国的直接投资、技术转移、科技合作。其中，外国直接投资带来的不仅是资金，更重要的是生产技术、管理技术和各种技术诀窍，是一种国际技术转移。技术转移由技术市场交易状况、技术引进和国内企业间购买国内技术三方面构成。科技合作反映的是企业、高校和科研机构的合作状况，是知识向市场化方向流动的表现。在模型中，科技合作由企业对高校和科研机构支出的科研经费表示。

（3）区域创新环境子系统。从理论角度出发，在一个给定的科技投入、给定的制度体系下，环境是决定地区创新能力的关键。本模型中，主要从创新基础设施水平、地区市场需求水平、劳动者素质、金融环境等四方面反映地区创新环境。市场需求水平一般由居民消费水平和国内固定资产投资额来衡量，其中居民消费水平受政府财政收入影响。劳动者素质主要考虑了教育投资水平、就业中大专以上学历比重、大学毕业生增长率三方面因素。而创新基础设施水平与金融环境水平虽然涉及因素多，但与本模型要解决的问题相关性不大，仅以参数值表示，取值0―1之间。

2、区域创新能力体系系统结构流图。为了清晰地描述影响反馈系统的动态性能的积累效应，我们使用vensim软件建立结构图，系统动力学模型流图如图1所示。

二、青岛开发区技术创新能力的实证分析

1、青岛开发区基本情况分析。作为14家沿海部级经济技术开发区之一，自成立20多年来，青岛开发区区域技术创新体系建设大有成效。知识创造能力和流动能力增强：高校与科研资源丰富，区内有高等院校和中等职业院校14所，至2003年底，区内共有研究与开发机构167个，其中科研院所12个、重点实验室中试基地1所；创新环境较完善：政府公共服务实现电子化、高新园区基础设施实现“九通一平”；企业技术创新能力不断提高：2003年，位于区内的部级新技术产业开发试验区实现技工贸总收入280亿元，同比增长31.5%，其中，科技进步对经济增长的贡献率达69.2%。但青岛开发区也面临着一些新的发展制约因素：随着国内其他地区对外开放程度的不断提高，开发区与其他地区的环境优势和区位条件差异正在缩小。而随着青岛开发区规模的扩大，政府缺乏适当的职能定位、产业之间缺乏交流与合作等问题日益凸显，这些因素都将影响青岛开发区的发展。

2、模型主要参数估计。在系统动力学模型中，仿真结果依据的是系统结构流程图编写的DYNAMO方程。在本仿真模型DYNAMO方程中共包含近70个有效方程，其中参数值、初始值有40多个，限于篇幅不在这里一一列出。青岛开发区创新绩效用函数Lnnppv＝a?鄢LnTA+b?鄢LnR&D+LnIE模拟，其中nppv为新产品产值，a为区域技术能力的权重指数，b为企业研发经费的权重指数，IE为区域创新环境。创新环境=金融环境?鄢a1+劳动素质?鄢a2+市场需求?鄢a3+基础设施?鄢a4，知识创造能力=发明无量纲?鄢b1+科技投入无量纲?鄢b2，知识流动能力=对外经费无量纲?鄢c1+外资投入无量纲?鄢c2+技术交易无量纲?鄢c3，区域技术能力=知识流动能力?鄢d1+知识创造能力?鄢d2。其中a1、a2 、a3、a4分别为创新环境的权重指数，b1、b2分别为知识创造能力的权重指数，c1、c1、c3分别为知识流动能力的权重指数，d1、d2分别为区域技术能力的权重指数。

三、模拟结果分析及对策建议

1、结果分析。笔者综合分析了青岛开发区1997―2007年近十年各类统计资料，确定了各类参数合理范围，因模型调试基期取1999年，所以初始值数据均采用1999年的统计调查数据，对模型进行模拟。通过软件vensim对模型进行编程调试，得仿真结果如图2、图3和图4所示。青岛开发区在未来十年间，由于受到人才集聚、产业发展、区域技术能力提高、区域产学研合作程度加强等因素影响，青岛开发区各主要经济指标上升的趋势将会一直持续下去。

由图2可知，青岛开发区政府财政收入在1999年的6亿元平缓增加到2007年的21.4亿元。主要原因如下：2000年青岛开发区三次产业比例为3.85：63.88：32.27，到2004年调整为1.49：66.09：32.42，三次产业结构呈逐步优化的趋势，这是政府财政收入逐渐增加的原因；2003年全世界经济和社会安定受到SARS的影响，青岛经济开发区的经济发展也受到了一定程度的打击，使得政府财政收入的增长趋势不大。在2008年后，其财政收入有一个快速增长时期，而在2011―2014年间处于平稳时期后，从2014―2020年，财政收入有一个缓慢的增长阶段。而造成这种发展趋势的原因为：首先，随着区域创新基础设施的逐渐完善和优惠政策的实施，越来越多的企业为了自身更好的发展纷纷入驻青岛开发区；其次，2008年，奥运会项目――帆船比赛在青岛举行，借助其世界影响，促进了青岛2008年后财政收入的上升；最后，随着国内其他地区开放程度的增加，青岛开发区的区位优势逐渐减少，青岛开发区会处于一个相对平缓发展阶段。

由图3可知，新产品产值从1999年的9.1亿元缓缓增加到2011年的20.5亿元，而在2011年后，它将快速增加。主要原因如下：“十一五”时期，家电电子、石化化工、机械制造、新材料和生物医药等主导产业框架形成，集群规模优势显著，集群产业产值比重达到78%。另外，截至2007年，区内共引进和培育出高新技术企业127家，实现高新技术产品产值616亿元，其中重工业105家，高新技术产业中的重工业逐渐取代轻工业成为领头羊。最后，由于区域创新效益滞后效应和集聚效应，当年的经济政策的实施和企业行为在几年后才会引起企业新产品产值的加速增长。

由图4可知，青岛开发区政府科技投入处于先急速增长再缓缓减少的趋势。在1999―2001年间，政府科技投入从1.15亿元增加到2.01亿元，每年平均增长30%以上。而随着政府职能的转换，新产品产值与财政收入相比，政府科技投入出现不同发展趋势。2001年后，政府科技投入逐渐减少，而新产品产值与政府收入却呈增长趋势。主要原因：首先，青岛开发区越来越注重在基础设施等硬环境建设方面投入；其次，到2004年，在青岛开发区有超过30家的金融服务机构，企业可以通过多种渠道获得支持资金。因此，随着政府科技投入的逐渐减少，青岛开发区的经济仍能呈现欣欣向荣的景象。

2、对策建议。首先，创新行政管理机制，转变政府职能。为长期提高区域技术创新的能力，政府应该从传统的经济干预职能向宏观导向职能转换：从偏向短期经济效益转向对中长期技术创新能力的培养；从支持官办机构项目转向支持企业与高校科研院所的联合实施项目；从单纯追求增加收入转向调整投入结构及加大投入并举；从重点干预项目实施转向重大项目的选择、组织协调和提供公共服务等。政府行为应主要从制定科技政策、完善科技立法、编制创新计划、为技术创新引导资金、建立风险投资基金、协调技术创新要素之间的关系等公共服务方面创建良好的区域创新环境，吸引更多的投资者。其次，建立以企业为主体，研究机构、大学相互结合的研究与开发组织体系。发挥开发区内国家重点实验室和中试基地等知名科研院的作用，使青岛开发区成为具有国际竞争力的高新技术的研发与产业化基地。按照“政府引导、企业主导”的原则，加快构建以企业为主体的区域创新体系。最后，大力发展增强区域创新的社会支撑体系。区域创新的社会支撑体系应当把重点放在沟通创新主体和应用主体间的联系与合作面，建立区域创新体系的高效运作环境。应发展以企业为主要服务对象，以技术评估、技术交易、风险资本市场、人才流动为主要内容，以技术监督、知识产权保护为保障的技术与产业、金融资本结合的市场体系，为创新主体及其成果产业化创造宽松和谐的政策环境和区域环境。

四、结论

运用动力学模型能有效地表现出区域创新体系中各指标间的非线性关系，弥补了层次分析法和模糊评价方法对各指标关系表现力的不足。

当然，区域技术创新能力系统动力学模型在推广应用中也存在模块结构与参数关系确定难等不足，这主要是由于区域技术能力、创新环境影响因素太复杂，作为一个系统定量研究存在很多理论认识的不足。

动力系统分析篇4

Abstract： In the sdudy， the geometrical model of toothed chain transmission system was set up by the software of Solidworks and the geometrical model was imported into the ADAMS software to establish the dynamics simulation model of this system. The change of contact force between the outer meshing silent chain and chain wheels was studied， and frequency distribution of the meshing contact force was analysised. The results showed that the contact force was biggest when chain link engaged the tight side of the driving chain wheel. The amplitude of the contact force was biggest when pumping frequency was fundamentalfrequency， which was the The dominant frequency to make vibration noise of toothed chain transmission.

Keywords： toothed chain system； involute sprocket； the meshing contact force； frequency domain analysis

引言：

齿形链传动是各种机械和机械设备中应用较为广泛的动力和运动传递装置，与滚子链相比，齿形链具有噪声低、可靠性高、运动精度高、传动效率高、耐磨性高、结构紧凑、以及负载能力高等显著优势，能够胜任高速、重载、变速变载的复杂工况[1，2]。但是，齿形链与链轮啮合过程中，由于啮合接触力过大，引起周期性振动从而产生噪声和磨损问题，在一定程度上限制了齿形链的推广和应用[3，4，5]。

随着齿形链传动向着高速、重载的方向发展，要求传动系统传递的功率不断增大，链轮转速不断增加，这使得齿形链传动系统啮合冲击问题更加突出，同时也影响了整个系统的可靠性和稳定性。本文利用Solidworks建立了齿形链传动系统的几何模型，然后将其带入Adams中，建立了齿形链传动系统的啮合接触力动力学仿真模型，研究了齿形链与链轮的接触力变化规律，以及啮合接触力的频率分布情况。

1、接触动力学模型

齿形链系统传动过程中，主动链轮带动链条紧边运动，由于链轮与链条啮合点处速度不等，导致啮合冲击，啮合冲击力的大小，是影响传动系统运行稳定性的重要因素[6]。本文基于Solidworks三维建模软件建立了齿形链传动系统的几何模型（图1）。该模型主要由主动链轮、从动链轮和齿形链组成。其中齿形链节距P=15.875，结构形式为4×5型，链条节数LP=50，主动轮齿数Z1=19，从动轮齿数Z2=30。链轮中心距C=200.463 mm。

将齿形链传动系统的几何模型导入Adams软件中。在Adams软件中，通过添加运动副和约束建立齿形链传动系统的约束条件，然后模拟实际工况施加边界载荷条件，来仿真求解齿形链传动系统运动过程中的动态接触力。

2、边界条件与仿真参数

将齿形链传动系统模型导入 Adams 软件中后，对模型添加运动副和约束：在主动链轮输入轴端添加驱动（Motion），同时在从动链轮输出轴端定义负载转矩（Torque）。在主从动链轮与大地、链板与销轴、导板与销轴之间添加旋转副（Revolute），在旋转副上定义摩擦，以模拟相对转动和摩擦阻力，保证虚拟样机模型能够准确的揭示系统的动力学特征。定义主从动链轮与链板、链板与销轴之间的接触力（Contact），采用基于impact函数的实体碰撞接触类型，在接触类型中选择 Solid to Solid 选项，即定义为体与体的接触力[7]。施加的边界条件如图2所示。

仿真时，为了还原真实工况条件，在主动链轮上添加1000rpm的转速；从动链轮上添加阻力矩45 kN，用来模拟负载并保持齿形链处于张紧状态。齿形链系统接触力参数设置如表1所示。

3、仿真结果分析

图3表示的是紧边链条任意链节在从啮入主动链轮到啮出主动链轮的过程中接触力的变化曲线。由该曲线可以看出：当链节啮入主动链轮时，啮合冲击很大，为1217.68 N这是由于在链节与链轮啮合时，作直线运动的链节铰链和以一定角速度作圆周运动的链轮相互接触，二者在压力角方向上的运动速度不等，导致链节和链轮受到较大的啮合冲击力。当链节与主动链轮定位时，随着链轮的继续转动，链节与链轮理论上不发生相对运动，使得啮合接触力减小，且越靠近松边接触力越小。当链节与链轮脱离啮合时，虽然不发生链节与链轮的啮合冲击，但当链节由圆周运动变为直线运动时，松边链节数增大，从而影响齿形链传动动力学和运动学特性，产生了较大的接触力，该阶段啮合接触力最大为465.73 N，由该图可以看出在链节与链轮的紧边啮入点处得啮合接触力大于松边啮出点。

图4表示的是任意链节与主从链轮啮合冲击的整个过程啮合接触力曲线，该过程为从紧边啮入松边啮出松边啮入紧边啮出的周期性过程。图中红色曲线表示链节与主动轮接触力，蓝色曲线为同一链节与从动链轮的接触力。由该图可知：在每一个啮合周期内，链节与链轮在四个接触点处啮合接触力的大小关系为：紧边啮入>紧边啮出>>松边啮入>松边啮出。尽管链轮与链条的啮合接触力曲线变化较为复杂，但在啮合周期内依然呈现规律性的变化趋势。

图5为对仿真计算得到的对链节与链轮啮合接触力变化时间历程结果，进行FFT快速傅里叶变换后得到的啮合接触力在频域的分布情况。

由图5可见，啮合接触力的频谱主要是由啮合频率316.67Hz及其谐波振动频率组成的，并且每个谐波频率成分均为基本激励频率的整数倍。各频率分量不同程度的分布了一定的能量。显然，基频的幅值是最大的，它是产生齿形链传动振动的优势频率；其它谐波频率上的啮合接触力随着频率的升高逐渐降低。

4、结论

动力系统分析篇5

1 引言

电能计量是保证电费合理、公平结算的根本方式，在电费结算中占据着很重要的位置。日常生活中，个人、单位、企业等任何需要用电的用户，其使用电能的多少都需要电能计量装置体现出来，所以，如果计量装置出现损坏、计量不准等故障，将会直接导致装置计量装置记录的电能量与实际消耗电能之间出现偏差，进而导致供电、用电双方出现用电不明确等问题。

2 计量自动化系统的概述

2.1 大客户负荷管理系统

主站端的计算机系统、客户端的现场终端、计量表计和数据通信网络是大客户负荷管理系统的主要构成，其主要职能是利用先进的计算机网络通信技术和自动控制技术，在线检测客户的用电数据，并结合客户抄表和原有负荷管理系统自动采集、分析、计费电量。此系统节省了很多人工作业量，大大地提高了用电监测及负荷管理水平。

2.2 地网遥测系统

地网遥测系统由主站、终端和传输通道三部分组成，系统依靠网络技术、数据库技术、存储技术、实时接口技术以及Web 技术，计量考核各变电站，并对关口的电能量及时、自动地进行采集，然后加工处理、计算后再存储传递，是电量数据的一个综合应用平台。该系统为线损的统计、分析和电网电量的管理和决策提供了可靠详实的基础数据，有助于建立真实、准确、全面且及时的电网电能量管理机制。

2.3 配变监测计量系统

主站系统、公用变用户处的电量计量装置、采集装置、供电电源及传输通道等构成了配电检测计量系统，其主要负责监测该计量点的运行情况，统计负荷情况，同时进行该计量点的月电量营销上传以及分析配网线损的工作。此外，配变监测计量系统的终端具有采集月冻结电量、瞬时量等的功能，同时还可以监测计量异常、交流采样、采集开关状态、监测电能质量，并管理预购电等。该系统一般每15min采集一次数据，这些检测到的基础数据便于进行电量分析、线损分析、无功潮流分析、谐波分析、负载分析、电流不平衡分析及电压合格率统计等。

2.4 低压集抄系统

统计计量点的负荷情况，并上传该计量点的月电量营销到系统中以及对配变台区的线损进行分析等是低压集抄系统的主要工作。该系统包括主站系统、居民用户侧和小区配电房侧装设的相关电量计量装置、采集装置、供电电源、传输通道等。其中，低压集抄设备采集小区居民的月冻结电量和电能表表码时多应用RS-485组网或载波等方式。

3 计量自动化系统的应用

3.1 计量自动化的“四分”线损

分压、分区、分线和分台区的对所管辖电网的线损进行管理为线损的“四分”管理。

（1）分压管理。按不同电压等级对所管辖电网进行线损统计、分析、考核为线损的分压管理。具体来说，电力系统对于管辖区内的电压，根据电压的等级分别统计线损，进行线损分析后再考核管理。实际上就是从宏观的角度，了解整个电路的管理单位在不同电压下线路的损耗情况。

（2）分台区管理。分台区管理是指电业部门和相关企业对管辖区内的公用配电变压器进行管理。相关部门和企业要准确统计供电区域内公用配电变压器的电能损耗，然后再对统计数据进行全面的分析，最后进行考核。

（3）分线管理。是指及时地对管辖电网里的电压主设备（主要包括10KV馈线、主变变损和送电线路）的电能损耗情况进行统计、分析和分线管理的考核，

（4）分区管理。电业相关部门和企业以行政管理单位为基准对管辖区内的供电区域进行划分，进行数字的统计和分析，再分别进行考核。其中分区管理考核的线损率被称为综合线损率。

3.2 计量自动化系统线损管理的优势

以往线损分析计算工作都需要待抄表人员到现场读取完所有表计冻结数据，汇总上报后，线损分析人员才能根据填写好的电量数据执行线损公式计算，得出结果。但由于工作人员每月抄表一次、线损也就分析一次，实时性差，且因抄表的不同时性和不准确性使统计线损率与实际值有较大的误差波动。因此，传统的方式时效性差，难以及时控制线损指标，也就不能及时地调整运行方式、及时地发现并堵塞管理线损的漏洞，从而使供电企业的经济损失增加。

相比传统的分析计算，计量自动化系统具备了线损四分计算实时分析功能。在分析对象已实现所有计量点全覆盖并正确采集数据的情况下，通过在系统中建立正确的线损计算公式和线路、用户对应关系，对采集到的电能数据进行计算，就能够得出真正实时准确的线损率，能够实现当前、日、月不同时段的线损情况分析计算；对于线损率超过设定告警阀值的分析计算结果采用涂色突出显示方式提醒相关人员；根据自定义分析对象，自动生成各种线损四分报告，有效减少等待月度电量数据收集和人工分析的耗时，使线损分析依据数据和手段更多元化，切实为员工减轻工作负担。而且在计量自动化系统中，我们改进了传统的线损“四分”管理模式，使其能够自动生成线损计算公式并建立线损的动态模型。并且及时更新了配电GIS网络，建立了线到变、变到户的关系维护机制，很好地解决了10kV线路在环网供电下的分线线损的计算难题。在流转处理和分析线损异常的基础上，能够闭环监督线损的异常并实施管理。理水平的精细化。

4 计量自动化系统的效益分析

4.1 解决了接入系统电能表远程抄表问题

利用电能计量自动化系统，大力推广专变客户、公用配变和低压居民的远程抄表，代替人工抄表。抄表人员在营销系统可以直接调取电能计量自动化系统的当月月冻结电量表码值，用于计费结算。极大的减少了抄表的工作量，提高了电量的准确性和正确性，解决了线损计算中由于抄表时间不一致，而导致影响线损的准确性。

4.2 错峰管理

动力系统分析篇6

一、前言

随着信息化时代的飞速发展，计算机技术以及通信技术预计自动化控制更是得到了前所未有的发展。电力体系呈现自动化调度也得到了社会各界的关注并提出了更高的要求，电力调度自动化管理相关的问题更是不断的深化。深层掌握及认识电力体系的运作方法及其影响安全运作的重要因素，这不仅对电力体系的长时间发展极为有利，也在很大的程度上深化了对确保电力体系的安全运作的重要意义。

二、电力体系自动化调度发展现状

（1）电力体系调度中，早期是使用电子载波明线进行传送。随着近年来科技的持续发展与进步，人们也早就淘汰了这样传统的传送方法，并逐步的运用微波等通信方式，对其进行一定程度的传送。现阶段，人们已经使用光纤环网承载微波通讯，这就在很大的程度上提升了电力体系调度自动化的科学有效性，并确保了电力体系传送的质量，为我国整体电力体系进步打下坚实的基础。

（2）目前，我国的某些电力自动化调度体系，为了让电力传送在出现事故时还能正常的运作，使用了双网以及双机配置模式，借此来确保电力体系运作的安全可靠性。不过，该双网双机配置模式只是简单的处理相关内部的事故，若是出现了自然性质的灾害致使体系全部停工，这样的电力体系自动化调度根本不能对其实行一定的监控。

现阶段，计算机网络飞速的发展，电力体系自动化调度能直接的链接到相关的网上，对电力体系的内部各类设施设备运作状态进行综合的管理，实现了电力体系调度自动化，这使经济以及社会成效都能最大化的呈现。

三、电力体系自动化调度的必然性

（1）电力体系自动化调度中，数据的收集及监控与计算机体系是自动化调度的关键。自动化调度体系对电力体系讯息的有效收集并处理，同时还兼顾了电力体系相应的监控以及安全性分析等任务与职责，以便于呈现电力体系运作水平不断提升的目的。并且，进行电力体系自动化调度，可对电力体系实行经济性调度，利用计算机有效的辅助计算，以减小电力体系运作的成本。

（2）监控电力体系运作状态的电力体系自动化调度，对国家以及社会各界都有着不可小觑的意义。我国的西电东送以及全国性的电力体系联网构建，促使电力体系的运作更为复杂，更是经常出现问题。在很多人力达不到的状况下，进行自动化的调度也是电力体系构建的必然趋向。随着人们对于电力的需求量越来越高，相应的电力市场将持续的进步，自动化调度在相应的电力市场中经济成效也在持续的提升，以适应于电力市场的飞速进展。自动化调度最关键的是呈现电力体系无人化的自动化调度，以确保电力体系运作的安全可靠性。在这样的大环境下，自动化调度对保障国家的电力体系安全可靠运行有着很大的意义。

四、电力体系的运行

1、电力体系的运行方式

电力体系的运行方式分类是在保障体系的安全稳定性以及相应的检修要求与经济性基础之上进行的，依照短路阻抗值大小可分为最小以及最大的运行方式。实际的电力体系运行过程中该两种运行方式能互相转化以满足相应的工作需求。体系处在最小阻抗值的时候则是最大的运行方式，所以在此刻出现的短路体系中电路电流最大，该方法主要是用于校验相关开关电器的稳定性，那么反之在体系处于最大的电路阻抗值时则就称之为最小的运行方法。该运行方法主要就是校验相应的机电保护设备的灵敏度。

2、电力体系运行中的影响因素

影响电力体系的安全运行因素有很多，依照所导致的因素不同可简单的区分为人为操作以及设备事故、自然的环境因素，其最常见的以及最关键的影响因子就是自然因素。人为操作因素也就是在正常的维护或是检修过程中相关的开关被无意识的拉断以及带回电路误和临时的接地体链接，设备事故是非直接性的因子的设备或是线路的老化以及过载或是设计不适当。还有就是在进行正常的或是例行相关的检修时因为相应设备并未正常的推出体系从而致使暂时过压故障，该故障很可能会导致固体绝缘击穿或是相关的绝缘子串出现闪络等，因此有着很大的危险性在实际的操作过程中要最大化的避免。虽说在实行电力体系的设计时已经充分的考虑自然性可能会造成某些影响，不过因为输电线路以及设备的分布十分广泛致使自然因素还是会威胁到电力体系的安全运行，其包括了雷电对于架空线路的相关影响或是风暴及恶劣的天气对输电线路造成的影响以及外来的物体可能造成的一些影响，在雷击中架空线相应的接地线时雷电则会通过接地线而直接性的流进大地上基本不会对相应的电力体系运作形成影响，不过若是雷击中输电线路时就很有可能出现线路断电等故障。并且，在遭受风暴以及冰雹、冻雨等十分恶劣的天气时输电线路也会出现事故，交通故障造成相应的电线杆倒塌以及施工所导致的线路断裂，以及动物引起的线路短路等影响都是导致电力体系短路或是停电的关键性原因。

五、自动化调度体系

计算机网络已经非常的普及，电力体系更是会成为最终联网的发达体系，以往传统的分布式自动化调度已不在适应当下海量的信息数据采集以及处理，必定要构建一整套自动化调度体系。

1、电力自动化调度体系发展历程

自动化调度体系对总体的电力体系安全稳定运作有着极大的作用，其自身不断的更新换代不止是显示着信息技术的快速进步，更是电力体系发展的关键性保障。自动化调度体系自20世纪70年代所出现的专用机以及专用操作体系至今以公共对象需求系统结构进行开放性的分布以满足相关的安全分区以及保护的新体系共经历了4个重要的发展阶段，其第2阶段以及第3阶段分别是80年代的双机热备用体系以及90年代以RICS图形工作站为基础统一性支撑平台功能的分布式体系。现代化的自动调度体系除了遵照ICE61970式的公共信息模式以及可缩放矢量的图像标准并进行了诸多的应用软件功能拓展，比如相应的远程维护以及网上浏览等操作。大概而论也就是自动化调度体系的进步经历了专用到通用以及集中到分布和数据收集到实时监控等发展，现阶段我国的图模库一体化构建技术已达到了国际先进的水平更是率先开发的。

2、电力体系自动化调度原则

自动化调度处理电力体系事故过程中，务必要注意：第一，构建规则。自动化的调度一定要对可以呈现的实用性应用提出一定的目标。第二，数据完整。由于电力体系中的全部信息，均是依照范围进行的自动化调度，因此电力体系的处理上一定要保障数据完整性，使用事故录波器对相应遗漏的讯息进行补充。第三，体系安全。应保障事故录波器数据的安全可靠，以避免自动调度过程中出现错误。第四，信息流程规范。应严格的把关变电站信息的流动，并对相应的信息流动实行调度，与规范化的方向看齐。图1所示，电力调度自动化体系稳定运行影响因素。

图1 电力调度自动化体系稳定运行影响因素

3、电力体系安全稳定运行对自动化调度体系基本要求

随着电力体系持续进步并拓展对自动化调度体系更是有着更高的要求，随着电网的规模以及互联网性能的不断强化，要求自动化调度体系可以收集并处理海量的信息，传统的自动化调度体系仅仅需要进行一次的系统信息处理以及电网稳固水平上的监控分析，在未来的电力体系发展要求自动化调度体系要呈现动态以及静态、暂态三位一体化的信息处理并分析，还要呈现一次系统以及二次系统的有效同步构建和采集、分析。未来的自动化调度体系还要把实际性的用电量以及市场与总体电网信息进行一定程度的处理与分析，保障物理稳定性并综合性的考虑经济的稳定性。随着电力体系动态行为复杂化以及规模不断扩大化，在发展低频率振荡等周期性的动态进程时以往传统的EMS已不能满足于当下及时反映与协调功能，因此在未来的自动化电力调度体系要从单一监控与分析进步为集广域的保护以及安全协调一体化的综合性和平台化体系。

六、自动化调度体系未来的发展趋向

（1）新型的自动化调度体系发展不止是呈现超/特高压的电网要求，更是全国的互联网大电网发展需求，在未来的自动化调度体系必定是集成了数字化以及智能化、标准化与市场化为一体的现代化新型综合体系。

（2）第一，数字化也就是通讯以及信息和决策、管理等这四个方面，其信息数字化是数据集成以及信息共享两方面，数据集成是把测量以及控制、市场与管理等信息呈现由模拟性的信号到数字信号的有效转化，这不仅仅可以直接并具体的反应实际的运行状况，并在很大的程度上确保了决策以及管理的精确性，信息数字化还要呈现二维以及三维时变信息收集以及监控。通信数字化是集中控制中心或是自动化调度主站以及各个变电站间的通信要实现合理有效以及实时准确的无阻碍传送，决策以及管理数字化是说电网的稳定控制以及经济调度与设备生产运作以及电网规划和管理维护等各个程序与阶段、环节都实现数字化。

（3）第二，智能化是对电力体系相关元件保护紧急以及解列并恢复控制呈现控制一体化，标准化就是呈现相应使用软件能即插即用，以当下的使用状况这两方面的进步与研究分析仍需进一步的提升。比如调度技术的优化以及故障处理与恢复和智能化的预警及预防技术与调度的决策可视化均属于智能化的调度体系研究趋向，这些策略最本质的目的就是呈现大面积的联锁事故预防以及灾变的防治，以避免产生反应以及处理不及时所导致的严重停电故障。对标准化发展虽说是一项国际化的方向与趋势，但其自身还是需要更多的时间以及实际性研究。

（4）第三，对电力体系的市场化革新虽说是获得了很大的成果，不过因为大区域的电网运作信息以及数据仍缺乏且相对保密，相关厂网的调度权限受到很大的制约，电网的传送容量也是接近于最大的极限以及网络潮流和符合不可预知等因素导致电力体系市场化以及体系安全性出现相应的矛盾，未来自动化的调度要强化对市场环境下的电网安全性理论进行分析的功能，从而呈现在线可使用输电能力以及安全稳定性的计算分析。

七、结语

社会在不断的进步，科技也在持续的创新，电力体系自动化调度将会面对深层的革新。特别是多媒体技术以及智能化控制等快速的融入电力体系自动化的领域，不仅会促使电力体系的检测大力推进，更是促使整体电力体系自动化调度水平更高、更规范、更有效。经过本文对电力体系的运行方式以及其影响因素做了详细的分析，让我们在很大的程度上了解并掌握了自动化调度体系对保障电力体系安全稳定运作的重大作用，并进一步了解了自动化调度体系的发展历程以及未来的进步趋势。自动化调度体系的发展离不开人工智能化的技术以及信息技术等领域发展和进步，虽说要呈现规模大以及体系更为复杂的电力网络仍需相应的时间努力与更多需要改善并创新的地方，我们是有理由相信随着电力体系革新的不断深化和相应技术的持续成熟与标准化，必定会促使未来的电力体系获得更好更快的进步。

参考文献

[1]祝文澜.有关电力系统自动化调度AVQC策略[J].科技传播，2013（20）.

动力系统分析篇7

引言

数控机床主轴系统包含主轴、轴承、刀柄、刀具（或工件）等零部件，是数控机床的重要子系统。主轴系统的动力学特性，直接影响工件的加工精度、表面粗糙度和生产率，因而围绕主轴系统的动力学设计与分析，受到了企业界及学者的广泛关注。特别地，近年来以高速加工为特点的高档数控机床需求量与日俱增，因而主轴系统的动态设计就显得更加重要了，良好的主轴系统动力学性能主要体现在高刚度、振动小、变形小、噪声低，即具有优越的抵抗受迫振动和自激振动的能力。目前，我国国产的高档数控机床的总体性能与发达国家相比还有一定的差距。其中主轴系统动力学性能差是一个重要的原因，因而，如何提高主轴部件的动态性能，就成了机床制造业中的一个重要研究问题。

一、动力学特性的关键问题及未来的研究趋势

表征主轴系统动力学特性的参数主轴系统的动力学特性是一个广义的概念，泛指与主轴系统抗振性、稳定性相关的所有性能指标。

二、主轴系统动力学特性的分析方法主轴系统动力学分析的主要内容

创建主轴系统的动力学模型；分析确定表征主轴系统动力学性能的各种参数；对主轴系统动力学性能进行评价与预估；设计调整影响主轴系统动力学性能的各种要素，即实施优化设计。长期以来，学者们在不断探索与实践中，围绕数控机床的主轴系统，提出了多种动力学分析方法。主要包括有限元法、传递矩阵法、阻抗耦合法、实验分析法等。

2.1主轴系统动力学特性的有限元分析法利用有限元分析法可以对主轴系统进行静力学分析获取静刚度，动力学分析获得固有频率、动响应以及实施优化设计。在主轴系统动力学分析研究中，有限元法是最常用的方法。常见的工程软件有ANSYS，ANSYS/Workbench，MSC.NASTRAN，ABAQUS、MSC.MARC、LMSVirtua.lLab等。有限元法应用方便、求解精度高，但对主轴系统进行动力学分析时也有不足之处。有限元软件无法很好的和轴承分析理论结合进行主轴轴承系统分析。为了有效进行分析，必须通过积分求出与轴承载荷相对应的广义载荷，并对轴承载荷和变形关系进行线性化，这样操作降低了分析的精度。

2.2 主轴系统动特性的传递矩阵分析法传递矩阵法是分析轴类、梁类等细长结构动力学学特性的一种经典方法。应用传递矩阵法对主轴系统进行动力学分析的基本思想是：首先，将主轴系统离散化，系统变为由若干集中质量、刚性盘和弹性轴段等组成的离散体（分段点常取在、轴承、联轴器及轴径有显变化的地方）；接着，获取各单元（、轴簧的联合体）的传递矩阵；最后，通过单元传递矩阵，从左到右将各个轴段两端的状态向量联系起来，根据主轴的边界条件，获得频率多项式，运用迭代法求出转子系统的临界转速和动态响应等。

2.3主轴系统动特性的阻抗耦合子结构分析法阻抗耦合子结构分析法的基本思想是：以主轴刀柄刀具所组成的装配体为研究对象，将主轴系统分为若干子结构；每个子结构都过有限元法或相关梁理论，求出子结构端点的频响函数；利用平衡及相容性条件，将各子结构进行耦合，最终建立起整个装配体的频响函数矩阵。

三、主轴轴承动力学特性

为了将轴承动力学特性引入到主轴系统动力学分析中，传统上，通常是把轴承等价为线性弹簧阻尼。这是一种近似等效的方法，并没有真实反映出轴承的动力学性能，尤其对于高速加工主轴系统，按这种近似等效的方法往往带来很大的分析误差。高速主轴系统的轴承一般是角接触球轴承。轴承的位置、轴承的方向、轴承的组合（单组、两组或几组构成单点支撑）或轴承预紧力类型等都影响轴承系统的动力学性能。因此，需要细化轴承结构的动力学模型，以期真实反映主轴系统的动力学性能。

四、主轴系统动力学特性研究的发展趋势

随着对数控机床加工精度、加工效率的要求越来越高，围绕机床主轴系统的动力学特性的研究显得越发重要，体现出以下特点：（1）强调对主轴系统的精准建模，以提高动力学特性的预估精度从研究趋势上，体现在以下三方面：一是考虑多场环境的耦合作用对主轴系统进行建模，例如，考虑主轴系统惯性力场与热场的耦合作用进行建模研究[；二是，加强对主轴轴承系统以及其他结合面的建模、参数辨识研究引入非线性因素），以提高主轴系统动力学分析的精度；三是，全面考虑影响主轴系统的动力学特性的因素，例如转动惯量、陀螺力矩、剪切变形、轴向力和内部阻尼等，进行主轴系统动力学的综合建模研究。（2）结合优化理论进行主轴系统动力学分析与设计可用于主轴系统动力学优化的理论包括拓扑优化和参数优化。拓扑优化是为了获得最佳的结构件布置，例如，轴承跨矩的确定；参数优化是为了获得主轴系统最佳的几何及物理参数。主轴系统动力学分析的最终目标，就包含了动力学性能的预估与优化，因而，结合优化理论进行主轴系统动力学分析与设计是主轴系统动力学研究的一个重要发展趋势。

（3）主轴系统运转状态下的动力学分析静止状态的主轴系统与高速运转状态的主轴系统，两者的固有动力学特性是不同的。但是，目前，多数学者都是在假设二者相等的基础上进行研究，即用静态测试得到的动力学性能，仿真模拟运转状态的性能，这对低转速主轴系统（

五、结束语本文对数控机床主轴系统动力学分析方法进行了综述研究。主要内容包括：

（1） 介绍了表征主轴系统动力

（2） 分别按两种工况进行分析，工况一比工况二变形量大，对立柱影响较大，应重点考虑

（3） 立柱在约束状态下其固有频率和振型与无约束状态相比均发生了较大变化。约束下的低阶频率明显降低，低阶振型由无约束状态下的弯曲振型变为以约束面为支点的摇摆。

（4） A结构的刚度最好，C结构其次。另外，我们看出简单的增加板筋数量，改变单个板筋形式，并不能提高结构性能。这为今后机床板筋设计提供必要的理论依据。

动力系统分析篇8

一、引言

随着经济社会的发展，人们对生活品质的要求越来越高，对汽车的舒适度的要求也越来越高。汽车的噪声是影响汽车舒适度的一个重要因素，因此，如何减低噪音是汽车研究的一项重要课题。电动助力转向系统（Electric Power Steering），简称EPS,是当今汽车的主流配置之一，正逐渐取代传统的液压助力转向系统。然而，电动助力转向系统也有噪音产生，如何降低电动转向系统的噪音也是当前汽车技术改进的一个重要课题。

二、汽车电动助力转向系统概述

    电动转向助力系统，是在传统液压机械转向系统的基础上，多增加了传感器设备、电子控制设备和转向助力机构等。电子控制设备依据各种传感器传回的信号，精确控制转向过程中的转向、回正、中间位置等各项环节，使的汽车在行驶中从低速度到高速度的整个范围内都能够得到最优化的转向回正，可以大大提升汽车在行驶过程中的操控稳定性。简单的来说，电动助力转向系统由控制器和控制对象两部分组成，根据控制对象的性能特征，控制器进行相应的校正，是系统达到最优的状态，满足车辆稳定需求。与传统的液压机械动力转向系统相比，电动助力转向系统有一下优点：①只有在需要转向的情况下，电动转向系统才会启动电机开始是工作，可以减少发动机的燃油消耗；②无论何种形式工况下，电动棒转向助力系统都能够提供最佳助力，也就是说，无论是高速行驶还是低速行驶，还是其他形式条件发生了变化，电动助力转向系统都能够提供最佳的转向助力，提高了车辆行驶中的安全性、操控性和稳定性。③电动助力转向系统没有液压回路，在调整和检测的时候更加简便容易，装配的自动化程度更高，并且可以通过设置不同的程序，快速匹配不同的车型，大大缩短了生产和开发周期。④电动助力转向系统不存在漏油问题，能够减少对环境的污染。因此，采用电动助力转向系统也是汽车节能减排的一个重要环节。但他也有缺点，与传统的液压机械动力转向系统相比，电动助力转向系统的缺点就是噪音比较大。不过，电动助力转向系统拥有的种种优点，仍然使得其成为大多数家用汽车的标配，越来越多的走进千家万户[1]1-2+5。

三、汽车电动助力转向系统振动噪声分析

    1、振动造成产生原因测试分析

电动助力转型系统的噪声大致有这个几种：电磁噪声、连接件间隙撞击产生的噪声以及摩擦噪声等。这些都是因为振动[l1] 所造成的噪音。确定噪声来源，是控制噪声的基础。为了准确找出电动助力转向系统产生噪声的原因，我们采用主观评测与客观实测数据分析相互结合，实验验证和信息处理相结合的研究方法。一般驾驶员操作转向系统是随时性的操作，因此，如果想要了解电动助力转向系统的噪声基本特征，就不能只在某一时段去分析，必须要使用小波分析等时频域分析的方法，才能了解噪声信号在时变过程中的频率特性，清晰显示出可能与异响相对应的信号[2]314-317。时域信号因为各种频率信号的重叠，很难看出规律。频域信号是完整采样周期内的的频域能量分布，同样不能直观反映出间断性异响所对应的局部时段的频率特性。然后在小波变换所反映出的色谱图当中，各个局部时段的频率特性能够清晰的显现出来。例如，在色谱图中的0.3秒左右时段，能够清晰观察到900Hz上下的频率波段很突出；在色谱图的1.2秒左右时段，能够清晰观测到1700Hz上下的频率成分很明显，这种在某一时间段特别突出的频率波段，在人们的耳朵中听来，感觉就是间断性异响。

为了能够进一步判断驾驶员在转动方向盘的时候噪声的时频特性，也就是确定噪声的频率和时间的延续性。我们使用MATLAB软件”，将噪声的测试结果还原成声音信号，并且根据色谱图显现出的信号时频的特性，对此信号进行时域局部取样和频域低通、高通、带通、带阻等多项处理，同专业的听音师共同确定了EPS所产生的明显的间断性噪声，其中，主要对应的就是色谱图中的900Hz和1700Hz左右的频段。转动方向盘时电机所产生的噪音之所以让人感到烦恼，是因为某些特定的单调的频率的声级较大并且持续的时间很长。下图就是司机在转动方向盘的时候所持续产生的频率在900Hz与1700Hz附近的噪音情况[3]114-116。

    2、数据处理方法分析

    使用电动助力转向系统时所产生的噪音是来源于各种激振力所造成的振动发声，当中的结构共振是其主要的组成部分。为了准确判断电动助力转向系统工作时所发出噪音频段所对应的部件，使用快速小角度重复转动方向盘产生冲击力的方式，得到了主要部件的其中一部分固有频率特性。随后，我们对同步测量的噪声振动信号进行了时频特征分析，得到的时域曲线与频谱分析结果。其中，对噪声明显的电动助力转向系统，在发动机怠速和不工作的两种工况下，快速大幅度的转动方向盘，进行振动噪声测试的得出的数据，对噪声不太明显的电动助力转向系统，同样在发动机怠速和不工作的两种不同的工况下快速大幅度转动方向盘，进行震动噪声的测试数据，因为使用小电机时系统噪音不明显，所以其数据仅仅作为使用大电机系统时候的参照数据[4]14-19。

四、振动噪声产生因素分析

1、在使用大电动机的电动助力转向系统，当发动机怠速和不运行的两种不同工况下快速大幅度转动方向盘，所产生的噪音听起来使人感觉不快，原因是某些特定频率的声音较大且持续的[l2] 时间较长，因此人听了之后会感觉烦躁。

2、使用该电动助力转向系统，在发动机不工作的情况下快速大幅度转动方向盘，所产生的噪音频率在1300Hz左右。和有阻尼自由振动信号有相对应的衰减信号特征，并且具有持续性。这种震动噪声一般与持续变动的载荷激励有关。而在使用小电机的电动助力转向系统时，则噪音不明显。其原因为，在电动助力转向系统的传动链中，电机的转子和丝杆[l3] 的转速是其他运动部件的16倍多。而根据动力学基本原理，传动系统存在速比时，当量转动惯量是常规转动惯量乘以速比的平方。所以，如果以涡轮轴转速为标准，电机的转子和蜗杆的当量转动量是其常规转动量乘以16.52，而其他运动件的当量转动惯量就是其常规转动的惯量。因此，当使用大电机的电动助力转向系统的时候，就容易会持续性的激励起某些状态的有阻尼自由振动，所引发的结构升表现出来就是噪声[5]482。

3、对于使用这种电动助力转向系统，分别在正常情况下和去除电机机刷的情况下，快速小角度重复转动方向盘进行振动噪音测试分析，其中，电机在正常情况下快速[l4] 小角度重复转动方向盘所引起的冲击性振动噪音带有宽频带的特征，高、中、低的成分都有。在摘掉电机机刷之后，快速小角度重复转动方向盘所引发的冲击性振动噪音中，3000Hz以上的波段基本消失，说明3000Hz以上的频率波段主要是因为电机机刷和其他零部件碰撞所引起的噪音[6]1-6。

经过使用MATLAB软件对电动助力转向系统工作时所发出的的噪音进行测试数据分析，我们找出了电动助力转向系统工作时所发出噪音的主要原因以及发出噪音的主要部位。这些噪音的主要由电机的电磁摩擦噪音、连接件间隙之间撞击的噪音以及摩擦音等构成的。解决的办法是，电机的电磁噪音可以通过优化结构设计、精选部件材料、严格控制加工工艺和进一步改善装配[l5] 工艺解决。连接件之间的间隙也同样可以用改进结构和装配工艺[l6] 来减小或消除。对于降低摩擦噪音，可以改善转向机的小齿轮，丝杆和丝杆螺母的表面粗糙度，并涂上适当的润滑脂[l7] 。电刷的质量也要提高，电刷的压力要合适，一般400-500g/cm2 为合适的压力值。当然，随着无刷电机的日益广泛应用，电磁摩擦音带来的噪音也会大幅度降低，我们将主要着眼于改善连接件间的撞击和摩擦带来的噪音。[l8] 当我们逐步解决这些噪音问题之后，电动助力转向系统将变得更加完善，装载到汽车当中，将会对汽车的舒适度有更大的提高，让人们轻松享受驾驶的乐趣！

【参考文献】

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[3]徐春华.汽车电动助力转向系统测试和分析.[J].制造业自动化, 2011, (08):114-116

动力系统分析篇9

1、电力配电自动化技术的基本概念及工作原理

所谓的电力配电自动化就是应用自动化技术将电力系统的效益、功能、信息都联系到一起。配电智能化是非常重要的，实现用户和供电公司的直接联通。不管是用户还是供电方对供电信息的处理都更加的方便快捷。用户自动化和配电管理自动化是两个主要的方面。用户自动化，顾名思义就是对用户的信息管理自动化。配电管理自动化就是应用计算机技术对配电系统进行自动化管理。负责信息的搜集和处理。

2、电力配电系统自动化

2.1进线监控自动化

远程实时监控各开关的状态以及电流和电压情况，并通过这些参数变化对相关装置进行控制，以保证这个配电网络处于最优工况，从而实现现有设备容量的最佳使用，及时获取故障信息以判断、隔离和恢复配电输送，降低停电面积和减小停电时间。

2.2配电变电站自动化

这种自动化主要是针对各配电变电站进行远程监控和有压控制调节，以保证这个配电网的供电稳定性和供电质量。

2.3变压器巡检

这是对配电网的各变压器参数的实时监控以及补偿电容器的投切操作，以保证供电质量的稳定提高。

2.4需双方管理

这种管理主要基于电力的供需双方对用电市场实施的有效管理，可保障供电稳定性、降低能源损耗和经济花费。该管理主要包括负荷控制以及远程自动抄计。

2.5配电网负荷监控

该监控主要是对用户的实际用电需求、分时电价等进行合理分析，制定出最佳的负荷控制计划，对用户的用电负荷进行监控，合理调整电价结构，有效发挥现有设备的容量。

2.6运行情况管理系统

这种系统主要对配电网的各设备进行有效检测，根据相应的数据分析设备当前状态和使用磨损程度，并依据此数据对设备进行检修。

3、配电自动化的配套系统和设备

3.1馈线自动化系统

这种系统是根据配电网的变结构耗散网络模型，根据负荷要求将复杂的配电网简单化，减少不必要因素的干扰，对配电网的主要技术参数进行分析处理。这种系统可以有效进行故障隔离、区域恢复等情况的优化。同时采用分层集合和混合通信技术可减少系统成本，不良数据辨识和网络结线分析的有机结合，可以保证馈线自动化系统的稳定性和精确度。系统的监控技术非常突出，可以针对各开关、通信和故障隔离等情况进行有效监控。

3.2智能配电系统

该系统是根据配电网简化建模、网络拓扑和耗散元件等理念，主要对于配电网量测参数较少的问题，采用等负荷和等负荷密度的方法简化配电网分析，可根据已有的量测参数精确分析出配电网的各单元情况。该系统相配套的技术是潮流计算和模拟仿真。这种系统采用基于随机初值的启发式算法和环路分析快速遗传算法，可在多种操作平台上进行操作，能有效优化负荷和优化应用。

3.3馈线开关监控终端

馈线开关监控终端是已多次技术升级后的设备，其主要是远程监控、远程保护和远程测量有机结合的高技术产品，其常与主站联用以达到馈线故障的精准定位和故障隔离的目的。馈线开关监控终端的系统运行处理效率高、稳定性好。馈线开关监控终端采用零相差高精度高速同步采样、停电跳闸控制回路、电磁兼容技术和数字滤波算法，可保证馈线开关监控终端的测量和调节控制精度，环境适应性以及供电稳定性。

3.4配变监控终端

配变监控终端也是一种多功能的高新技术产品，其广泛应用在10kV配电变压器和小区变电设备的远程数据采集上传和实时监控。配变监控终端将采集数据上传至电力主站系统，电力主站系统对数据进行计算分析，对变电设备情况进行有效判断，并对下级配变监控终端发出相关控制命令，而配变监控终端根据命令进行实际调节控制，保证配电网的供电质量。配变监控终端主要基于嵌入式实时多任务操作系统，针对变压装置的电压、电流、用电量等技术参数进行有效采集，并采用电源控制管理系统可保证整个装置的安全稳定使用。

4、电力配电系统自动化的发展前景

4.1自动化水平更加的综合性发展

电力配电系统自动化在未来的发展中将会朝着综合型智能化的方向发展，所谓综合型的智能化就是在实现基本的电力配电自动化功能之外，更加重要的就是实现电力系统的智能化。对电力信息的掌握更加的及时，能够及时的发现许多的故障并且采取相对的措施，最大限度的降低损失。并且能够采集数据信息结合信号处理技术，使配电系统更加的简单。同时智能化也会降低人工的劳动量，解放了人类的双手，可以让供电部门减少对维修工人的聘用，节省开支。

4.2电力技术更加的贴近用户

随着电力技术的发展，配自动化系统也更加的完善。为了满足用户的需求就要提高电力系统自动化的服务功能。用户电力技术就是采用一系列高科技技术，对于各种供电需求都要最大限度的满足。而且在供电的过程中要保持电压的稳定，减少因电压不稳造成的巨大损失，实现柔性配电。保证了供电的质量，对用户的用电质量负责。

4.3电力系统更加的集成化和综合化

在提升经济效益的同时还降低成本，信息集成和系统功能的综合化是必不可少的，因此要将系统中的数据和功能能进行综合，使各项功能的实现统一化。

结语

通过本文对电力配电自动化系统组成的阐述，同时对依据配电自动化要求研发出的配套系统进行合理化分析，可以看出，电力配电自动化系统的大规模应用是电力系统更新升级的发展趋势，其可以有效降低配电网的复杂操作以及人工成本，提升配电网的供电稳定性和供电质量，保证供电企业和电力用户利益的最大化。

动力系统分析篇10

0 前言

中国是能源大国，也是能耗、能需大国。在中国高速发展的过程中，建筑业是我国国民经济中的一个重要支柱产业。目前，我国建筑能耗已经突升到我国总能耗的30%左右，并呈现逐年上升的形式。而在这其中，住宅能耗又是极其重要且与人们生活最为相关的一部分，因此，住宅建筑的节能工作是整个建筑节能的管理重点。

能源问题的紧迫性，使得住宅建筑能耗亟待科学详细的分析研究。陆莹莹[1]等介绍了家庭能源三种主要消费分析方法的发展及共同的模型基础――投入产出模型，并就家庭能耗影响因素和国别差异进行了分析，指出家庭能源消耗可能是我国能耗消费的增长点。孙娟等[2]研究了上海不同年代住宅能源消费现状及特点，分别对20世纪80年代及2000年后两住宅小区的居住建筑概况、生活方式、对热环境的评价及能耗情况进行了调查。王海宁等[3]以陕西省为例，运用系统工程理论分析能源消费的影响因素，对未来一段时期内能源消费、大气污染物排放量等进行了预测。目前，住宅建筑能耗的研究大多集中在对于统计方法的归纳、能源消费结构的分析、现有住宅的实证对比等方面，缺乏对住宅能耗的系统性分析。出于以上考虑，本文采取系统动力学方法对影响住宅能耗的众多变量进行系统性研究。系统动力学（System Dynamics，简称SD）是由美国麻省理工学院的J.M.Forrester于20世纪50年代提出的一种研究复杂系统的方法。它针对实际系统中存在的问题，从系统的整体观出发，充分估计和研究其影响因素，不回避复杂性，特别注重研究系统内部的非线性相互作用、协同以及延迟效应等问题。

本文以住宅建筑为研究对象，通过系统动力学方法，运用Vensim PLE软件，对影响住宅能耗的众多变量进行动态性分析和预测，寻找住宅建筑能耗规律，探讨降低住宅能耗、促进建筑节能的可行性政策和措施。

1 系统动力学模型的建立

1.1 系统总流图的确定

根据分析研究和查阅相关文献[4-6]，影响住宅建筑能耗的主要因素可以归纳为若干个子系统，分别是电能耗子系统、燃气能耗子系统、家庭情况子系统、经济发展子系统。每个子系统包含各自的影响因素。通过对各个子系统精细的分析，将这些互相影响的次级系统组合，得到整个系统的流图（图1）：

1.2 子系统关系式的确立

将模型细化到典型家庭住宅的层面，进一步分析和构建，添加辅助变量关系和函数表达，对各子系统进行进一步细化分析并得出关系式。由于系统较复杂，关系式较多，在此仅以空调能耗子系统和照明能耗子系统为例。

（1）空调能耗子系统

1.3 模型有效性的检验

根据上海统计年鉴[10-14]及对一些网络信息的总结后，计算得到上海居民用电和用气的估计值，以2004-2006年的数据为基准值，采用系统动力学模型对2007-2009年的户均用电、用气量进行仿真模拟，得到的结果如表1所示。可以看出，不论是户均用电量还是户均用气量，误差都非常小，证明了模型的适用性。该模型可以进一步用作分析和预测工具。

2 仿真、预测与综合诊断

2.1 在既定参数下的模拟

根据相关调研结果，以中等收入家庭（家庭月收入在一万到两万元的区间内）作为典型家庭特征样本，运用系统动力学模型，对住宅建筑的能耗状况进行仿真模拟，模型中的相关调整因子和系数，由2004年至2009年的统计年鉴中的相关数据计算分析取值，得到的结果如表2所示。根据表中数据可以看出，随着城市经济的发展，家庭收入逐年增加，能源消耗量也呈逐年上升的趋势。

2.2 调整相关参数的模拟

2.2.1 空调能耗模拟

调整建筑的窗墙比、外墙传热性能、通风、朝向等影响因素，见表3。观察空调能耗的变化，调整前后的空调能耗对比情况如表4所示。可以看出，每个影响因素的微量改善，能带来的节能效果却是非常明显的。如果再对影响因素做进一步的改善，节能效果很有可能达到50%。

2.2.2 家庭能源消费模拟

通过模型预测一个处于中等普通生活水平的家庭每年的能耗开支（按照电费0.6元/kW・h，天然气2.5元/m3计算）。在家用电器中，用一部分电器代替用气设备，如用电热水器代替燃气热水器。取电、燃气替代因子为0.1，可以得到调整前后的能耗开支，见表5。可以看出，用电磁炉替代燃气灶、用电热水器替代燃气热水器，是不节能也不经济的。

3 结论与建议

通过以上分析，上海典型家庭各类能耗（电能耗、燃气能耗）随着经济增长呈现逐年上升趋势。住宅建筑能耗需求的不断增长和能源紧缺趋势是不可避免的，我国政府应该加强节能教育和宣传，大力推进节能措施。

空调能耗始终是住宅建筑能耗中一个重要部分。空调用户应该养成良好的用能习惯，支持节能产品；厂商需不断开发新的绿色设备；政府对空调使用方面的激励政策也可进一步做细。改善住宅建筑参数（包括窗墙比、通风、朝向等）有利于空调能耗的降低。政府可以在住宅建筑设计阶段就加入相应的能耗要求，强化绿色住宅建筑规范。在家庭生活中，用电代替燃气虽然可以带来一些方便，但是在节能和家庭开支上都是不划算的。

【参考文献】

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动力系统分析篇11

中图分类号：TK43 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-00-01

1 故障树分析法简介

从20世纪60年代以来，在一些复杂系统的故障分析中，形成和发展了一种新的故障树分析法。这是一种从系统到部件再到零件的下降形式分析方法。它是从系统开始，通过逻辑符号与具体单元、零部件相联系；与失效的的状态事件相联系；构成一幅树状分支图，称为故障树。故障树分析法首先将分析的系统故障事件作为第一阶（即第一行―顶事件），再将导致该事件发生的直接原因（包括硬件故障、环境因素、人为差错等）并列为第二阶段。用适当的事件符号表示，用逻辑门把他们与系统故障事件联结起来。其次将导致第二阶段延长事件发生的原因列出为第三阶段。两阶之间同样用事件符号和逻辑门联系。这样逐段展开，直到把最基本的原因都分析出来为止，这样的逻辑图便是故障树。利用故障树去分析系统发生故障的各种途径和可靠性特征量，这就是故障树分析法。

2 故障树分析法主要特点

（1）它是一种直观的图形演绎法。把系统的故障与引起故障的因素，用图形比较形象的表现出来。用它来分析系统失效事件发生的概率，也可用来分析零、部件或子系统的失效事件对系统失效的影响。从故障树图由上往下看可知：系统的故障与那些单元有关系？有怎样的关系？多大关系。从图由下往上看：知道单元故障对系统故障的影响，什么影响？影响途径怎样？程度有多大？（2）故障树分析可作定性分析还可作定量分析；不仅可分析单一机件引起系统失效的影响，而且可以分析多机件构成的子系统对系统影响；不仅可反映系统内部单元与系统故障的关系，也能反映系统外部因素（环境因素和人为因素）对系统的影响。（3）故障树分析不仅可用于指导设计，也可用于指导正确的维修管理。（4）故障树的建造工作量十分繁重和复杂，需要较高的技术。

3 故障树的组成

（1）顶事件的选取。它是系统分析的目标和对象，要选择一个具有明确意义，可用概率度量，能够向下分解，最后找出失效原因的故障事件。（2）故障树的建造。这是故障树分析中的关键一步。要由多方技术人员通力合作，经过细致的综合分析，找出系统失效事件的逻辑关系。首先分析事故链确定主流程，然后确定边界条件，给出故障树的范围，最后利用事件符号和逻辑符号画出故障树。（3）故障树的图形符号。有两种图形符号，即：逻辑符号和事件符号。他们都有各自的具体图形符号和意义。（4）故障树的基本结构。

4 故障树的建造

4.1 确定顶事件和边界条件

顶事件是针对所研究对象的系统故障事件。是在各种可能的系统故障中筛选出来的最危险的事件，对于复杂的系统，顶事件不是唯一的，分析的目标、任务不同，应选择不同的顶事件。在很多情况下，顶事件就选定故障模式和影响分析中识别出来的致命度高的事件。必要时还可把大型复杂系统分解为若干相关的子系统，以典型的中间事件当作若干子故障树的顶事件进行建树分析，最后再加以综合。这样可使任务简单化，并可同时组织多人分工合作参与建树工作。

根据选定的顶事件，合理地确定建树的边界条件，以确定故障树的建树范围，故障树的边界条件包括：（1）初始状态。当系统中的部件有数种工作状态时，应指明与顶事件发生有关的部件的工作状态。（2）不容许事件。指在建树的过程中认为不容许发生的事件。（3）必然事件。指系统工作时在一定条件下必然发生在一定条件下必然发生的事件和必然不发生的事件。

4.2 逐层展开建树

动力系统分析篇12

中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号　1674-6708（2013）83-0060-02

为了保证电力系统的稳定性、安全性，需要通过自动化的监控和检查设备的功能对电力系统的各个部分进行配置。运用信息与网络的传递功能，对电力系统进行近距离或是远距离的电力输送，来保证电力的输送质量。通常条件下，电力系统的自动化结构主要有调整自动化、变电站的自动化与电网自动化。

1电力系统的自动化和智能技术的科学内涵

电力系统的自动化就是指在电能的运输与管理上融入自动化技术，而且它的种类也有很多。而智能技术则是智能化的电子技术的通俗说法，它包括了系统的结构与人机的接口，并且智能技术也存在着很多的分类。

智能技术可以针对产品出现的问题合理地进行解决，突破了旧的控制与适应方式来解决问题，并且效果也很明显。现在，智能技术还在不断地完善与发展，并且得到了一致的认可与重视，还融入于各个电力系统的具体领域，取得了有效的成绩。

专家体系应用在电力系统的范围也是很全面的，它是以知识为基础的体系，并且应用在智能技术的调节、管理与决策上，完成电力系统的控制管理。它是主要解决一些具有不定因素的知识方面的问题。它通过智能的方法得到了控制系统的更新和应用，经过一系列的推理来实现电力系统的目标。但是专家体系的应用还是有一些限制性的因素。它很难模仿创造性的控制，只能进行表面知识的引用，缺少具有深度的设计，适应复杂环境的能力也很差。所以，要将专家体系和常规的一些工具相融合再进行使用。

模糊方式是对电力系统进行整体控制的一种方法，并且操作简单易行，能够对随机的、不明系统进行控制管理。把人为的控制经营通过模糊的方式进行表达，使用推理与管理的方式，对不简单的系统进行合理的控制。一般使用“一旦……，就……”的表述方式，在具体的操作中，鲁棒性的表现比较强烈，而不是依靠专家体系和操作经验。事实上，模糊方法的控制管理的使用也非常地广泛，跟一般的控制技术相比较，模糊技术更能够提高产品的质量的控制水平。而且，它还包括了很多的智能技术的控制方式的交叉性的融合，电力系统自动化中的最具有潜在实力的应用技术就是综合性的控制技术。目前，对电力系统自动化的探索中有很多的研究是有关于模糊方式与神经网络的融合等问题的，这些结合的方式的应用会对电力系统的自动化更有帮助。智能技术的集成就是综合性的智能技术的继续的前进方向，也是对电力系统自动化的深层次的研究和探索，将多种智能化的控制技术融合在一起，形成一个集成化的智能控制技术的统一的整体，互相补充，发挥优点。

2　电力系统自动化技术和智能技术的有效融合

智能技术与电力系统的自动化技术的有效融合，更深层次地健全和发展了电力系统的科学配置。智能技术在电力领域的合理应用，不但调配了电力体系发展的单一性与其自身的波动性，而且还给人们提供了更加便宜、便捷的电力体系。因此，智能技术被有效地融合在了电力系统的自动化中。

3　如何将智能技术应用于电力系统自动化中

3.1模糊控制技术在电力系统自动化合理使用

模糊控制的的应用可以让电力系统在构建数学模型的时候更顺利，并且使构建模型的过程简单化，更方便操作。电力系统使用构建模型的方式来进行控制，这是一种现代化的操作方式，比一般的方式更有优势，操作更便捷。如，交通灯的颜色的转变；汽车的自动变速器的应用等。因此，我们发现模糊控制技术应用在电力系统中的实例是很丰富的，可以应用于电力系统的各个领域。

3.2神经网络体系在电力系统自动化中的使用

神经网络体系具有非线性的特征，能够很好地使用在电力系统中，并且，它还有自我的学习和管理的能力，和强大的信息处理系统和能力。所以，很多的、容易的神经元组合成了神经网络体系，就形成了神经网络体系的控制原理。神经网络控制方式是采用特定的学习计算方法，把被隐藏了的很多的信息数据挖掘出来并进行调整，来实现非线性的映射过程，这样的控制方式在很多的电力系统的处理中都被有效地使用。如，自动化的控制管理方面、图像的处理方面等，神经网络控制方式还被应用于医学方面。

3.3专家体系的控制技术在电力系统自动化技术中使用

专家体系的控制可以在最短的时间内发现和解决电力系统中出现的问题，在最大的程度上减缓了网络信息的停滞或者是延时造成的不安全性和不方便性。专家体系控制技术在电力系统自动化中的使用也是很宽泛的，如，专家控制技术可以及时地辨识出电力系统的危险状态、进行系统的恢复处理等。并且它在电梯的施工中也有很多的应用，在电梯出现安全隐患的时候，它能够第一时间发现，并且进行紧急的处理。在电梯中融入专家控制技术能够保证电梯的安全性和实用性。专家控制体系在电力自动化中的使用是很有价值的。

3.4综合性智能体系在电力系统自动化中的使用

综合性的智能体系可以按照模糊控制体系的构造进行科学地、有机地将一些控制技术融合起来，从而健全电力系统的自动化技术，让它可以具有简便性、稳定性和使用性。因为智能技术的控制方式中间是存在着交叉性的差异的，通常人们会把他们进行组合分析，如，将神经控制和专家控制相融合；神经控制和模糊方式进行结合等。

4结论

本文通过对电力系统自动化与智能技术的分析，发现智能技术在电力系统自动化中的应用领域非常多，并且应用的方式也是多种多样的。智能技术最初需要融入到电力系统自动化中是为了保证电力系统的安全性和稳定性，而随着智能技术地不断发展，模糊控制方式、神经控制、综合性的控制方式等都应用于电力系统的各个部分，尤其是在医学方面和交通、日常生活的应用方面都起着很重要的作用。而现在的智能技术要朝着智能技术的集成化进行发展，将各种智能控制技术科学地融合在一起，形成一个统一的智能化技术体系，更好地应用在电力系统自动化中，给人们的生活和工作带来更多的便利。

参考文献

[1]智静.电力系统自动化与智能技术分析[J].机电信息，2011（30）.

[2]鲍艳丽.电力系统自动化发展趋势及新技术的应用[J].金色年华（下），2011（5）.