2018年专业工程硕士论文十篇

来源: www.sblunwen.com 作者:lgg 发布时间:2018-08-01 论文字数:38592字
论文编号: sb2018073123133322392 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
本文是一篇工程硕士论文,工程硕士专业学位在招收对象、培养方式和知识结构与能力等方面,与工学硕士学位有不同的特点。工程硕士专业学位侧重于工程应用,主要是为工矿企业和工程建设
本文是一篇工程硕士论文,工程硕士专业学位在招收对象、培养方式和知识结构与能力等方面,与工学硕士学位有不同的特点。工程硕士专业学位侧重于工程应用,主要是为工矿企业和工程建设部门,特别是国有大中型企业培养应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇工程硕士论文,供大家参考。
 

2018年专业工程硕士论文篇一

 
第1章绪论
 
1.1课题研究背景与意义
电力系统次同步振荡(Subsynchroiious Oscillation, SSO)是电力系统中的机械部分与电气部分发生的动态相互稱合作用和能量互换过程,其主要危害外送火电机组轴系安全,持续的轴系扭振能造成发电机轴系的疲劳累计,降低发电机轴系的使用寿命,短时间的暂态力矩放大也可直接导致发电机轴系的断裂。
早在1970-1971年,在美国Mohave电厂发生了两起由于汽轮发电机组与串联电容补偿输电线路之间的相互作用而引发的发电机组轴系次同步扭振事故,均导致机组大轴损毁。1977年在美国Square Butte电厂的轴系扭振事故是世界上第一例由HVDC引起的汽轮发电机组次同步振荡问题。从上世纪八十年代开始,我国电力系统中由轴系扭振导致事故的报道不断发生。1984年3月神头电厂3号机组在进行试验时,发生轴系扭振,高中压虹螺栓遭到不同程度的破坏。1988年12月,陕西秦岭电厂5号机组的轴系在运行中发生强烈的次同步振荡,引起轴系断裂事故。2008年伊敏电厂二期机组由于频繁出现的轴系扭振,导致发电机大轴出现严重裂纹。托克托电厂、上都发电厂等大容量机组都存在不同程度的次同步振荡问题,严重威胁电力系统的稳定运行。
 
1.2交直流系统引起的次同步振荡问题研究现状
 
1.2.1电力系统次同步振荡分析方法
对于次同步振荡问题的重视起源于上世纪七十年代发生在美国Mohave电厂的轴系扭振事故,时至今日较成熟的电力系统次同步振荡问题分析方法主要有:机组作用系数法复转矩系数法特征值分析法、时域仿真法。其中机组互相作用系数法是粗选方法,细选方法包括特征值分析法、时域仿真法、复转矩系数法。
时域仿真方法即通过电磁暂态仿真程序建立包括串补、线路、系统网络、发电机定子、转子、轴系模型在内的仿真系统,通过时域求解的方法模拟系统故障或扰动过程,从而求得发电机转子轴系相邻质量块之间的扭矩,通过扭矩变化波形判别发电机轴系是否存在SSR问题,这是目前研究SSR比较精确的方法。与频率扫描、复转矩系数等方法不同,它可以精确模拟线路开关操作、各种类型的故障等,既可以研究机电扭振互作用、感应发电机效应引起的SSR,并且是迄今为止研究暂态力矩放大现象的唯一方法。时域仿真法的优点是可以得到各变量随时间变化的曲线,可适用于电力系统在各种大扰动下的暂态分析,是分析暂态力矩放大作用引起的SSR的主要工具。该方法的缺点是难以鉴别各个扭振模式及阻尼特性,需要与数据处理配合分析模态信息;难以鉴别各个扭振模式和阻尼特性,难以从物理概念上解释次同步振荡产生的机理、影响因素及预防对策,对于阶数较高的系统计算效率比较低。此外,由于仿真中机组轴系使用的是弹簧一质量块模型,需要输入质量块的机械阻尼系数和弹簧块的弹性系数,而目前机械阻尼测得的是模态下的阻尼,将它转化为弹簧一质量块模型下的阻尼是有困难的,这就为时域仿真法的实现增加了难度。
 
第2章交直流系统次同步振荡建模与影响因素研究
 
次同步振荡建模是研究电力系统次同步振荡的基础。本章详细论述了HVDC系统引起次同步振荡机理,在此基础上基于灵敏度分析方法研究了发电机组轴系多质量块建模问题,同时采用特征值分析法分析了直流系统控制参数对机组次同步振荡的影响特性,为进一步分析次同步振荡抑制方案打下基础。
 
2.1 HVDC引起次同步振荡机理
研究表明HVDC系统与邻近发电机组发生扭振相互作用是由HVDC系统的快速闭环控制引起的图2-1为单机经双端直流系统向无穷大系统供电示意图,其中,K,r为定电流控制的放大倍数和时间常数;cos#为整流侧功率因数;P = |为微分算子;^/'2和/'2。均为相应的空间向量(瞬时值)在同步at坐标中的幅值和幅角;n’和n"分别为整流侧和逆变侧换流变压器的变比;X'和X”分别表示整流侧和逆变侧内电抗;《。为整流侧控制器的输出;《为整流侧实际触发角;直流线路只计及电阻HVDC引起的SSO的公式推导如下[16]。
 
第3章 网侧SSDC解耦控制研究............................... 36-50 
    3.1网侧SSDC解耦控制的提出.............................. 36 
    3.2 SEDC与SSDC解耦控制.............................. 36-38 
    3.3 SEDC与SSDC抑制作用.............................. 38-45 
    3.4 算例分析 ..............................45-49 
        3.4.1 频域分析.............................. 45-48 
        3.4.2 时域仿真验证.............................. 48-49 
    3.5 本章小结.............................. 49-50 
第4章 直流附加次同步振荡阻尼控制器.............................. 50-56 
    4.1 引言 ..............................50 
    4.2 宽频附加次同步振荡阻尼控制器设计.............................. 50-52 
        4.2.1 SSDC抑制次同步振荡原理.............................. 50-51 
        4.2.2 宽频SSDC设计.............................. 51-52 
    4.3 SSDC抑制效果分析.............................. 52-55 
    4.4 本章小结.............................. 55-56 
第5章 结论与展望 ..............................56-57 
    5.1 全文总结 ..............................56 
5.2 研究工作展望 ..............................56-57
 
结论
 
我国能源与负荷严重不均衡,“西电东送”和“南北互供”是满足中东部电力需求的必然要求。为实现电力的大容量远距离输送,HVDC技术和串联电容补偿技术得到了广泛应用,具有全国联网特点的交直流混合电力输电网络正在形成。本论文重点研究了交直流系统次同步振荡的抑制原理,成果总结如下:
(1)在求解次同步振荡自然扭振频率的基础上,分别基于特征向量法和特征多项式法计算自然扭振频率对轴系参数的灵敏度,进一步分析了轴系参数对自然扭振频率的影响特性,为发电机轴系建模提供指导。针对直流控制器的不同PI控制参数组合,釆用特征值分析法分析次同步模态特征根实部的变化,分析直流控制器参数变化对直流引起的次同步振荡的影响。
(2)针对呼辽直流工程出现的交直流次同步振荡问题,首次提出在发电机侧施加附加励磁阻尼控制器和在网侧施加附加次同步振荡阻尼控制器来抑制交直流混合电力系统次同步振荡的方案。从SEDC和SSDC作用原理上分析了两者相互解耦控制作用,并使用复转矩系数法证明两者之间相互解耦的结论,最后频域系统分析和时域仿真验证了结论的正确性。
(3)对于HVDC引起的次同步振荡抑制策略,详细论述了宽频带附加次同步振荡阻尼控制器原理和设计思路。以伊敏工程为例,针对直流引起的次同步振荡最严重的孤岛运行方式采用测试信号法测得系统次同步频带内需要补偿的相移,基于相位补偿原理设计了宽频带附加次同步振荡阻尼控制器,最后采用时域仿真法验证了所设计控制器的有效性。
 

2018年专业工程硕士论文篇二

 
第1章绪论
 
1.1本文的研究背景及意义
随着经济的快速发展,汽车交通工具已经成为现代经济的重要支柱。在能源短缺、环境污染严重的背景下,电动汽车作为一种新型交通工具和谐发展等方面具有传统汽车不可比拟的优点,目前己成为各国政府、汽车制造商、能源企业研究的重点内容。
 
1.1.1能源与环境问题
石油资源紧缺的问题日益显著。目前世界巳探知的石油总储量预计只能供人类使用40余年。虽然石油问题已经非常严重,但是各国的汽车用油总量依然居高不下,汽车每年消耗的石油量约占石油消耗总量的40%。而在我国,汽车的耗油量快速增长。2007年,汽车消耗汽油达到4894万吨,占汽油消耗总量的87%。有关数据显示,到2020年巾国将会有超过一亿吨的石油用于汽车的使用。由此可以看出,汽车业对能源的消耗是巨大的。汽车尾气污染已经成为城镇主要的污染源之一。
随着全球人口和经济规模的不断增长,大量石化类能源使用所带來的环境问题为人们所认识,包括光化学烟雾和酸雨等的危害,而C02的含量过高导致全球气候变化也受到了世界各国的重视。传统的燃油汽车大多具有污染严重、能耗高等特点,已经成为危害人类生存环境的元凶。据我国首个城市污染源普查公报显示,机动车氮氧化物占排放总量的三成以上联合国开发计划署《中国人类发展报告》指出,当前全球空气污染最严重的20个城市中,中国有16个,因此发展电动汽车代替传统燃油汽车成为减轻城镇大气污染的有效措施。从以上的能源问题和环境问题可以看出,发展电动汽车产业是未來的一个必然趋势,对电动汽车的研究也是将会是一个重点内容。
 
1.2动力电池及其充放电装置研究
 
1.2.1动力电池
电池的最开始使用可以追溯到500多年前。1859年,法国科学家普兰特发明的铅酸电池是历史上第一个可以被反复充电的电池, 1889年-1891年,瑞典的扬格纳和美国的爱迪生相继研究出来了键铁电池和镍镉电池。之后,随着镍氧电池、锂电池的出现,电池各方面性能都得到了明显的改善。现在,铅酸电池、媒镉电池和锂电池被作为动力源广泛的使用。铅酸蓄电池是技术最为成熟、应用历史最长的蓄电池,以其制作工艺完善、放电性能良好、成本低廉等优点在电动自行车和电动摩托车得到广泛的应用。但是本身又有很多明显的缺点,比如质量比能量小,严重影响了其在电动汽车技术的应用,特别是主要原材料铅是有污染的,目前正面临逐步淘汰。
媒镉蓄电池是一种碱性蓄电池,极板强度较高,工作电压稳定,可以浮充电,也可以快速充电,键镉蓄电池的过充电和过放电性能好,有高倍率的放电特性,瞬时脉冲放电率也很大,放电深度也好,但是由于其具有记忆效应、含重金属存在环境污染等问题,而没有被推广使用。锂电池的优点相对于前两者显得十分突出,它具有比能量大、単体工作电压高、充放电效率高、使用时间长和污染性小等特点。
锂电池的能量密度基本是镍镉电池的2倍;準体电池的工作电压为3.6V,相当于三个镇镉电池串联在一起使用,因此能减少电池使用的数量减小因为携带电池所消耗的能量,从而可使电池因为个体差异而产生的充放电不均匀性的现象大大减少,从而延长了电池的使用时间。自推出以后,锂电池便以其优良的性能得到人们的普遍认同、技术上也获得了很大的突破。所以本文选择锂电池为储能系统的动力源,并对其进行相关的研究。由于本文主要运用PSCAD作为仿真软件,所以如何在PSCAD中搭建电池模型也是本文研究的一个重点内容。
 
第2章裡电池原理模型搭建与其充放电策略的研究
 
本文研究的电动汽车储能系统是针对电动汽车的动力电池的,通过1.2节中几种电池特性的对比可以看出,锂电池相对其他屯池来说有着显著的优点,因此本文考虑在PSCAD中搭建锂电池模型。
 
2.1裡离子电池
 
2.1.1锂电池的基本原理
锂离子电池是指把锂离子化合物作为正极材料的一类电池的总称。锂离子电池充电时的反应化学方程式如式(2-1)和式(2-2)所;IF.极:等元素,而放电反应方程式则是式(2-1)和式(2-2;)的逆过程。在锂离子电池充电的过程中,电池的正极反应中产生了电子和锂离子。所以充电时,在外电路的电流的方向为从电池的负极流向电池的正极。同时,在电池的内部,正电荷即锂离子从电池的正极流向负极。放电过程正好与上述过程相反。在整个锂离子电池充放电的过程中,锂元素始终保持离子形态,在电池的正负极之间嵌入和脱出,因此锂离子电池也被人们形象地成为“摇椅电池”問。
 
2.1.2裡电池的主要参数
(1)电池的容量:电池的容量是指完全充满电之后的电流在指定的条件下放电到终止电压时输出的总的电量。关于电池的容量,包括理论容量、实际容量、额定容量、剩余容量、/小时率放电容量等。
(2)电池的放电制度:电池的放电制度主要包括放电率、放电形式、终止电压和放电时的温度。在研究电池容量的时候需要指定统一的放电电流,一般用n小时率來表示。如果某电池以固定电流进行放电,电池用《个小时放出的容量为额定容量,这个放电率便称为称为《小时放电率。
(3)电池的能量:电池的能量是指电池在特定的放电制度下所能够提供的电能,单位为W.h。
(4)能量密度:电池的能量密度有质量能量密度和体积能量密度之分,质量能量密度是指单位质量的电池所能够提供的电能。体积能量密度是指单位体积的电池所能够提供的电能。
 
第3章 充放电装置拓扑数学模型...............................24-36 
    3.1 主电路拓扑的选定 ...............................24-25 
    3.2 变流器的数学建模和参数设计............................... 25-29 
        3.2.1 变流器的数学模型 ...............................25-28 
        3.2.2 变流器的参数设计 ...............................28-29 
    3.3 双向DC/DC变换器的建模...............................29-35 
    3.4 本章小结 ...............................35-36 
第4章 充电环节的控制策略的研究............................... 36-49 
    4.1 充电方法的研究............................... 36-37 
    4.2 充电系统对电力系统的影响 ...............................37-40 
第5章 V2G控制技术研究............................... 49-60 
    5.1 储能系统回馈电网的控制策略............................... 49-54 
    5.2 基于PSCAD的仿真验证............................... 54-57 
    5.3 硬件实验的验证 ...............................57-59 
        5.3.1 DSP/FPGA控制器 ...............................57-58 
        5.3.2 实验波形 ...............................58-59 
5.4 本章小结 ...............................59-60
 
结论
 
本文针对电动汽车储能系统,提出了基于三相PWM变流器+双向DC-DC变换器的双向充放电拓扑装置,并对其进行了细致的研究。研究的工作主要结论如下:
(1)对常用的Shepherd锂电池模型进行了相应的改进,并据此在PSCAD中搭建了锂电池模块,并给出该模块各个重要物理量随时间变化的波形图,其所得结果与锂电池的理想情况相符合。分析了锂电池的充放电控制策略,并给出了控制流程图。
(2)对于锂电池的充电方法,阐述了先恒流后脉冲电流充电的二阶段充电方法,并讨论了该方法的可行性。然后运用PSCAD对一般充电机对电力系统造成的不利影响进行了仿真,发现一般的充电机会对电力系统注入大量谐波,并影响功率因数。针对这一点提出了一种电压外环功率内环的直接功率控制方法:对于电压外环控制,运用了重复控制思想,可以增加系统的稳定性;对于功率内环控制,在原有的六区间的空间矢量方法基础上,拓展出了十二区间空间矢量控制方法,增加了控制系统的动态响应,并对该方法进行了仿真验证。
(3)研究了电动汽车储能系统在闲置过程中将电能反馈到电网,对电力系统进行无功补偿和谐波治理,直流母线电压的稳定由双向DC/DC变换器的控制来完成;对于三相PWM变流器的控制,釆用一种基于功率和谐波解耦的控制方法,然后使用PSCAD对其进行了仿真验证,最后用FPGA+DSP的硬件系统对所阐述的控制方法进行了实验。
 

2018年专业工程硕士论文篇三

 
第1章绪论
 
1.1课题背景及研究的目的和意义
理想电力系统的电能属性具有牟一波形及频率、若干电压等级的特点。电能传输的最高效率模式为电压、电流同样波形并且同频同相位,这同样也是电力产品生产、输送、转换并保证电网安全的最佳电能形式。随着现代工业的迅猛发展,大量非线性负荷在工业以及电力系统中得到广泛应用,这些非线性装置在提高电能的二次利用率、节约能源等方面起了重要作用。然而,屯力电子非线性以及多样性的特点使大量谐波注入到了电力系统中,使系统的功率因数降低,其造成的危害严重。同时谐波还会使旋转设备产生附加损耗、加速绝缘老化,缩短使用寿命。
其次,谐波还会对其它设备和装置产生扰动、使继电保护装置误动作等,严重的威胁着电网的安全运行以及电能质量,此外,谐波还干扰其附近的通信系统,使其无法正常工作,具有较大的危害性。因此,考虑到系统的安全经济运行以及用户用电设备和电能质量,应对谐波源的位置、谐波幅值的大小等问题加以研究分析,采用相应的技术方法进行谐波源的定位,以便采取措施进行谐波的抑制,或改善系统的运行方式,保证系统安全。
谐波状态估计技术(Harmonic State Estimation,HSE)利用安装在系统部分母线及线路上的同步谐波量测设备所提供的数据,按照相应的估计准则,推断出整个电网的支路谐波电流与节点谐波电压状态,从而分析找出系统中的谐波源位置。谐波状态估计是近年來逐步发展起来的一项有效谐波监控与分析技术。谐波状态估计问题的提出是电网谐波监控经济发展的客观需要。在电网的所有节点全部安装谐波量测设备诚然可以实现对全网谐波的实时监控,然而,电力系统的母线节点数量众多,昂贵的设备造价将使安装监测设备的投资巨大,使得这种方法难以在系统中推广应用。
状态估计技术利用少量安装于特定节点的量测设备的同步监测信息,可计算完整而准确的全局电气量。谐波状态估计技术的发展与应用,可以克服谐波扩散方法现存的弱点,是加强电力系统谐波管理、深化谐波问题分析的可行之路。谐波状态估计技术能够实现整个电网级别的谱波监控与分析。只有了解谐波幅值大小,并进一步确定谐波源的位置和性质,才能在系统中快速有效的装设电力滤波装置,或者利用系统自身的特点调整系统的运行方式,这样将显著的降低系统的谐波水平,减少谐波对电力设备和通信线路的干扰和危害,保证系统的安全经济运行。
 
1.2谐波状态估计研究发展概况
谐波状态估计技术的研究属于网络谐波分析的范畴。然而,谐波状态估计的前提要进行谐波的监测,这就必然带来量测点的优化配置问题。以下从估计算法和优化配置方面阐述谐波状态估计研究国内外发展情况。
 
1.2.1谐波状态估计算法
电力系统传统状态估计是在系统三相平衡且对称、电压电流的幅值和频率为恒定的正弦波条件下提出的,系统的基本结构为单相单频率模型,且选择的量测量为非同步测量的功率和电压。相比而言,谐波是由多个频率的电压电流共同作用的结果,且要做到对谐波的准确估计需同步量测。由此,基于谐波测量的特点,需考虑新的算法以适合于谐波状态估计。国外对于谐波状态估计问题研究较早,1989年著名学者Heydt在文献中提出一种基于最小方差估计的谐波源识别方法,选用节点注入和线路的视在功率作为量测量,建立了基于关联矩阵的量测量与状态量之间的数学模型,为减少未知状态变量的数目并降低计算量,该文将母线节点分为非谐波源以及可疑谐波源两种类型。然而,在波形发生畸变的状况下,对于无功功率的理解学术界尚未达到统一认识,因此采用视在功率作为量测量进行状态估计的方法欠缺说服力,但该文的研究开创了谐波状态估计研究的先河,具有重要的意义。
 
第2章谐波状态估计基础
 
传统状态估计系统的基本结构为单相单频率模型,且选择的量测量为非同步测量的功率和电压。相比而言,谐波是由多个频率的电压电流共同作用的结果,且要做到对谐波的准确估计需同步量测。基于二者的区别,本章主要阐述基于同步相角PMU(Phasor Measurement Unit)测量的谐波状态估计量测系统和相应的量测方程,介绍状态估计领域具有代表性的最小二乘算法及具有鲁棒性、收敛速度较快等优良特性的粒子群算法。
 
2.1谐波状态估量测系统
 
2.1.1相量量测技术
截止2011年7月,我国已成功发射北斗系列导航卫星九颗,北斗卫星导航系统可以提供定位、测速与授时服务。电力系统状态估计仅利用导航系统的精确授时技术对系统范围内监视控制和谐波量测进行精确的时间同步,从而使分布在不同厂站的数据采集装置的釆样时刻被同步到同一个时间基准,即同步采样。和SCADA数据相比WAMS测量增加了测量类型…相角测量,具有测量数据精度高、同步误差小、速度快等优点。目前,一台测地型接收机的价格大约为几千元,其相比单台PMU的价格还要高很多,因此,为了减少设备的投资费用,同一发电厂或变电站内的谐波量测设备应当充分利用信号资源而尽量公用一台GPS接收机,也就是说,如果量测子站安装了 GPS接收器,则配置的量测设备越多,则单台谐波量测设备的额外造价也就越低。因此,为减少相对投资费用,可以考虑在安装了 GPS接收器的变电站或发电厂对其进行全量测。
 
第3章 谐波状态估计的可观性分析............................ 24-31 
    3.1 可观性问题描述............................ 24 
    3.2 可观性分析的方法............................ 24-28 
    3.3 算例分析............................ 28-30 
    3.4 本章小结............................ 30-31 
第4章量测点优化配置............................ 31-40 
    4.1 离散粒子群算法............................ 31-32 
    4.2 算法的参数选择与拓扑结构 ............................32-34 
        4.2.1 参数选择 ............................32-33 
        4.2.2 拓扑结构............................ 33-34 
    4.3 PMU配置方法 ............................34-36 
    4.4 仿真算例与分析 ............................36-39 
    4.5 本章小结............................ 39-40 
第5章 基于相量量测的谐波状态估计............................ 40-57 
    5.1 量测母线的优化编号............................ 40-41 
    5.2 谐波状态估计程序流程............................ 41-43 
    5.3 算例分析............................ 43-56 
        5.3.1 模型仿真 ............................44-46 
        5.3.2 计算结果及分析............................ 46-51
 
结论
 
随着国民经济的发展,大量非线性负荷在电力系统中的应用使谐波污染问题F1益严重,为有效监测、治理电网中的谐波,需要对谐波源的地理位置定位及性质的识别。谐波状态估计技术利用安装在选定母线和线路上的同步谐波量测设备所提供的数据,根据一定的估计准则,从而推断整个电网的谐波电压与谐波电流状态。由于量测方程随量测量以及状态量选择与传统状态估计的不同,本文在国内外研究的基础上,深入研究了谐波状态估计的可观性分析方法、量测优化配置算法以及不同量测配置方案对谐波状态估计的影响,研究取得的主要成果如下:
(1)通过分析三相谐波状态估计技术的理论,选取母线谐波电压、母线注入谐波电流和支路谐波电流作为量测量,节点谐波电压作为状态量,建立了谐波状态估计相量量测方程及其数学模型,并针对量测方程的特点选取不同的求解计算方法进行求解计算。
(2)阐述了可用于谐波状态估计的三种可观性分析方法,并系统分析以上方法的优劣,运用简单四节点系统进行仿真验证,结果表明基于奇异值分解法能够在得出系统可观程度的同时给出不可观测母线;相关理论的可观性分析方法无须具体的矩阵运算,即可得出不可观母线,具有很高的计算效率。
(3)针对谐波量测装置价格较为昂贵,不可能也没有必要在每个节点都装设相量量测装置PMU的现状,提出了以电力系统状态完全可观测和同步相量量测配置数目最小为目标,基于离散粒子群的量测优化配置方法。为防止因粒子群收敛速度较快而陷入局部最优,提出基于环形结构的离散粒子群算法用于量测点优化配置,且本文系统分析了算法参数的选择对粒子群收敛精度及速度的影响,最后以IEEE-14节点系统为例编程仿真,验证了本文算法的合理性。
(4)分别给出了基于最小二乘以及粒子群算法求解谐波状态估计方程的流程图,以IEEE-14节点系统为例,在冗余量测、优化配置量测以及量测矩阵奇异三种典型量测配置状况下,研究了不同量测配置对谐波状态估计质量的影响。结果表明,基于最小二乘的状态估计算法比粒子群算法在求解状态估计方程方面具有更好的数值稳定性。由此,可利用粒子群算法进行优化配置继而利用最小二乘进行谐波状态估计。最后,本文利用负荷节点向系统注入谐波有功的正负实现了谐波源的定位。通过搭建系统的仿真模型所得到的数据与实际进行对比,对本文所提出的算法进行了验证。
 

2018年专业工程硕士论文篇四

 
第1章绪论
 
1.1选题背景及意义
能源是世界经济发展的重要基础,近些年来,随着世界范围内经济地飞速发展,人们需要消耗更多的不可再生资源。煤炭、石油和天然气等化石能源的大量开采、使用不仅带来了温室效应等环境问题,而且还面临着资源枯竭的问题。为解决能源问题及环境问题,世界各国在新能源领域积极探索,并取得了一定的进展。其中风能的利用发展迅速,风力发电以其成熟的技术,广泛的应用前景,良好的经济效益已经初具规模,成为世界各国最具发展前途和商业化发展的发电方式。我国风能资源较为丰富,但适合大规模风电建设的地区一般都处于电网末端,此处电网网架结构比较薄弱,而且风电机组的有功出力随着风速的波动而变化,因此大规模风电并网会给电力系统安全、稳定运行带来重大的影响,其中最突出的问题就是风电场的并网引起电力系统无功的变化,进而影响系统电压,严重情况下甚至导致电压崩馈。所以风电场无功-电压控制问题是电力系统所面临的重要技术问题,如得不到解决,可能会影响风电的发展,特别是会限制大规模风电场的建设。因此有必要根据风电机组运行特性计算系统潮流,研究大规模风电场接入电网后对电网电压的影响,并给出合理的无功优化补偿方案,保证电网安全、稳定运行。
 
1.2国内外风电发展现状
 
1.2.1世界风电发展概况
风能取之不尽、用之不竭,是最具环境效益、商业潜力的可再生能源之一。风力发电优势明显,比如装机容量增长空间大,有效减少空Z气污染和水污染。大规模推广风力发电可以为节能减排做出积极贡献。在新能源幵发利用中,风力发电具有广阔的发展前景。风力发电已经覆盖了全球70多个国家,从世界范围看,风力发电主要集中在三大区域:亚洲、欧洲和北美。在全球风电制造业中,欧洲占据主导地位,向世界各地输出技术已经成为欧洲风电产业的主要发展方向。截止到2010年底,全球新增风电装机容量达到了 39.4吉瓦,我国风电市场新增装机达到了 18.9GW,以占全球新增市场48%的姿态领跑全球风电市场,累计装机容量达44.73GW,首次超过美国跃居世界第一。
 
1.2.2国内风电发展概况
中国幅员辽阔,在风能的利用上也有着得天独厚的便利条件。我国陆地风资源可开发利用的储量大约为2.5亿千瓦,而海上可开发的风资源则更为广阔,大约在7.5亿千瓦左右,为陆地的三倍,总共可幵发风电装机容量约10亿千瓦。西北,东北及正北方是中国风资源集中地区,根据全国气象台、气象科学研究院风能资料详细测算结果,风能达到3级以上的陆地风能资源就主要集中在这三大区域。我国规划在“十二五”期间,将陆续规划包括蒙东、蒙西、甘肃酒泉、山东、河北、江苏、吉林、新疆哈密在内的八大千万千瓦级风电基地,其中,海上风电开发建设主要集中在山东、江苏。2010年,我国风能新增装机容量和累计装机容量“双居”世界第一。全年风力发电新增装机容量和累计装机容量如表1-2所示。
 
第2章风电机组模型及静态电压分析理论基础
 
大规模风电接入电网后,会给电力系统电压稳定带来很大的影响。不同的风电机组,其稳态模型有所不同,对电力系统电压稳定的影响也不同。因此,对风电并网后的电力系统电压稳定性进行静态分析十分必要。本章首先介绍了并网风电机组的分类,针对双馈型风电机组,进行了稳态数学模型的分析,并在此基础上描述了含双馈型风电机组的电力系统潮流计算方法。同时介绍了电压稳定性静态分析的相关理论基础,为本章后续研究风电并网后的电力系统无功电压控制提供依据。
 
2.1并网风电机组的分类
根据不同的控制原则、拓扑结构或运行方式,可以将风力发电机组进行不同的分类。按照所采用的发电机类型的不同,风力发电机组主要分为三类:普通异步风力发电机组、双馈型风力发电机组以及永磁同步风力发电机组。
 
2.1.1普通异步风力发电机组
此类风电机组主要由风力机、风力机低速轴与发电机高速轴之间的变速箱、普通异步发电机以及机端并联无功补偿电容器组构成。其原理结构图如图2-1
 
第3章含风电场电力系统的无功补偿.................................... 27-38 
    3.1 风电场的无功补偿.................................... 27-29 
    3.2 微分进化算法基本原理 ....................................29-32 
        3.2.1 微分进化算法要点.................................... 30-31 
        3.2.2 微分进化算法控制参数.................................... 31 
        3.2.3 微分进化算法流程.................................... 31-32 
    3.3 微分进化算法的改进.................................... 32-34 
    3.4电力系统的无功补偿研究.................................... 34-37 
    3.5 小结.................................... 37-38 
第4章电力系统的无功补偿计算 ....................................38-53 
    4.1 Python和PSS/E ....................................38-40 
    4.2 Python与PSS/E的交互应用 ....................................40-43  
    4.3无功补偿计算 ....................................43-46 
    4.4 算例分析.................................... 46-52 
        4.4.1 改进微分进化算法....................................47-48 
        4.4.2 补偿前后系统电压水平....................................48-49 
        4.4.3 几种补偿算法的实现....................................49-50 
        4.4.4 不同的补偿方式结果对比.................................... 50-52 
4.5 本章小结 ....................................52-53
 
结论
 
随着风电场并网容量的不断增大,风力发电对电网的安全、稳定、经济运行带来的影响愈发显著,风电接入电网后的无功电压问题更是风电研究人员普遍关注的重要课题之一。本文以含风电场的电力系统为研究对象,对风电场并网后的无功电压控制问题进行研究,并提出了相应的补偿策略。主要内容和成果如下:
(1)总结了双馈型风力发电机组的运行原理和静态数学模型,并着重分析了在恒功率因数控制方式下风电机组的有功、无功功率特性。
(2)分析了静态电压稳定性分析方法、无功/电压常见控制措施,利用V-Q曲线法分析母线无功裕度,为系统薄弱点的选取提供依据。
(3)分析了风电无功需求的特点以及无功补偿容量的确定方法。结合微分进化算法基本原理对一种改进的微分进化算法提出了再改进。并将其应用于含风电场电力系统无功补偿容量确定中,建立了详细的模型,给出了具体的实施流程。
(4)介绍了 Python语言及PSS/E仿真软件的特点,对Python与PSS/E的如何交互调用,以及计算结果如何交互输出做了详细研究。在此基础上应用Python实现了基于改进的微分进化算法的含风电场电力系统的无功补偿计算,并给出了详细的程序流程。
(5)结合国内某实际电网具体算例,通过仿真表明算法中种群大小、缩放因子和交叉率等参数的变化对计算结果有明显的影响,对采用本文补偿策略之后电压水平的变化结果进行仿真分析;对改进的微分进化算法和微分进化算法在无功补偿中的补偿效果进行了比较与分析;对按变压器容量和按无功补偿度进行补偿的效果进行了对比分析,结果表明采用本文所提出的无功补偿策略后,系统的稳定性大大提高,从而证明了本章提出的无功补偿策略的有效性与可行性。
 

2018年专业工程硕士论文篇五

 
第1章绪论
 
1.1研究背景
船舶电力推进作为当今一个船舶领域的研究热点,回顾其发展历史,其实己经有百年,可以说它一路的发展历程是很曲折的,最初的新兴期是始于二战m,在这之后到七十年代由于其它相关技术的限制,它的发展也一直停滞不前,而八十年代至今则正属于它的蓬勃发展阶段。20世纪初到二战前的很长一段时间内,由于大功率的机械减速装置无法成批量进行生成,所以舰船电力推进方式在当时可以说是很流行,从军船里的护卫舰到民船里的油船、客货船都可以看到电力推进装置的身影。
到了二战后,大功率的机械减速装置技术已经完全没有问题,而当时电力推进方式中带动螺旋桨旋转的直流电机,由于其自身结构复杂,不仅需要经常性的维护,除去由于换向导致的安全隐患不说,而且功率和转速上限方面还受到限制,而如果采取交流屯机带动螺旋桨,山于受到调速技术的限制,根本无法应用开來,所以电力推进很快地就被我们熟知的传统推进方式所替代。但是由于其操纵性以及转矩特性方面独特的优点,在特殊的船舶领域——常规潜艇、工程船还是依旧采取这种推进方式。进入20世纪80年代以后,电力电子技术的快速发展首先导致几种功率器件在陆上的电网迅猛普及,并接着在船舶领域蔓延开来,这种新的技术也让沉寂的电力推进技术重新焕发青春,之前受到限制的交流电机调速技术不仅不再是制约因素,而且调速带来的高性能更加增加了电力推进技术的优势。电力推进方式也因此又一次得到快速地发展。
当今,新一批的高新技术的发展,让电力推进方式更是多方向发展。
船舶原动力方面的燃料电池技术的突破以及推进装置方面的新型电机——永磁电机的发展,它们在一定的领域都有了比较成熟的技术,随着这些技术的大规模普及应用,电力推进装置无论是从休积还是能量节约方面相比于传统推进优势无疑会更加突出,伴随着这些优势,其应用领域也越来越广,除去其固有的特殊船舶领域,新型的大型游轮、战舰、破冰船、油货船很多都采取了电力推进装置,而且在新型的各种渔业相关种类船舶上,譬如对航速要求明显的渔业行政执法船舶(航速要求较快)以及远洋金枪鱼延绳钓渔船(要求低速航行)、要求运行工况可以多变的拖M泡船、要求用电负荷量充足的灯光诱免围网船组以及鱿鱼约渔船等,这些要求对于电力推进来说正是其优势领域,因此它们如果采取电力推进无疑在能量节省以及适鱼性方面都会有突出的表现。可以展望,电力推进方式将来在更多领域由于其自身优势会受到更多的青睐。
 
1.2国内外船舶电力推进技术研究现状
目前,我国电力推进技术应该说还只是处于初期发展阶段,远没有到达广泛应用的程度,无论在新技术产品的应用以及新型船舶的建造上和国外相比都有比较大的差距。2000年,上海爱德华造船有限公司为瑞典的Donsotank公司建造的19500吨化学品船"帕劳斯佩拉",这是我国首次建造POD电力推进系统的船舶。2002年,广船国际为中远建造的18000吨级半潜船"泰安口",则是我国建造的第二艘电力推进船舶,它里面有两套SSP POD电力推进系统。2005年,上海船舶研究设计院设计的科考船在南海运行,它采用的是ABB的CompactAzipod推进系统。2011年,北车集团和水科院渔机所展开合作,以农业行业科研专项"渔业节能关键技术研究与重大装备开发"项目为平台,分别利用各自在变频电力调速系统方面以及渔船船型专业开发方面的优势在渔船的节能减排以及渔船相关标准化上进行合作,一起丌发新的电力推进渔船的船型。
 
第2章电力推进系统硬件在环仿真方案设计及实现
 
2.1硬件在环仿真系统总体方案
想要组建一个硬件在环系统,主要通过以下几种途径:
(1) 构建一个多处理器系统,可以直接购买或者自行开发,并配置对应的接口模板。采用通用软件开发工具例如C语言编译器、汇编语言编译器等来进行软件程序的开发,自行分配每个处理器的任务。
(2) 以普通的PC机作为处理器,组建Xpc.Target系统,在Simulink的常用工具包模块中就带有Xpc基本模块,它可以实现大多数硬件在环仿真所需功能,但部分形式的硬件以及幵发软件还是需要设计者自己来选型和开发,功能还不是足够强大。而对于幵发者来说恰恰最底层的这些开发很不方便,耗费太多时间, '不利于系统模型的搭建。
(3) dSPACE硬件在环系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于Simulink控制系统來开发半实物仿真的软硬件工作平台,可以实现Simulink模型转换的代码下载,它的处理器计算功能很强大,并配备了较多的的I/O支持,用户可以根据需要进行组合。
(4) PXI(PCI Extension for Instrumentation)是由美国国家仪器(NI)于1997年提出的测控仪器总线标准。它将CompactPCI规范定义的PCI总线技术发展成为适合于试验、测量与数据采集场合应用的机械、电气和软件规范,从而形成新的虚拟仪器体系结构,成为当前主流的测试平台。
基于PXI总线,NI公司自身提供了许多不同功能,于不同场合进行测试的PXI模块化仪器,通过这种组合形式,加上一些外部硬件的基本传感器单元以及辅助电路,就能够自己组建一整个测试平台,而且易于扩展。
 
第3章 硬件在环仿真的接口实现............................. 20-46 
    3.1 软件框架结构............................. 20-23 
    3.2 数据通信接口设计............................. 23-39 
    3.3 用户界面 .............................39-45 
    3.4 小结 .............................45-46 
第4章 船机桨数学模型 .............................46-59 
    4.1 螺旋桨与船的相互影响............................. 46-49 
    4.2 船舶阻力特性............................. 49-51 
    4.3 螺旋桨四象限工作特性............................. 51-54 
    4.4 船机桨数学模型............................. 54-58 
    4.5 小结............................. 58-59 
第5章环仿真实验............................. 59-66 
    5.1 船舶起航实验 .............................59-61 
        5.1.1 直接启动 .............................59-60 
        5.1.2 分级启动 .............................60-61 
    5.2 船舶停车实验............................. 61-64 
    5.3 船舶倒航实验............................. 64-65 
5.4 小结............................. 65-66
 
结论
 
本文主要设计了救生船电力推进系统硬件在环仿真的接口部分和模型部分,对电力推进系统的整体框架进行了搭建。主要工作分为以下几个方面:
(1)调研、收集国内外的有关船舶电力推进以及硬件在环仿真技术的技术和资料。
(2) 搭建了整个救生船电力推进系统硬件在环仿真平台,其中包括确立平台内各硬件设备的通信方式、组成平台的各硬件设备的选型、变频器控制异歩电机的策略。
(3) 详'细分析了本系统硬件在环仿真接口设计的方案,包括模型与实时控制器之间的通信、监控界面按与模型之间的通信、实时控制器与PLC之间的通信。
(4) 搭建了船-机-桨的数学模型,并在Simulink里面搭建模型。
(5) 进行救生船电力推进系统硬件在环仿真实验,由于救生船电力推进系统和仿真母型船之间建立了同构映射,所以两者始终保持动态相似。将船机桨模型转换生成的DLL文件下载到实时控制器后,就可以实现系统的硬件在环动态负载仿真。将推进电机的转速信号实时采集输入到实时控制器模型计算后,将螺旋桨转矩输出量加载到负载电机,而负载电机和推进电机之间是同轴连接的,这样就可以通过负载电动机來模拟实船在不同工况下螺旋桨的特性,进行船机桨动态仿真研究,探索电力推进船舶船机桨运行规律和匹配机理,从而寻求较优的船机桨匹配和控制策略。

 

2018年专业工程硕士论文篇六

 
第一章绪论
 
1.1课题背景及研究意义
串联补偿电容器可以明显提高输电线路的利用效率,促进实现电力的长距离、大容量、高效率传输。自1950年220kV串联补偿电容器在瑞典成功投运以来,随着电容器制造技术和电力系统控制技术的进步,串联补偿电容器越来越广泛地应用到高压及以上输电线路中。目前,全世界串联补偿电容器总安装容量已超过lOOGvar,覆盖了 750、 500、 400、 330、 220kV及以下各个电压等级。上个世纪90年代,随着电力电子技术的发展,由晶闸管控制的可控串联电容补偿技术迅速发展并已投入到实际工程中应用。在我国,串联补偿装置的研制和串联补偿技术应用始于20世纪60年代,但由于多种原因没有得到充分重视并一度中断。自20世纪90年代起,中国电力科学研究院等科研、设计和制造单位及有关高等院校积极研究和推广应用串联补偿及可控串联补偿技术,输电线路的串联电容补偿技术在我国得到了快速发展。我国的能源分布和负荷分布极不均衡,因此,迫切需要加快升级现有电网,提高电网在全国范围内优化配置能源资源的能力和远距离、大容量输电的能力。然而提高远距离、重载、跨区间输电的交流输电系统的传输容量往往会受到其暂稳极限的限制。
作为一项世界上成熟的技术,串联补偿在我国超高压乃至特高压电网中有着广阔的发展和应用空间,并且串联电容补偿技术可以提高系统的稳定极限,在输电线路中加装串联电容补偿装置,可以使输电线路的电抗和线路两端的相角差变小,从而提高稳定裕度及传输功率。十九世纪二十年代末,串联电容补偿技术就开始应用于输电线路中,由于电力系统电压等级越来越高并且输配电技术的快速发展,串联电容补偿技术在世界上大多数国家的电力系统中得到了广泛应用,其技术也越来越完善和成熟,经过在实际工程中的大量运用,串联电容补偿技术显示了其在提高远长距离、跨区输电系统的传输容量和系统稳定性等方面的优势。并且串补技术具有良好的经济效益和社会效益,为输电线路的建设节省了大量资金。但是由汽轮发电机、电力变压器、输电线路、串联电容补偿装置等器件组成的电力系统会形成一个电气谐振回路,当汽轮发电机组轴系的自然扭振频率与电气谐振回路的自然振荡频率互补时(此时这两个频率之和等于系统的同步频率)或者说汽轮发电机组轴系的自然扭振频率与折算到转子侧的电气谐振回路的自然振荡频率非常接近时,由于电网和汽轮发电机组的耦合就会产生相互激励,当这种激励可以抵消或超过机械和电磁振荡中的所有阻尼和电阻消耗的能量时,就会在系统中产生次同步谐振[5](Subsynchronous Resonance, SSR)。
当发生次同步谐振时,串补输电网络就会和汽轮发电机组之间在某个或某些次同步振荡频率范围内进行能量的交换,由此产生的扭转应力会造成汽轮发电机组轴系的损伤。次同步振荡(Subsynchronous Oscillation, SSO)概念的范围要比SSR的大,它不仅研究串联电容补偿系统和汽轮发电机之间的机电耦合作用,而且还研究汽轮发电机组和电力系统稳定器(PSS)、汽轮发电机组的电液调速系统、高压直流输电系统(HVDC)中的环流控制器以及以大功率电力电子器件为基础的柔性交流输电系统装置等设备之间的相互作用。
 
1.2研究现状
 
1.2.1柔性交流输电技术的发展现状
国内外一些权威电力工作者及科研人员已将柔性交流输电系统FlexibleAC Transmission System, FACTS)技术确定为"未来输电系统新时代的三项支持技术(柔性输电技术、先进的控制中心技术和综合自动化技术)之一"。柔性交流输电技术作为一种新型的综合技术,是在高电压等级的输电系统中运用电力电子技术、微机处理技术和控制技术等,用来提高系统的可靠性、可控性、电能质量和运行性能,并且可以节约大量的能源,世界上许多国家的电力从业人员都非常重视这项高新技术。
20世纪80年代中期,美国电力科学研究院(EPRI)N.G.Hingorani博士第一次提出了柔性交流输电系统的概念。他认为,柔性交流输电技术就是由大功率并且具有良好性能的电力电子器件构成的电网的一次设备和可控电源等,并且可以灵活控制输电系统的电压、功率、阻抗、潮流、相位角等,进而改善和提高输电线路的传输能力,使电力系统能够非常灵活安全稳定的运行。柔性交流输电技术可以极大提高输电线路的传输能力,甚至会使传输能力增大到导线的热极限;能够在较大范围内对潮流进行有效控制;可以减少备用发电机组的容量;能够限制由电力设备和电网故障引起的危害,避免线路串级跳闸,控制事故范围的扩大;增大系统阻尼以阻尼电力系统的低频振荡和SSO等,提高系统运行的稳定性。
 
第二章发电机组SSO分析2.1 SSO的产生机理
 
2.1.1串联补偿电容的作用
图2-1为含有串联补偿电容器的电力系统,为了分析电气部分的动态特性,定义该系统的各电气设备的参数为:次暂态电抗y表示汽轮发电机的内电抗,表示无穷大电力系统的母线电压,X,和i分别表示升压变压器的漏电抗和各种损耗,表示输电线路的电抗,表示串联补偿电容的容抗,为了简化计算,将发电机和输电线路的电阻一块并入变压器的电阻。其中,所有的电抗值都是在系统同步频率下的值。以上电气设备的电阻值相对于感抗来说非常小,为简化计算,可以忽略掉至此,可以得到一个仅含有电感与电容串联的电路,该电路的电气自然振荡频率为:
 
第三章采用可控串补阻尼SSO的研究…………………… 34
3.1可控串补的研究现状 ……………………34
3.2可控串补的结构及数学模型…………………… 35
3.3可控串补的阻抗特性分析 ……………………37
3.3.1可控串补的基频阻抗特性分析 ……………………37
3.3.2可控串补的次频阻抗特性分析 ……………………41
3.4含可控串补的SSO研究模型 ……………………43
3.4.1可控串补阻尼SSO的条件 ……………………43
3.4.2可控串补的控制方法 ……………………44
3.4.3含可控串补的仿真模型 ……………………45
35可控串补阻尼SSO仿真研究……………………45
3.6本章小结………………………49
第四章采用静止无功补偿器阻尼SSO ......................50
4.1引言......................50
4.2静止无功补偿器的结构及数学模型 ......................51
4.3静止无功补偿器阻尼SSO的机理 ......................54
4.4静止无功补偿器控制系统 ......................5......................5
45次同步阻尼控制器设计 ......................56
4.6无功补偿器的SSO研究模型 ......................57
4.7安装地点对阻尼SSO效果的影响 ......................58
 
结论
 
在深入实施西电东送和建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强国家电网的过程中,串联电容补偿和高压直流输电系统是解决大容量、长距离、跨区输电的技术手段,但是,这可能引发电力系统产生sso,威胁电力系统的安全稳定运行。因此,阻尼电力系统SSO的研究具有较高的现实价值和工程意义。本文就是用可控串补、静止无功补偿器等柔性交流输电系统装置,利用柔性交流输电系统装置灵活快速的调节能力,基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC和数值计算软件MATLAB,用测试信号法和时域仿真法对用于SSO研究的IEEE第一标准模型进行研究,选取合适的控制策略,阻尼电力系统中的SSO现象。本文的主要工作总结如下:
(1) .研究了含有串联补偿电容的电力系统SSO的产生机理、分析方法和阻尼措施;基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC和数值计算软件MATLAB,研究了测试信号法,利用测试信号法对用于SSO研究的IEEE第一标准模型进行了研究,分析了不同串补度下的电气阻尼频率特性,并利用时域仿真分析法分析了不同串补度时轴系各轴段之间的扭矩。仿真结果表明,随着串补度降低,折算到转子侧的电气谐振的频率越高,而相应电气谐振点的负阻尼越小,并且各轴段之间的扭矩发散的幅值变小、发散时间推后,即随着串补度降低,系统越不容易发生SSO失稳。
(2) .研究了可控串补的基频阻抗特性和次频阻抗特性,确定了最优的可控串补的主电路特征参数K值,利用测试信号法和时域仿真法研究了可控串补在容抗调节模式下不同触发角时的电气阻尼特性、轴系扭振和可控串补电容电压的变化情况。仿真结果表明:(a).当触发角的范围为90° SaA时,可控串补运行在感抗调节模式下,可控串补呈现感性,此时不会形成电气谐振回路,显然不会发生SSO; (b).可控串补次同步频率电阻在任意触发角ct下均为正值,可以消耗电气谐振的能量,会在一定程度上缓解SSO,但不能完全阻尼SSO; (c).作为串联补偿的可控串补通常都是运行于容抗调节模式下,即可控串补的触发角《总是比较接近180°,此时可控串补的次频电抗呈容性,满足可能发生SSO的条件,但可控串补当其触发角《在一定范围内时仍能起到有效阻尼SSO的作用。
 

2018年专业工程硕士论文篇七

 
第1章绪论
 
1.1课题研究的目的和意义
在能源问题日益受到关注的今天,随着我国国家电力市场和区域电力市场机制的建立和发展,电力系统方面的问题越来越受到人们的重视。电力是当今能源消耗最为重要的一个方面,电力系统是社会生产和生活能源的主要供给来源,因此,对于提高经济效益和资源的利用率,具有非常重要的意义。现代电力系统网络具有超大规模、结构复杂程度高、超高压等特点,在运行过程中一旦出现安全隐患,国民生产和经济发展将会受到严重的影响和损失。因此,对电力系统的经济性、安全性、稳定性越来越关注和重视。
电力系统的优化问题长期以来一直是该行业关注和研究的重点内容。在如此严峻的能源形势和环境下,深入研究电力系统的优化及经济运行问题就更具有重要的理论意义和现实社会意义。电力系统优化是电力系统分析的一个分支方向,其研究的主要问题是在满足负载要求的前提下,如何对系统的资源进行优化分配,及调度系统内的设备的运行情况,从而使系统需要的电力总成本或总能量消费最小的一个优化问题。本文主要从电力系统无功优化和经济负荷分配两个方面来进行现代电力系统优化问题的分析与研究。电力系统无功优化是电力系统优化领域中的一个十分突出的研究方向。电力系统无功分布合理与否直接影响电力系统的安全和稳定,并与经济效益紧密联系在一起。如1978年的法国大停电,1983年的瑞典大停电,主要是由于系统无功控制不当,导致无功潮流分布不合理,引起了电压崩渍,并导致重大安全事故;1987年的日本东京大停电,是因为高峰负荷引起的无功功率严重缺乏,从而导致电压崩溃和系统事故。
电力系统无功优化,即在系统的结构参数及负荷一定的条件下,通过优化某些控制变量,并在满足给定约束条件的前提下,使系统的某个或多个性能指标达到最优时的无功调节方式。通过电力系统无功优化,可以实现的两个目的:第一,通过改变每个节点之间的电压差可以有效地降低功率损耗;第二,通过改变电网的无功功率的分布变化可以改变整个电力系统的潮流分布,从而实现电压在安全范围之内运行。通过对电力系统的无功进行优化配置和调度,可以确保电压水平和提高电力系统运行的安全性、稳定性,降低网络损耗,对电力系统电网调度工作人员安排系统运行方式有着重要的指导作用,以及电力系统优化规划必不可少的手段。因此,对于电力系统无功无功优化的研究,具有重要的理论和现实意义,以及显著的经济效益。因此,研究电力系统无功优化的意义就在于通过无功潮流的合理分布,可以有效的改善电压的分布、保持系统电压水平、提高用户端的电压质量、减少电力传输的电能损耗,从而降低电力成本,降低系统网损,而且还可以提高输电能力和稳定电网运行水平。
 
1.2电力系统优化的研究现状
对于电力系统优化的研究一直以来都是热点课题,从电力系统优化问题的出现到现在经历了一个十分漫长的发展过程。电力系统优化目标的选取和求解方法一直以来都是大力研究的一个方向,己从传统的常规优化转向了现在以智能优化为主导的方向,这些方法可以总结为下面两大类。
 
第2章粒子群算法
 
随着社会和科技的飞速发展,人类在模拟或者部分模拟生物群体的生命活动有了很大的发展和进步。"人工生命"由美国Santa Fe Institute的教授Christopher Langton, 在1987年Los Alamos National Laboratory召开的"生成以及模拟生命系统的国际会议"上提出,它主要是对某些具有生命基本特征,并通过计算机技术进行研究的人工系统。1994年M.M.Mmonas在开发人工生命(Artificial Life)算法时,提出群体智能概念,并提出了五个基本原则:
(1) 接近性原则:群体可以实现简单的时空计算;
(2) 优质性原则:群体能够应对环境因素;
(3) 变化相应原则:群体不应把自己的活动限制在一狭小的范围;
(4) 稳定性原则:群体不应每次随环境改变自己的模式;
(5) 适应性原则:群体的模式应在计算代价值得的时候进行改变;
粒子群优化算法就是模拟鸟群的社会行为发展而来的,起源于人工生命算法和演化计算理论,并完全符合人工生命算法的5个基本原则的一种群体智能算法。
 
2.1粒子群算法
 
2.1.1粒子群算法的原理和模型
粒子群算法(Particle Swarm Optimization, PSO),是由J. Kennedy和R. C. Eberhart等于1995年开发的一种演化计算技术,来源于对一个简化社会模型的模拟,它的基本概念源于对鸟群、鱼群觅食行为的研究,并采用了生物学家Frank Heppner的生物群体模型。十多年来,对于PSO算法的研究在不断发展和扩充,网站随时都在关注和研究一些开放性问题及算法本身的发展,从中可看出PSO算法研究已成为优化方面研究的热点问题。粒子群算法的基本思想:就是通过群体中个体间的相互合作与信息资源之间共同分享来搜索最优解,类似于遗传算法,都是通过群体迭代来实现的,但没有采用遗传算法中的交叉和变异,而是在解的范围内粒子沿着群体中的最优粒子进行搜寻。目前已广泛应用于函数优化、神经元网络训练、化工及自动化系统、电力、机械工程、通讯工程、运筹学、计算机工程、机器人、经济、图像处理、生物信息、医学、模糊系统控制等各个领域中。
 
第3章基于粒子群算法......................... 15
3.1无功优化的数学模型......................... 15
3.1.1目标选择......................... 15
3.1.2目标函数......................... 16
3.1.3约束条件 .........................17
3.2目标函数的转换......................... 18
3.3无功优化问题的粒子群算法......................... 18
3.3.1模型实现步骤......................... 18
3.3.2算法参数选取......................... 19
3.4求解无功优化的过程......................... 20
3.5算例分析......................... 21
第4章经济负荷分配......................... 35
4.1电力系统经济负荷分配模型......................... 35
4.1.1目标选择......................... 35
4.1.2目标函数......................... 36
4.1.3约束条件 37
4.2经济负荷分配问题实现......................... 38
4.2.1模型实现歩骤......................... 38
4.2.2算法参数选取 .........................39
4.3粒子群算法求解经济负荷分配......................... 39
4.4算例分析......................... 41
 
结论
 
在国内外文献对电力系统优化研究成果的基础上,本文对电力系统优化中比较典型的两种优化问题:电力系统无功优化和电力系统经济负荷分配,采用了粒子群算法对其进行了求解,主要的研究结论如下。
1. 将PSO算法、AWPSO算法和ILPSO算法应用于仅考虑有功网损的单目标无功优化中,对IEEE30和IEEE118节点系统进行了仿真计算;仿真优化结果表明ILPSO算法求解无功优化问题的有效性和优越性。同时,选取了不同的种群数及迭代次数进行了计算和分析,结果表明合适的算法参数可以得到更理想的解。
2. 建立了以系统网损最小和电压质量最好为多目标电力系统无功优化模型,并将PS0算法、AWPSO算法和ILPSO算法应用于该模型。通过对目标函数加权处理,将多目标问题转化为单目标问题,对IEEE30和IEEE118节点系统进行了仿真计算,与前两种算法结果相比较,ILPSO算法可以求得更好的平均节点电压。
3. 在电力系统经济负荷分配问题中,建立了发电成本最小的优化模型,同时考虑系统传输网损,采用了 PSO算法、AWPSO算法和ILPSO算法对3机组、6机组、15机组系统进行了仿真计算。同时,选取了不同的种群数对ELD问题进行了计算和分析,结果表明合适的算法参数对优化的结果具有较大的影响。对于40机组系统,还考虑了阀点效应,通过ILPSO算法进行仿真计算,得到的发电成本优于文献结果,体现了 ILPSO算法在求解经济负荷分配问题上的优越性。
4. PSO算法及其改进算法在无功优化方面的应用,主要关注于理论方面研究。各种改进PSO算法的应用可以更早更快地搜索到最优解,同时在电力系统无功优化实用化研究方面起着一定的作用。
PSO算法及其改进算法在经济负荷分配方面的研究己经取得了很大的发展,从传统的仅考虑煤耗或发电费用,发展到将环境因素和经济性同时考虑,使其更接近实际系统。各种改进算法在经济负荷分配方面的研究己经趋于成熟。

 

2018年专业工程硕士论文篇八

 
第一章绪论
 
1.1课题研究背景及意义
为实现地铁供电系统的安全、经济运行,一方面要求供电系统的设备元件可靠性高,另一方面要求地铁供电系统调度人员具有较高专业水平,能够恰当及准时的发出调度命令。以往地铁运营调度人员的经验主要来自于工作积累,通常的培训方式有课堂反事故演习、跟班学习和事故处理经验总结等,但当供电系统有真实故障出现时,运营调度人员往往手慌脚乱、不知所措。造成这种问题出现的主要原因是地铁供电系统故障率小,积累事故处理、恢复操作经验需要很长时间,即使发生故障,也往往由于故障过程短暂,调度员没有机会在故障中得到锻炼。因此,如何运用现代科技方法提高地铁运营调度人员调度水平和故障处理能力,将调度方式由经验型向分析、研究型转变,是一项重大的研究课题。
由于人们不可能用实际运行中的地铁供电系统做大量或复杂的实验研究,所以国内外利用计算机仿真技术,实现能够模拟真实地铁供电系统,并且能够快速、有效培训地铁调度人员的仿真培训系统应运而生。通过仿真培训系统,可以更全面、更有效、更直观的提高新员工的专业技能,同时也可以对老员工进行标准化训练,而且仿真训练可以随时、反复进行,非常方便。
地铁运营操作控制中心(Operation Control Central,简称OCC)主要负责地铁的运营调度,是地铁的中枢神经,是环控调度人员、电力调度人员和行车调度人员对全线进行集中环境控制、电力调度和行车调度的操作中心,对整个地铁线路的安全运行具有重要的作用。其运营调度人员的基本专业技能水平将关系到全线的安全,并且各地铁运营部门都有大量OCC调度新员工上岗,急需培训,设计并开发相应的OCC仿真培训系统,是解决当前供需矛盾的一个重要方法。
 
1.2国内外硏究现状
对于地铁仿真培训系统的研究,城市轨道交通发达的国家或地区比国内领先。欧洲、美国、韩国、日本等发达国家和台湾、香港地区的地铁运营部门配有比较先进的仿真培训系统,能够为地铁调度人员提供很好的操作培训。其中香港地铁投入大量的资金用于对地铁运营人员进行培训,其仿真培训系统涵盖了地铁运营所有的岗位,以互为联系的地铁列车驾驶仿真培训系统、车站作业值班员仿真培训系统、OCC调度仿真培训系统为主,将地铁运营所涉及的列车、调度、供电、线路、车站、信号、售票等岗位有机的联系在一起,构成了全虚拟的地铁运营仿真培训系统,能够实现全天候不间断的操作技能培训,从而可以保证调度运营人员的基本素质与技能。由国外发达国家或地区的经验可知,利用仿真培训系统对运营人员进行职业技能训练,具有较高的培训质量,并且可以有效缩短40%~50%的培训时间。
 
第二章地铁OCC电力调度仿真培训系统结构
 
2.1地铁电力调度自动化系统
地铁电力调度自动化系统(简称PSCADA系统),它实现在地铁OCC对供电系统集中调度和管理、实时数据采集和监视控制,不仅可以利用四遥(遥调、遥测、遥信、遥控)功能监视控制设备运行状况,及时获得和处理供电系统的事故、报警,而且还可以利用该系统的其它后台工作站对系统进行数据分析和报表统计,以更好的管理供电系统。PSACDA系统由控制中心的主站设备、变电所综合自动化系统和信息通道.3部分组成。如图2-1所示,为地铁电力调度自动化系统结构图。
 
2.2地铁OCC电力调度仿真培训系统地铁
OCC电力调度仿真培训系统是一种利用计算机仿真技术,将真实的地铁电力调度自动化系统虚拟化,模拟出一套与真实地铁电力调度自动化系统相同,但不接入真实供电系统的一套程序。真实电力调度自动化系统至关重要,关系到整个供电系统的安全运行,必须根据相关规定进行操作,OCC电力调度仿真培训系统可以不考虑真实供电系统状况,按照需求进行电力调度操作。并且可以在制定的相关培训课程的帮助下,将真实电力调度操作以课程的形式展现给学员,学员可以快速的掌握各种电力调度操作,达到培训目的。
 
第三章地铁供电系统组成分析 ..........................19
3.1 引言......................... 19
3.2地铁供电系统绍成......................... 19
3.3地铁供电系统故障、保护分析......................... 21
3.4本章小结 .........................23
第四章继电保护仿真模型设计......................... 24
4.1继电保护仿真思路概述 .........................24
4.2基丁-混合仿真法的继电保护模型 .........................25
4.3保护拒动模拟 .........................39
4.4保护误动模拟 .........................39
4.5隔离开关误操作模拟 .........................40
4.6备自投模拟......................... 41
4.7本章小结 .........................44
第五章总体模型及流程设计......................... 45
5.1 引言......................... 45
5.2继电保护装置模型设计......................... 45
5.3继电保护总体模型.........................46
5.3.1层次模型及流程设计......................... 46
5.3.2故障处理流程设计......................... 48
5.3.3仿真实例 .........................49
5.4继电保护模块数据结构 .........................51
 
结论
 
目前世界各国城市轨道交通迅猛发展,各类合格调度人员需求量大增,传统培训方式周期长、效率低,无法解决当前供需矛盾,利用计算机仿真技术设计出地铁OCC电力调度仿真培训系统,可以很好的解决上述矛盾。继电保护模块作为地铁OCC电力调度仿真培训系统的一个重要组成部分,对于整个系统是否能够逼真的模拟真实供电系统具有非常重要的意义。本文取得的主要成果如下:
(1) 本文首先在研究地铁电力调度自动化系统的基础上,分析了 OCC电力调度仿真培训系统硬件及软件构成,并分析了各子系统功能模块,做出了继电保护模块的需求分析。然后根据需要,在研究地铁供电系统的基础上,分析总结了供电系统可能发生的故障及配置的保护,为教员系统提供了故障选项。
(2) 根据对供电系统所配置保护的分析,分交流系统和直流系统,采用混合仿真法对供电系统常见的保护构建了模型并进行了开发,构建的模型能够很好的满足继电保护仿真的要求。
(3) 从继电保护模块整体角度出发,根.据地铁供电系统配置保护的特点,构建了继电保护装置模型,层次模型,设计了相关流程并进行了开发。该模型及流程能够在满足准确性的前提下,很好的满足实时性要求。
(4) 最后,通过测试表明本文所建立的模型能够很好的满足继电保护仿真要求和课题要求。
 

2018年专业工程硕士论文篇九

 
第1章绪论
 
1.1课题硏究背景、目的和意义
电力装置在各种船舶上应用广泛,从通讯、导航设备、报警及监控系统的供电装置,泵马达,风机,绞车的驱动装置,到大功率的电力推进装置。电力推进的概念并非新生的,其源头可追溯至100多年以前。然而,由于以前对结构紧凑、性能可靠、具有竞争力的大功率可调速电机的控制较为困难,电力推迸直到上世纪八九十年代才在一些新的应用领域涌现。电力推进用蒸汽透平或柴油机带动发电机,配置形式多种多样,在船舶行业应用广泛。民用商船中电力推进系统的装机功率2002年已达6-7GW。此外在潜艇和水面舰只中,电力推进系统也有不少潜在的装机容量。随着方位角推进器和吊舱式推进装置的引入,电力推进系统应用到不同的船型中以满足运输、机动、定位等目的。目前,电力推进主要应用在以下船型:游轮、渡轮、动态定位的钻井船、侧推辅助定位锚泊的生产设施、油轮、布缆船、铺管船、破冰船(或其它冰区航行船舶)、供给船和战舰。
电力推进是一个很多前沿行业都遇到的新兴领域。电力推进已经成功地应用于船舶上,这种应用是在综合考虑建造性、操作性和经济性的基础之上,造船工程师、水动力和动力装置工程师以及电气工程专家分工协作完成的。最优化的设计与折中方案只能在共同的设计理念和对其他方面充分理解的条件下才得以实现。在电力电子技术的快速发展的推动下,新型的高性能大功率器件相继出现并广泛应用在推进电机的控制中,这一切都促使电力推进系统进入一个新的发展阶段。同时与其他推进系统相比,电力推进系统在动力性、安全性、经济性、灵活性等方面具有无法比拟的优越性,因此其广泛应用于未来舰船上将会是一个必然的趋势flH6l。因此,电力推进系统的选型研究就成了这个领域一个非常热门的话题,电推系统的选型设计可以简单的理解为是电推系统各个设备的选型,如原动机、发电机、推进电机等。然而,由于系统的复杂性,这是一个非常庞大的工作。设计人员需要全面了解电力推进各个组成设备的性能原理和技术参数。电力推进选型设计的基本原理是相似理论,主要的依据是选型对象的性能及相关技术参数、型式结构等。目前,该选型设计大多仍是基于人工方式进行的,因此,设计师往往利用个人经验进行设计,或者花大量时间在网络上査找设备产品并进行组合,最后还要绘制大量图和表来形成方案。因此,不仅效率低,周期长,更主要的是,不能达到最优参数,结果的准确性也较差。然而计算机却非常适合这样的繁琐工作,并具有明显的优势,用其辅助设计人员进行设备选型,不仅可以提高工作效率,大大缩短了设计周期,而且还能够自动进行优化评估,提高设计质量。
 
1.1.2课题研究目的和意义
简明来说,计算机辅助设计人员进行电力推进系统选型设计优势颇多,故一款强大的电推系统选型设计软件的研究开发就有很大的意义。论文所要完成的方案设计是为了对电力推进系统选型设计软件的开发提供相关的原理支持、功能分析和流程的设计,是为了给后期的软件开发起一定的指导作用。船舶电力推进系统是一个复杂的系统。
针对电力推进系统的集成化、模块化设计要求,构建系统交互式辅助选型设计平台,对电力推进系统组成方案(如推进装置、控制策略等)进行选型辅助设计及优化,并且对设计结果给出评价。船舶电力推进系统选型设计软件提供了一个高效化、规范化的设计平台,可有效减少设计人员的重复劳动,提高工程设计的准确性,使绘制的图纸更加规范和完整,避免人为差错。
 
第2章电力推进系统选型分析
 
2.1电力推进系统组成
船上电力推进系统的主要组成部分有:发电系统、配电系统、推进电机、调速控制系统、推进系统和监控系统。
1) 发电系统:发电系统主要包括原动机和发电机。目前广泛应用的发电机为柴油发电机。它通过配电板为整个电力推进系统提供交流电。原动机有燃气轮机、蒸汽轮机或联合循环轮机,发^机则多是同步电机。
2) 配电系统:配电系统主要包括配电板和变压器。主配电板通常是分布式的,被分成两部分、三部分或四部分,中间用空气断路器连接,这是为了符合船舶的冗余要求。变压器的目的是把配电系统的不同部分分离成若干部分,通常是为了得到不同的电压等级,有时也为了移相。
3) 推进电机:目前,应用在船舶上的推进电机主要包括直流电动机、交流电动机(交流同步电动机和交流异步电动机)和永磁同步电动机等。
4) 调速控制系统:主推进电动机的变速控制是电力推进系统的核心之一。由于推进电机的种类不同,其调速控制系统也不能一概而论。变压变频技术是电动机的调速控制的关键。
5) 推进系统:船舶推进系统是指推进电机和螺旋桨连接吸收电能产生推力的一套装置,随着技术发展,推进系统已经有很多推进方式,主流是Z型推进装置和吊舱式推进装置。
6) 监控系统:随着推进方式的改变和自动化程度的增加,电力推进船舶的监控系统尤为重要,在功能上已经超出了普通船舶的监控系统。船舶电力推进的监控系统应当包含控制整个系统的监控网络,及实现监控工作的硬件设备,这些设备主要包括主控设备PLC、 HMI设备及网络连接设备。监控系统实现的功能应当包含以下几点:能量管理、推进控制、检测报警、综合驾驶及数据记录。
 
第3章电力推进选型系统开发流程……………………………29
3.1电力推进选型系统开发流程……………………………30 
3.2电力推进选型系统开发环境和体系结构……………………………31.
3.3电力推进选型系统功能……………………………32
3.4主要功能模块……………………………33 
3.4.1数据库管理模块……………………………34 
3.4.2电力推进系统选型设计模块……………………………35 
3.4.3评估模块……………………………36
3.4.4系统管理模块……………………………37 
3.5菜单功能初步设计……………………………39 
第4章电力推进选型系统……………………………41 
4.1方案设计拟采用的设计方法……………………………42
4.2电力推进选型系统设计思想…………………………… 46
4.3电力推进选型系统设计流程…………………………… 47
4.4系统实现拟采用的部分技术…………………………… 49
4.4.1元件图形及参数库建立…………………………… 49
4.4.2基于聚类分析方法的选型…………………………… 51
4.4.3多级递阶优化方法…………………………… 51
4.4.4图形表格自动输出……………………………52
4.5方案设计的可行性研究…………………………… 54
4.6电力推进选型系统功能展示…………………………… 57
第5章研究总结…………………………… 60
5.1论文工作总结…………………………… 60
5.2研究展望 ……………………………60
 
结论
 
本文主要是研究了电力推进系统的设备选型(包括原动机、推进电机、变频器和推进装置),为了减少设计人员在査阅设备资料上花费的时间,提高选型的效率,缩短设计周期,作者决定研究出一份针对电力推进系统选型软件开发初歩的方案设计,在査阅资料了解技术方案的设计方法,以及软件开发的流程的前提下,完成了软件的功能分析和流程设计,使后期的开发工作明确化和高效化。
最后还大胆预想了系统开发成熟后的功能效果,更直观的展示了此软件的优越之处。本文在分析和总结的基础上,主要做了以下几方面的研究工作:
1、 电力推进系统选型分析作者首先分析了电力推进主要设备(如原动机、推进电机、变频器)和推进装置的特点,初歩完成电力推进系统的选型设计方案。
2、 电力推进系统选型设计软件的功能定义作为一份初期的技术方案,作者首先明确了软件的开发目的,然后据此来定义软件的主要基本功能。
3、 流程设计:了解软件开发的过程,做出一份较详细的设计流程图,为后期的软件开发工作做出大致规划。
4、 设计方法:根据软件定义的功能,了解其相关的设计原则和方法(如软件设计原则等),并对软件开发拟采用的部分技术进行讨论。

 

2018年专业工程硕士论文篇十

 
第一章 绪论
 
1.1 背景
上海电力是负责上海地区集发、送、变、配、售及服务于一体的大型综合性国有企业。企业根据上海地区用电情况,对上海市电网进行统一的调度和规划,为上海的发展提供安全、经济、可靠的电力供应和服务。随着智能电网在全世界范围内的发展日趋明朗,为了达成“建设世界一流电网,建设国际一流企业”的企业奋斗方向,公司也加大了信息化、自动化、远程化等方向的智能化电网建设,以信息时代为主体的新型电网工程已经铺开。
随着电力信息化建设不断深入,信息安全的问题也日益突出,由于电力企业的安全是关系到整个区域内生产建设的命脉,涉及国有型战略性企业的生产及民生问题,因此在信息时代中,如何提高信息的安全性,确保不发生信息安全事故,实现安全、稳定、和谐的发展战略,因此公司把信息安全提升到前所未有的高度。目前企业的信息系统已经建成已经形成了以 MSTP 为骨干环网,下属各级分公司以太网形式接入并且在各分公司内部署了大量的网络设备、主机系统和应用系统。由于各部门的工作职责不同,因此各部门所使用的应用系统也不尽相同。
随着企业内部资源信息化程度的提高,各项业务都向着信息化趋势发展。目前企业对各项工作流程都要求实现信息一体化,原本职责不同的部门现在通过网络实现了一体化信息作业,如 CIS 营销管理信息系统,PMS 生产管理系统、ERP 等都与多个部门产生关系。这一整合使得企业网络的内部安全问题面临了挑战,原先的访问控制策略很难解决跨平台作业的安全问题。企业根据企业内部情况及国内外大型企业的信息化发展的情况,提出建立统一系统平台,该平台为其它信息系统和应用系统提供一个统一的登录界面以及操作的平台。通过统一系统平台将原有分散在各个应用系统中的用户信息进行整合,通过统一的界面对企业用户进行集中管理,同时也具备良好的扩展能力,满足当前需求。
 
1.2 论文的主要工作
本文的主要工作是以电力企业开发的统一系统平台为基础,对企业信息化访问控制机制进行研究,以角色访问控制机制为技术支持,通过目录系统为平台设立统一的用户信息管理平台,同时建立统一的人员管理和权限管理模块。论文的主要工作如下:
1.介绍了企业访问控制模型,重点对基于角色模型的访问控制的概念和机制进行研究和论述。
2.对应企业内部部门多,人员基数庞大以及相关的应用系统多、各应用系统也相对较独立等特点,结合统一系统平台模型,提出符合企业发展现状的访问与控制模型。
3.根据制定的访问控制策略模型,结合企业的实际运营情况,对该模型各具体模块进行研究。
4.基于电力系统统一系统平台,建立访问控制策略模型并结合企业实际工作状态对该模型进行测试。
最后,对本次访问控制模型进行了总结,以及对今后的工作进行了展望。
 
1.3 论文结构安排
本文各章节的主要结构安排如下:
第一章首先简要概述了本课题的项目来源及背景,说明论文的研究目标及主要研究内容,同时介绍论文的章节安排;
第二章阐述了基于统一系统平台背景下的访问控制机制所涉及的相关知识和关键技术;
第三章在理论研究的基础上,分析传统的 RBAC 模型在电力企业访问控制机制中的不足,结合企业工作需要及各应用系统普遍的访问控制特点,提出了 D-RBAC模型。同时以企业实际的内部流程为基础,对 D-RBAC 模型实际安全、稳定性进行了评估和分析,同时结合电力企业的特点,研究了云平台中资源的自主管理机制,并根据系统实际需要,详细论述了 D-RBAC 的各模块。
 
第二章 基于统一平台的访问控制技术介绍
 
2.1 访问控制技术
访问控制技术作为信息安全领域中的关键技术,在现在信息化时代的背景下,受到广泛关注和研究。身份认证服务、访问控制服务、数据保密服务、数据完整性服务、不可否认服务作为中国际标准化组织在 ISO7498-2 中的五个安全服务功能,访问控制服务逐渐成为信息网络安全系统的重要安全服务技术指标,控制技术是实现系统安全的重要技术之一。采用符合当前环境及可靠的访问控制技术是构造网络安全防范和保护系统的重要策略之一。
访问控制技术并不是单一的、孤立的技术环节,访问控制技术要与身份认证、登录技术等其它安全领域技术紧密结合起来,实现信息系统安全控制,使得信息系统可控、能控、在控。访问控制技术是一种限制用户访问能力及访问内容的一种手段,通过设置合理可靠的访问控制策略可以有效的保护内部资源,防止内部资源被非法用户利用或者合法用户应操作不当而破坏。
通过统一系统平台设置合理可靠的访问控制技术,能够实现企业内部系统资源的统一化技术管理。简单的说,即:“明确哪些用户可以使用哪些资源。访问控制系统一般包括如下三个组成部分:主体:是一个主动的实体,主体可以访问客体;主体是可以向客体发出访问请求的任何实体,包括各种用户、本系统有接口的应用程序、其他(非法用户)等;客体:是一个被动的实体,对一个客体的访问就是使用该客体的所包含的相关信息。它可以是一个字节、字段、记录、程序、程序块、页面、文件、目录、目录树或者是处理器、视频显示器、键盘、时钟、打印机和存储器、网络节点等访问控制策略:是控制主体是否能有效的访问或使用客体的规则,该规则可以确定某主体是否对有访问该客体的能力。
 
三章 统一平台下D-RBAC模型的设计.................................... 24-55 
    3.1 传统的访问控制模型RBAC模型 ....................................24-31 
    3.2 改良的访问控制模型D-RBAC ....................................31-43 
    3.3 统一平台下D-RBAC模型的应用分析.................................... 43-53 
    3.4 本章小结.................................... 53-55 
第四章 基于D-RBAC模型的应用.................................... 55-77 
    4.1 D-RBAC的模型应用框架 ....................................55-56 
    4.2 目录服务模型的应用方案.................................... 56-60 
        4.2.1 企业总部目录服务.................................... 56-57 
        4.2.2 目录服务数据设计.................................... 57-60 
    4.3 单点登录模块的应用方案.................................... 60-62 
    4.4 身份管理的应用方案 ....................................62-67  
    4.5 认证模块的应用方案 ....................................67-69 
    4.6 集中授权模块的应用方案.................................... 69-74 
    4.7 目录的命名设计 ....................................74-76 
    4.8 本章小结 ....................................76-77 
第五章 D-RBAC在统一平台下的模型测试 ....................................77-89 
    5.1 D-RBAC模型构架的搭建.................................... 77-80 
    5.2 人员角色的配置测试.................................... 80-81 
    5.3 相关工作流程的测试.................................... 81-87 
    5.4 电网运营图云平台管理的测试.................................... 87-88 
5.5 本章小结.................................... 88-89
 
结论
 
本文主要通过对传统的 RBAC 的访问控制模型进行改良,形成 D-RBAC 模型,同时基于该模型,对电力系统的统一系统平台的访问控制机制及云端资源的访问控制体系的设计和实现进行了研究:
1.目录系统:通过目录系统,设立用户信息库,使得企业能够有最完善的员工身份信息,方便企业能够实时掌控员工的信息。在统一的管理平台上进行账号的步,信息的维护等,包括账号创建,颁发凭据,调销凭据,删除账号等。集中统一的账号管理的所有操作都将被详细记录,便于后续的操作审计。
2.统一的身份管理:通过对同步机制,实现对系统内部信息资源的统一管理,这样能在降低系统管理工作负担的前提下,能减少各系统的管理费用、帮助桌面费用和技术支持费用等。通过对员工从入职直到离职的身份追踪,降低离职员工访问企业信息资源的风险,对员工数据进行全面的监控,避免冗余账户对系统安全性的干扰。
3. 基于组织架构的角色划分。以企业组织架构为基础的组织架构的划分,使得整平台的管理和企业组织相挂钩,当企业组织架构发生变化时,系统也能随着企业的变化做出相应的调整,符合大型企业的发展。
4.统一的授权:D-RBAC 通过集中授权和分级授权,相结合的授权模式,可以保证对整个企业内部资产和资源进行有效管理和保护,防止通过身份管理机制,避免如授权不受控或权限外放等资源造成的损害。
通过实时的权限控制,基于角色和岗位手册,通过对账号赋予各个系统内的角色来实现基于角色的授权管理。在角色全校需要暂时调整时,可以简单有效的部门可临时添加或删除该角色的权限,即可在统一系统平台体系中改变员工的操作权限,确保权限发放的最小原则。

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