電力系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化軟件控制過程仿真分析

張杰+王艷娜+田靜

摘要： 大型電力系統(tǒng)運行過程中，需要消耗的非必要能源比例較高。為了降低電力能源消耗，提出了一種大型電力系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化軟件控制方法。建立大型電力系統(tǒng)能源損耗軟件模型，用來描述大型電力系統(tǒng)運行過程中需要消耗的能源。利用電路轉(zhuǎn)換方法，對大型電力系統(tǒng)進行節(jié)能處理，從而完成大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計。實驗結(jié)果表明，這種軟件控制方法能夠有效減少大型電力系統(tǒng)需要消耗的電力能源，取得了令人滿意的結(jié)果。

關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng)； 節(jié)能設(shè)計； 非必要能源； 軟件控制方法

中圖分類號： TN919?34； F127文獻標識碼： A文章編號： 1004?373X（2014）08?0145?03

Simulation analysis of software control process for power system energy?saving optimization

ZHANG Jie， WANG Yan?na， TIAN Jing

（Cangzhou Medical College， Cangzhou 061001， China）

Abstract： The unnecessary energy consumption has higher proportion in the large power system operation process. In order to reduce electricity consumption， an energy?saving optimization software control method for large?scale power systems is put forward. The model of large?scale power system energy?loss software was established to describe the energy consumption which may occur in the operation process of large?scale power system. The energy?saving processing for the large?scale power system was conducted with a circuit switching method， with which the energy?saving design of large?scale power systems was completed. Experimental results show that the software control method can effectively reduce the energy consumption which may occur in large?scale power systems. The satisfactory results were obtained by the method.

Keywords： power system； energy?saving design； unnecessary energy source； software control method

0引言

隨著世界范圍內(nèi)的能源緊缺，我國的電力能源也在不斷告急[1]。為了緩解生產(chǎn)和生活上的用電困難，需要將節(jié)能措施普及到不同的用電領(lǐng)域中[2]。利用傳統(tǒng)算法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，假設(shè)電力系統(tǒng)的實際用電情況變化率較高，則系統(tǒng)無法實時根據(jù)用電實際情況對電路進行調(diào)整，從而耗費了大量的非必要電力能源。

為了避免上述缺陷，提出了一種大型電力系統(tǒng)節(jié)能軟件設(shè)計方法。建立大型電力系統(tǒng)能源損耗模型，用來描述大型電力系統(tǒng)運行過程中需要消耗的能源。利用電路轉(zhuǎn)換方法，對大型電力系統(tǒng)進行節(jié)能處理，從而完成大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計。實驗結(jié)果表明，這種軟件算法能夠有效減少大型電力系統(tǒng)需要消耗的電力能源，取得了令人滿意的結(jié)果。

1大型電力系統(tǒng)節(jié)能軟件設(shè)計方法

大型電力系統(tǒng)節(jié)能軟件設(shè)計方法，是電力領(lǐng)域研究的核心問題。利用傳統(tǒng)軟件調(diào)度方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，無法避免由于實際用電情況變化率較高造成的非必要能源消耗增加的缺陷，從而降低了大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計方法的性能。因此急需改進[3?5]。

1.1建立大型電力系統(tǒng)能源損耗軟件模型

在大型電力系統(tǒng)運行過程中，需要消耗大量的電力能源。利用下述公式能夠計算大型電力系統(tǒng)不運行時的能源損耗參數(shù)和運行時的能源損耗參數(shù)：

[Rf=Eg?X2f?h，Gf=Rf?v] （1）

式中：[Eg]是大型電力系統(tǒng)運行過程中的電容；[Xf]是同一時刻電力系統(tǒng)中的電壓；[h]是大型電力系統(tǒng)中的電流變換頻率；[v]是大型電力系統(tǒng)運行時間。

設(shè)置大型電力系統(tǒng)中的電氣元件數(shù)目是[p]，這些元件中的電流構(gòu)成的數(shù)據(jù)集合是[{X1,X2,…,Xp}]，元件電阻構(gòu)成的數(shù)據(jù)集合是[{h1,h2,…,hp}]。利用下述公式能夠計算在電壓是[Xk]時大型電力系統(tǒng)需要耗費的電力能源：

[Gf=j=1pRf?vj=j=1pEg?Xj?hj?vj]（2）

式中：[vj]是大型電力系統(tǒng)第[j]次運行時的持續(xù)時間；[Xj]是這段時間中的電壓；[hj]是大型電力系統(tǒng)中元件電流的變換頻率。

利用式（3）可以計算大型電力系統(tǒng)的必要能源消耗參數(shù)：

[h=(NfMe)-1((1+M1)Xf+M2Xd-X1)χ] （3）

式中：[χ]是大型電力系統(tǒng)操作系統(tǒng)參數(shù)，通常情況下的取值是小于0.35的正數(shù)；[Nf]是電力系統(tǒng)空間位置參數(shù)，其余參數(shù)都是與電力系統(tǒng)操作系統(tǒng)無關(guān)的常數(shù)。利用下述公式能夠計算大型電力系統(tǒng)非必要能源損耗：

[Rn=Xf?Ku+Xd(Kl+Kd)]（4）

式中：[Ku]是大型電力系統(tǒng)不運行時的電流；[Xd]是大型電力系統(tǒng)不運行時的電壓。

利用下述公式，能夠建立大型電力系統(tǒng)能源損耗模型：

[η=(NfMe)-1((1+M1)Xf+M2Xd-X1)χ+ Xf?Ku+Xd(Kl+Kd)] （5）

根據(jù)上述方法，可以建立大型電力系統(tǒng)能源損耗模型，為大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計提供準確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.2電路轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計方法

在大型電力系統(tǒng)運行過程中，利用二進制對運行電路進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換函數(shù)能夠用[i(z)]進行描述。在指定時間段中，大型電力系統(tǒng)電流從0變換為1的頻率可以用[qi(V)]表示。

利用公式（6）可以計算大型電力系統(tǒng)運行時的置1系數(shù)：

[R(i)=limV→∞12V-V+Vi(v)dv] （6）

大型電力系統(tǒng)需要損耗的電力能源中必要損耗所占的比重能夠利用公式（7）進行計算：

[χ=hη] （7）

設(shè)置大型電力系統(tǒng)的必要能源消耗和非必要能源消耗相同，則此時的運行效率達到極大值，這種關(guān)系能夠利用公式（8）進行描述：

[δ2RM=R0] （8）

通過上面的闡述可以得知，大型電力系統(tǒng)運行效率最大時，必要能源消耗與[χ]關(guān)系密切，二者的關(guān)系能夠利用式（9）進行描述：

[δ=1χ] （9）

根據(jù)式（10）能夠計算大型電力系統(tǒng)運行效率極大值：

[μmax=IQsinηUQsinη+2Rnh×100%] （10）

根據(jù)式（11）可以計算大型電力系統(tǒng)運行效率最大時的必要能源消耗和非必要能源消耗：

[h′=h+MS0=h+K0?UQ?MRn′=Rn+MSM=RM+K0?UQ?M] （11）

式中：[h]是大型電力系統(tǒng)運行過程中的必要能源消耗；[Rn]是大型電力系統(tǒng)運行過程中的非必要能源消耗；[K0]是大型電力系統(tǒng)不運行時的電流；[TP]是與其對應(yīng)的電容；[L]是與其對應(yīng)的電阻。

通過上面闡述的方法，能夠建立大型電力系統(tǒng)能源損耗模型，用來描述大型電力系統(tǒng)運行過程中需要消耗的能源。利用電路轉(zhuǎn)換方法，對大型電力系統(tǒng)進行節(jié)能處理，從而完成大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計。

2實驗結(jié)果分析

為了驗證本文方法的有效性，需要進行一次實驗，實驗環(huán)境是Visual C++6.0。設(shè)置大型電力系統(tǒng)中元件數(shù)目是[m]，必要能源消耗是[f]，非必要能源消耗是[g]，大型電力系統(tǒng)運行過程中的電流變化率是[φ]。利用下述公式能夠計算大型電力系統(tǒng)節(jié)能參數(shù)：

[ω=m-fg2-φ2-1]（12）

根據(jù)上述大型電力系統(tǒng)節(jié)能系數(shù)，能夠準確衡量利用不同方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能的效果。在實驗過程中，需要進行10次相關(guān)實驗。對大型電力系統(tǒng)中電氣元件相關(guān)數(shù)據(jù)進行整理分析，能夠得到表1如下所示。

表1 電氣元件數(shù)據(jù)表

利用動態(tài)調(diào)節(jié)方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，獲取的結(jié)果能夠用圖1進行描述。

圖1 動態(tài)調(diào)節(jié)方法節(jié)能設(shè)計結(jié)果

利用多核嵌入式方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，獲取的結(jié)果能夠用圖2進行描述。

圖2 多核嵌入式方法節(jié)能設(shè)計結(jié)果

利用動態(tài)平衡方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，獲取的結(jié)果能夠用圖3進行描述。

圖3 動態(tài)平衡方法節(jié)能設(shè)計結(jié)果

利用電路轉(zhuǎn)換方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能軟件設(shè)計，獲取的結(jié)果能夠用圖4進行描述。根據(jù)圖1~圖4能夠得知，利用本文方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，節(jié)能的效果遠遠高于傳統(tǒng)方法。利用不同方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，對獲取的結(jié)果進行整理分析，能夠得到表2。根據(jù)表2能夠得知，利用本文方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，能夠有效提高大型電力系統(tǒng)的節(jié)能效果。

表2 節(jié)能設(shè)計結(jié)果數(shù)據(jù)表

圖4 電路轉(zhuǎn)換方法節(jié)能軟件設(shè)計結(jié)果

3結(jié)語

本文提出了一種大型電力系統(tǒng)節(jié)能軟件設(shè)計方法。建立大型電力系統(tǒng)能源損耗模型，用來描述大型電力系統(tǒng)運行過程中需要消耗的能源。利用電路轉(zhuǎn)換方法，對大型電力系統(tǒng)進行節(jié)能處理，從而完成大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計。實驗結(jié)果表明，這種軟件設(shè)計方法能夠有效減少大型電力系統(tǒng)需要消耗的電力能源，取得了令人滿意的結(jié)果。

參考文獻

[1] 邵治濤.基于動態(tài)程控功率因數(shù)優(yōu)化的電力系統(tǒng)節(jié)能模型[J].科技通報，2013，29（2）：172?174.

[2] 單曉紅，曾令通，王亞忠.節(jié)能型變壓器節(jié)能運行方式的探討[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009（8）：104?106.

[3] 董渝濤.配電變壓器節(jié)能措施的研究[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009（2）：186?189.

[4] 林樹棪.配電變壓器的節(jié)能測算[J].建筑電氣，2009（9）：21?29.

[5] 黃強，馮然.嵌入式系統(tǒng)節(jié)能自動調(diào)節(jié)技術(shù)仿真研究[J].計算機仿真，2011（3）：361?364.

[6] 武仁杰.基于ZigBee的礦井監(jiān)測節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機測量與控制，2012（7）：1818?1820.

根據(jù)式（10）能夠計算大型電力系統(tǒng)運行效率極大值：

[μmax=IQsinηUQsinη+2Rnh×100%] （10）

根據(jù)式（11）可以計算大型電力系統(tǒng)運行效率最大時的必要能源消耗和非必要能源消耗：

[h′=h+MS0=h+K0?UQ?MRn′=Rn+MSM=RM+K0?UQ?M] （11）

式中：[h]是大型電力系統(tǒng)運行過程中的必要能源消耗；[Rn]是大型電力系統(tǒng)運行過程中的非必要能源消耗；[K0]是大型電力系統(tǒng)不運行時的電流；[TP]是與其對應(yīng)的電容；[L]是與其對應(yīng)的電阻。

通過上面闡述的方法，能夠建立大型電力系統(tǒng)能源損耗模型，用來描述大型電力系統(tǒng)運行過程中需要消耗的能源。利用電路轉(zhuǎn)換方法，對大型電力系統(tǒng)進行節(jié)能處理，從而完成大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計。

2實驗結(jié)果分析

為了驗證本文方法的有效性，需要進行一次實驗，實驗環(huán)境是Visual C++6.0。設(shè)置大型電力系統(tǒng)中元件數(shù)目是[m]，必要能源消耗是[f]，非必要能源消耗是[g]，大型電力系統(tǒng)運行過程中的電流變化率是[φ]。利用下述公式能夠計算大型電力系統(tǒng)節(jié)能參數(shù)：

[ω=m-fg2-φ2-1]（12）

根據(jù)上述大型電力系統(tǒng)節(jié)能系數(shù)，能夠準確衡量利用不同方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能的效果。在實驗過程中，需要進行10次相關(guān)實驗。對大型電力系統(tǒng)中電氣元件相關(guān)數(shù)據(jù)進行整理分析，能夠得到表1如下所示。

表1 電氣元件數(shù)據(jù)表

利用動態(tài)調(diào)節(jié)方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，獲取的結(jié)果能夠用圖1進行描述。

圖1 動態(tài)調(diào)節(jié)方法節(jié)能設(shè)計結(jié)果

利用多核嵌入式方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，獲取的結(jié)果能夠用圖2進行描述。

圖2 多核嵌入式方法節(jié)能設(shè)計結(jié)果

利用動態(tài)平衡方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，獲取的結(jié)果能夠用圖3進行描述。

圖3 動態(tài)平衡方法節(jié)能設(shè)計結(jié)果

利用電路轉(zhuǎn)換方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能軟件設(shè)計，獲取的結(jié)果能夠用圖4進行描述。根據(jù)圖1~圖4能夠得知，利用本文方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，節(jié)能的效果遠遠高于傳統(tǒng)方法。利用不同方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，對獲取的結(jié)果進行整理分析，能夠得到表2。根據(jù)表2能夠得知，利用本文方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，能夠有效提高大型電力系統(tǒng)的節(jié)能效果。

表2 節(jié)能設(shè)計結(jié)果數(shù)據(jù)表

圖4 電路轉(zhuǎn)換方法節(jié)能軟件設(shè)計結(jié)果

3結(jié)語

本文提出了一種大型電力系統(tǒng)節(jié)能軟件設(shè)計方法。建立大型電力系統(tǒng)能源損耗模型，用來描述大型電力系統(tǒng)運行過程中需要消耗的能源。利用電路轉(zhuǎn)換方法，對大型電力系統(tǒng)進行節(jié)能處理，從而完成大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計。實驗結(jié)果表明，這種軟件設(shè)計方法能夠有效減少大型電力系統(tǒng)需要消耗的電力能源，取得了令人滿意的結(jié)果。

參考文獻

[1] 邵治濤.基于動態(tài)程控功率因數(shù)優(yōu)化的電力系統(tǒng)節(jié)能模型[J].科技通報，2013，29（2）：172?174.

[2] 單曉紅，曾令通，王亞忠.節(jié)能型變壓器節(jié)能運行方式的探討[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009（8）：104?106.

[3] 董渝濤.配電變壓器節(jié)能措施的研究[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009（2）：186?189.

[4] 林樹棪.配電變壓器的節(jié)能測算[J].建筑電氣，2009（9）：21?29.

[5] 黃強，馮然.嵌入式系統(tǒng)節(jié)能自動調(diào)節(jié)技術(shù)仿真研究[J].計算機仿真，2011（3）：361?364.

[6] 武仁杰.基于ZigBee的礦井監(jiān)測節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機測量與控制，2012（7）：1818?1820.

根據(jù)式（10）能夠計算大型電力系統(tǒng)運行效率極大值：

[μmax=IQsinηUQsinη+2Rnh×100%] （10）

根據(jù)式（11）可以計算大型電力系統(tǒng)運行效率最大時的必要能源消耗和非必要能源消耗：

[h′=h+MS0=h+K0?UQ?MRn′=Rn+MSM=RM+K0?UQ?M] （11）

式中：[h]是大型電力系統(tǒng)運行過程中的必要能源消耗；[Rn]是大型電力系統(tǒng)運行過程中的非必要能源消耗；[K0]是大型電力系統(tǒng)不運行時的電流；[TP]是與其對應(yīng)的電容；[L]是與其對應(yīng)的電阻。

通過上面闡述的方法，能夠建立大型電力系統(tǒng)能源損耗模型，用來描述大型電力系統(tǒng)運行過程中需要消耗的能源。利用電路轉(zhuǎn)換方法，對大型電力系統(tǒng)進行節(jié)能處理，從而完成大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計。

2實驗結(jié)果分析

為了驗證本文方法的有效性，需要進行一次實驗，實驗環(huán)境是Visual C++6.0。設(shè)置大型電力系統(tǒng)中元件數(shù)目是[m]，必要能源消耗是[f]，非必要能源消耗是[g]，大型電力系統(tǒng)運行過程中的電流變化率是[φ]。利用下述公式能夠計算大型電力系統(tǒng)節(jié)能參數(shù)：

[ω=m-fg2-φ2-1]（12）

根據(jù)上述大型電力系統(tǒng)節(jié)能系數(shù)，能夠準確衡量利用不同方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能的效果。在實驗過程中，需要進行10次相關(guān)實驗。對大型電力系統(tǒng)中電氣元件相關(guān)數(shù)據(jù)進行整理分析，能夠得到表1如下所示。

表1 電氣元件數(shù)據(jù)表

利用動態(tài)調(diào)節(jié)方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，獲取的結(jié)果能夠用圖1進行描述。

圖1 動態(tài)調(diào)節(jié)方法節(jié)能設(shè)計結(jié)果

利用多核嵌入式方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，獲取的結(jié)果能夠用圖2進行描述。

圖2 多核嵌入式方法節(jié)能設(shè)計結(jié)果

利用動態(tài)平衡方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，獲取的結(jié)果能夠用圖3進行描述。

圖3 動態(tài)平衡方法節(jié)能設(shè)計結(jié)果

利用電路轉(zhuǎn)換方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能軟件設(shè)計，獲取的結(jié)果能夠用圖4進行描述。根據(jù)圖1~圖4能夠得知，利用本文方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，節(jié)能的效果遠遠高于傳統(tǒng)方法。利用不同方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，對獲取的結(jié)果進行整理分析，能夠得到表2。根據(jù)表2能夠得知，利用本文方法進行大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，能夠有效提高大型電力系統(tǒng)的節(jié)能效果。

表2 節(jié)能設(shè)計結(jié)果數(shù)據(jù)表

圖4 電路轉(zhuǎn)換方法節(jié)能軟件設(shè)計結(jié)果

3結(jié)語

本文提出了一種大型電力系統(tǒng)節(jié)能軟件設(shè)計方法。建立大型電力系統(tǒng)能源損耗模型，用來描述大型電力系統(tǒng)運行過程中需要消耗的能源。利用電路轉(zhuǎn)換方法，對大型電力系統(tǒng)進行節(jié)能處理，從而完成大型電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計。實驗結(jié)果表明，這種軟件設(shè)計方法能夠有效減少大型電力系統(tǒng)需要消耗的電力能源，取得了令人滿意的結(jié)果。

參考文獻

[1] 邵治濤.基于動態(tài)程控功率因數(shù)優(yōu)化的電力系統(tǒng)節(jié)能模型[J].科技通報，2013，29（2）：172?174.

[2] 單曉紅，曾令通，王亞忠.節(jié)能型變壓器節(jié)能運行方式的探討[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009（8）：104?106.

[3] 董渝濤.配電變壓器節(jié)能措施的研究[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009（2）：186?189.

[4] 林樹棪.配電變壓器的節(jié)能測算[J].建筑電氣，2009（9）：21?29.

[5] 黃強，馮然.嵌入式系統(tǒng)節(jié)能自動調(diào)節(jié)技術(shù)仿真研究[J].計算機仿真，2011（3）：361?364.

[6] 武仁杰.基于ZigBee的礦井監(jiān)測節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機測量與控制，2012（7）：1818?1820.