基于環(huán)境約束的電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

梁碧輝

摘 要：改革開放以來，我國(guó)在科技、經(jīng)濟(jì)方面都得到了不斷的發(fā)展。現(xiàn)下，在智能電網(wǎng)建設(shè)的大環(huán)境下，我國(guó)電力與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展出現(xiàn)了極大的紛爭(zhēng)問題，使得兩者之間的矛盾越發(fā)突出，導(dǎo)致智能電網(wǎng)分布狀況也極度不平衡。在文章中，作者將根據(jù)中國(guó)環(huán)境與電力發(fā)展的現(xiàn)實(shí)狀況，結(jié)合國(guó)家的相關(guān)政策，淺析在環(huán)境約束下電源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以供大家參考。

關(guān)鍵詞：環(huán)境約束；電源；結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：V242.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）30-0121-02

1 概述

隨著當(dāng)下我國(guó)政府逐步全面推進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)，其與環(huán)境保護(hù)的紛爭(zhēng)問題已經(jīng)逐步的在人民生活中顯現(xiàn)出來。電力設(shè)備旨在高效率、高安全的為人民提供優(yōu)質(zhì)的電能，也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)構(gòu)中的重要部分，故得到了政府和人民的廣泛關(guān)注與全面支持。針對(duì)以上這種情況，結(jié)合我國(guó)不同地區(qū)環(huán)境的現(xiàn)狀，在下文中，將針對(duì)城市和農(nóng)村的用電需求，淺析相應(yīng)的電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 基于環(huán)境約束的電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

在環(huán)境的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的過程中，存在著SO2、CO2、煙塵等污染物排放量過多等一系列問題。

我國(guó)的電源結(jié)構(gòu)要滿足未來迅猛增長(zhǎng)的電力需求，在農(nóng)村，存在著智能化方面欠缺，絕大多數(shù)還依靠人工作業(yè)，不僅工效低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、費(fèi)用高、而且存在較大的施工藥安全隱患等問題；在城市中，智能電網(wǎng)的建設(shè)成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)問題，這也符合當(dāng)今環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的要求。在下文中，將結(jié)合這兩點(diǎn)進(jìn)行分析。

3 基于環(huán)境約束的電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

結(jié)合以上基于環(huán)境約束的電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，根據(jù)研究資料，認(rèn)為電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析如下。

3.1 滿足安全性需求

醫(yī)院發(fā)生停電，易發(fā)生病人生命安全隱患；黨政機(jī)關(guān)突然停電，可能會(huì)發(fā)生機(jī)密要害文件丟失的危險(xiǎn)；如果軍事設(shè)施停電，就威脅到國(guó)防安全；公共場(chǎng)所、交通設(shè)施如果停電，極易出現(xiàn)公共場(chǎng)所混亂、公共交通阻塞等一系列的公共安全隱患出現(xiàn)。不論是對(duì)應(yīng)個(gè)人，家庭還是整個(gè)社會(huì)，因停電事故導(dǎo)致的安全事故和財(cái)產(chǎn)損失，都是不能簡(jiǎn)單的用物質(zhì)金錢多少來衡量的?？偠灾?，大范圍的停電事故不僅關(guān)系到國(guó)泰民安、也會(huì)影響到社會(huì)穩(wěn)定。另外，由于停電事故發(fā)生，可能會(huì)導(dǎo)致一些重工業(yè)的機(jī)械設(shè)備發(fā)生一些關(guān)系工廠安全的次生災(zāi)害（例如設(shè)備突然熄火導(dǎo)致火災(zāi)），主要容易出現(xiàn)在軍工廠或者重工廠單位。從實(shí)際來看，停電帶來的安全性威脅是第一位的，對(duì)于大城市而言，電網(wǎng)故障時(shí)的安全性需求應(yīng)急響應(yīng)，應(yīng)該首先考慮?？傮w來說，安全性需求指用戶的人身以及財(cái)產(chǎn)的安全在因停電而受到威脅時(shí)對(duì)電力應(yīng)急的需求。

3.2 滿足經(jīng)濟(jì)性需求

因停電出現(xiàn)工廠嚴(yán)重減產(chǎn)、停工、設(shè)備故障等經(jīng)濟(jì)性財(cái)產(chǎn)損失時(shí)用戶對(duì)應(yīng)急電力的需求就是經(jīng)濟(jì)性需求。對(duì)供電用戶按用電性質(zhì)來劃分，一種為居民用電，另一種為產(chǎn)業(yè)用電。居民用電從本質(zhì)上來講是純粹電能消耗，產(chǎn)業(yè)用電不同，在耗電的同時(shí)也在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，產(chǎn)業(yè)用電也分工業(yè)用電和服務(wù)業(yè)用電兩種，之所以引入用戶直接停電損失這個(gè)概念，就是為了衡量用戶單位的經(jīng)濟(jì)性需求。停電時(shí)用戶直接承擔(dān)的損失就是用戶直接停電損失。一旦停電發(fā)生，中斷正常生產(chǎn)活動(dòng)，用戶遭受直接停電損失。直接停電損失通常是由未曾預(yù)期到的停電的短期效應(yīng)決定的。當(dāng)下，主要有3種方法來計(jì)算用戶直接停電損失：用戶調(diào)查法、間接分析法、針對(duì)實(shí)際停電事故的估算法。用戶調(diào)查法是通過對(duì)用戶在各種假想停電方式下的停電損失進(jìn)行調(diào)查來衡量停電損失的大??；間接分析法是按照單位時(shí)間或單位用電量的平均產(chǎn)值水平來計(jì)算停電損失；針對(duì)實(shí)際停電事故的估算法是根據(jù)已有大停電事故來間接估計(jì)、估算停電損失。

3.3 滿足優(yōu)質(zhì)性需求

停電造成用戶無法進(jìn)行正常的作息生活時(shí)對(duì)電力應(yīng)急的需求就是優(yōu)質(zhì)性需求。一方面，停電導(dǎo)致無法照明、電器停止工作，既影響到用戶的生活，又使工作環(huán)境遭到破壞；另外，由于缺電，電能質(zhì)量達(dá)不到額定標(biāo)準(zhǔn)，也對(duì)用戶的生活質(zhì)量產(chǎn)生影響。一旦發(fā)生重大電力事故，機(jī)關(guān)單位的優(yōu)質(zhì)性需求要比居民用戶的優(yōu)質(zhì)性需求更高。為此，用E表示用戶的優(yōu)質(zhì)性級(jí)別，用戶的優(yōu)質(zhì)性級(jí)別由其單位綜合性質(zhì)決定。用戶安全事故次數(shù)指標(biāo)體現(xiàn)了用戶發(fā)生安全事故的頻度λ，計(jì)算方法是在一年內(nèi)由于停電用戶發(fā)生安全事故的次數(shù)，目前只能通過統(tǒng)計(jì)以往的安全事故情況獲得。用戶安全事故總傷亡人數(shù)指標(biāo)體現(xiàn)了用戶由于停電事故導(dǎo)致的人員傷亡情況。總傷亡人數(shù)記為N，由于停電會(huì)造成安全事故隱患的用戶單位主要集中在醫(yī)院、商場(chǎng)、城市交通軌道等。根據(jù)這些用戶單位以往停電時(shí)事故的傷亡人數(shù)最高值作為此指標(biāo)的量化值。

3.4 玉米機(jī)械電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在我國(guó)的糧食作物中，玉米是重要的一部分，在下文中，將結(jié)合環(huán)境的制約，從玉米機(jī)械電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。播種過程中，當(dāng)玉米種子下落經(jīng)過電容平板時(shí)，會(huì)引起電容的變化，電容的變化量與種子的質(zhì)量成正相關(guān)；種子完全通過后，電容迅速恢復(fù)到原始的數(shù)值，形成一個(gè)脈沖信號(hào)；電容傳感器采集一系列的電容脈沖信號(hào)，并用峰值分析方法進(jìn)行處理，計(jì)算獲得的兩個(gè)峰值信號(hào)之間的時(shí)間，便是播種單粒種子的時(shí)間；將該時(shí)間乘以播種機(jī)當(dāng)時(shí)的行進(jìn)速度，即為理論株間距。系統(tǒng)裝載在RN-Z02型玉米播種機(jī)上，由東方紅LX1000型拖拉機(jī)牽引并提供電源。

系統(tǒng)以80C51型單片機(jī)為核心，與TAM7008型顯示屏和LTE-1201型聲光報(bào)警器連接在一起并安裝在拖拉機(jī)上。系統(tǒng)由拖拉機(jī)上的蓄電池提供電源，在顯示屏上設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和查看運(yùn)行狀況。單片機(jī)接收各種傳感器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，判別得到種箱排空、導(dǎo)種管堵塞或滑移率過大時(shí)便啟動(dòng)報(bào)警器閃爍和發(fā)出聲音，顯示故障原因并提示操作人員排除。電容傳感器為CMBR3116型，安裝在導(dǎo)種管的下方末端，其電容變化的脈沖經(jīng)過信號(hào)調(diào)制器轉(zhuǎn)換后發(fā)送給單片機(jī)。兩個(gè)霍爾傳感器為JLl8A3型，與單片機(jī)連接，分別安裝在拖拉機(jī)和播種機(jī)的車輪上用于測(cè)定轉(zhuǎn)速。endprint

3.5 精密播種的電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在我國(guó)農(nóng)業(yè)的播種環(huán)境中，機(jī)器的用電安全性存在以下問題：（1）控制柜內(nèi)線路混雜，存在安全隱患且浪費(fèi)大量空間；（2）機(jī)器接電方法不規(guī)范，隨著機(jī)器運(yùn)進(jìn)，電線在育苗槽肩及基質(zhì)表面拖動(dòng)易磨損漏電，且在一定程度上破壞了農(nóng)作物種苗的發(fā)育環(huán)境，另外，電路開關(guān)、端子排、控制顯示器等都隨意擺放，線路雜亂且沒有固定方式，需要改進(jìn)機(jī)器接電線路。

在實(shí)際播種中，農(nóng)作物育苗大棚縱深方向每隔30～40m、水平方向每隔4～5個(gè)育苗槽設(shè)置有一個(gè)電線插座，負(fù)責(zé)播種機(jī)的電力供應(yīng)。2BQ-28型農(nóng)作物精密播種機(jī)的接線方法為：由電線插座引線經(jīng)槽肩、基質(zhì)表面，在萬向輪升降桿繞匝（播種機(jī)工作時(shí)萬向輪向上收起擰緊）固定后通過電線插排接入控制柜。這種接線方法存在以下問題： （1）不符合電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求；（2）萬向輪升降桿不具有繞線器的功能，容易發(fā)生電線掉落被機(jī)器碾壓的情況；（3）機(jī)器行進(jìn)時(shí)，電線在育苗槽槽肩、基質(zhì)表面拖動(dòng)，電線表面的絕緣層受到嚴(yán)重的磨損，形成用電安全隱患。

所以在用電的過程中，為保障用電安全，做如下改進(jìn)：在育苗棚內(nèi)頂部、育苗槽肩正上方設(shè)置托架，控制柜外部增加一個(gè)繞線柱；機(jī)器接電線路從電線插座引出，經(jīng)托架后在繞線柱上繞匝、固定，最終接入控制柜。另外，控制柜外部采取雙LED燈顯示機(jī)器工作狀態(tài)，利用機(jī)械造型原理中點(diǎn)具有高度集中感覺，大面與點(diǎn)之間形成強(qiáng)烈的對(duì)比作用，極易引導(dǎo)視線、突出焦點(diǎn)。

4 基于環(huán)境約束的電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展望

結(jié)合我國(guó)電力建設(shè)的弊端，在下文中淺析根據(jù)環(huán)境約束的電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的展望：

針對(duì)電力建設(shè)與環(huán)境保護(hù)相互矛盾的現(xiàn)狀，各級(jí)政府要共同制定運(yùn)行創(chuàng)新的電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和環(huán)境保護(hù)的體系。一是省、市、縣三級(jí)財(cái)政共同設(shè)立農(nóng)村污水處理設(shè)施運(yùn)行經(jīng)費(fèi)專項(xiàng)資金，將運(yùn)行經(jīng)費(fèi)納入財(cái)政預(yù)算，采用以獎(jiǎng)代補(bǔ)的形式進(jìn)行補(bǔ)助。二是逐步開展收費(fèi)，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際通過繳納排污費(fèi)或服務(wù)費(fèi)的形式，由農(nóng)民承擔(dān)一部分費(fèi)用。

5 結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)一步解決環(huán)境問題的電力工程中，建立創(chuàng)新型的電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其突破口。要建立與之相符的可持續(xù)發(fā)展電力建設(shè)，相關(guān)的政府管理部門應(yīng)該在其中發(fā)揮自身的作用，制定相應(yīng)的政策；相關(guān)的企業(yè)應(yīng)該充分重視自身的發(fā)展規(guī)劃，積極響應(yīng)政府等管理部門的號(hào)召；相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)該結(jié)合環(huán)境，有效的提出新思路。只有這樣，才能使電力得到更好的發(fā)展。

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