现代水电厂计算机监控技术与试验.pdf
现代水电厂计算机监控技术与试验.pdf电为斌验转花丛书丛书主編文伯姜龙华现代水电厂饼算机监控赦术与试验方辉歌主编换冲主申中力归版www.Ccepp+omm.ch内了单雄多年来赛电力试验的最验,促进道电力试水平的提,中■电力企歌食会电力式验研究分金初中国咖力出组机罩了《找术凸#》,本书电力公司电紫[9】430号文《芋鬼力工业效木些督工作意的要求1用性、先性、扰性代京唱广计算了控技术与试》是本丛书之一,是一本全河反唤我水电厂自动羊害排暂查于综耄来夜棵了技柔节技意蓝技术的全过在理论面。对:分布暴能(包找对分款功分矿等单控、开欺、国向对康、斯平白暴我等邮进行了讨论在工曇实方,购常肌水坐,还对御量水控水电厂监控技术行了嫌讨。并对教件可性与件测式及堂谁认安在等业鹭书龄简5坏环是酚鉴哥始防录了《水电厂无人值赛的着干蠣定、《水幽厂计赛祖监控电厂开设膏状工的等?小最堂事射中苹水咆厂切档内赛,以方动化、站自调化进■业术是具生套考健肾,也可你为者美于业邮训矿团书在版麴目〔CP)据现代水电厂计算机监控技术与试验/方辉钦主编.北京:中国电力出版社,2004电力试验技木丛书/文伯瑜,姜龙华丛书主编}IS75083-19427I.现Ⅱ.方,Ⅲ.水力发电站-计算机控制ITv736中國版本图书馆CP效据核字(2003)第12217号中国电力出版社出版、发行北京兰里河路6号1004hp://www,cpp,com,en)航远印刷厂印刷各地新华书店经售204年3月第一版2004年3月北京第一次印刷毫米ⅹ10y毫米16开本2T即张609千字印数01-300册定价到00元煆杈专有印必究本书如有印装质量问题,我杜发行部负责退换1998年作者于三峡大坝基坑工程工地作者简介方辉钦,教授级膏级工程师,1962年毕业于华中工学院(现华中科技大学),1965年同校研究生毕业。曾在中国水利水电科学研究院、水电部第十二工程局设计院、国电自动化研究院工作,先后担任能源部南京自动化研究所学术委员会委员,自动控制研究所副总工程师,江苏省微电脑应用协会工业控制专委会主任,《水电厂自动化》网刊主编,国家电力公司发输电运营部发电设备改造咨询专家组专家、水电厂“无人值班”(少人值守验收专家组专家等职,现为中国水力发电工程学会理事,江苏省微电脑应用协会理事,中国电机工程学会高级会员,1981年被评为南京市先进工作者,1993年开始享受中华人民共和国国务院颁发的政府特殊津贴主持或作为课题负责人完成了有关葛洲坝、三峡等多个国控和部控重大科研项目,全国试点工程和中外合作项目,已合作编写了《现代水电厂自动化》、《中国水力发电工程机电卷》、《水电厂近代技术》三本书,在国家核心期刊、重点专业期刊和国际、全国学术会议上发表中、英文学术论文50多篇,其中部分被英、俄文文摘收录。参与的项目或图书曾获得部信息成果一等奖、部科技成果二等奖、科技进步奖(科技著作)一等奖和第五届国家图书奖等。电力试验技术丛常编县会主任赵鹏主编文伯瑜副主编姜龙华委员(按姓氏笔画为序)毛兴其王启全王海林白云庆白立江冯亚民史更林朱国俊巩学海刘韶林张大国张方祁太元宋志毅张怡荣张俊生张勇刚李建勋李晨余维平苑立国杨华陈坚林韩施冲赵伟赵庆波郑松赵炳松袁日秋贾玉堂顾南峰徐润生康健傅伟潘言敏““##电力试验研究是经济建设尤其是电力工业发展中一项不可或缺的事业。中外电力事业的发展,均离不开电力试验研究人员的智慧和辛勤工作。新中国成立后,尤其是改革开放以来,随着电力工业的发展,我国电力试验研究事业取得了长足的进步,电力试验研究队伍不断扩大,试验研究成果层出不穷,极大地推动了电力工业的快速发展目前我国各地区均拥有自己的电力试验研究机构,从事电力试验研究的工程技术人员超过1000人。这支队伍的文化层次也从解放初期的以中专、大专毕业生为主,提高到今天的以大学毕业生、硕士生和博士生为主。更重要的是,这是一群热爱自己的事业、勤于钻研、勇于实践的勤奋劳动者。前后几辈人相互学习,长期工作实践,积累了大量试验研究工作经验。这是他们用汗水、心血以至生命换来的、值得用文字记录并传之于后世的宝贵经验。随着电力体制改革的不断深化,使电力试验研究事业进入了竞争激烈同时又是历史上最好的发展时期。电力试验研究同行们愿意把自己的经验无私地奉献给广大读者,就是为了促进我国电力试验研究事业的进步与飞跃,促进我国电力工业的发展与兴旺,进而促进我国国民经济的增长与繁荣。本着各取所长、共同提高的初衷,我们经过长时间的准备,编辑出版《电力试验技术丛书》,相信它一定会给读者带来启发、思考和收益。华北电力科学研胶有限煮任公司总经理和m中国电力企业联合会电力试验研究分会会长2003年12月蚕营我国目前装机总容量为3.5亿kW,居世界第二。随着三峡电站机组的分批投入运行和西电东送工程的推进,到2010年全国性的大电网将初步形成。全国性电力系统运行的动态品质、安全稳定和经济性的改善与提高成为电力科技工作者肩负的重要责任。为了总结多年来我国电力试验的经验,促进我国电力试验水平的提高,中国电力企业联合会电力试验研究分会和中国电力出版社决定组织编写一套《电力试验技术丛书》,以满足国内各电力试验研究院(所)、电厂、供用电企业、电力基建单位及大专院校、科研院所对专业技术书籍的迫切需要。本系列丛书的内容主要是根据原国家电力公司电安生[1996]430号文《关于电力工业技术监督工作规定》的要求而确定的。该文中规定,“电力技术监督工作应以质量为中心、以标准为依据、以计量为手段,建立质量、标准、计量三位一体的技术监督体系,依靠科学进步,采用和推广成熟、行之有效的新技术、新方法,不断提高技术监督的专业水平”。因此,本套丛书涵盖的内容应包括电能质量、金属、化学、绝缘、热工、电测、环保、继电保护、节能等,并对设备的健康水平及其安全、经济运行方面的重要参数、性能与指标进行监督、审查、调整和评价。本丛书共分15册。丛书具有科学性、实用性、先进性、权威性。作者在写作过程中树立了精品意识和创优信念。特别感谢中国电力企业联合会电力试验研究分会,全国三十二个试验研究院(所、技术中心)的领导,我们的分册主编主要由这些单位的技术专家担任。特别感谢中国电机工程学会在组织编写中给予的大力支持。丛书主编怕翔丛书副主编姜也坪2003年12月1日本书作者在一年前就告诉我正在写一本关于水电厂计算机监控技术方面的书,我当即就表示支持并给予肯定。现在他又希望我为此书写一序,我也欣然同意。方辉钦同志原是我校(原华中工学院,现名华中科技大学)20世纪60年代为数不多的研究生之一,当时按原苏联副博士的教学要求培养,打下了良好的专业基础。三十多年来一直在水电厂自动化领域的第一线从事科研和试制工作,经历了我国水电厂计算机监控技术走向成熟的过程。曾经参加了获得中国第五届图书奖的《中国水力发电工程》之第六卷(机电卷)等三本书的编写工作,在20世纪80年代与王金生合著的《现代水电厂自动化》一书成为我国水电厂计算机监控技术的第一本专业性高级科普读物。现在本书即将出版,我为这本全面反映我国水电厂自动化行业的迅速发展和最新成果的专著的问世表示祝贺和欣慰。该书的主要特点是内容丰富,涵盖了水电厂监控使用的各种新技术,对我国水电厂监控技术发展的主要过程、不同时期各种技术发展的情况、代表产品和现状全面地进行了介绍。除常规电站外,涉及梯级、蓄能、无人值班、综合自动化、状态检修等各个方面。作者在理论研究方面作了大量工作。书中对分布系统(包括按对象分布、按功能分布等)、分层控制、开放系统、面向对象、跨平台系统等在理论上都进行了探讨,并对监控系统内部通信、外部通信、现场总线以及We浏览等都进行了讨论,同时概括了各种常用的通信规约和多种现场总线协议及应用情况,还总结了丰富的工程实践经验,理论结合实际,对软硬件试验也进行了讨论,如软件可靠性与软件测试,监控系统环境,监控系统的试验、验收及远方诊断,以及监控系统软件开发环境等。可见,这是一本兼顾学术性、工程性、系统性、实用性和前瞻性于一体的一本不可多得的好书。21世纪待建的水电工程最多的是在中国,该书的出版为总结完善中国的水电厂监控技术作了一份有益的工作。中国工程院院士多多(2003年5月本书雹管我国水电厂计算机监控技术的发展,走过了一条曲折而不平坦的道路。新中国成立后虽然我国的水电事业有了突飞猛进的发展,水电厂自动化技术的发展仍然缓慢。我国执行改革开放政策以后,1979年“全国水电站自动化技术经验交流会”的召开,对我国水电厂自动化技术的发展起到了很好的动员和推动作用。正如本书所总结的,我国水电厂计算机监控技术的发展大体上经过了探索、试点、推广、提高四个阶段。在这次会议以前的探索阶段,当时虽进行了“巡回检测”、“成组调节”、“四遥”等装置以及计算机控制技术的研究,但由于主计算机可靠性低、系统抗干扰等问题难以解决以及监控系统功能设计、设备选配、软件组织等问题而成果甚微。水电厂自动化科学技术发展七年规划(1979~1985年)的制定开始了我国水电厂监控技术发展的试点阶段。随后四个试点工程葛洲坝、富春江、浑江梯级和永定河梯级的科研工作开始启动。在试点工作取得成功以后,1987年在南京召开的“全国水电厂自动化技术总结和规划落实工作会议”和1993年在成都召开的“全国水电厂计算机监控系统工作会议”启动和落实了推广工作,分别安排了“七五”期间14个新建水电厂和12个已运行电厂启动或实现计算机监控系统的研制工作,规定“八五”期间应有40个左右大型电厂(群)实现计算机自动经济运行及安全监视,并规划到2000年大型水电厂和集中管理的梯级电站(群)都应实现不同程度的计算机监控,预期21世纪初全国大中型水电厂总装机容量的70%左右实现不同程度的计算机监控。根据2002年的统计,全国实现计算机监控的水电厂已达300座左右。原电力部安生司主持召开的1994年太平湾会议和1996年湖南会议在推广的基础上开始了“提高”的进程,提出了水电厂实现“无人值班”(少人值守)的目标。在全国水电厂和调度中心(局)的大力支持下,截止到2002年上半年,我国已有30座水电厂通过了电力工业部或国家电力公司组织的正式验收,总装机2192万kW,约占全国水电总装机的30%。在水电厂计算机监控技术的发展中,国电自动化研究院、中国水利水电科学研究院以及其他一些教学、科研、制造单位都发挥了重要的作用。方辉钦同志20世纪60年代起从事水电厂自动化领域的研究工作,曾参加电力系统水电厂经济调度计算机系统的研制和富春江水电厂综合自动化方案的制定,来院后是我院筹建时期自动控制小组七人成员之一。他参加了水电部为制定我国20世纪70年代水电厂自
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天线工程手册
林昌禄老师的天线工程手册，很经典的中文版。供大家下载参考文献303)第11章行波天线11.1行波人线的基本原理(305)11.2长线大线与V形天线菱形大线3104螺旋天线l1.5八木大线(324)l1.6表面波线(329)11.7漏波人线342)参与文献第12章宽频带天线12.1宽频带天线的基本概念12.2“宽带振子天线12.3加载天线(3692.4非频变大线(381)12.5宽频带喇叭大线(40212.6超宽频带接收天线(41012.7宽频带匹配技(413)参考文献第13章绒阵和平面阵13.1阵列线基础(4293.2线阵13.3平面阵13.4方向性和信噪比的最佳化13.5方向图综合(452参考文献(462)第14章微带天线463)概述(463)±4.2微带贴片大线466)14.3微带振子天线和微带隙缝天线(494)14.4宽频带、多频段和频率捷变技术(503)14.5微带线形天线与微带线阵5014.6微带面忤天线参考文献第15章喇叭天线(531)15.]通论15.2主模喇叭天线15.3双模喇叭天线547)15.4多模喇叭天线15.5波纹喇叭天线…56215.6组合喇叭人线15.7其他形式的喇58115.8校正喇叭口亩场的相位分布与透镜天线参考文献第16章反射面天线16·1基木方法和基木公式16.2单反射面天线—一抛物前天线16.3双反射亩天线16.4赋形双反射而天线610)6.5对称双镜天线的效分析6l2)6.6单偏置抛物亩人线16.7双偏置钷物面大线l6.8波束扫描反射面人线(628)6.9溅散板馈源天(638)喇叭抛物而天线(6416.1!抛物柱面天线16、12等强度线波束线(645)参若文献第17章相控阵天线6419)17.1相控:阵人线参数计算公式17.2料阵大线轴射方向性和旁瓣的挖制17.3阵元辐射器的选抒174移相器附遨择17.5相控忤馈电网络的设计(672)17.6相控阵天线的带宽678)17.7柑摔阵天线宽带和宽角匹配方法(681)17.8相控阵的暈化误差(684)17.9颛率扫描大线阵参考文献第18章信号处理天线与阵列倍号处理技术(693)(698.2倍号处理天线18.3自适应∵城滤波天线(718)4白适应抗扰大线系统(737)18.5空间谱估计技术(749第19章时域天线19.!时域人线的研究对象及指标(75l)9.2偶极天线(751)l9.3隙缝轴射器(754)19.4偶极子用作接收天线19.5加载天线19.6渐近线喇叭天线(756)19.7频率无关天线川时城人线19.8脉冲阵列天线75919.9时域凵径辋射及时域面大线19.10时域接收天线与发射天线的关系19.11馈电问题参考文献(769)第三篇天线应用第20章圆极化天线770)20.1引0.2圆极化波的特性与参数20.3圆极化器(7730.4电磁振子惻极化线0.5螺旋人线799)0.6隙缝闶极化天线20.7微带极化天线20.8反射器圆极化极化天线2(0.10其他圆极化天线与文献第21章长、中、短波和超短波通信天线21.!长、中波通信天线设计考虑2.2长、中波通信天线的基本形式及方问性1.3T型与T型大线214笼『型大线1.5高Q铁氧休加感人线(833)21.6短波通信天线设(8321.7水平极化与垂直极化知波通信天线1.8笕带短波通信人线21.9超短波通信天线设计(86721、10超短波接力通信大线1.于栘动通信873参考文献第22章卫星通信天线879)2.l卫星通倍天线发展状况(8792.2对称型双反射镜通信地球站天线的设计22.3对称双镜天线的赋形技术(892)224且星通信天线获得低旁瓣的办法22,5对称型双镜卩通信天线旁瓣源的分析与计算(907)2.6馈源的设计与选择22.7多波束星通信地球站天线22.8跟踪体制及选择参考文献939)第23章雷达天线9403.1达大线的般设计要求………23.2笔形泼束天线扇形波束天线23.4赋形波束人线—余割平方天线…(948)精密龈踪达天线一-单脉冲线及馈源设计(951)36H达天线的电扫描精度妓波束控制(96223.7超视进雷达大线23.8合成!径人线974)参考文献第24章测向天线980)24.)测向系统天线设计原则980)4.2测向系统单兀人线4.3测向系统的宽孔径天线(983244多波束测向24.5伏尔与多普勒伏尔地面天线992)塔康人线24.7仪表着陆系统和微波着陆系统天线(997248环境对测向线场性能的影24.9测向大线系统的误差分析与性能评估考文献第25章飞行体上的天线(I0235.1飞行体L的大25.2椭圆桂面和双曲柱上:的天线l025)253椭圆柱体上的天线园锥体上的天线(045)255椭球体上的天线(105025.6飞行体天线的电兼谷(1056)献第26章毫米波天线概述26.2反射面天线与亳米波馈26.3表衣面被与漏波大线264微带天线与其他的印制天线(I099)26.5集成大线(1108)参考文献第四篇相关论题第27章天线罩(1113般设计考虑(l11327.2外形与结构27.3材料选择(1115)274电磁性能设计参考文前第28章天线的雷达散射截面般概念(1143)28.2反射面天线的R(114728.3阵列人线的HCS1162大线RCS的减缩8.5天线H(S的测量参考文献第29章天线测量(119629.1天线测试场的设计与鉴定(1l969.2振幅方向图测量29.3增益测量(12l0294极化测量(l21929.5相位测量(1223)29.6近场测量(1226)29.7阻抗测量298模型天线法(1242)9.9射电源法(2439.10天线的时域测量参考文献第一篇天线基础第1章引1.1天线功能大线在无线电设备中的主裳功能有两个:第个是能量转换功能,第一个是定向镉射(或接收)功能能量转换功能是指导行波与自由空间波之间的转换,发射天线是将馈线引导的电磁波(高频电流)转换为向空问辐射的电磁波传向远方,接收天线是将空闾的磁波转换为馈线引导的电嵫波(高频电流)送给接收机定向作用是指线辐射或接收电磁波有定的方向性,根据无线电系统设备的要求,发射天线可把电磁波能量集中在一定方向轴射出去,接收天线可只接收特定方向传来的电憾波可以看出,发射天线和接收天线之间的关系类似于发电机与电动机之间的关系,前者是在导行波与自由河波之间往返变换,后者圳在机械能和电能之间往返变换,这种相似性表明:收、发天线之间存在着·定的可逆性。第二汽中4易原理的讨论将证明,只要天线中不含有非线件材料(如铁氧体器件),同一副天线用作发射和川作接收时,其基木特性保持不变。此,本于册中讨论的各种类型天线一般都不特别注明它是发射天线或是接收天线(除特殊应川场合外),都按发射天线处埋。1.2天线类型随着无线电技术的飞速发展和无线电设备应用场合的H靥扩展,已出现了适于不同用途种类繁多的天线,在天线工程设计中选择哪种类型大线很人程度上取决于特应川场合系统的电气和机械方面的要求阵列大线对品种繁多的大线进行分类是件十分难的事。若按工作性线、蛋达天线播天线、电视人线等:若按频段又可分为长波天10 K 100k IM IOM IG 10G 100(线、中波天线、短波天线微波线等。但这些分类法都显得笼不太科学因为有的线既可作发射又可作接收,甚至可收发共用;有的大线既叮用丁通信又可用背达;有的大线既适用于短波又适用于超知波甚至微波。很难将它归属于哪一类行业天线手册将从三个人的方面来讨论天线I程问题,即犬线基础、天线设计和天线应用。在大线分类上则按天线辐射方式进行,适当考虑天线结构、作频段和应川等判素。我们将天线分为四组人寸(/x基木类型:线元天线、行波天线、阵列大线和孔径大线。它们适用的频率范围和天线的大致电尺寸如图1-1所示。表1.1中举出图1-1天线分类些常用天线实例及属的天线类别当然,将天线类型简单地划分为这四红基本形式也仅是·种近似,不能说它十分严密的科学性,因为总还能找到一些例外。但这种分类法有利于读者对本于册的阅表1.1天线类型线元天线阵列大孔径天线单极天线侧射阵角铧喇叭偶极天线菱形天端射阵扇形喇叭螺旋天线直线阵员喇叨陈缠人平面阵多模喇叭载体大线对数时期天线圆形阵混合模喇叭微带天线慢曼波天线波纹喇叭加载大线快波大线信号处坪抛物而瘌叭有源天线漏波逗应阵仪锥大线表面波天线多波束阼单反射面天线鞭状夫线长介质棒天线相控阵双反射面天线密度加权阵球形反射面无线极低副瓣阵偏置反射面天线「焦反射面天线切割反射面天线孔径扫描天线透镜天线角形反射面大线背射人线1.3场区划分假设将发射大线置于图1-2所示球坐标系统的原点处,它向周围辐射电磁波,则其周围的电磁波功率密度(或场强)分布般都是距离r及角坐标(6,q)的函数。因此根据离开天线距离天线位置的不同,将天线周围的场区划分为感应场区,辐射近场区和辐射远场区感应场区感应场冈是指很靠近天线的区域。在这个场区里,电磁波的图t-2球坐标中的天线感应场分量远大于辐射场,而占优势的感应场之电场和磁场的时间相位相差90°,坡印亭矢量为纯虛数,因此,不辐射功率,电场能量和磁场能量柑互交替地贮存于天线附近的空间内。图1-3(a)所小电尺寸小的偶极天线,其感应场区的外边界是λ/2x。这里,入是工作波长。无限大孔径大线不存在感应场区,有限大孔径天线,在其中心区域感应场区仍可忽略,只是在孔径边缘附近存在感应场,感应场随离川天线距离的增加而极快衰减,超过感应场区后,就是辐射场占优势的辐射场区了。图1-3(6)所示电人寸大的孔径大线的帮射场区又分为近场区和远场区1.3.2辐射近场区辐射近场区里电磁场的角分布与离开大线的距离有关,即在不同距离处的天线方向图是不同的。这是因为:(a)由天线各辐射元所建立的场之相对相位关系是随距离而变的;(b)这些场的相对振幅也是随距离而改变的。在辐射近场区的内边界处(即感应区的外边界处),天线方向图是-个主瓣和副瓣难分的起伏包感应场区辐射远场区辐射近场区感应b)孔径天线(a)电尺小小偶坂天线图13天线周围的场区络。随饣离开线距离的增加,直到近远场辐射区时天线方向图的主瓣和副瓣才明显形成,但零点电乎和副辦电平均较3.3辐射远场区辐射近场区的外边就是轴射远场区。这个区域里的特点是:(1)场的大小与离开天线的距离成反比;(2场的角分布(即方问图)与离开天线的距离无关;(3)方向图瓣、鲥瓣和零值点已全部形成辐射远场风的起始边界通常规定为2D(1.1式中,R是从观察点到天线的距离,D足天线孔径的最大线尺寸在这个距离上,孔径中心与孔径边缘到观察点的行程差为边缘与中λ/16,相应的相仪差为225°如果在这个距离上对孔经天线的辐程差=k缘与中心射特性进行测量,其结果与在无穷远距离上测得的结果相差甚微程差=λ/4在【程上是完全可以接受的天线通常是用来向远场区传送能量,因此,天线上作者的主要兴趣也在这一区域上。对孔径线尺寸为D,孔径面上相位恒定的大电尺寸天线而言,远场区的大部分能量集中在±λD弧度的角空间内;在靠近天线的地方,能量主要集中在宽度为D的管道内,如图1-4所示。在近场区的起始部分,可认为辐射大体|是平平行波束区标准-3d点行的;在R≥D2/2A的过渡区域内,场以半角为A/D弧度的锥形向外发散,R=D2/2A处的孔径中心与边缘行程差为A;在R≥近场区R=2Da/k场区2D2/A处则是天线的辐射远场区场在近场区域内的细微变化情况是复杂的,它取决于孔径面图1-4孔径人线的辐射上的特定振幅分布,但流过任一近场“管道”截面的功率恒等于总的辐射功率、随着向远场区的接近,功率密度逐渐趋于1/R2规律变化4功率传输若收、发天线相互处于远场区内,相距为R,若已知发射功率为P1,问接收天线接收的功率为多少?这是-个很有实际用途的工程向题无论通信、需达或电视、播,只要是无线信总传输系统都会面临这题,它与天线特性密切相关,因此,下面进行简要讨论设收发天线设置的相对坐标如图1-5所示。发射线输入功率为P,天线效率为,则辐射功率将是P该辐射功率P住接收天线处产生的功率密度为日,q)D).(6,g)4πR
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