2021年优秀工程硕士论文范文

。2021年优秀工程硕士论文范文第一篇

第一章绪论1.1研究背景及意义为在全国范围内实现电力供需平衡和互济，未来我国将形成大规模的西电东送;、北电南送;的电力流格局⑴。高压直流输电是远距离跨区域电能输送的重要技术选择，是国家电网公司坚强智能电网;建设的重要组成。随着多个直流输电工程的建成和投运，我国将逐步形成大规模交直流混联电力网络，这给电力系统运行带来了新的挑战[2]。由于可靠的潮流算法是交直流混联系统运行分析的基础，因此对其进行研究是很有意义而且十分必要的。另外值得注意的是，随着我国全面推进精益化的调度管理，电网运行部门对编制发电计划提出了更高的要求[3]，而计及网络安全约束的机组组合问题(Security-Constrained Unit Commitment, SCUC)统一考虑了电力系统运行的经济性和安全性，对其进行研究有利于实现我国电网调度计划安排精细化，因此研究考虑交直流混联系统网络安全约束的机组组合问题是实现坚强智能电网安全经济运行的重要保障。此外负荷预测，尤其是短期和超短期预测，是现代电力系统运行管理的基础，其预测精度对交直流混联系统的安全经济运行具有重要影响[4]。随着电力系统的不断发展和日趋复杂，负荷预测难度不断增大的同时，对预测结果可靠要求的也不断提高，点预测方法越来越难以满足电力系统实际需求。而区间预测方法对由不确定因素引起的预测结果变动范围进行了量化[5 ]，因此有必要对短期和超短期负荷进行区间预测研究并且以此为基础研究负荷不确定性对考虑交直流混联系统网络安全约束的机组组合问题的影响。1.2直流输电系统简介常规的基于晶间管的电流源换流技术由于在远距离大容量功率传输时具有与众不同优势，被世界上大多数直流输电工程所采用[7，8]。因此，本学位论文主要研究采用电流源换流器(Current Source Converter, CSC)来进行直流输电的交直流混联系统。一个完整的直流输电系统至少包含有2个換流站（分别作为整流站和逆变站）和连接换流站的输电线路网络组成[7 ]。换流站是直流输电系统的核心，其主要由换流器和换流变压器等重要设备组成。換流器是实现交流电与直流电变换的关键设备，其通过换流变压器与交流系统连接，而换流变压器一次侧绕组所联接的交流母线通常视为交流系统与直流系统的接口，如图1.1所示。如果将直流输电系统对交流系统的影响用换流站从其所联接交流母线抽出（或注入）的功率来等值，那?么在网络拓扑上该交直流混联系统将退化为一个纯交流系统。若换流站为整流站，直流电压参考方向如图1.1所示，若为逆变站，则参考方向与图中相反，而直流电流的参考方向始终为从换流阀的阳极流向阴极。值得注意的是，基于电流源换流技术的换流站在换流过程中需要大量的无功功率，通常整流站所需无功功率约为所传输有功功率的30%?50%,逆变站则为40%?60%，因此需要配置足够的无功补偿装置。第二章基于极限学习机的负荷区间预测技术2.1极限学习机基本理论短期预测是对未来一日或几日每个采样点用电负荷的预测，因此也称为日度预测[29]。超短期负荷预测是对当前时段往后一个或几个时间点用电负荷的预测，因此也称为时分预测[2 9]。而负荷区间预测的结果，可以使电力系统决策人员更好地认识到未来负荷的不确定性及相关的风险信息，使其及时做出更加合理的决策。本章以电力系统短期和超短期负荷预测为背景，对区间预测技术进行了新的探索，在极限学习机点预测模型的基础上，提出了区间扩展法和比例系数法，并用实际算例验证了这两个方法的预测性能。极限学习机（Extreme Learning Machine)是单隐含层前向神经网络的新算法，网络结构如图2.1所示。该算法只需设定隐含层节点数以确定网络结构，网络的输出权值能由随机产生的隐含层节点学习参数直接解析确定而无需迭代调整，网络训练速度极快。同时，该算法能保证在已有条件下网络训练误差最小且由解析获得的输出权值范数最小，因此具备比常规单隐含层神经网络更好的泛化能力[31]。2.2负荷预测区间评估指标区间覆盖率（Coverage Probability, CP)是衡量预测区间质量的最关键指标，其定义了实际观测值（下文简称观测值）落在由上下界包络的预测区间内的概率。CP值越大表示有越多的观测值被构建的预测区间所覆盖，反之亦然。理想情况下，CP=100%，此时，所有的观测值都位于预测区间内。值得指出的是，以相对宽度来度量预测区间往往比绝对宽度更具实用价值。负荷预测中，用电高峰时的负荷难以准确预测，预测区间理应较宽，而用电低谷时的负荷则变化趋势比较平缓，预测准确度相对较高，预测区间理应较窄，因此直接以绝对宽度评估高峰和低谷负荷预测区间并不能准确反映预测区间的优劣。可以认为，预测区间宽度应与观测值大小呈正相关，借助MWP能更好地对区间宽度做出准确评价。CP、MWP和AD三个指标相互独立，都只考虑了预测区间的某一性质，依据任何一个或两个指标都不能对预测区间做出最准确的评估。理想的预测区间需要在满足置信水平符合要求（CP尽量高）的同时，区间宽度和未覆盖点偏离程度尽量小（MWP和AD尽量小）。然而由CP、MWP和AD的定义易知，这三个指标实际上是相互冲突的：MWP越大，往往CP越大；AD越大，往往MWP越小。因此，这个综合指标需要权衡这三者。本章由此提出能对预测区间量化评估的综合指标。第三章应用步长优化技术的交直流系统潮流算法......... 353.1交直流系统潮流计算方程及其求解方法........ 353.2步长优化技术及其在交直流系统潮流计算........383.3算例分析 ........423.3.1交直流系统基准运行条件........ 433.3.2交直流系统良置运行条件........ 453.3.3常规算法潮流无可行解........ 483.4本章小结 ........50第四聿计及负荷不确定性和交直流网络........題 514.1移相器模型及对潮流影响........ 514.2交直流SCUC问題及其求解策略........ 544.3考虑负荷不确定性的交直流SCUC问題........ 644.4算例分析........ 724.5本章小结........ 78第四章计及负荷不确定性和交直流网络安全约束的机组组合问题4.1移相器模型及对潮流影响现代电力系统中，移相器的应用日益普遍，其作用也日益显著，因此在处理SCUC问题时，有必要对其进行准确建模。移相器，是带有抽头切换和相位调节功能的控制变压器（Control Transformer),其不仅可以改变两侧电压的幅值，还可以改变两侧电压的相位，因此可以通过移相器人为地控制电力潮流从而改善系统运行的经济性和安全性。忽略励磁回路时，移相器可以用其漏抗串联一个变比为复数的无损耗理想变压器来模拟，其等值电路图4.1[9，27]。Benders分解法由.F. Benders首先提出，其采用割平面法将规划问题分解为主层问题和子层问题并通过交替迭代实现对原问题求解。该方法的提出主要是解决大规模混合整数规划问题，即将原问题分解为整数规划（主层问题）和线性规划的（子层问题），但其实际应用并不局限于此。结论本文以交直流混联系统为背景对现代电力系统安全经济运行的三个重要问题进行了深入研究，即负荷预测、潮流计算和计及网络安全约束的机组组合问题。负荷预测是电力系统运行和管理的基础，其预测结果直接影响着系统运行的经济性和安全性，第二章基于极限学习机探讨了负荷区间预测技术；潮流计算则是电力系统分析的基础，其结果给出了在巳知负荷和机组出力情况下的电力潮流分布，第三章研究了步长优化技术在交直流系统潮流算法中的应用；计及网络安全约束的机组组合问题，则是电力系统运行的高级功能，其对系统安全经济运行起着重要作用，第四章研究了考虑交直流网络安全约束的机组组合问题，并计及了负荷不确定性的影响。以下总结相关研究体会心得：区间扩展法和比例系数法简易高效，适用范围广，能够构建高质量的预测区间。区间扩展法通过对置信区间扩展得到质量较高的以预测值为中心对称的预测区间。当预测值能近似无偏估计真实值时，比例系数法构建的预测区间近似以预测值为中心对称且区间宽度小。当由预测值估计真实值存在较大偏差时，比例系数法构建的预测区间则不再对称且区间宽度大。最后需要指出，区间扩展法和比例系数法的主要思想并不局限于超短期和短期负荷预测，在其他领域（如风电和水文预测）同样具有很好的应用前景。参考文献（略）2021年优秀工程硕士论文范文第二篇第1章 绪论1.1 课题的背景和意义在人们的日常生活中，电力是重要的能源，并随着社会发展进程的加快，电力行业将作为国家发展的重要支柱产业并带动社会进步。中国的电力由国家来供应控制，电力有严格的监管流程，发电、输电、配电和销售的一体化管理以确保居民的生产和日常生活用电。市场电力行业近年来的程度不断加深，这就要求国家电网公司和电力企业各级必须探索新的管理制度，以适应新的挑战。所以各电力公司要优化产品结构、整合冗余资源、业务创新、扩大业务范围、开发黄金服务体系的同时，还要注重以市场为导向的市场经济的特点，加强市场营销，使用多种新营销手段，寻求扩大市场份额、提高服务质量，充分利用现有国内外成熟稳重的营销体系和方法。电力营销是用户直接参与的过程，它是最基本的，同时也是最重要的过程。电力营销是确保资金来源和服务质量的基础，没有大量的营销服务，就不可能完成大规模电力供应调度，因此，国家电网公司在全国各城市和地区都成立了电力公司，在该地区的负责电源管理，电力市场营销研究已经成为一个热点问题，也在不断改革和探索。电力系统优质服务和营销管理工作的不断加深、具体化，需要提出一种技术方案把营销系统向工作现场延伸。为了提高系统应用水平，利用移动通信技术和智能手机终端扩展系统应用已经成为一个新的领域。目前，移动智能终端的通信技术不断革新，基于此类平台的应用功能不断完善，并且价格持续走低，接近平民化；在3G甚至4G 时代的大环境下，带宽不断增加带来了信息产业井喷式的发展，因此，通过手机和平板电脑等连接网络并接受相应的服务已成为当前信息化时代的趋势。正是在上述背景下，手机等移动设备开始进入人们的视线。移动办公不需要固定的地方，只要有网络就可以在任何地方进行处理与业务相关的事物。它需要做的是在手机上安装相关的客户端软件，让人们不用局限在办公室，只要在有网络的地方，人们就可以用网络化办公，办公效率将有很大的提高。移动通信技术为实现移动电力营销系统、探索移动业务系统的开发提供了一个机会。1.2 本文研究内容与论文结构在本文中，该系统的开发和设计是基于绥化市实际电力公司工作，根据目前国内的电力营销管理现状，利用相关的技术手段和开发平台进行系统的设计与实现。它有效的弥补了目前的电力营销办公方式所带来的缺陷和不足。在本文中，设计和实施该系统充分考虑了安全性，操作实现移动终端的作业包上传和下载，同时也提供了一个很好的技术和业务基础，可以作为其他电力营销业务的建设和扩展的参考。论文的后续章节按以下方式组织。第一，基于移动平台的发展，以及市场电力营销系统的现状和问题的背景、意义分析。阐述本文的主要工作和文章结构。第二，移动电力营销系统的总体方案，根据市场实际情况和系统体系结构、功能目标、系统流程、和详细功能进行了总体阐述，为后续的开发提供了理论基础。第三，对移动电力营销系统关键技术进行研究。主要对移动通信、网络安全、身份认证和作业本定制等关键技术进行研究。第四，实现了系统实例。根据总体设计，在 Android 平台上实现一个系统的实例，验证系统的实用性。并对每个功能模块进行技术设计和实现。结论：对本文的工作进行总结，阐述主要的工作，得出结论，并且指出其存在的不足之处以及改进方案，最后对未来的工作和学习方向做出展望。第2章 移动电力营销系统的总体方案2.1 系统总体目标系统的总体设计目标是为已有电力营销系统完成一个基于移动平台的客户端软件。以高效可靠的智能平板电脑或手机为载体，以 3G 网络技术为支持，以用电检查、有序用电、智能营销活动为应用创新，创造一个安全、可靠、稳定、高效、智能、便捷的移动电力营销系统，提高营销工作的连续性、信息处理的完整性和实时准确的操作，推进精益营销业务管理，提高服务水平。系统性能分析指的是对系统的响应速度以及系统运行的稳定性等方面性能指标进行估计与分析，主要通过以下几个方面对系统性能进行考察。系统压力 系统压力表现为系统的抗压性，即系统在较多的访问用户情况下稳定运行的能力，本文设计的系统是在移动平台上运行的，而移动网络具有随机性，因此，需要有较高抗压性的系统才能使系统更好的运行，本文中的系统需要能满足至少一百人同时并发访问。数据响应延迟 数据响应的速度体现了系统效率的高低，慢长的数据读取和显示过程必然会降低工作效率并带来系统崩溃和数据丢失等情况的出现，因此，数据响应时间应以秒为单位计算，尽管不同的数据量的响应时间也不尽相同，但是最高响应延迟应该不超过20秒。页面跳转速度 页面跳转是系统运行中最能体现系统性能高低，也是最受用户关心的一个环节。用户们无法忍受一个页面用很长时间才跳转到其他页面。例如：在Android中超出5秒会出现ANR(Application Not Responding)情况。资源消耗 资源消耗主要是指在运行过程中，系统对内存的使用情况，对于手机或平板电脑这样的移动设备系统来说，内存资源极其珍贵，而一个应用占有较大的内存会影响其他程序的运行，因此，本文要求内存占用不超过10M。2.2 系统总体架构本文基于移动平台的电力营销系统的设计主要分为三大部分：主站服务系统、移动营销终端和通信网络设计。程序交互式数据共享是通过专用数据接口方式。主服务管理系统的核心模块，提供数据、服务、安全、系统的管理等各项功能，实现营销现场作业等相关业务应用。系统逻辑架构图如图 2-1 所示。2G/3G 无线网络实时传输 移动终端通过 2G 或 3G 网络使用安全接入平台网关访问营销服务器主站，并执行相关业务流程和数据上传。离线数据访问 在特别情形下，如现场没有 2G/3G 无线网络，则事先通过网络或者USB接口等方法将所需的数据保存到移动终端，待到现场工作时，通过查询已保存的离线数据，然后将信息离线记录并保存下来。作业完成后，工作人员到支持网络传输的地点进行数据上传操作。第 3 章 关键技术研究.........123.1 通信网络.......... 123.2 系统安全性...... 123.3 端到端加密系统移动通信....... 133.4 身份认证机制....... 153.5 后台多系统数据支持..... 173.6 标准化作业文本定制..... 173.7 作业包生成和上传......... 193.8 本章小结.......... 21第 4 章 系统开发与应用实例.......224.1 开发平台搭建....... 224.2 Android 平台远程数据调用...... 224.3 系统的安全通信........ 224.4 系统运行的稳定性......... 244.5 基于 Google Map 的位置标记绘制实现..... 264.5.1 在地图中显示位置标记.... 264.5.2 路径线在地图上的绘制实现...... 264.6 饼状图条形图的设计实现....... 274.6.1 条形图设计和实现....... 274.6.2 饼状图设计和实现....... 284.7 系统功能模块实现效果...... 284.8 系统性能测试与分析..... 354.9 本章小结.......... 37第4章 系统开发与应用实例4.1 开发平台搭建本章实现本文设计的系统在 Android 平台上的一个应用实例，所以本系统在下述开发环境下编码实现与测试。搭建 Android 开发平台需要组合多个开发工具并配置相应的开发环境，其主要的开发环境和工具如下：1．Eclipse3.6 英文版 本文主要用 Eclipse 软件开发平台来实现 Android 的开发；2．ava SD 1.6 安卓(Android)是基于 ava 编程语言的应用软件开发平台，选用 java SD 1.6；3．Android SD 3.0 API Level 11；4．ADT 20.0.3；结论基于移动平台的电力营销系统为现场工作提供了强大的信息保障、优质的服务水平、提升了工作效率，解决了营销管理的一致性、正确性、高效性等关键问题。真正完成实施现场服务进万家的优质供电服务。本文分析了电力企业对客户的现场服务工作业务需求，通过专用后台数据库、专用无线网络的设计，实现了基于移动平台的电力营销系统整体架构设计和 Android 平台上的运行实例。本文的主要特色如下：1．不受地域限制的电力现场信息化办公 本文中通过基于移动平台的电力营销系统提供的各个功能和使用移动电力营销移动终端，使电力营销现场工作可以随时随地与供电企业营销管理后台服务器通信，使电力现场办公业务不受地域范围限制。2．智能现场终端的开发设计 本文完成了对基于 Android 移动平台的电力营销移动终端的设计开发，由移动营销系统应用服务器作为后台支持，通过GPRS 方式交互数据来实现无线现场办公。3．标准化作业体系 系统根据现场作业的标准化经验，总结形成完善的标准化作业体系，并能根据客户需求自定义多种标准化作业模板，为用户现场标准化作业管理水平的提高提供有力支撑。地理定位功能可以定位工作人员现场办公位置，工作人员必须到达真实现场操作，提升现场作业精确度。参考文献（略）2021年优秀工程硕士论文范文第三篇1绪论1.1课题研究背景及意义人类社会的发展和能源供应息息相关，20 世纪人类文明发展主要依赖煤、石油、天然气等化石燃料等自然资源的开发利用，而这些一次能源的储量正随着人们的过度开发利用而日趋减少。不仅如此，常规矿物燃料在燃烧利用过程中产生的大量有害气体也会造成严重的环境污染，如温室效应、酸雨等，致使人类生存环境受到了极大的威胁。随着能源生产和消费的矛盾、能源利用与环境保护的矛盾越来越大，能源急剧消耗及全球环境恶化的形势越来越严峻，节约能源与环保问题日益成为全球关注的重点之一。风能作为一种清洁的可再生能源，是目前最成熟稳重、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电能源之一。随着全世界化石能源价格的上涨，风电以其远低于生物质能、太阳能等可再生能源的发电成本成为替代传统燃料发电的首选，同时，风电在减少 CO2等温室气体排放效应中也起到很大的积极作用，进而越来越受到人们的青睐。全球的风能资源十分丰富且分布广泛，几乎遍布所有的地区和国家，其中可以利用发电的资源总量技术上估计约 53×106亿度/年[1]。目前，风力发电在世界各地飞速发展。2021 年，欧洲、北美、亚洲的新增装机分别为 8.6GW、8GW 和 21.2GW，占全球 2021 年新增风电装机容量的 96.1%；截至到 2021 年底，此三个区域的风电累计装机分别为 94.1GW、52.2GW 和 83.7GW，占全球风电累计总装机容量的 97.1%[2]。由此可见，欧洲风电装机容量占区域系统电源总装机的比例较高，仍处于世界风电发展领头羊的地位[3]，而亚洲风电发展迅速，其势态锐不可当。另一方面，除了以上统计的陆地风电发展情况以外，海上风电也持续高速增长。2021 年，全球海上风电新增 397MW，累计装机量达 3522MW，占全球风电总装机容量的 1.5%，增长速度达到了 13%。1.2含风电电力系统中长期优化运行研究现状对于风电如何纳入电力系统发电计划的问题研究，国内还处于刚刚起步的阶段，多数研究是基于风电机组、单个风电场的处理方法，在随机生产模拟中考虑风电机组的影响[22~23]，把风电场等效成多现实发电机组参与常规机组的随机生产模拟过程，从而计算出系统中各常规机组的发电量及系统的可靠性。这种处理方法对系统生产成本以及风电期望发电量方面的模拟较为准确，但很难计及发电机组的各种实际运行约束，也无法计及各类机组在时序出力方面的特性。而在现行的电力系统规划运行模拟工作中，是将风电出力作为负的负荷叠加到负荷预测曲线上，并进行电力系统开停机计划的制定和负荷的经济分配。因此，确定合理的风电中长期出力曲线是规划含风电系统优化运行工作所需要解决的首要问题。目前多数风电出力预测研究均为短期预测[24~35]，针对中长期出力预测的研究成果较少，这是由于在较长的预测周期内，风电出力与风速、风向等影响因素的相互作用更加复杂难测，风电中长期出力曲线模拟将面临一系列的技术难题，其精度也值得商榷。Monte Carlo 方法[36~38]是一种对抽样样本进行统计分析的方法，是目前分析含随机过程问题的通用研究手段，该方法基于给定的风电出力的分布函数通过随机抽样来模拟风电出力，但对于电力系统长期规划设计工程而言，这种方法的计算工作量巨大和计算结果的不可重复性是难以接受的。2大规模风电场出力特性及其对负荷特性的影响2.1大规模风电场出力特性分析分析大规模风电场出力特性，研究掌握大规模风电接入电网后系统净负荷的变化特征是对含大规模风电的电力系统中长期优化运行研究的前提。本章基于概率统计的理论，首先对大规模风电场中长期出力特性进行分析，建立有针对性的分析指标体系，包括风电出力的概率分布特性、风电出力-保证率分布特性、风电出力变化率、风电出力地域相关性等。随后，基于概率统计理论，分析风电对负荷特性的影响，建立有针对性的分析指标，包括风电对接入电力系统负荷高峰时段电力需求的影响、风电对系统负荷峰谷差的影响、风电对负荷波动性的影响等。本章建立的风电评估指标体系能够综合体现出风电出力特性及对负荷特性的影响，为中长期风电场出力建模提供理论基础及数据基础，进而为建立适应大规模风电接入特点的电力系统中长期优化运行模拟模型提供技术支持。在目前的研究文献中，通常将风速视为一种平稳的随机过程[40]，可以采用威布尔分布函数来描述[41]。根据概率统计理论，不确定的随机过程在大量的重复试验中具有统计规律性，随机事件发生的概率就是这种规律性的描述。由此，可以采用概率理论方法对不确定性事件进行概率性的描述，这样就可以对于不确定性问题进行进一步深入的研究。基于以上分析，本文拟采用概率统计的方法，建立具有针对性的指标体系，对大规模风电基地长期出力特性进行分析，具体分析指标包括风电出力概率分布及累积概率分布、风电出力-保证率分布、风电出力变化率、风电出力地域相关性。2.2风电对负荷特性的影响对于接入电网的风电，为了尽量吸纳可再生的能源，在风电并网系统的运行优化研究中，把风电出力作为一种负值负荷处理，这种处理方法也是目前国际通用的一种风电带负荷位置的方法。具有随机性且预测精度较差的风电与电力系统负荷叠加后，将会改变电力系统负荷的变化特点及日负荷的峰谷差[42~44]，从而改变系统最优的运行现实。由于电力系统负荷与风电出力均属于随机变量，因此依然可以采用概率统计的方法分析风电对系统负荷特性的影响及净负荷的变化特性。为此，本文基于概率理论的方法，建立有针对性的指标体系，为中长期风电场出力建模提供理论基础及数据基础。具体的分析内容为：风电对负荷高峰时段电力需求的影响、风电对负荷峰谷差的影响、风电对负荷波动性的影响。3中长期风电场出力建模3.1 中长期风电场出力建模原则......(21)3.2 中长期风电场出力模型........(22)3.3 模型实现及分析 .......(24)3.4 小结......