中国电力

2021, 54(6): 0-0.

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西北省间调峰辅助服务市场机制设计与实践

马晓伟, 薛晨, 任景, 张小东, 孟鑫羽, 杨迎, 汪洋, 夏清

2021, 54(6): 2-11. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202005050

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长期以来，西北电网弃风、弃光问题突出，西北各省（区）的电源装机特性和用电特性具有互补互济的特点，迫切需要建设调峰辅助服务市场以消纳更多的清洁能源。重点介绍西北省间调峰辅助服务市场的设计背景、基本原则与基本理念，并针对市场品种设计机理进行深入探讨。基于“谁受益，谁承担成本”的原则，设计考虑调峰效用的费用分摊方式，在一定程度上保证市场运行的公平性。通过算例以及实践运行表明，所设计的市场机制有助于促进省间调峰资源在西北区域实现优化配置。

云南电力市场建设的实践及展望

王子石, 邢玉辉, 杨知方, 余娟

2021, 54(6): 12-21. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202006279

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云南省的清洁能源占比高、电源与负荷逆向分布，在可再生能源消纳、市场放开程度等方面积累丰富经验，其改革路径与经验对其他省份具有重要借鉴意义。以云南最新的电网运行与市场建设情况为背景，总结云南省的改革历程与实践经验。首先，介绍云南电力市场概况，以交易品种、市场主体变化为主线，梳理云南电力市场发展历程；然后，介绍云南交易模式及机制，分析包括激励机制、多能协同在内的云南市场化交易的创新机制设计；最后，结合实际情况，提出未来云南完善中长期交易机制、推进现货市场、探索零售市场的相关建议。

现货市场环境下的可再生能源消纳责任权重市场机制设计

林华, 杨明辉, 盖超, 林晓凡, 冯冬涵

2021, 54(6): 22-28. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202006135

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可再生能源消纳责任权重制度与电力现货市场建设在同步推进。为协调常规电力交易品种与消纳责任权重交易品种之间的关系，实现消纳权重制度顺利执行，设计了现货市场环境下的可再生能源消纳权重市场机制。分析了现货市场背景下消纳权重制度实施的难点，从市场主体、交易品种、交易方式与周期、交易流程4个方面设计相关市场机制，创新性提出包含电网主体的超额消纳量市场设计，并通过算例分析论证包含电网主体的超额消纳量市场对促进新能源发展的积极意义。

一种基于标准化期货合约的中长期电力交易新模式

史俊强, 刘泽宇, 冯冬涵

2021, 54(6): 29-35,70. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202010051

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电力期货合约是一种能够有效降低电力现货市场交易风险的电力金融合约。随着中国电力市场改革的推进，电力交易的市场化程度逐渐提升，需要对未来可能应用的电力期货市场进行研究。针对国内电力市场发展现状，应用峰荷、腰荷、基荷3种标准化电力期货合约，设计了售电侧的中长期期货交易模型，并引入资金时间价值，进一步促进市场平稳起步。仿真算例说明了用户期货交易的基本方式，并验证了所提出的期货交易模型在降低电力成本风险上的有效性。

澳大利亚电力金融市场运营机制及对中国电力市场建设的启示

冷媛, 辜炜德

2021, 54(6): 36-43,61. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202007146

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典型电力市场化国家在市场建设过程中都先后引入了电力金融衍生品交易，电力金融衍生品作为市场风险管理的重要工具受到越来越多的关注。以澳大利亚电力金融市场为例，介绍了其发展历程、市场组织和典型产品，重点分析了差价合约、电力期货、电力期权3种产品的设计及运营机制，并总结了市场运营的经验。结合中国电力市场当前建设情况，提出市场体系、市场准入、产品设计、交易组织、结算机制、风险防控等6个方面的启示。

新加坡电力市场授权合约分析及其启示

陈柏柯, 张经纬, 朱继松, 荆朝霞

2021, 54(6): 44-53. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202007092

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授权合约在新加坡国家电力市场发展的不同阶段起着抑制市场力、加强竞争、疏导成本的作用。其设计及应用背景与中国政府授权差价合约有许多相似之处。首先，介绍新加坡国家电力市场改革历程及运营机制，接着探讨授权合约的参数和机制设计，重点针对授权合约水平的确定方法、授权合约的分类和授权合约电量的分解方式进行介绍。然后，以算例介绍授权合约电量的确定思路并验证实施效果。最后，基于中国政府授权合约现状，提出近期中国政府授权合约设计的启示和思路。

适应中国电力市场改革现状的输电权分配机制

甘子莘, 荆朝霞, 谢文锦, 刘煜, 潘湛华

2021, 54(6): 54-61. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202003122

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针对现货市场改革后不同发电主体之间利益分配变化较大的问题，提出了一种实用的市场过渡方案。首先，介绍中国中长期交易市场和现货市场的基本情况，分析现货市场运行后可能存在的问题；然后，从福利分配和产权公平的角度，提出通过分配金融输电权（financial transmission right，FTR）解决现有问题的市场改革过渡方案。该方案考虑现货市场改革前后输电权的所有关系，根据输电权的基本理论，将部分输电权分配给发电企业的输电权机制。通过IEEE 14节点算例对该方法有效性的验证表明，该种机制可以在不影响市场效率的情况下缩小现货市场后不同发电企业之间的利益变化，有利于市场的平稳过渡。

双轨市场电价定价模型及交叉补贴处理机制

刘思强, 叶泽, 吴永飞, 王亚莉

2021, 54(6): 62-70. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202007126

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妥善处理双轨市场交叉补贴是推进改革需要解决的现实问题。依据电力体制改革后电力市场结构中各类用户交易方式的特征，将交叉补贴作为外生性、政策性成本独立项，按照成本外部化原理，构建了不同市场交易情景下机理趋同、成本要素和成本属性界定清晰的电价模型，在此基础上，设计了交叉补贴的“明收明补”机制及平衡机制。通过算例实证研究发现，现行交叉补贴处理机制会导致收支不平衡、不同市场电量分摊责任不均等、工商用户承担交叉补贴责任加重等问题；设计的明收明补、供需侧动态收支平衡、补贴退坡等一套机制，将有助于纠正制度安排偏差，可以有效解决双轨市场交叉补贴供需侧矛盾。

基于序关系-熵权法的电力市场风险评估

谢敬东, 陆池鑫, 鲁思薇, 孙波, 黄溪滢, 孙欣

2021, 54(6): 71-78. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202006099

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中国电力市场化改革步伐不断加快，如何使市场平稳过渡，为其提供科学的风险评估手段，是电力市场建设过程中必须考虑的问题。为此，提出了一种基于序关系-熵权法的电力市场风险评估模型。首先，根据市场实际情况，结合实用、可行和易获取等原则，分别从市场主体、市场运营、市场价格、市场交易和市场管理5个层面提炼出具有普遍适用性的指标，进而对电力市场风险展开综合评估；然后，采用序关系-熵权法组合的方法计算各项指标的权重，形成可量化的风险评估值，从而准确分析电力市场的风险水平；最后，使用实际算例验证了该方法的可行性和适用性。

现货市场中考虑中长期交易限制的售电公司决策

徐云

2021, 54(6): 79-85. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201912144

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不断深化的电力现货市场改革给售电公司的购售电业务带来了新的机遇和挑战，现货市场下售电公司的决策研究具有重要意义。通过价格-份额函数反映售电公司在零售市场中面临的竞争和用户选择行为，建立售电公司购售电的成本与收益的数学模型，基于对数正态分布产生一系列现货电价的不同场景，用条件在险价值（conditional value at risk, CVaR)模型量化给定置信度水平下所有场景中的购售电风险，最后建立收益-风险目标函数。通过算例分析比较不同风险偏好下，有中长期交易限制和无中长期交易限制下售电公司的售电价格、市场份额、中长期购电比例、风险和收益。算例分析表明：当中长期购电不存在限制时，售电公司会制定较高的零售电价并签订大量的中长期合同；当存在中长期购电限制时，售电公司必须降低零售电价、提高市场份额，以获取更多的中长期交易资格来实现收益最大化，此时售电公司的风险和收益均低于不存在中长期限制时的水平，用户侧福利上升。

碳达峰、碳中和目标下中国核能发展路径分析

王海洋, 荣健

2021, 54(6): 86-94. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202103141

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在碳达峰、碳中和目标下（简称“双碳”目标），中国能源系统将继续加快清洁低碳转型。核能具有生产过程不排放温室气体、全寿期碳排放量小、能量密度高、无间歇性等优点，可通过规模替代化石能源助力能源系统转型。通过梳理中国能源系统现状和核能发展基础，总结多方研究给出的能源发展目标，分析核能在发电、制氢、区域供热、海水淡化等领域的发展机遇，量化分解出阶段性发展子目标并匹配相应技术路线，总结提出核能行业发展路径，指出下一步工作重点为重塑核能在能源系统中的定位、坚持创新驱动发展、坚持与经济社会协调发展等，提出并讨论安全和公众接受性、经济性、灵活性等需要关注问题，为推动核能行业高质量发展提供政策建议。

基于XGBoost与LSTM的风力发电机绕组温度预测

滕伟, 黄乙珂, 吴仕明, 柳亦兵

2021, 54(6): 95-103. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202101090

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发电机定子绕组温度是风力发电机健康状态的重要表征。实时预测绕组超温将有助于及时制定运维计划并排查故障源。提出基于极端梯度提升树（extreme gradient boosting）与长短时记忆网络（long short-term memory，LSTM）加权融合的组合模型，进行风力发电机定子绕组温度预测，运用模型结构的差异性提升融合预测结果的准确性。经过风电机组SCADA数据集验证，结果表明：该方法能够有效预测绕组超温情况，具有较好的工程应用价值。

燃气机组热调峰性能及经济性分析

刘嘉乐, 马素霞, 马红和, 张立芳

2021, 54(6): 104-110. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202101041

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通常，许多燃气热电机组采用低压缸空载供热改造以保障冬季供热。为分析在有限天然气量、不同背压下低压缸空载的供热性能，以某燃气-蒸汽联合循环直接空冷机组为例，通过计算不同背压下低压缸的最小进汽量，确定空载供热的安全调节范围；并建立包含供热量、低压缸功量、冷源损失及辅助设备耗电量的能量系统㶲分析模型，评价低压缸空载工况的供热经济性。结果表明，降低背压有利于增加燃气机组的最大供热出力、低电负荷下的热调峰能力及低压缸能量系统的㶲效率。

火电机组一次调频功率响应特性精细化建模

盛锴, 邹鑫, 邱靖, 朱晓星

2021, 54(6): 111-118,152. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202101111

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由于火电机组的功率响应具有较强的非线性特性，常规线性模型难以精确反映机组实际的一次调频响应特性。通过分析汽轮机阀门流量特性、主汽压力等关键因素对机组一次调频功率响应特性影响，引入阀门流量特性和主汽压力耦合函数、主汽压力模型和调节级压力-负荷动态转换系数，在典型汽轮机模型基础上构建火电机组一次调频功率响应特性精细化模型。结合某660 MW超临界机组的一次调频试验对所建立模型的性能进行验证。结果表明，与常规模型相比，新模型能够更好地反映实际机组的一次调频功率响应特性。

P2X技术进展及其参与电力系统运行优化模拟研究

张宁, 代红才, 王轶楠, 刘林, 汤芳, 徐楠

2021, 54(6): 119-127,135. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202005163

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电转气（power to x，P2X）是电能向热、冷、气等能源形式转换的前沿技术理念。从P2X的基本概念出发，对P2X技术体系进行了综述，评价了各类主要技术的经济性与发展潜力，提出了电力系统视角下P2X的角色与价值。进而构建了考虑P2X灵活性负荷的电力系统运行模拟优化模型，并以华北地区远景目标年为场景，对电采暖、电制氢负荷优化运行进行了模拟研究，结果表明P2X负荷通过参与电力系统优化运行，对降低新能源弃能率具有重要作用。

基于负荷功率特征分区的用户侧储能经济运行优化

易斌, 赵伟, 邓凯, 钟国彬, 肖元

2021, 54(6): 128-135. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202004196

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为充分发挥储能在需量管理、分时电价管理、电能质量优化等方面的多元价值，提升用户侧储能项目运营经济性，采用极坐标相量法对用户侧负荷和储能功率特征分布进行分析，提出了基于负荷功率特征分区的用户侧储能经济运行优化策略，可有效减少用户基本电费、电度电费和功率因数调整电费，且参数选取简单，便于工程应用推广。

储能电站在多站融合场景下的运行策略优化

白中华, 李强, 陈晶, 袁福生, 徐文波, 孙奉昌, 余宗泽

2021, 54(6): 136-144. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202005076

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为降低多站融合的运行费用，提升多站融合的经济性，充分发挥储能电站的价值，保证储能电站经济运行，构建储能电站的寿命模型、边缘数据中心和充电站的负荷模型、电储能交易模型，采用双层优化方法，通过粒子群优化算法，提出储能电站在多站融合中发挥多重功能的复杂场景下优化运行策略。结果表明：在电价相同的连续时段组内，储能电站以相同的倍率充放电为最佳运行策略；在不同电价的时段组间，储能电站的最佳运行策略由分时电价、电池寿命特性和多站负荷特性共同决定。通过算例验证了目前常见的运行策略并非最佳。

燃气轮机与燃煤机组SCR脱硝催化剂特性比较

刘志坦, 姚杰, 庄柯, 喻乐蒙, 周凯

2021, 54(6): 145-152. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202011126

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通过对燃气轮机组（以下简称“燃气机组”）与燃煤机组在NO_x排放政策要求及SCR工艺中催化剂特性方面的对比，论述了在燃气机组应用SCR脱硝技术的必要性，分析了燃气与燃煤机组SCR脱硝工艺在催化剂布置、结构、成分及脱硝效率等方面的特性差异。研究结果表明，燃气机组因SCR工艺烟气温度低、基准氧含量高，入口烟气中NO_x、SO₂和粉尘含量少，催化剂通常布置于余热锅炉内部中压蒸发器之后，设计脱硝效率一般为30%~70%，适应于宽松的氨逃逸控制策略。燃气机组脱硝催化剂通常单元孔数高于40×40、长度短于350 mm，活性组分（V₂O₅）与助催化剂成分（WO₃）含量常规显著高于燃煤烟气脱硝催化剂，并且燃气机组SCR工艺中催化剂的化学失活与机械受损速率较慢，具有较长的使用寿命。此外，燃气机组脱硝催化剂的检测方法应有别于现行标准中对于燃煤机组脱硝催化剂的常规检测要求。

湿法脱硫系统PM_2.5排放特性分析

杜振, 王志东, 江建平, 朱跃

2021, 54(6): 153-158. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202003232

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为系统分析湿法脱硫系统出口PM_2.5的排放特性，基于26台湿法脱硫系统出口颗粒物和PM_2.5的排放情况的现场测试，研究入口颗粒物浓度、烟气流速、液气比、pH值以及雾滴浓度对PM_2.5排放特性的影响。烟气经过湿法脱硫系统处理后，出口PM_2.5占颗粒物的比重随着烟气中颗粒物浓度的降低而显著增大，PM_2.5排放系数随着吸收塔烟气流速、液气比、pH值或雾滴浓度的增大而增大，PM_2.5排放系数的增大速率大于烟气流速、液气比和pH值的增大速率，与雾滴浓度的增大速率基本一致。因此雾滴浓度对PM_2.5排放系数具有直接影响，湿法脱硫系统中控制雾滴浓度是降低出口PM_2.5排放的关键。

考虑供需综合因素的电网检修计划最优决策模型

刘辉, 江千军, 桂前进, 王磊, 田宏强, 王京景, 杨贺钧

2021, 54(6): 159-167. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202003202

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电网检修停电决策严重影响供电可靠性和用户满意度，实际电网检修计划主要以适合单一计划检修停电事件的主观经验决策为主导，但该方式难以实现多重检修计划停电事件的最优化决策问题，且现有方案仅考虑降低检修停电电量，仍需要兼顾检修侧与用户侧各方利益。为此提出了考虑供需综合因素的电网多重停电事件最优决策方法。首先，建立考虑多重停电事件的电网最优检修计划停电决策模型，该模型以最小化停电电量（电网侧）、最小化用户用电失望度（用户侧）和最大化设备停电时间差异度（检修侧）等构建多目标函数，以停电电量约束、特殊事件约束等为约束函数。其次，为提高优化效率，建立基于比例系数法的电网最优检修停电决策单目标函数优化模型；再次，构建基于惩罚函数的适应值优化模型，采用遗传算法对最优检修停电决策问题进行求解；最后，采用实际电网案例进行仿真分析，并验证所提模型和算法的正确性与有效性。

基于灰色关联分析的电网安全事故关键致因分析

江世艳, 王燕青, 徐越峰, 冯杰, 孙青青, 陈红, 张智成, 余磊, 牟思南

2021, 54(6): 168-174,198. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202006215

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探讨和研究电网安全事故的影响因素及控制已成为预防电网安全事故发生的热点问题。为揭示电网安全事故发生的深层机理，基于事故致因理论，采用质性分析和灰色关联分析的方法，分析中国电网安全事故的关键致因。研究发现，电网安全事故的影响因素主要包括主体因素（认知因素、行为因素和身体因素）、过程因素（组织氛围因素和组织过程因素）、对象因素（设备可靠性低和设备管理松懈）及情境因素（作业环境因素和非作业环境因素）。灰色关联分析表明：电网安全事故的致因因素可以分为红色危险因素（r≥0.8）、橙色警备因素（0.7≤r＜0.8）和黄色警告因素（r＜0.7），其中，组织氛围因素、认知因素和行为因素是电网安全事故的关键致因因素。在此基础上提出电网安全事故管理的政策建议，以期推动中国电网安全发展进程。

直流闭锁故障下风电并网功率和直流输送功率的耦合关系分析

郄朝辉, 李兆伟, 王维洲, 李威, 柯贤波

2021, 54(6): 175-182. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202001069

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中国一次能源和负荷成逆向分布，新能源基地集群通过特高压直流群外送，新能源高占比电网中风电和直流耦合关系复杂。首先，建立电网分析模型，研究风电和直流在电网频率、电压方面的耦合关系。其次，根据最大频率偏差耐受能力，计算风电和直流在频率方面的耦合关系。再次，根据直流闭锁故障后风电暂态过电压总脱网量约束，推导风电并网点的暂态压升，计算暂态压升和脱网量的关系，得到直流和风电在暂态过电压方面的耦合关系。理论计算结果表明：风电和直流呈负相关性。根据2020年西北电网青豫直流和近区风电并网功率的仿真结果，验证了理论推导的正确性。

面向主动需求响应的需求侧荷源二重性建模方法

艾欣, 徐立敏, 刘汇川, 王雪莹, 刘宏杨, 李一铮

2021, 54(6): 183-190. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202101045

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以面向主动需求响应的荷源二重性建模方法为主题，从需求侧灵活性资源参与电网调度的视角分析了国内外在荷源二重性建模方面的研究成果，按照研究对象划分，负荷跟随电源（load-follows-generation, LFG）模型分为一般负荷、储能设备、分布式能源及其组合，对负荷响应建模、优化目标、约束条件、调度方法、控制方式等进行阐述，阐述了负荷跟随发电的模式能够实现主动需求响应，优化负荷曲线，缓解发电侧调度压力，促进可再生能源消纳。

基于模糊层次分析法的扶贫光伏电站运维模式选型

郑云安, 夏哲辉, 罗毅, 陈耀红, 周力行, 彭俊程

2021, 54(6): 191-198. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202101142

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光伏扶贫是国家推进产业扶贫的重要组成部分，是新时期精准扶贫精准脱贫的重要内容。近几年中国光伏扶贫事业蓬勃发展，但很多地区存在运维困难、运维缺失等问题，严重影响扶贫效果。为了有效解决这一问题，分析了目前光伏扶贫电站运维存在的主要问题，以及各种运维模式的影响因素，运用模糊层次分析法，建立选取光伏电站运维模式的层次结构模型，计算各影响因素的权重值，得出最佳的选择方案，在此基础上提出基于互联网的区域智能运维模式，为各地区光伏扶贫运行维护以及分布式光伏发展提供了新思路。

全双工和半双工自适应的电力线中继和功率优化分配算法

陈智雄, 曾鸿海, 韩东升

2021, 54(6): 199-207. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201909079

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为了提高远距离通信能力，电力线通信目前主要采用两时隙的半双工中继技术。全双工技术可以提高系统频谱效率和解决电磁干扰问题，但其性能易受自干扰影响。提出了一种全双工和半双工自适应的电力线中继算法，并对其进行了系统性能分析。基于对数正态衰落和贝努利-高斯脉冲噪声的电力线信道模型，给出了不同双工时信号处理过程和自适应中继步骤；然后应用Gauss-Hermite变换和分区域积分等方法，推导了不同双工方式时的中断概率性能；接着用蒙特卡洛仿真验证了中断概率表达式的可靠性，并分析了双工方式、自干扰、中继距离、功率、信道参数对系统性能的影响；最后通过序列二次规划法得到最佳功率分配值。

基于LabVIEW的特高压工程水土保持在线监测

雷磊, 万昊, 白晓春, 刘士祥, 王少军, 王良, 樊创, 李昊阳

2021, 54(6): 208-214. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202003190

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水土保持监测是输变电工程水土保持竣工验收必须进行的工作之一，随着电网改造、特高压工程的加快，监测量将越来越大，且输变电工程兼有点、线、目标点分散等特点，在这些前提下要实现电网水保数据采集、数据监测、数据发布、网络传输以及数据深入分析处理等任务，故采用了以LabVIEW软件平台为基准的一套在线监测系统。该监测系统包含气象信息与土壤侵蚀模数监测功能、数据采集与存储功能、数据传输功能与数据管理功能，实现了土壤侵蚀模量、气象数据等的在线实时获取与后期分析处理，可以清楚得到较长时间范围内的气象与土壤侵蚀量的变化率，且具有较高精度，该系统已在张北1 000 kV 变电站成功应用。其系统对现场环境数据的全面感知、实时监测也积极响应中国特色电网的建设，具有重要的工程与实际意义。

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