專利名稱:一種基于量測(cè)生成樹的電網(wǎng)拓?fù)溴e(cuò)誤的辨識(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種基于量測(cè)生成樹的電網(wǎng)拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí)方法,屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自 動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
在能量管理系統(tǒng)(EMS)中,狀態(tài)估計(jì)利用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)采集 的實(shí)時(shí)信息,根據(jù)拓?fù)錉顩r建立網(wǎng)絡(luò)模型,估計(jì)出母線上的電壓幅值和相角以及元件上的 功率等,得到較為準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)。狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果收到量測(cè)壞數(shù)據(jù)、拓?fù)溴e(cuò)誤、參數(shù) 錯(cuò)誤的影響,其中又以拓?fù)溴e(cuò)誤的影響最為嚴(yán)重。而當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng) 中,拓?fù)錂z錯(cuò)的功能還很薄弱,某些情況下檢錯(cuò)無(wú)效,甚至?xí)鸱醋饔?,惡化狀態(tài)估計(jì)的結(jié) 果。主要的困難在于1、有些方法根據(jù)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí)。這要求狀態(tài)估計(jì)已經(jīng)能夠收 斂,而存在拓?fù)溴e(cuò)誤時(shí),這個(gè)條件可能達(dá)不到。此外,由于可能存在參數(shù)錯(cuò)誤和量測(cè)壞數(shù)據(jù), 狀態(tài)估計(jì)結(jié)果并不一定能直接反映出拓?fù)溴e(cuò)誤。2、有可能存在多個(gè)壞數(shù)據(jù)和多個(gè)拓?fù)溴e(cuò)誤。目前的許多檢錯(cuò)方法假定遙測(cè)值是正 確的,根據(jù)遙測(cè)來(lái)檢測(cè)遙信的錯(cuò)誤。然而正確的遙測(cè)值依賴于狀態(tài)估計(jì)結(jié)果,在未排除拓 撲錯(cuò)誤時(shí),無(wú)法保證壞數(shù)據(jù)辨識(shí)能夠準(zhǔn)確進(jìn)行,因而無(wú)法保證遙測(cè)值的正確。目前,尚沒有 任何方法能夠給出完善的判據(jù),識(shí)別出究竟是那一種因素(量測(cè)壞數(shù)據(jù)、拓?fù)溴e(cuò)誤、參數(shù)錯(cuò) 誤)導(dǎo)致狀態(tài)估計(jì)中出現(xiàn)較大偏差。3、實(shí)際系統(tǒng)的接線情況比較復(fù)雜,網(wǎng)絡(luò)分析非常繁瑣。壞數(shù)據(jù)辨識(shí)和參數(shù)辨識(shí)都 是在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯_定的情況下進(jìn)行,基于節(jié)點(diǎn)-支路模型,處理起來(lái)方便一些;拓?fù)錂z錯(cuò)時(shí), 需要從網(wǎng)絡(luò)底層結(jié)構(gòu)出發(fā),考慮各種可能的接線方式,處理起來(lái)較為復(fù)雜,而且也大大提高 了準(zhǔn)確辨識(shí)的難度。即便辨識(shí)出來(lái)某些位置存在拓?fù)溴e(cuò)誤,但是修正方法可能有許多種,很 難確定修正方法。目前一般的實(shí)用檢錯(cuò)方法是規(guī)則法,該方法不依賴于狀態(tài)估計(jì),也不要求可觀性, 能夠普遍適用。缺點(diǎn)是規(guī)則適用范圍有限,簡(jiǎn)單的規(guī)則只能處理少數(shù)幾種錯(cuò)誤,而復(fù)雜的規(guī) 則又容易出現(xiàn)自相矛盾的問(wèn)題,一般應(yīng)用中,規(guī)則法往往只檢出一些非常明顯的錯(cuò)誤。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于量測(cè)生成樹的電網(wǎng)拓?fù)溴e(cuò)誤的辨識(shí)方法,面向調(diào)度 中心,采用實(shí)用的拓?fù)錂z錯(cuò)方法并集成在已有的EMS系統(tǒng)當(dāng)中,在網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)存在壞數(shù)據(jù) 和拓?fù)溴e(cuò)誤時(shí)仍能有效地進(jìn)行拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí),提高檢出率。本發(fā)明提出的基于量測(cè)生成樹的電網(wǎng)拓?fù)溴e(cuò)誤的辨識(shí)方法,包括以下各步驟(1)根據(jù)電網(wǎng)中開關(guān)刀閘的遙信狀態(tài)信息生成電網(wǎng)的母線-支路模型,從電網(wǎng)的 每個(gè)活島中選取一條母線作為根節(jié)點(diǎn),利用廣度優(yōu)先搜索方法,將電網(wǎng)中的所有母線根據(jù) 與根節(jié)點(diǎn)的距離,排序成不同的層,生成電網(wǎng)的樹形結(jié)構(gòu),從樹形結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)開始,按照層次關(guān)系,根據(jù)父節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角,依次計(jì)算得到子節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相角,子節(jié)點(diǎn)的 電壓幅值和相角即為母線的電壓幅值和相角;(2)根據(jù)上述母線的電壓和相角以及電網(wǎng)中支路的阻抗參數(shù),得到電網(wǎng)中各支路 兩端的有功功率和無(wú)功功率的計(jì)算值;設(shè)定第一閾值,將電網(wǎng)母線上的電壓幅值量測(cè)值與 上述母線的電壓幅值的差值的絕對(duì)值記為第一差值,設(shè)定第二閾值,將上述電網(wǎng)中各支路 兩端有功功率和無(wú)功功率的計(jì)算值與量測(cè)值的差值的絕對(duì)值記為第二差值,設(shè)定第三閾 值,將電網(wǎng)母線上相連支路上的功率計(jì)算值相加后與零的差值的絕對(duì)值記為第三差值,若 第一差值、第二差值和第三差值分別小于第一閾值、第二閾值和第三閾值,則判斷電網(wǎng)中不 存在拓?fù)溴e(cuò)誤,若第一差值大于第一閾值,則在相應(yīng)的母線上加上一個(gè)壞標(biāo)記,若第二閾值 大于第二差值,則在相應(yīng)支路兩端的母線上加上一個(gè)壞標(biāo)記,若第三差值大于第三閾值,則 在相應(yīng)的母線上加上一個(gè)壞標(biāo)記;用壞標(biāo)記的數(shù)量表示母線和支路的可疑度,壞標(biāo)記越多, 可疑度越大,對(duì)母線和支路的可疑度按從大到小的順序進(jìn)行排序;(3)根據(jù)上述母線和支路的可疑度排序,按照以下方法推測(cè)可能存在遙信狀態(tài)錯(cuò) 誤的電網(wǎng)中的開關(guān)或刀閘(3-1)設(shè)定第四閾值,若不存在可疑度大于第四閾值的母線,則進(jìn)行步驟(3-2); 若電網(wǎng)中存在可疑度大于第四閾值的母線,當(dāng)大于第四閾值的母線中任意兩個(gè)母線之間存 在狀態(tài)為斷開的開關(guān)或刀閘,則將該開關(guān)或刀閘的狀態(tài)改成合上,當(dāng)大于第四閾值的母線 中任意兩個(gè)母線之間不存在狀態(tài)為斷開的開關(guān)或刀閘,則進(jìn)行步驟(3-2);(3-2)根據(jù)上述母線和支路的可疑度排序,得到電網(wǎng)中可疑度最高的支路,斷開該 支路上的連接的開關(guān)或刀閘;(4)重復(fù)步驟(2),得到母線和支路的壞標(biāo)記數(shù)量;將該壞標(biāo)記數(shù)量與步驟(2)的 壞標(biāo)記數(shù)量進(jìn)行比較,若該壞標(biāo)記的數(shù)量小于步驟(2)的壞標(biāo)記數(shù)量,則保持步驟(3)中開 關(guān)或刀閘的狀態(tài);若該壞標(biāo)記的數(shù)量大于步驟(2)的壞標(biāo)記數(shù)量,則改變步驟(3)中開關(guān)或 刀閘的狀態(tài);(5)重復(fù)步驟(3)和(4),直到電網(wǎng)中的壞標(biāo)記數(shù)量大于或等于改變開關(guān)或刀閘的 狀態(tài)前的壞標(biāo)記數(shù)量,計(jì)算終止。本發(fā)明提出的基于量測(cè)生成樹的電網(wǎng)拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí)方法,其優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明的電網(wǎng)拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí)方法,無(wú)需電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果,無(wú)收斂性問(wèn)題,相對(duì) 于已有的利用狀態(tài)估計(jì)的算法,計(jì)算速度較快;只需要很少的功率量測(cè)就可進(jìn)行,在一般的 電網(wǎng)系統(tǒng)中都能普遍適用。2、本發(fā)明方法物理概念明確,易于使用者的理解和分析。3、由于本發(fā)明方法利用了電網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的信息,即使電網(wǎng)中存在遙測(cè)錯(cuò)誤或參 數(shù)錯(cuò)誤,本發(fā)明方法仍能辨識(shí)出已有的規(guī)則法不能檢測(cè)到的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溴e(cuò)誤。
圖1是本發(fā)明提出的基于量測(cè)生成樹的拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí)流程圖。圖2是基于IEEE 9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的基于量測(cè)生成樹的電網(wǎng)拓?fù)溴e(cuò)誤的辨識(shí)方法,其流程圖如圖1所 示,包括以下各步驟(1)根據(jù)電網(wǎng)中開關(guān)刀閘的遙信狀態(tài)信息生成電網(wǎng)的母線-支路模型,從電網(wǎng)的 每個(gè)活島中選取一條母線作為根節(jié)點(diǎn),利用廣度優(yōu)先搜索方法,將電網(wǎng)中的所有母線根據(jù) 與根節(jié)點(diǎn)的距離,排序成不同的層,生成電網(wǎng)的樹形結(jié)構(gòu),從樹形結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)開始,按照 層次關(guān)系,根據(jù)父節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角,依次計(jì)算得到子節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相角,子節(jié)點(diǎn)的 電壓幅值和相角即為母線的電壓幅值和相角。電網(wǎng)中還存在一些環(huán)路,每條環(huán)路中會(huì)有一 條母線成為合環(huán)點(diǎn),因此按照樹形結(jié)構(gòu)的形式計(jì)算時(shí),該母線上的電壓將被計(jì)算多次。(2)根據(jù)上述母線的電壓和相角以及電網(wǎng)中支路的阻抗參數(shù),得到電網(wǎng)中各支路 兩端的有功功率和無(wú)功功率的計(jì)算值;設(shè)定第一閾值,將電網(wǎng)母線上的電壓幅值量測(cè)值與 上述母線的電壓幅值的差值的絕對(duì)值記為第一差值,設(shè)定第二閾值,將上述電網(wǎng)中各支路 兩端有功功率和無(wú)功功率的計(jì)算值與量測(cè)值的差值的絕對(duì)值記為第二差值,設(shè)定第三閾 值,將電網(wǎng)母線上相連支路上的功率計(jì)算值相加后與零的差值的絕對(duì)值記為第三差值,若 第一差值、第二差值和第三差值分別小于第一閾值、第二閾值和第三閾值,則判斷電網(wǎng)中不 存在拓?fù)溴e(cuò)誤,若第一差值大于第一閾值,則在相應(yīng)的母線上加上一個(gè)壞標(biāo)記,若第二閾值 大于第二差值,則在相應(yīng)支路兩端的母線上加上一個(gè)壞標(biāo)記,若第三差值大于第三閾值,則 在相應(yīng)的母線上加上一個(gè)壞標(biāo)記;用壞標(biāo)記的數(shù)量表示母線和支路的可疑度,壞標(biāo)記越多, 可疑度越大,對(duì)母線和支路的可疑度按從大到小的順序進(jìn)行排序;(3)根據(jù)上述母線和支路的可疑度排序,按照以下方法推測(cè)可能存在遙信狀態(tài)錯(cuò) 誤的電網(wǎng)中的開關(guān)或刀閘(3-1)設(shè)定第四閾值,若不存在可疑度大于第四閾值的母線,則進(jìn)行步驟(3-2); 若電網(wǎng)中存在可疑度大于第四閾值的母線,當(dāng)大于第四閾值的母線中任意兩個(gè)母線之間存 在狀態(tài)為斷開的開關(guān)或刀閘,則將該開關(guān)或刀閘的狀態(tài)改成合上,當(dāng)大于第四閾值的母線 中任意兩個(gè)母線之間不存在狀態(tài)為斷開的開關(guān)或刀閘,則進(jìn)行步驟(3-2);(3-2)根據(jù)上述母線和支路的可疑度排序,得到電網(wǎng)中可疑度最高的支路,斷開該 支路上的連接的開關(guān)或刀閘;(4)重復(fù)步驟(2),得到母線和支路的壞標(biāo)記數(shù)量;將該壞標(biāo)記數(shù)量與步驟(2)的 壞標(biāo)記數(shù)量進(jìn)行比較,若該壞標(biāo)記的數(shù)量小于步驟(2)的壞標(biāo)記數(shù)量,則保持步驟(3)中開 關(guān)或刀閘的狀態(tài);若該壞標(biāo)記的數(shù)量大于步驟(2)的壞標(biāo)記數(shù)量,則改變步驟(3)中開關(guān)或 刀閘的狀態(tài);(5)重復(fù)步驟(3)和(4),直到電網(wǎng)中的壞標(biāo)記數(shù)量大于或等于改變開關(guān)或刀閘的 狀態(tài)前的壞標(biāo)記數(shù)量,計(jì)算終止。以下結(jié)合附圖介紹本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例。如圖1給出的電網(wǎng)拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí)流程圖,下面以基于IEEE 9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的一個(gè)測(cè)試 系統(tǒng)(如圖2所示)為例,說(shuō)明本發(fā)明方法的具體實(shí)施方法。該測(cè)試系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與IEEE 9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)類似,但是增加了一條正常情況下未 投入運(yùn)行的線路(A母和B母之間)。本例中,將圖2中黑圈標(biāo)出的兩個(gè)開關(guān)遙信設(shè)為打開, 即有兩個(gè)遙信錯(cuò)誤。
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步驟一,生成網(wǎng)絡(luò)的母線-支路模型和樹形結(jié)構(gòu),從根節(jié)點(diǎn)出發(fā),逐層計(jì)算出后代 節(jié)點(diǎn)的電壓和相角。例如,以發(fā)電機(jī)I(GENl)出口的母線為根節(jié)點(diǎn)(第0層),通過(guò)廣度優(yōu) 先搜索,生成以下層次1母(第1層);A母、B母(第2層);3母、2母(第3層);C母 (第4層)。然后,指定根節(jié)點(diǎn)的電壓相角為零,根據(jù)根節(jié)點(diǎn)母線上的電壓幅值量測(cè)(16.70 千伏)以及各條線路參數(shù),依次計(jì)算出下一層節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相角。步驟二,根據(jù)支路阻抗參數(shù),推算出支路兩端的有功、無(wú)功功率。將推算值和系統(tǒng) 中的冗余量測(cè)值進(jìn)行核對(duì),如果出現(xiàn)較大偏差,則在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)元件上加上壞標(biāo)記,根據(jù)壞 標(biāo)記的數(shù)量,對(duì)母線和支路的可疑程度按從大到小的順序進(jìn)行排序。本例中,經(jīng)過(guò)生成樹方法計(jì)算,共有8個(gè)壞標(biāo)記,其中3母上兩個(gè)壞標(biāo)記,3母到C 母之間線路的懸空端上兩個(gè)壞標(biāo)記,2母上兩個(gè)壞標(biāo)記,2母到A母之間線路的懸空端上兩 個(gè)壞標(biāo)記。步驟三,按照一定的規(guī)則從可疑母線和支路中推測(cè)出遙信可能存在錯(cuò)誤的開關(guān)刀 閘以及運(yùn)行狀態(tài)可能錯(cuò)誤的線路,通過(guò)檢查對(duì)應(yīng)的開關(guān)刀間變位后網(wǎng)絡(luò)中壞標(biāo)記數(shù)量是否 減少,確定開關(guān)刀閘的變位是否合理。本例中,第一次,程序檢出了 3母到C母之間線路上錯(cuò)誤的開關(guān)S91n3t0Cbr,并把 該開關(guān)置位為閉合狀態(tài)。變位之后再次計(jì)算,壞標(biāo)記數(shù)量為4,其中2母上兩個(gè)壞標(biāo)記,2母 到A母之間線路的懸空端上兩個(gè)壞標(biāo)記。第二次,程序檢出了 2母到A母之間線路上錯(cuò)誤的開關(guān)S91n2t0Abr,并把該開關(guān)置 位為閉合狀態(tài)。變位之后再次計(jì)算,壞標(biāo)記數(shù)量為0,計(jì)算完畢,兩個(gè)遙信錯(cuò)誤均被辨識(shí)出來(lái)。
權(quán)利要求
1. 一種基于量測(cè)生成樹的電網(wǎng)拓?fù)溴e(cuò)誤的辨識(shí)方法,其特征在于,該方法包括以下各 步驟(1)根據(jù)電網(wǎng)中開關(guān)刀閘的遙信狀態(tài)信息生成電網(wǎng)的母線-支路模型,從電網(wǎng)的每個(gè) 活島中選取一條母線作為根節(jié)點(diǎn),利用廣度優(yōu)先搜索方法,將電網(wǎng)中的所有母線根據(jù)與根 節(jié)點(diǎn)的距離,排序成不同的層,生成電網(wǎng)的樹形結(jié)構(gòu),從樹形結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)開始,按照層次 關(guān)系,根據(jù)父節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角,依次計(jì)算得到子節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相角,子節(jié)點(diǎn)的電壓 幅值和相角即為母線的電壓幅值和相角;(2)根據(jù)上述母線的電壓和相角以及電網(wǎng)中支路的阻抗參數(shù),得到電網(wǎng)中各支路兩端 的有功功率和無(wú)功功率的計(jì)算值;設(shè)定第一閾值,將電網(wǎng)母線上的電壓幅值量測(cè)值與上述 母線的電壓幅值的差值的絕對(duì)值記為第一差值,設(shè)定第二閾值,將上述電網(wǎng)中各支路兩端 有功功率和無(wú)功功率的計(jì)算值與量測(cè)值的差值的絕對(duì)值記為第二差值,設(shè)定第三閾值,將 電網(wǎng)母線上相連支路上的功率計(jì)算值相加后與零的差值的絕對(duì)值記為第三差值,若第一差 值、第二差值和第三差值分別小于第一閾值、第二閾值和第三閾值,則判斷電網(wǎng)中不存在拓 撲錯(cuò)誤,若第一差值大于第一閾值,則在相應(yīng)的母線上加上一個(gè)壞標(biāo)記,若第二閾值大于第 二差值,則在相應(yīng)支路兩端的母線上加上一個(gè)壞標(biāo)記,若第三差值大于第三閾值,則在相應(yīng) 的母線上加上一個(gè)壞標(biāo)記;用壞標(biāo)記的數(shù)量表示母線和支路的可疑度,壞標(biāo)記越多,可疑度 越大,對(duì)母線和支路的可疑度按從大到小的順序進(jìn)行排序;(3)根據(jù)上述母線和支路的可疑度排序,按照以下方法推測(cè)可能存在遙信狀態(tài)錯(cuò)誤的 電網(wǎng)中的開關(guān)或刀閘(3-1)設(shè)定第四閾值,若不存在可疑度大于第四閾值的母線,則進(jìn)行步驟(3-2);若電 網(wǎng)中存在可疑度大于第四閾值的母線,當(dāng)大于第四閾值的母線中任意兩個(gè)母線之間存在狀 態(tài)為斷開的開關(guān)或刀閘,則將該開關(guān)或刀閘的狀態(tài)改成合上,當(dāng)大于第四閾值的母線中任 意兩個(gè)母線之間不存在狀態(tài)為斷開的開關(guān)或刀閘,則進(jìn)行步驟(3-2);(3-2)根據(jù)上述母線和支路的可疑度排序,得到電網(wǎng)中可疑度最高的支路,斷開該支路 上的連接的開關(guān)或刀閘;(4)重復(fù)步驟(2),得到母線和支路的壞標(biāo)記數(shù)量;將該壞標(biāo)記數(shù)量與步驟(2)的壞標(biāo) 記數(shù)量進(jìn)行比較,若該壞標(biāo)記的數(shù)量小于步驟(2)的壞標(biāo)記數(shù)量,則保持步驟(3)中開關(guān)或 刀閘的狀態(tài);若該壞標(biāo)記的數(shù)量大于步驟(2)的壞標(biāo)記數(shù)量,則改變步驟(3)中開關(guān)或刀閘 的狀態(tài);(5)重復(fù)步驟(3)和(4),直到電網(wǎng)中的壞標(biāo)記數(shù)量大于或等于改變開關(guān)或刀閘的狀態(tài) 前的壞標(biāo)記數(shù)量,計(jì)算終止。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于量測(cè)生成樹的電網(wǎng)拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí)方法,屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。首先生成網(wǎng)絡(luò)的母線-支路模型和樹形結(jié)構(gòu),逐層計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的電壓和相角;根據(jù)支路阻抗參數(shù),推算支路兩端的有功、無(wú)功功率;將推算值和量測(cè)值進(jìn)行核對(duì),若出現(xiàn)較大偏差,則在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)元件上加上壞標(biāo)記,根據(jù)壞標(biāo)記的數(shù)量,對(duì)母線和支路的可疑程度排序;從可疑母線和支路中推測(cè)出遙信可能存在錯(cuò)誤的開關(guān)刀閘以及運(yùn)行狀態(tài)可能錯(cuò)誤的線路;通過(guò)檢查對(duì)應(yīng)的開關(guān)刀閘變位后網(wǎng)絡(luò)中壞標(biāo)記數(shù)量是否減少,確定開關(guān)刀閘的變位是否合理。本發(fā)明方法進(jìn)行拓?fù)溴e(cuò)誤辨識(shí)無(wú)需狀態(tài)估計(jì)結(jié)果,無(wú)收斂性問(wèn)題,相對(duì)于利用狀態(tài)估計(jì)的算法,計(jì)算速度較快,適用范圍廣。
文檔編號(hào)H02J3/00GK102005757SQ201010523820
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者吳文傳, 周哲民, 姚諸香, 孫宏斌, 張伯明, 郭慶來(lái), 郭玉金 申請(qǐng)人:江西電力調(diào)度中心, 清華大學(xué)