電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化
電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化【1】
摘 要：伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力行業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活對(duì)電力的需求與日俱增，同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。
由于影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的因素非常復(fù)雜，涵蓋發(fā)變電、輸配電等多個(gè)環(huán)節(jié)，且電力輸送范圍十分廣泛，單純依靠人工監(jiān)測(cè)很難實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
引入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控的重要手段。
通過(guò)實(shí)施自動(dòng)監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌控，對(duì)實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)排除，保障整個(gè)電網(wǎng)平穩(wěn)安全運(yùn)行，具有十分積極的意義。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);自動(dòng)化;控制
引言
電力系統(tǒng)承擔(dān)著為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活提供穩(wěn)定可靠電能的重要職責(zé)。
由于電網(wǎng)規(guī)模總量逐漸擴(kuò)張，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)深邃復(fù)雜和電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)行環(huán)境嚴(yán)苛多變，電網(wǎng)故障發(fā)生的頻率和嚴(yán)重程度也越來(lái)越高，嚴(yán)重者會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。
以往采用人工方式進(jìn)行巡查，以保證電網(wǎng)安全。
由于人工巡查受巡查人員個(gè)人業(yè)務(wù)水平、工作素質(zhì)、精神狀態(tài)、行為習(xí)慣等因素的影響，往往不能取得理想的結(jié)果。
隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的高度發(fā)展，建立自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)逐步成為現(xiàn)實(shí)。
通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，發(fā)出報(bào)警，自動(dòng)分析原因，并采取應(yīng)急措施，從而將損失降到最低。
下面分別對(duì)變電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)及調(diào)度系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，以供大家參考。
1 變電系統(tǒng)自動(dòng)化
變壓器是變電站的核心組件，在變壓輸電方面發(fā)揮著巨大作用，但隨著用電量的逐步擴(kuò)大，影響因素逐漸增多，變壓器在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障的概率日漸增大。
最常見(jiàn)的故障是過(guò)電壓。
它嚴(yán)重干擾著電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須采取相應(yīng)措施加以限制。
通過(guò)建立自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)變電站過(guò)電壓情況進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，從而采取針對(duì)性的措施，是解決變電站過(guò)電壓的好辦法。
該系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：
1.1 電壓傳感器
它的敏感度直接影響到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精確度，是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的電壓傳感器由高壓分壓器和光纖傳感器組成。
前者分為電容分壓器、電阻分壓器幾種類型，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，暫態(tài)響應(yīng)和測(cè)量精度好的特點(diǎn)，專門(mén)用來(lái)獲取電壓信號(hào)。
由于運(yùn)行狀態(tài)下的分壓器長(zhǎng)期保持并聯(lián)狀態(tài)，所以電網(wǎng)的等級(jí)較高時(shí)，要做好相關(guān)人員安全防護(hù)工作;后者具有頻帶寬，絕緣性和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于雷電過(guò)電壓的測(cè)量。
光纖傳感器分為有源光纖和無(wú)源光纖兩種。
有緣光纖需配置高壓分壓器，無(wú)源光纖受環(huán)境溫度影響大，都具有很大的使用局限性。
1.2 信號(hào)傳輸
該環(huán)節(jié)采用光纖或同軸電纜為媒質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。
同軸電纜造價(jià)低廉，安裝簡(jiǎn)單，信號(hào)保真度高，但對(duì)安全防護(hù)有要求。
光纖絕緣性好，安全可靠，傳輸速率快，抗電磁干擾能力強(qiáng)，但需配備專門(mén)的接收機(jī)和光發(fā)射，成本較同軸電纜高，而且安裝不便。
1.3 數(shù)據(jù)采集
模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理在這個(gè)環(huán)節(jié)完成。
該環(huán)節(jié)由以下幾個(gè)單元組成：一是多路轉(zhuǎn)換單元，主要負(fù)責(zé)傳感器的選擇或監(jiān)測(cè)，一般借助程控模擬開(kāi)關(guān)完成選通信號(hào);二是預(yù)處理單元，主要用來(lái)調(diào)整輸入信號(hào)，為模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供必要條件，并提供一定的抗干擾功能;三是數(shù)據(jù)采集單元，采樣保持負(fù)責(zé)模數(shù)轉(zhuǎn)換周期內(nèi)各輸入量的存儲(chǔ)工作，并進(jìn)行篩選，將數(shù)值未發(fā)生變化的信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC是數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的核心部分，主要指標(biāo)是轉(zhuǎn)換速度和精確度。
1.4 數(shù)據(jù)處理
它是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，一般采用兩種方法來(lái)完成。
一是在線監(jiān)測(cè)，由相關(guān)軟件提供硬件的驅(qū)動(dòng)，實(shí)時(shí)完成過(guò)電壓的采集監(jiān)測(cè)工作;二是離線分析，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓信號(hào)采樣的數(shù)據(jù)分析，從而完成對(duì)過(guò)電壓的判斷。
2 配網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化
配網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化以計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)在線智能監(jiān)控或離線監(jiān)控，從而達(dá)到提高配電效率和供電質(zhì)量的目的。
實(shí)施配網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化，能夠有效減少人力消耗，縮短事故持續(xù)時(shí)間，為配網(wǎng)管理系統(tǒng)規(guī)劃提供實(shí)時(shí)信息。
該項(xiàng)技術(shù)具有工作效率高，維護(hù)成本低，經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)。
配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：
(1)配電主站，多位于城市調(diào)度中心，負(fù)責(zé)與各子站進(jìn)行通信。
配電網(wǎng)具有系統(tǒng)復(fù)雜、內(nèi)部設(shè)備繁多、監(jiān)控對(duì)象規(guī)模大，分布廣等特點(diǎn)，如果都連在主站上，系統(tǒng)難以正常運(yùn)行。
因此設(shè)立子系統(tǒng)，減少主站壓力。
(2)配電子站，多建于變電站內(nèi)，負(fù)責(zé)和電力終端設(shè)備通信。
(3)配電遠(yuǎn)方終端。
該單元主要對(duì)配網(wǎng)轄區(qū)內(nèi)的變壓器、環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)閉所以及柱上開(kāi)關(guān)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，識(shí)別各種故障并加以控制等，通過(guò)這些功能和主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)相互配合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)配網(wǎng)的監(jiān)控和優(yōu)化。
(4)通信網(wǎng)絡(luò)。
負(fù)責(zé)將主站的控制命令發(fā)送給終端，并將終端的各項(xiàng)參數(shù)信息反饋給主站，實(shí)現(xiàn)主站和終端之間的通訊聯(lián)系。
鑒于系統(tǒng)復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，相關(guān)通信設(shè)備數(shù)量多且分布范圍廣等原因，在選擇通信方式時(shí)，應(yīng)對(duì)其安全性、實(shí)用性、可管理性及成本等多方面進(jìn)行綜合考慮，并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，采取最優(yōu)方案，保證配電系統(tǒng)自動(dòng)化的正常工作。
現(xiàn)階段有三種主要通信方式：(1)光纖，廣泛應(yīng)用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)，具有性能優(yōu)、成本高的特點(diǎn);(2)無(wú)線通信，在配網(wǎng)信息系統(tǒng)中比較常見(jiàn)，初期投資較少，但后期維護(hù)費(fèi)用較高，目前部分地區(qū)正在研究將其應(yīng)用到配電自動(dòng)化中;(3)中壓載波，正處于試驗(yàn)階段，尚未投入正常使用。
3 調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)化
倒閘操作和處理配網(wǎng)故障是配網(wǎng)調(diào)度的主要工作。
由于受各種因素影響，調(diào)度系統(tǒng)故障發(fā)生概率較高。
隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)化，保障配電網(wǎng)供電正常的要求日漸突顯，由此導(dǎo)致了遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的誕生與發(fā)展。
遠(yuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要由調(diào)度主站端的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、執(zhí)行端的自動(dòng)化系統(tǒng)以及連接兩系統(tǒng)的通信信道系統(tǒng)組成，藉由數(shù)據(jù)采集技術(shù)、信道編碼技術(shù)以及通信傳輸技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。
調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)化通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集監(jiān)控、自動(dòng)發(fā)電控制、經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制和能量管理等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)信息收集、狀態(tài)分析、層次協(xié)調(diào)的目的，進(jìn)而為調(diào)度人員提供相應(yīng)的決策參考。
該系統(tǒng)還有專門(mén)的抗干擾功能，以滿足調(diào)度系統(tǒng)安全穩(wěn)定的需要。
從電力系統(tǒng)整體的角度出發(fā)，可以建立一個(gè)總的監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)由對(duì)以上子系統(tǒng)的控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的監(jiān)控。
4 結(jié)束語(yǔ)
電力系統(tǒng)的安全正常運(yùn)行，直接關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全和社會(huì)穩(wěn)定。
建立健全高效可靠的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化，是保障電力安全的必要措施。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化必將迎來(lái)一輪新的研究熱潮。
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電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用【2】
【摘 要】電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)是一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行改造，對(duì)現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行有效利用，有助于電力系統(tǒng)總體技術(shù)的推進(jìn)。
目前，電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)高階段，但還是存在一些問(wèn)題需要提高和完善，尤其是對(duì)于用電需求量比較大、環(huán)境條件復(fù)雜等地區(qū)。
因此，必須從技術(shù)和人力方面不斷發(fā)展和提高，保證電力系統(tǒng)自動(dòng)化能夠得到全面的實(shí)現(xiàn)。
本文結(jié)合多年工作實(shí)踐，在概述電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展前景進(jìn)行了探討。
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);自動(dòng)化技術(shù);應(yīng)用
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)已經(jīng)全面開(kāi)始向自動(dòng)化方向邁進(jìn)。
目前，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)主要有光電式電力互感器、電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)、和光電互感器技術(shù)相關(guān)的二次設(shè)備、智能電力一次設(shè)備等。
電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的應(yīng)用，提高了電力系統(tǒng)服務(wù)的安全性和可靠性，使電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，推動(dòng)我國(guó)的電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)向更高的層次發(fā)展。
1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)
1.1 電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大化
電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，不僅提高了現(xiàn)代供電系統(tǒng)的能力，而且還保證了經(jīng)濟(jì)建設(shè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，也為其打下了堅(jiān)實(shí)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。
電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)主要構(gòu)成有信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)以及控制技術(shù)等，這也是電力系統(tǒng)的重要組成成分，其復(fù)雜性和綜合性也使得整體系統(tǒng)得到很好的運(yùn)行。
由于電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大化使得電力系統(tǒng)得到很好的管理，消除了現(xiàn)代化信息和自動(dòng)化技術(shù)之間的問(wèn)題。
1.2 遠(yuǎn)距離供電
目前，由于電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，其分布領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，包括一些環(huán)境比較差的地區(qū)，這些地區(qū)都是高山峻嶺，很難進(jìn)行供電電線的施工，因?yàn)椴粌H成本高，還受到環(huán)境條件的限制。
合理的解決措施是建立合理數(shù)量的供電線路，通過(guò)柔性供電技術(shù)提高供電電量。
自動(dòng)化技術(shù)的這一遠(yuǎn)距離供電特點(diǎn)解決了很多問(wèn)題，特別是供電和輸電方面。
不過(guò)，帶來(lái)的困難也導(dǎo)致了需要不斷地提高自動(dòng)化技術(shù)。
2 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用
2.1 光電式電力互感器
對(duì)于輸電線路來(lái)說(shuō)，光電式電力互感器是必不可少的設(shè)備，它把輸電線路中的大電流和高電壓按一定比例降為可測(cè)量的電流和電壓數(shù)值，能夠用儀器直接來(lái)測(cè)量，但光電式電力互感器也有幾個(gè)缺點(diǎn)：第一，當(dāng)電壓等級(jí)升高時(shí)，設(shè)備的質(zhì)量與體積隨之增加，絕緣的難度也將隨之增大;第二，對(duì)電流互感器而言，但它的信號(hào)范圍并不大，使得它很快飽或發(fā)生信號(hào)變形;第三，光電式電力互感器的輸出信號(hào)不能和微機(jī)計(jì)量設(shè)備直接接口。
光電式電力互感器主要有以下幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：第一，材料的穩(wěn)定性不夠好，材料隨溫度系數(shù)的升高而升高;第二，與電磁式互感器輸出信號(hào)相比，光電式電力互感器的輸出信號(hào)要小的多，需要實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后再通過(guò)光纖接口送出，不能通過(guò)電纜線直接送到保護(hù)和測(cè)控裝置處;第三，在絕緣、電磁兼容和耐環(huán)境的情況下，電子電路的供電電源也存在著很大的技術(shù)問(wèn)題。
針對(duì)光電式電力互感器的這些缺點(diǎn)和技術(shù)上的難點(diǎn)，不少發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)研制出新型光電式電力互感器，對(duì)舊的光電式電力互感器進(jìn)行了改進(jìn)。
我國(guó)的各大院校和科研機(jī)構(gòu)也在對(duì)光電式電力互感器進(jìn)行研發(fā)，而且取到了不錯(cuò)的成果。
2.2 電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)
在電力系統(tǒng)中，一次設(shè)備有汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)和斷路器等，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重要運(yùn)行參數(shù)，不僅能對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，而且能對(duì)各種重要參數(shù)的變化情況進(jìn)行分析，判斷有沒(méi)有故障發(fā)生的可能，保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而有效的控制故障的發(fā)生，延長(zhǎng)了設(shè)備保修保養(yǎng)期，提高了設(shè)備的利用率。
目前，我國(guó)的電力部門(mén)加大了對(duì)電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)的資金和人力投入，與各大院校和科研機(jī)構(gòu)合作，在對(duì)在線狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)研究和應(yīng)用上取得了一些進(jìn)展，由于電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)其專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)難度大的特點(diǎn)，想開(kāi)發(fā)出在惡劣的氣候條件下仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作的產(chǎn)品還需要時(shí)間。
2.3 和光電互感器技術(shù)相關(guān)的二次設(shè)備
電力系統(tǒng)在采用光電互感器技術(shù)之后，和光電互感器技術(shù)相關(guān)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)等裝置、測(cè)控設(shè)備的內(nèi)部功能都發(fā)生了非常大的變化，裝置的響應(yīng)性有了提高，省了隔離互感器、A/D轉(zhuǎn)換電路等。
首先是設(shè)計(jì)高效、快速的數(shù)據(jù)交換通信協(xié)議;其次是為了滿足計(jì)算數(shù)值的需要，對(duì)來(lái)自不同互感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一抽樣采集。
2.4 智能電力一次設(shè)備
常規(guī)電力一次設(shè)備的安裝地點(diǎn)相隔較遠(yuǎn)，需要通過(guò)大電流控制電纜與強(qiáng)信號(hào)的電力電纜進(jìn)行連接，而智能電力一次設(shè)備簡(jiǎn)述為一次設(shè)備保護(hù)功能和自帶測(cè)量，就地就能實(shí)現(xiàn)常規(guī)二次設(shè)備的全部功能，節(jié)約了大電流控制電纜與強(qiáng)信號(hào)的電力電纜，常見(jiàn)的如智能化開(kāi)關(guān)柜、智能化開(kāi)關(guān)、智能化箱式變電站等。
3 電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展前景以及發(fā)展方向
對(duì)DMS系統(tǒng)進(jìn)行全面的建設(shè)和開(kāi)發(fā)，是目前我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的前景以及發(fā)展方向。
通過(guò)這一系統(tǒng)的建立，一方面，就整體設(shè)備來(lái)說(shuō)，可以提高整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行水平，滿足市場(chǎng)需要，并保證了電氣設(shè)備的安全性，消除了大面積停電事故，減少了偶爾停電的時(shí)間。
另一方面，就全體工作人員以及管理人員來(lái)說(shuō)，企業(yè)可以掌握整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，掌握電壓、電量以及各種基本數(shù)據(jù)的運(yùn)行參數(shù)，對(duì)監(jiān)控各系統(tǒng)、精確測(cè)量、電力平衡等有著重要的作用;就工作模式來(lái)說(shuō)，降低了工作人員的工作強(qiáng)度，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值班的管理模式，避免了意外事故的發(fā)生。
電力系統(tǒng)自動(dòng)化中有一個(gè)主要的特點(diǎn)，即數(shù)據(jù)共享，在同一個(gè)裝置中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和保護(hù)的功能，對(duì)于SCADA而言，和繼電保護(hù)裝置相同，都是需要多項(xiàng)數(shù)據(jù)的支持，所以將分布類型的變電站SCADA集成到相關(guān)的微機(jī)保護(hù)中，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和保護(hù)一體化，以便完善自動(dòng)化技術(shù)，同時(shí)節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本。
4 結(jié)束語(yǔ)
伴隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化的不斷發(fā)展和進(jìn)步，自動(dòng)化以及程序化操作得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)，建設(shè)了數(shù)字化變電站，有效提高了電力設(shè)備的操作正確性、安全性與可靠性，降低了生產(chǎn)成本，提高了電能質(zhì)量，減少了生產(chǎn)強(qiáng)度，在技術(shù)上支持了電力系統(tǒng)的發(fā)展與進(jìn)步，為未來(lái)電力系統(tǒng)的發(fā)展做基礎(chǔ)，推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)穩(wěn)定、健康發(fā)展。
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