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机电系统论文实用13篇

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机电系统论文

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作者:陆召振 周树艳 陆伟宏 王宁 单位:无锡油泵油嘴研究所

共轨系统通常正常工作电压选择28~30V,即需要满足Ur≧30V。2)最小击穿电压UbUb分为5%和10%两种。对于5%的Ub来说,Ur=0.85Ub;对于10%的Ub来说,Ur=0.81Ub。当电压高于此值后,TVS发生雪崩击穿,此后,TVS两端电压将一直保持在钳位电压Uc。3)最大钳位电压Uc当TVS管承受瞬态高能量冲击击穿后,管子中流过大电流,峰值为IP,端电压由Ur值上升到Uc值就不再上升了,从而实现了保护作用。Uc与Ub之比称为钳位因子,一般在1.2~1.4之间,计算多代入为1.3。其他诸如反向漏电流、结电容等参数也需要考虑电路静态电流以及信号频响等因素进行择优选择。最大允许瞬时功率Pp根据车用电源系统电路抗干扰标准要求须至少大于6000W。防反接保护电路设计防反接保护使用一个普通二极管就可以实现,或者采用其他MOS管防反接电路。普通二极管防反接保护电路优点是电路简单,器件少,但由于受二极管额定功耗的限制,这种防反接不能承受长时间的反接故障。图3为防反接保护二极管在电路中的设计位置,二极管选择时考虑ECU的整体功耗,选择正向导通电流大于正常工作最大电流,同时防反接保护二极管尽量选择低压降快恢复二极管,反向耐压满足电路要求。过电流保护电路ECU电源电路在过载或者负载短路等故障发生时,需要在外部线束中或电源处理电路回路中设计过流保护电路,否则电路将损毁不能正常工作。通常在开关电源设计中采用自恢复熔断丝串联在回路中,或设计电路采样闭环控制电路等。

从以上自恢复熔断丝的原理可以看出,当电路发生过流时,可能存在大量热量的产生,由于ECU通常安装在相对封闭的空间内,热量无法快速消散,因此可能会对ECU其他电路的工作产生影响,再加上自恢复熔断丝存在不好安装及精度不高的问题,因此ECU过流保护电路通常不选用这种方案。图4为一种闭环电流采样控制保护电路,T1用来检测负载电流IL,采样电阻R1产生成比例的电压。电流过载发生时,电容C1充电电压会增加到稳压二极管Z1的导通电压,此时三极管Q1导通,集电极输出信号关闭后续电路的控制级,从而切断电源电路的工作。类似过流保护电路设计时,需要注意变压器的设计选型,由于车用ECU对成本的要求越来越高,此电路设计成本较高,且占用ECU体积大,目前在ECU上采用较少。综上,我们似乎没有非常完美的过流保护电路方案,幸运的是目前世界上一些著名半导体公司都提供带有过流自动保护的电路控制芯片。比如美国国家半导体公司的汽车DC/DC控制芯片,德国英飞凌公司的汽车级LDO电源处理芯片,这些芯片都能提供过流自动保护功能。因此在ECU电源电路设计时,尽量选用类似集成芯片作为电路核心元件,这些芯片通常都经过汽车等级的测试,可以放心采用。共模抑制电路设计ECU电源系统电路通常采用共模扼流圈设计共模抑制电路。共模扼流圈,也叫共模电感(Com-monmodeChoke),是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。

在电源电路设计时,采用共模扼流圈能够有效地消除共模干扰,提高ECU电磁兼容性能。目前一些著名的无源器件生产厂家均提供ECU专用的电源系统电路共模扼流圈,比如TDK公司的ACM-V系列主要用于ECU电源线设计,TDK公司提供的这种共模扼流圈通过专用磁芯设计而成的方形闭磁路磁芯,在保持原有特性的同时实现了小型化,便于安装。同时具有高阻抗特性,可发挥优异的共模噪声抑制效果,最大电流可高达8A。滤波电路设计共轨系统ECU电源电路的输入是从汽车蓄电池直接引入的。由于汽车上所有电子设备都共用这一个电源,其他电子设备的干扰可能通过电源耦合到ECU。另外,车用蓄电池的电源高频干扰、汽车电机的启动停止以及负载的突然变化均会将干扰带入ECU。在设计电源处理电路时必须设计滤波电路来滤除这些干扰。通常采用∏形滤波电路设计串联在电源处理回路中,主要对差模干扰起到抑制作用,图6为基本的∏形滤波电路。在实际的∏形滤波电路设计时,需要根据ECU实际使用需求进行电感L及电容C1和C2的参数选择,电容C3根据负载功率的大小调整容值及耐压参数。电源系统设计方案总结共轨系统ECU电源系统电路设计时需要综合以上的各种保护电路的设计,同时选择合适的DC/DC控制芯片。控制芯片的PWM调制频率设置需要综合考虑电源处理的效率和EMC性能。常用的ECU电源系统电路设计方案如图7所示。ECU通过点火钥匙开关处理电路,将汽车蓄电池电源输入,然后通过各种保护电路将稳定的电压输入DC/DC处理电路,最后通过汽车专用低压降线性稳压电源(LDO)处理成多路电源分别给ECU各电路模块供电。

在设计电源系统处理电路时,不仅应考虑基本电压处理电路的精度和效率,还应设计不同的保护电路,应对各种可能出现的干扰和故障情况。保护电路的设计需要考虑整个电源系统电路的工作原理,合理的布局保护电路在整个电源系统电路中的位置;各种保护电路的器件选择则需要综合电路原理、成本、安装及厂家品牌等诸多因素进行合理选择。除了本文提到的几种保护电路设计外,或许还有其他应对整车复杂故障情况的电路选择,这就需要在ECU的实际使用过程中进行不断的积累和研究。

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研究电子技术作为信息时展下的一项新技术,是强电技术与弱电技术结合的重大突破,其在生产生活中的广泛应用有效的推动了我国经济社会的快速发展。第一,在发电系统中的应用。电子技术在发电系统中的应用,主要是对发电系统所使用到的机械设备的运行特性进行改善,从而调节发电系统中的功率。如果对大型发电机的静止励磁进行控制时,水力和风力发电机的变速恒频励磁,从而对风机水泵的变频进行调速,在结构较为简单的静止励磁中,使用了晶闸管整流提高了静止励磁的可靠性,且需要花费的资金成本较低,在电力系统中以极快的速度发展。在控制水力和风力发电机时,对转子中的励磁电流产生的频率进行调整,提高水力和风力发电的功率,可以有效地降低水力和风力的频差。电力系统中的风机水泵的耗能极大,占了整个系统中的65%,且工作效率极低,只需要在系统中安装变频调速就可以解决这些问题,但是我国能够运用高压大容量的变频器的实力的系统不多,更何谈是能够精确的控制。第二,电子技术在输电环节的广泛应用。直流输电技术的研究与应用。高压直流输电,其送电端的整流和受电端的逆变装置都是采用晶闸管变流装置,它从根本上解决了长距离、大容量输电系统无功损耗问题。直流输电技术不仅具备了稳定性强、控制性强、操作性强、灵活度高、电容量大等特点,并且在不同地质地貌下远程输电工程中发挥着至关重要的作用。

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文章对现阶段我国电能计量技术的应用进行分析,首先对传统人工抄表技术进行评价,然后分析远程抄表技术的应用,在电能计量技术中应用智能抄表技术,以保证电能计量工作的质量和效率,促进电能计量技术的发展。

2.1传统人工抄表技术的应用

传统人工抄表技术主要是指应用一户一表的计量技术,这种电力计量技术会耗费大量的时间和人力。因为主要是依赖人工完成,要求每一个地区都必须设置专门的抄表人员,具体操作抄表收费工作。这种传统人工抄表技术耗费了大量的人力和财力,并且工作效率比较低,只能实现个体管理,不能实现对电力用户的统一管理。

2.2远程抄表技术的应用

因为传统人工抄表技术已经不能适应新时期电力企业的发展需求,需要进行创新和改善。远程抄表技术的出现,在一定的程度上解决了传统抄表技术中出现的问题,在电能计量中的应用比较广泛,逐渐代替了传统人工抄表技术在电能计量中的应用。远程抄表技术的应用,主要是依靠比较先进的计算机网络技术和现代通讯技术,通过对计算机网络技术和通讯技术的有效应用,利用远程监控的方式,实现对电力用户用电情况的有效监管和控制。

2.3电能计量技术中智能抄表技术的应用

智能抄表技术是一种科学的智能化设备,相对于传统的电能计量技术来说,具有更加科学、准确和方便的作用,有利于实现我国电能计量方式的信息化、自动化和智能化发展。因为智能抄表技术具有更加便捷和准确的工作质量和工作效果,而且监控效果比较好,可以自动备份用户数据,更加体现出了人性化的特点,所以在电能计量中的运用也比较广泛,是一种科学的电能计量技术。

3基于绿色节能电力系统计量技术的应用

3.1基于绿色节能电力系统计量技术的特点

基于绿色节能电力系统计量技术,主要是体现在智能电表中,在节能降耗方面具有重要的作用。智能电表的应用,具有独特的功能,例如,相对于传统电表来说,智能电表的自动控制和记录功能,可以实现对电力用户用电量的准确记录和自动备份,有效地防止修改电表和偷电等不法行为,极高的保护了电力数据的安全。而且,智能电表在功率、用电量和电压电流等即时测量和记录方面也具有十分显著的优势,不仅有效地提高了电能计量技术的测量精度,还提高了电能计量监测的工作效率,降低了电能计量中人力的大量投入。同时,越线监控功能也是智能电表中的一项重要功能,可以实现对用电方的全面监测,提高了检测力度。在电能计量中,智能电表广泛应用的一项重要原因就是,智能电表不仅继承了传统电表的功能和优点,还具有自己独特的功能,例如组合电量,在电能计量中具有重要的作用。

3.2基于绿色节能电力系统计量技术的作用

在电能计量中,智能电表广泛应用的原因主要包括:可以迅速实现对问题的反馈,及时对问题进行处理;提高电力系统安全性,避免偷电和窃电现象的出现;具有较高的节能作用和高效性特点等。智能电表在电力系统发生运行故障的时候,可以第一时间向相关部门发送故障信息,让相关部门用最短的时间处理问题,派专门的工作人员处理断电故障,极大地缩短了因为电力系统运行故障而造成的停电时间。应用智能电表,可以按照不同电器用电量的大小,对电力用电量进行自动分配,实现对电能的科学控制。在用电高峰期,智能电表可以阻止大功率电器的运行,有效的降低了电力系统运行过程中,漏电情况的出现,避免因为电力系统安全隐患出现的人员伤亡事故。随着电能计量技术的不断发展,逐步形成了一套具有智能化特点的配网管理系统。在智能电网的配网管理中,智能电表是一项重要的用电监测设备,极大的提高了电力用户电力使用的安全性和便捷性。所以,智能电表是一种有效的电能计量方式,具有重要的作用。

4电能计量技术的发展

在我国智能电网的建设过程中,电能计量自动化系统的建设是一项非常重要的组成部分。通过对电能计量技术的有效应用,可以准确掌握电网用电和电力用户的用电情况,可以促进我国电网的建设和发展。绿色节能的电力系统计量技术中未来的发展应用,包含居民、普通工业、大工业、特色新产业等。例如,居民在电力使用过程中,经常会发生窃电现象。这会造成人们肆意挥霍电能,能源浪费问题比较严重。应用基于绿色节能的电力系统计量技术,具有丰富的功能,可以有效分析电力系统运行过程中出现的电路异常问题,及时查找窃电的端头,可有效避免窃电现象。传统的电表应用过程中,如电力用户出现断电现象,不能及时向反馈系统进行自主汇报,需要通知供电部门,然后才会有电力部门工作人员维修。但是,应用基于绿色节能的电力系统计量技术,可以在第一时间向供电部门反馈故障点,供电部门可迅速解决故障,保证电力系统运行安全。

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1.2电力技术水平和效率提高快

电力技术水平和效率的提高主要表现在特高压的输电能力不断增强,如新增1000kv交流输电线路一千多米。此外,电力系统积极采用超临界机组,不断推广大型空冷、循环流化床等先进技术手段,在技术进步和强化管理的作用下,火电又有较大的下降。

2电力系统节能存在的问题

现阶段,虽然电力系统的节能减排效果取得了良好的成绩,但是有些问题依然未得到根本解决,随着经济的不断发展,逐渐暴露出来。

2.1脱硫设备质量及运行管理水平不高

现阶段,国家对火电厂的烟气脱硫要求日趋严格,脱硫设备的建设任务更加重要和繁重。由于恶性竞争导致脱硫设备在设计和建设上都存在缺陷,严重影响了脱硫设备长期、稳定、安全的运行。另一方面,脱硫设备的设计未考虑到实际情况,设计量过小,导致脱硫设备投运后无法满足火电厂的要求。此外,高昂的修复费用也给电力企业带来了压力。

2.2火电节能减排的经济激励机制不完善

就当前而言,我国的大多数电力企业都是出于对国家政策法律法规的规定而进行的节能减排措施,在思想上仍然出于要我节能的阶段。这样的节能减排效果有限,且需要政府部门长期地监管。因此,需要研究建立健全可行的经济激励长效机制,政府利用市场的调节作用,通过给节能减排的电力企业施行减免税收、增加补贴等方式,确保电力企业节能的自发性和积极性。

2.3电煤质量下降影响节能减排效果

由于目前电煤的质量不高,存在着发热量下降、电煤的灰份与硫份的含量急剧上升,导致对发电机组正常出力影响大,严重磨损了发电设备,增加了火电厂的用电消耗,降低发电效率。此外,由于硫份的增加造成脱硫设备超负荷的运转,脱硫效率取法达到要求。

3电力系统节能技术措施

电力系统由发电厂、电网及用户三个部分组成,其承担着电能生产和消费的职责。在电力系统中,每一个部分都存在巨大的能量消耗。故而如何合理的选择电力系统的运行方案,实现每一部分上的能量节约,是完成电力系统节能减排的重要保证。

3.1发电厂的技术节能

现阶段,我国的发电厂主要是以火电为主,火电每年消耗的煤炭量数字惊人。因此在火电的节能上有着巨大的发展空间。首先,要定期对火电机组进行检测维护,保证发电机组运行的安全性和可靠性;优化发电机组的运行方式,提高其的经济运行。其次,对发电中产生的废弃排放物,要实现合理地处理和再生利用,对燃料的购买和使用进行科学的调整。最后,大力发展新型清洁可再生能源的利用,如太阳能发电、水力发电、核能发电等,进一步减少煤炭等常规能源的消耗,降低废弃物的排放。

3.2输电网络的技术节能

输电网络的节能主要从电网的总体结构、变压器的选择、电力线路技术的运用三个方面进行。首先,要合理设计规划输电网络,保证输电网络建设的质量,在建设时尽量采用环形或多路供电,以减少输电网络的电压等级,从而电网的运行成本,此外还要及时调整负载量,减少不必要的空载损耗。其次,在变压器的选择中,要通过科学的计算,依据实际的用电情况合理选择变压器的大小,加强用户无功补偿设备的配置;另外定期检查维修变压器,减少不惜要的能量消耗。最后,要加大新型材料和新技术的运用,减少输电线路的线损;运用先进的计算机技术,加强对电力系统的监控,提高用电利用水平。

3.3用户终端的技术节能

首先,在室内的用电供暖中,用户可以安装热量分配仪和温度调节阀,自行控制电能供给,从而达到舒适和节能的目的。其次,采用高效的照明系统,提高用电效率和照明效果,大力推广节能电器的使用,降低电器的能量消耗。其次,供电企业要采用节电控制器,有效控制电网的削峰填谷、改善电网运行方式。

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1.2工作环境不稳定

电网设备用于工业生产部门中,可以切实保证工业产品的生产质量,有效提高企业的生产效益。然而,值得注意的是,长距离线路输电过程中,对于其工作环境也是有着一定要求。例如外界的温度、湿度,所含的杂质,甚至是噪音都成为导致电网长距离输电电流过大的因素。部分工作人员没能认识到规范设备的工作环境的必要性,而导致电网长距离线路长期处于非正常工作环境,极容易造成安全事故,以及人员的伤亡等。

1.3变电站运行故障

变电站变电运行故障主要是包括PT保险熔断故障、谐振故障及线路断线故障等。这些故障都是比较常见的,我们必须找出排除故障的方法,只有这样才能在故障发生时,找到合理的解决方法。通常情况下,在不直接和经消弧线圈小电流接地系统中,如果发生上述几种故障,中央信号将会发出“10kV系统接地”光字牌或者是发出报文。产生这种现象主要是因为小电流的接地系统母线的PT辅助线圈开口三角处连接着电压继电器,我们可以通过这个现象,来判断故障的发生。

2长距离供电大电流监控系统设计的具体措施

2.1实时监控主变低压侧向开关跳闸

对于主变低压侧向开关跳闸的排除方法来说,如果变电运行中因主变低压侧向而造成过流保护动作时,就需要对电网设备进行仔细的检查,然后再对现象进行判断。我们在进行检查时,不仅仅要检查主变保护,同时也要也要检查线路保护。最后利用对输入端设备的检验工作,对过流保护的故障进行处理。因此为了更好地开展故障维修这一系统工作,应该建立一个有效的信息处理平台,作为计算机中心,实行对电网设备维修控制以及管理的有效场所。此外,还应该完善相应的环节,例如信息的传递中心、机电设备的诊断及检查中心等,通过完善每个信息步骤进行有效的执行。现在是一个信息化时代,电网设备常常和计算机技术结合使用,大大方便了工业生产,提高了对于长距离供电的效率。然而,在电网设备的具体应用中,常会出现种种不良状况以致于影响了其正常作业,给企业生产带来了不同程度的损失。所以我们必须要找出合理的解决方法,来进一步促进电网的合理发展。

2.2建立主变三侧开关跳闸应急处理方案

主变三侧开关跳闸的处理方法为:应利用检验保护掉牌及输入端设备来进行判定。假如出现瓦斯保护的情况,则可判定其故障为变压器内部或二次回路的故障,可以通过对压力释放阀门及呼吸器进行检查、查找二次回路的接地情况、变压器自身的形变情况,并进行处理。我们知道,机电设备用于工业生产部门中,可以切实保证工业产品的生产质量,有效提高企业的生产效益。如果出现差动保护的现象,应对输入端设备的主变压三侧差动区进行检查。例如外界的温度、湿度,所含的杂质,甚至是噪音都成为影响电网设备正常工作的因素。由于差动保护对主变线圈的相间及短路情况进行反应,所以,当发现这种状况时,应先认真对主变进行检查,包含其油色、油位、继电器等。如果继电器内有气体,则要对气体进行提取,由气体的颜色及可燃性能对其故障性质进行判定。然而,值得注意的是,机电设备在作业过程中,对于其工作环境也是有着一定的要求。

2.3积极引入交流小型电网来分担电网压力

交流小型电网是指系统中含有交流母线,通过母线将小型电网系统中的能源存储设备、DG以及电网负载等装置通过电子转换进行传递,最终将信号传递给电网中枢控制系统,通过对公共联结点处开关的控制,实现交流电网孤单运行模式以及并网模式的来回切换。因此,交流小型电网可以实现对不同电压的交流电与直流电的切换以及对交流负载提供电能补充,DG以及电网负载的电能流失可以通过电能补偿器来进行补偿。交流小型电网能够对现有的电器进行直接负载,不需要附加电流转换器就可以实现电器的正常使用。同时,由于交流小型电网自带过流保护器,能够在漏电侦测、过流保护及触电防护等放方面很容易实现监控。此外,交流小型电网能够实现孤岛运行模式和并网运行模式的自由切换,且与外部电网的衔接程度较好,不需要附加转换器就可以直接并入外部的电网系统。小型交流电网组建与安全运行能够将现有的各种分布式发电系统进行供电系统的合理改造以及优化,实现各类资源的合理配给,实现提高电网的运营能力以及负荷能力。

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在电力系统规划设计中,首先要进行的就是对拟建电力工程附近区域进行电力负荷预测和分析,在一般的工程中,主要进行是区域内电网的中短期负荷预测。其主要围绕区域内经济运行和发展的形式而进行系统分析,参照近年经济发展的趋势,结合当地经济的发展,对中短期区域内最大负荷进行逐年预测。详细分析包含对已建工程、在建、规划中的电力系统布局,分析其对电网供电的影响。一般常用的分析方法有:序列预测法;模糊控制理论等新方法。对重点项目,大型电力工程,可以综合考虑其分析方法。

1.2电源规划情况和系统出力

在电力系统规划设计的时候要综合考虑工程建设地点附近的电源电网规划情况,从电能的用电侧完成对于电能用电的规划情况,从而分析出电源出力情况,同时还要考虑电网所能统一调度的各类大型发电厂,也要兼顾地方上修建的小型水电站,以及大型企业自带的电厂之间的电能供给情况。综合分析,从而对电力载荷和电源的规划进行整体分析和布局。

1.3电力电量平衡

电力电量平衡也是其中必须考虑的重要因素之一,根据电力负荷预测和电源出力分析,并对得到的数据进行分析,对工程所在地区的电力,电量平衡计算,从而确定电力工程的布局和规模。

1.4接入方案的分析

在进行电力工程设计的时候还要考虑新建的工程采用什么样的方案接入现有的电力系统中。一般按照工程原有的网络特点,负荷分布和电网发展规划的情况,按照国家电网的规划,参照政府部门的审批意见,综合考虑当地的建筑分布,节约用地,尽可能的做到节能降耗,在保障电力供应的情况下通过尽量在工程中应用电网新技术来降低设备升级所带来的压力,通过此种方式来做好电力的设计规划。

1.5电气的计算

在具体的电气计算过程中,要首先对电力网络中的功率和电压的分布进行计算,通过这样的计算就可以确定系统的运行状态,检验各个器件是否满足系统的运行要求,为后续继电保护装置提供理论计算的依据和初值。通过计算得出的电网各个节点的电压,电力损耗,电力浪涌的计算,就可以分析系统的稳定性、可靠性、经济性、合理性。从而对电力系统运行过程中最容易出现故障的环节进行预防,方便后续电力系统的维护和检修。系统稳定性能的计算同样是电气计算过程中最重要的环节之一,稳定性的计算一般都是在潮流计算的基础上,对电力系统进行暂态稳定计算、电压稳定计算、频率稳定计算等。通过各种稳定计算,就可以计算出各个接入方案的运行参数能满足系统稳定运行的要求。在电力系统的线路上出现短路时的工况也要考虑进电力系统的设计中,在具体的设计过程中,还要按照设计手册计算出各个支路的短路电流。无功补偿,是为了解决电力系统中感性负载带来的电能损耗,在设计的过程中要充分考虑感性负载给系统带来的损耗。最后要进行的计算是系统的可行性论证,通过电气计算的各种结果来系统的分析工程接入方案的可靠性、实施性、经济性、发展性等工程技术指标,从而得到最佳的系统设计方案。

2如何进行电力系统规划设计的工作

随着我国经济的发展,用户对我国的电力供应和质量要求越来越高,电压的升高,电网规模的不断扩大,电力消耗的不断增加,我国的电力系统的发展越来越需要新技术的强力支撑。在电力工程的设计中,电力系统的专业设计得出的数据和系统的运行参数等相关数据对后续电力工程施工有着非常重要的指导意义,在具体的电力系统设计中,如何引入电力系统规划设计工作,是每位从事电力系统工程的技术人员都面临的问题:

2.1电力系统规划设计工作的开展

在开展电力系统规划设计工作之前,要对区域的负荷情况进行调研,收集发电厂,变电站,电力线路的地理布局,工厂自备电厂的容量等技术参数,对进区的电力系统运行相关材料进行了解。对电力系统最新公布的系统设计规范进行资料更新,必要时要组织员工进行进修或者从业培训,从而有效的对项目的运作准备好所有的材料。

2.2电力系统规划设计工作的准备

在电力系统的规划设计工作开展初期,电力设计单位要把大网的情况进行了解,对周边区域电力系统的运行数据材料进行整理和分析,对区域内企业的发展进行了解,经济的发展方向进行了解,资料的越详细越能保证电力系统规划设计最终计算数据与实际的相似程度。

2.3电力系统的设计规划的计算

通过对已有材料的整理和分析,对电力系统的潮流,浪涌计算,稳定运行数据的计算,以及对各个支流的短路电流的计算,对系统进行无功功率进行补偿量的计算,从而对电力系统的大体系统性能、规模、可靠性、经济性、可实行性等数据进行有效的理论指导,从而对电力系统的具体设计提供相关的数据参考,对系统的造价提供大概的指导。

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1.2数据通信系统

该控制系统中的“数据通信”指的是:数据在同级或不同级之间实现传输或者是接收的一个过程,而该控制系统中的数据通信,也主要是依靠可编程控制器和上位计算机来实现的。其中,可编程控制器和上位计算机进行数据通信时所使用的端口号是RS485和RS232,且它们进行数据交互的模式是字符串模式。另外,它们实现数据交互的原理是:由可编程控制器把控制系统中的所有数据信息以及运行状态传输到上位计算机中,上位计算机一旦接收到这些数据信息和运行状态之时,就会立即对它们进行合理并有效的分析和处理。

1.3软件系统

搭建该控制系统软件系统的依据是控制系统流程图以及控制系统功能预设图;采用的编程软件V3.1STEPMicro/WIN;编程平台为计算机平台;辅助技术为计算机技术与通信技术。另外,技术人员在为该控制系统搭建软件系统的前一阶段,还应当对带式传送机的实际运行情况进行更深入的了解,然后再依据了解到的情况,对该控制系统的各个控制进程进行合理的设计。其中,该控制系统中所必备的控制进程包括以下几个:(1)把定时器作为控制系统软启动以及软停车操作的主要控制器,让操作人员通过对定时器进行时间预设的操作,使控制系统依照预定的速度规则,自动的实现软启动和软停车过程。(2)如果有停车要求时,控制系统可自动进行顺序断电操作。若遇突况导致的停车,控制系统也可直接切断系统中的所有电源,保证系统不会因此受到任何影响。其中,顺序断电需要借助定时器,其实现原理是:依据操作人员预先设置好的时间,进行断电操作。(3)利用“系统自检”功能,对整个控制系统的运行状态进行实时的监测与控制。倘若在监测与控制的过程当中,发现了系统中存在着的错误,那么该功能就会自动触发系统警报器,提示操作人员系统出现了问题。如果,控制系统中不存在任何错误,那么该功能就会执行下一个任务,从而让其继续对系统的运行状态进行检测与控制。(4)把定时器合理的运用到软件系统中,可以让可编程控制器在定时器的作用之下,实现自动起动或者是停止的操作。其具体表现在:当达到操作人员对定时器预置的时间之时,控制系统中的电机会在可编程控制器的作用下,开始实现运行,并在预置的某一时间段之内,达到相应的预置转速。另外,可编程控制器也可以依据其自身的输出频率,对控制系统中调速电机的运行速度进行合理的控制。

2机械电子式软启动装置控制系统研发的作用

机械电子式软启动装置控制系统的研发,不仅可以提高系统中负载的运行效率,还可以让整个控制系统实现无极调速的这一运行过程。由此可见,机械电子式软启动装置控制系统的研发,对我国各行各业来说,都有着一定的实质性应用价值。现对机械电子式软启动装置控制系统研发的作用进行简单的分析,并将其概括为以下几点:(1)有利于提高施工钻进的生产效率;(2)有利于企业对现场施工进行实施监测与控制,以防止错误操作给整个生产线造成的影响;(3)有利于降低钻井过程的生产成本;(4)有利于促进我国钻探行业的进一步发展;(5)有利于我国机械电子式软启动装置控制系统的创新;(6)有利于提升我国钻井施工行业的整体水平。

篇8

3/3相双绕组感应发电机带有两个绕组:励磁补偿绕组和功率绕组,如图1所示。励磁补偿绕组上接一个电力电子变换装置,用来提供感应发电机需要的无功功率,使功率绕组上输出一个稳定的直流电压。

图1中各参数的含义如下:

isa,isb,isc——补偿绕组中的励磁电流;

usa,usb,usc——补偿绕组相电压;

ipa,ipb,ipc——功率绕组电流;

upa,upb,upc——功率绕组相电压;

udc——二极管整流桥直流侧输出电压;

uc——变流器直流侧电容电压。

电力电子变换装置由功率器件及其驱动电路和控制电路两部分组成。功率器件选用三菱公司的智能功率模块(IPM)PM75CSA120(75A/1200V),驱动电路使用光耦HCPL4502。控制电路由DSP+FPGA构成。

图2控制电路的接口电路

2EPM7128与TMS320C32同外设之间的接口电路

图2所示为控制电路的接口电路。控制电路使用的DSP是TMS320C32,它是TI公司生产的第三代高性能的CMOS32位数字信号处理器,其凭借强大的指令系统、高速数据处理能力及创新的结构,已经成为理想的工业控制用DSP器件。其主要特点是:单周期指令执行时间为50ns,具有每秒可执行2200万条指令、进行4000万次浮点运算的能力;提供了一个增强的外部存储器配置接口,具备更加灵活的存储器管理与数据处理方式。控制电路使用的FPGA器件为ALTERA公司的EPM7128,它属于高密度、高性能的CMOSEPLD器件,与ALTERA公司的MAXPLUSII开发系统软件配合,可以100%地模仿高密度的集成有各种逻辑函数和多种可编程逻辑的TTL器件。采用类似器件作为DSP的专用集成电路ASIC更为经济灵活,可以进一步降低控制系统的成本。

电压检测使用三相变压器,电流检测使用HL电流传感器。电平转换电路用来将检测到的信号转换为0~5V的电平。A/D转换器选用ADS7862。保护电路使用电压比较器311得到过压/过流故障信号。

DSP完成以下四项工作:数据的采集和处理、控制算法的完成、PWM脉冲值的计算和保护中断的处理。

FPGA完成以下三项工作:管理DSP和各种外部设备的接口;脉冲的输出和死区的产生;保护信号的处理。

图3FPGA与A/D转换器和DSP之间的接口

3使用FPGA实现DSP和ADS7862之间的高速接口

ADS7862是TI公司专为电机和电力系统控制而设计的A/D转换器。它的主要特点是:4个全差分输入接口,可分成两组,两个通道可同时转换;12bits并行输出;每通道的转换速率为500kHz。控制方法为:由A0线的值决定哪两个通道转换;由Convst线上的脉宽大于250ns的低电平脉冲启动转换;由CS和RD线的低电平控制数据的读出,连续两次读信号可以得到两个通道的数据。

系统中使用了两片ADS7862,它们的控制线使用同样的接口,数据线则分别和DSP的高/低16位数据线中的低12位相连接。这样DSP可以同时控制两片A/D转换器:4通道同时转换;每次读操作可以得到两路数据。

如图3所示,将A/D转换器的控制信号映射为DSP的三个外部端口:A0、ADCS(和ADRD使用一个端口)和CONVST。在FPGA中使用逻辑译码器对端口译码。利用AHDL语言编写的译码程序如下:

TABLE

A[23..12],IS,RW=>A0,ADCS,CONVST,PWM1,PWM2,PWM3,PWM,PRO,CLEAR;

H″810″,0,0=>0,1,1,1,1,1,1,1,1;

H″811″,0,1=>1,0,1,1,1,1,1,1,1;

H″812″,0,0=>1,1,0,1,1,1,1,1,1;

H″813″,0,1=>1,1,1,0,1,1,1,1,1;

H″814″,0,0=>1,1,1,1,0,1,1,1,1;

H″815″,0,0=>1,1,1,1,1,0,1,1,1;

H″816″,0,0=>1,1,1,1,1,1,0,1,1;

H″817″,0,1=>1,1,1,1,1,1,1,0,1;

H″817″,0,0=>1,1,1,1,1,1,1,1,0;

ENDTABLE

其中,0表示低电平,1表示高电平。RW=1表示读,RW=0表示写。

DSP对这三个端口进行操作就可以控制A/D转换器:写CONVST端口可以启动A/D转换器;读ADCS端口可以从A/D转换器中读到数据;写数据到A0端口可以设置不同的通道。

使用上述方法可以实现DSP和A/D转换器之间的无缝快速连接。

4使用FPGA实现PWM脉冲的产生和死区的注入

FPGA除了管理DSP和外设的接口外,还完成PWM脉冲的产生和死区的注入。将PWM芯片和死区发生器集成在FPGA中,就可以使DSP专注于复杂算法的实现,而将PWM处理交给FPGA系统,使系统运行于准并行处理状态。

5使用FPGA实现系统保护

为了保护发电机和IGBT功率器件,励磁控制系统提供了多种保护功能:变流器直流侧过压保护;变流器交流电流过流保护;变流器过温保护;发电机输出过压保护;IPM错误保护。

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一、系统介绍

基于Java的酒店管理系统是一个采用java+mysql+web的模式订制的小型电子信息管理平台。系统功能完备以Web界面与用户交互,为用户提供信息并接受其操作,同时通过数据库管理系统来存储信息数据,实现了对信息数据的浏览、查询、编辑和管理等基本数据库操作。系统采用模块化程序设计方法,根据用户的需求及程序的应用与维护的易用性将各个部分置于不同的模块当中,便于程序的扩展与维护。系统基本上满足客房管理、预订管理、特色服务管理等方面的需求,界面美观清晰、操作简单易用。

二、系统设计

基于Java的的酒店管理系统是以Mysql建立数据库而生成的酒店办理体系。系统操作简单、界面明晰,直观对相应的功能进行设计。

2.1系统功能模块划分

(1)系统用户管理:主要负责对管理员信息的修改等;(2)会员信息管理:主要负责对客户信息的增加、删除、修改;(3)房间信息管理:主要负责房间类型的增加、删除、修改,以及房间的管理;(4)预订信息管理:主要负责客户预订、入住等功能实现,实时更改房间的状态;(5)入住信息管理:主要负责顾客入住酒店、离店结账、更新入住信息操作;(6)留言信息管理:主要负责顾客对酒店服务的评价操作;(7)站内新闻管理:主要负责酒店最近新闻的添加管理操作。

2.2系统结构划分

系统采用最为常用的MVC架构实现,模型层(Model)、视图层(View)、控制层(Controller)三层结构。模型(Model):业务规则的制定和处理业务流程/状态;业务流程的处理是对于其它层才说是黑箱操作,接受模型查看所请求的数据,并返回最终的结果;业务模型的设计可以说是MVC最主要的核心。视图(View):使用JSP页面显示数据,与用户交互的页面。控制器(Controller):控制(Controller)是从用户接收请求,模型和视图匹配在一起,以完成用户的请求;划分控制层的影响是显而易见的,它是一个调度器,选择什么样的模式,什么样的视图的选择可完成什么样的用户请求。

三、数据库设计

3.1逻辑模型设计

逻辑结构设计是把概念结构设计阶段设计的E-R图转换为与选用的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。管理员(ID,用户名,密码);客房(ID,房间号,客房类型,价格,客房信息等);用户(ID,用户名,密码,性别,年龄等);预定(ID,客房号,预定时间,入住日期,押金等);入住(ID,客房号,用户名,身份证,费用等);留言(ID,用户名,留言内容,留言时间等)。

3.2物理模型设计

管理系统物理存储在名为db_jiudian的Mysql的数据库中,所涉及的表如下:1.管理员表。用于存放操作员的信息,例如:管理员员的用户名,密码,ID。结语:为了提高酒店的作业效率,酒店管理系统的科学化、信息化、体系化建设将变的尤为重要。基于Java的酒店管理系统是依据酒店对客房办理的实际情况而进行设计的,完成客户对酒店中的客房查询和预定,便利酒店管理人员对客房的实际情况而进行集中查询办理作业。

作者:万岩 史爱雯 张岳 单位:黑龙江八一农垦大学

参考文献

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1.2显示器

Parker的显示器包括支持CANJ1939协议、ISOBUS协议、配置大型液晶屏、触控屏、多仪表板等多种类型。多年以来的应用,证明了产品的技术及稳定性完全符合各种工况需求。例如运用了完全集成型高亮度的IQAN-MD4显示器,可在IQANdesign环境中快速进行配置,用户可编程的全新触摸显示屏为工业车辆提供了直观的界面。MD4显示器分为5.5英寸、7英寸和10英寸三种型号,支持摄像头视频信号输入与显示,使驾驶操作更加简便智能。

1.3传感器

Parker具有广泛的传感器系列,包括压力、温度、接近,速度、转角及倾角等。产品的先进技术及稳定性完全符合各种工况需求,经过不断研发创新,设备精度在同类产品中处于领先水平。

1.4手柄等附件

Parker的手柄设计紧凑、质量轻、安装尺寸小、操作力小,具有耐候性和安全性等特点,特别适用于精确控制。手柄通过CAN总线与其他模块连接,大量的输入接口使基座成为很好的输入模块。Parker的手柄主要有LC5系列、LC6系列、LSL系列和LST系列。LC5系列是大型多轴向手柄,任意方向的全行程力达到100Nm,具备较大的抗扭强度,适用于户外使用。LC5手柄内部采用非接触霍尔型双路传感器,为高安全性和可靠性提供保证。此外,手柄的基座、壳体、波纹套、按键数量、滚轮数量、触发开关等都可以根据用户需求进行定制,以满足用户的不同控制要求。LC6系列手柄作为LC5系列的升级版,增加了手柄自由度,从而增加了模拟量输入接口,减少了复杂系统操控时的手柄复用。同时其安装更加简化,具有更强的抗噪能力和更长的使用寿命。LSL系列是单轴手柄,有中位止动、手柄顶部开关、电磁止动几种选配,用于液压比例控制。LST系列是一款微型手柄,安装在工程机械的座椅扶手或仪表板上,用于液压比例控制。此外,Parker还有电子油门踏板、USB-DLA数据服务工具、诊断和网关模块、线束接插件等产品,以供用户进行选配。

1.5应用案例

为基于Parker控制器的挖掘机电控系统硬件解决方案。该方案的核心控制器是CM3620主模块,它拥有36个输入和20个输出,具有2路CAN/J1939接口和1路RS232通信接口,可满足用户的控制需求。该系统还使用了显示器和G1诊断网关,同时配备了与上位机软件进行交互的DLA数据服务工具。使用的传感器主要有电子油门旋钮、压力传感器、温度传感器、速度传感器、液位传感器等。

2软件开发平台

Parker电控系统基于IQAN、VMM、Raptor三种开发平台。IQAN平台是基于模块化编程的开发平台,用户无需具备编程经验,可以直接设计所期望的机器功能。它包含了IQAN-design、IQAN-Simulate、IQAN-run等软件。IQAN-design是高级的图形设计工具,它简化了行走机械应用程序的开发,从而缩短了开发时间。该工具提供了大量的预定义模块,如闭环控制,信号处理,数学计算,通讯协议和系统诊断等,主要用于系统布局和机器功能设计。IQAN-simulate是仿真工具,能够仿真IQAN应用程序中的所有硬件模块,在应用程序中可方便地使用屏幕上的拖动条对所有输入量进行仿真。在仿真输入的同时可以测量结果(输出值),也可以进行FEMA(失效模式分析)。软件仿真比在实际机器上测试新应用程序更安全。仿真运行和实际状态一样,可以查看显示界面,调整参数,观察记录,测试用户界面等内容。IQAN-run可以在开发阶段运用“高级图形测量”和“机器统计数据收集”功能优化机器性能。IQAN-analyze是通用的CAN总线分析仪。用户可以通过简便的方式观察CAN总线上的通讯,也可以记录所观察的数据并进行保存供日后使用。是基于梯形图编程的软件开发平台。该平台采用多路复用技术,将控制模块通过J1939屏蔽双绞线互联,允许模块可以接收输入、驱动输出,并将输入输出信息通信给系统中的其他部件。梯形逻辑中的输入和输出可以来自通过J1939网络连接到一起的一个或多个模块。Raptor平台是基于Matlab/simulink编程的开发平台。该平台是CAN协议图形化定义工具,拥有图形化的应用程序界面,而且具有Motohawk到Raptor的自动转化脚本。为基于IQAN平台开发的小型液压挖掘机电控系统。根据硬件选型结果拖拽到编译系统中进行逻辑连接,对各模块进行参数设置,并对主模块进行编程。主程序包括“Joysticks”、“Engine”、“Diagnostics”、“Blade”、“Excavator”六个功能组,通过对输入输出的设置以及内部通道的逻辑和算法,实现对整机性能的精确控制。

3系统仿真

系统仿真主要通过IQAN软件自带的“IQAN-Run”和“IQAN-Simulate”进行。IQAN-Run用来对程序进行运行和调试,主要包括调参数、设置比较、设置权限、上传/下载程序以及日志管理等功能;IQAN-Simulate用来对应用程序进行虚拟仿真,以及系统的演示和验证。所示为小型液压挖掘机电控系统的仿真。将编写好的小挖程序进行参数设置,并手动调节手柄的模拟量输入,可以得到显示模块中相应参数值的变化。还可将其中的参数值设为可调恒。

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集中抄表系统是一个结构化的开放式系统,采集器通过电能表的通信接口采集电量数据,并通过一定的网络设备传输到供电企业数据库中,做为电费结算的依据。目前大多数居民集中居住区都已经安装了集中抄表系统,并投入使用,大大降低了抄表人员的劳动强度,和人为因素造成的抄表误差。本文对集中抄表系统提出一些设计改进,使其能增加实时电压监测、故障报修、信息、电费控制等功能,提高电力营销信息化程度。

2集中抄表系统结构和工作原理

2.1系统结构图

2.2系统的组成

从上面的结构图可以看出集中抄表系统是一个结构化的开放式系统,主要有三个部分:分别是硬件部分、软件平台、数据传输。各个部分都具有较强的兼容性、移置性、升级性和可维护性,方便进行二次开发和性能改进。同时各个部分的升级换代和功能扩充都很方便,无需对整个系统做大的改动。

2.3硬件部分

原来的集中抄表系统硬件部分只有数据采集器和数据集中器,我扩充设计了电压监测模块、控电模块和显示模块。

数据采集器:数据采集器能通过485总线与电能表建立数据通信连接,并针对不同的电能表型号,自动选择合适的通讯规约,实时自动采集各个用户的用电数据,并将采集到的信息发送到数据集中器。

数据集中器:数据集中器的主要功能就是将采集器采集到的电能信息数据,和其他硬件模块采集的数据传输到数据库,并对传送的数据进行校验,防止数据在传输中发生改变。

电压监测模块:电压监测模块通过传感器和电压采样线对用户电能表的电压实施实时监铡。并经模数电路转换为数据信息,然后将采集的电压数据发送到数据集中器内。可以监测相对地、相对相、相对零等电压,以及电压的异常波动。电压采样由于采用了光电隔离措施,能有效的避免强电串入弱电对人身安全带来的威胁,和防止设备的损坏。

控电模块:控电模块是带复式控制功能的开关组合模块,主要功能是对用户的电源实现远程控制,能根据系统操作员的指令自动切断或投入用户的电源。要求切断容量适合,并且带失电自动复位功能。

显示模块:显示模块是能显示点阵汉字的信息显示屏,可以安装在数据采集器上,它的主要功能是显示各种用电信息,如电费金额、电压信息、欠费信息、停电通知和故障信息等等。

2.4软件平台

软件部分由应用软件、数据库、硬件支撑平台组成。其中应用软件负责对系统进行日常管理操作;数据库负责采集数据的交换、引用、索引;支撑平台负责硬件部分的运行、维护。我主要在应用软件中增加了故障报警功能、信息功能、控电操作功能。

应用软件:系统管理软件已封装成标准的ActiveX控件,可以方便的与供电公司电力营销管理系统连接。

数据库:通过采用CIGS中间层可以使应用系统结构清晰,维护简单易行。CICS其全称是CustomerInformationControlSystem,即客户信息控制系统。CICS通过关系数据库从主数据库中获得资源,建立在操作系统、1SO的分布式计算环境和Encina服务上。

硬件支撑平台:硬件支撑平台采用了固化核心和远程程序下载技术,基于BIOS的硬件结构,使得软件功能的升级扩充都无需进行现场维护,可以在远程操作端自动完成。

2.5数据传输

数据传输部分主要负责建立硬件设备之间的数据链路,将采集到的数据传输、发送,并确保传输快速准确。原先的设计有PLC、485、以太网和手机无线网络。根据技术发展,我对3G技术在集中抄表系统中的应用,做了简单的介绍和预想。

电力载波:电力线载波PowerLineCarrier,简称PLC是电力系统特有的通信方式,它是利用现有电力线,通过载渡方式高速传输模拟或数字信号的技术。优点是使用电力线作为传输介质,不需要线路投资。但是缺点是由于配电变压器对电力载波信号有阻隔作用,所以PLC只能用在同一配变的供电区域内。

RS-485:RS-485是串行数据接口标准,具有接线简单,传输距离长(最大传输距离约为1219米)的优点,但是传输速度低,只能用于抄表采集模块之间的通信。

以太网:以太网采用拓扑总线结构,具有传输速度高,连接方便,通用性强的特点。缺点是在电缆供电的小区内只能在地下电缆管线内走线,施工难度大,日常维护困难。

无线方式:主要有GPRS、CDMA两种技术,GPRS、CDMA都是无线通信网络,利用移动手机的本站发射信号。所以在构建集中抄表系统时。不必重新建设机站,也不需要中继器,组网简单,建设费用低,可以适合各种施工地形,减少网络设备的维护。

3G是英文3rdGeneration的缩写,指第三代移动通信技术。相对1G和2G主要是提升了传输速度,3G技术在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千字节/每秒)以致144kbps的传输速度。目前3c技术蓬勃发展,将来极有可能代替GPRS和CDMA成为尤线数据传输的主力,所以现在也应当对网络传输模块预留3G升级接口,一旦技术成熟就可以立即向3G过渡。超级秘书网

3集中抄表系统在电力营销管理的应用

随着人民生活水平的不断提高,人们对电力的需求已经不仅仅满足于有电用,良好的供电质量和服务水平,成为社会对供电企业的新要求。在电力营销的发展过程中,原来以用电管理为主的职能正逐渐向用电服务为主的方向过渡,供电企业为提高供电质量和服务水平,必需要有一套完善的电力营销管理系统,对用户的用电状态进行实时监测,及时掌握低压配电网的运行情况,发现异常供电和异常线损、定位电网故障,杜绝供电隐患。但是目前用电监控装置只是以低压电网中的配变和单位用户专变为监测对象,对广大的居民用电状况没有实时监测、控制的能力。

现阶段集中抄表系统的建设相当于在居民用户端与供电企业之间架设起一条信息高速公路,但这条信息高速公路设计是单向的,只能将数据信息从用户端上传至供电企业。但是通过对该系统进行设计改进,我们完全可以把它建设成双向传输的信息高速公路,利用这条数据链路来实现双向的信息交换,从而为居民用户提供丰富的用电服务。对集中抄表系统的设计改进主要通过增加硬件组合模块和软件分析操作模块,使其能实现以下几种功能:

自动分辨故障类型,发生缺相、接地、缺零、电表烧坏等故障时。弹出报修信息,自动生成报修单。

自动控制用户欠费,对欠费用户远程操作停电,发送欠费通知信息。

自动停电通知,告知用户最新的用电信息。

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    电子通信技术属于现代通信技术中的一大部分。电子通信技术还是信息社会的主要支柱,是现代高新技术的重要组成部分,甚至是国家国民经济的神经系统和命脉。在现代化信息社会,电子通信技术无处不在,它涉及的范围也很广,包括移动电信、广播电视、雷达、声纳、导航、遥控与遥测以及遥感等领域,还有军事和国民经济各部门的各种信息系统都要运用到电子通信技术。

    电子通信系统中最具代表性也最常见的就是移动通信和卫星通信。其中移动通信就包括了卫星通信,此外还有蜂窝系统、集群系统、分组无线网、无绳电话系统、无线电传呼系统等多个领域。

    二、电子通信系统关键技术问题

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电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成的。在电力系统中,各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起。由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响,电气故障的发生是不可避免的。由于电力系统的特殊性,上述五个环节应是环环相扣、时时平衡、缺一不可,又几乎是在同一时间内完成的。在电力系统中的任何一处发生事故,都有可能对电力系统的运行产生重大影响。例如,当系统中的某工矿企业的设备发生短路事故时,由于短路电流的热效应和电动力效应,往往造成电气设备或电气线路的致命损坏还有可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏;当10KV不接地系统中的某处发生一相接地时,就会造成接地相的电压降低,其他两相的电压升高,常此运行就可能使系统中的绝缘遭受损坏,也有进一步发展为事故的可能。

10KV供电系统是电力系统的一部分。它能否安全、稳定、可靠地运行,不但直接关系到企业用电的畅通,而且涉及到电力系统能否正常的运行。因此要全面地理解和执行地区电业部门的有关标准和规程以及相应的国家标准和规范。

由于10KV系统中包含着一次系统和二次系统。又由于一次系统比较简单、更为直观,在考虑和设置上较为容易;而二次系统相对较为复杂,并且二次系统包括了大量的继电保护装置、自动装置和二次回路。所谓继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护,由继电器来组成的一套专门的自动装置。为了确保10KV供电系统的正常运行,必须正确的设置继电保护装置。

2.10KV系统中应配置的继电保护

按照工厂企业10KV供电系统的设计规范要求,在10KV的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置以下保护装置:

(1)10KV线路应配置的继电保护

10KV线路一般均应装设过电流保护。当过电流保护的时限不大于0.5s~0.7s,并没有保护配合上的要求时,可不装设电流速断保护;自重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护。当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时,应装设略带时限的电流速断保护。

(2)10KV配电变压器应配置的继电保护

1)当配电变压器容量小于400KVA时:一般采用高压熔断器保护;

2)当配电变压器容量为400~630KVA,高压侧采用断路器时,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5s时,还应装设电流速断保护;对于车间内油浸式配电变压器还应装设气体保护;

3)当配电变压器容量为800KVA及以上时,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5s时,还应装设电流速断保护;对于油浸式配电变压器还应装设气体保护;另外尚应装设温度保护。

(3)10KV分段母线应配置的继电保护

对于不并列运行的分段母线,应装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除;另外应装设过电流保护。如采用的是反时限过电流保护时,其瞬动部分应解除;对于负荷等级较低的配电所可不装设保护。

3.10KV系统中继电保护的配置现状

目前,一般企业高压供电系统中均为10KV系统。除早期建设的10KV系统中,较多采用的是直流操作的定时限过电流保护和瞬时电流速断保护外,近些年来飞速建设的电网上一般均采用了环网或手车式高压开关柜,继电保护方式多为交流操作的反时限过电流保护装置。很多重要企业为双路10KV电源、高压母线分段但不联络或虽能联络但不能自动投入。在系统供电的可靠性、故障响应的灵敏性、保护动作的选择性、切除故障的快速性以及运行方式的灵活性、运行人员的熟练性上都存在着一些急待解决的问题。

二继电保护的基本概念

1.10KV供电系统的几种运行状况

(1)供电系统的正常运行

这种状况系指系统中各种设备或线路均在其额定状态下进行工作;各种信号、指示和仪表均工作在允许范围内的运行状况;

(2)供电系统的故障

这种状况系指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行,并有可能使事态进一步扩大的运行状况;

(3)供电系统的异常运行

这种状况系指系统的正常运行遭到了破坏,但尚未构成故障时的运行状况。

2.10KV供电系统继电保护装置的任务

(1)在供电系统中运行正常时,它应能完整地、安全地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据;

(2)如供电系统中发生故障时,它应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障部分,保证非故障部分继续运行;

(3)当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时地、准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理;

不难看出,在10KV系统中装设继电保护装置的主要作用是通过缩小事故范围或预报事故的发生,来达到提高系统运行的可靠性,并最大限度地保证供电的安全和不间断。

可以想象,在10KV系统中利用熔断器去完成上述任务是不能满足要求的。因为熔断器的安秒特性不甚完善,熄灭高压电路中强烈电弧的能力不足,甚至有使故障进一步扩大的可能;同时还延长了停电的历时。只有采用继电保护装置才是最完美的措施。因此,在10KV系统中的继电保护装置就成了供电系统能否安全可靠运行的不可缺少的重要组成部分。

3.对继电保护装置的基本要求

对继电保护装置的基本要求有四点:即选择性、灵敏性、速动性和可靠性

(1)选择性

当供电系统中发生故障时,继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除。也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。系统中的继电保护装置能满足上述要求的,就称为有选择性;否则就称为没有选择性。

主保护和后备保护:

10KV供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护,必要时可增设辅助保护。

当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护时,其中有一套动作比较快,而另一套动作比较慢,动作比较快的就称为主保护;而动作比较慢的就称为后备保护。即:为满足系统稳定和设备的要求,能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护,就称为主保护;当主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护,就称为后备保护。

后备保护不应理解为次要保护,它同样是重要的。后备保护不仅可以起到当主保护应该动作而未动作时的后备,还可以起到当主保护虽已动作但最终未能达到切除故障部分的作用。除此之外,它还有另外的意义。为了使快速动作的主保护实现选择性,从而就造成了主保护不能保护线路的全长,而只能保护线路的一部分。也就是说,出现了保护的死区。这一死区就必须利用后备保护来弥补不可。

近后备和远后备:

当主保护或断路器拒动时,由相临设备或线路的保护来实现的后备称为远后备保护;由本级电气设备或线路的另一套保护实现后备的保护,就叫近后备保护;

辅助保护:

为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护,称为辅助保护。

(2)灵敏性

灵敏性系指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在保护装置的保护范围内,不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样,保护装置均不应产生拒绝动作;但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。保护装置灵敏与否,一般用灵敏系数来衡量。保护装置的灵敏系数应根据不利的运行方式和故障类型进行计算。灵敏系数Km为被保护区发生短路时,流过保护安装处的最小短路电流Id.min与保护装置一次动作电流Idz的比值,即:

Km=Id.min/Idz

灵敏系数越高,则反映轻微故障的能力越强。各类保护装置灵敏系数的大小,根据保护装置的不同而不尽相同。对于多相保护,Idz取两相短路电流最小值Idz(2);对于10KV不接地系统的单相短路保护取单相接地电容电流最小值Ic.min;

(3)速动性

速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障。

缩短切除故障的时间,就可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复,从而为电气设备的自启动创造了有利条件,同时还提高了发电机并列运行的稳定性。

所谓故障的切除时间是指保护装置的动作时间与断路器的跳闸时间之和。由于断路器一经选定,其跳闸时间就已确定,目前我国生产的断路器跳闸时间均在0.02S以下。所以实现速动性的关键是选用的保护装置应能快速动作。

(4)可靠性

保护装置应能正确的动作,并随时处于准备状态。如不能满足可靠性的要求,保护装置反而成为了扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性,则要求保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误;同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效,以提高保护的可靠性。

4.继电保护的基本原理

(1)电力系统故障的特点

电力系统中的故障种类很多,但最为常见、危害最大的应属各种类型的短路事故。一旦出现短路故障,就会伴随其产生三大特点。即:电流将急剧增大、电压将急剧下降、电压与电流之间的相位角将发生变化。

(2)继电保护的类型

在电力系统中以上述物理量的变化为基础,利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置。如:

反映电流变化的电流保护,有定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等;

反映电压变化的电压保护,有过电压保护和低电压保护;既反映电流的变化又反映电压与电流之间相位角变化的方向过电流保护;

反映电压与电流之间比值,也就是反映短路点到保护安装处阻抗的距离保护;反映输入电流与输出电流之差的差动保护,其中又分为横联差动和纵联差动保护;

用于反映系统中频率变化的周波保护;

专门用于反映变压器内部故障的气体保护(即瓦斯保护),其中又分为轻瓦斯和重瓦斯保护;

专门用于反映变压器温度变化的温度保护等。

另外,10KV系统中一般可在进线处装设电流保护;在配电变压器的高压侧装设电流保护、温度保护(油浸变压器根据其容量大小尚应考虑装设气体保护);高压母线分段处应根据具体情况装设电流保护等。

三几种常用电流保护的分析

1.反时限过电流保护

(1)什麽是反时限过电流保护

继电保护的动作时间与短路电流的大小有关,短路电流越大,动作时间越短;短路电流越小,动作时间越长,这种保护就叫做反时限过电流保护。

(2)继电器的构成

反时限过电流保护是由GL-15(25)感应型继电器构成的。这种保护方式广泛应用于一般工矿企业中,感应型继电器兼有电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)和电磁式中间继电器(作为出口元件)的功能,用以实现反时限过电流保护;另外,它还有电磁速断元件的功能,又能同时实现电流速断保护。采用这种继电器,就可以采用交流操作,无须装设直流屏等设备;通过一种继电器还可以完成两种保护功能(体现了继电器的多功能性),也可以大大简化继电保护装置。但这种继电器虽外部接线简单,但内部结构十分复杂,调试比较困难;在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。

(3)反时限过电流保护的基本原理

当供电线路发生相间短路时,感应型继电器KA1或(和)KA2达到整定的一定时限后动作,首先使其常开触点闭合,这时断路器的脱扣器YR1或(和)YR2因有KA1或(和)KA2的常闭触点分流(短路),而无电流通过,故暂时不会动作。但接着KA1或(KA2)的常闭触点断开,因YR1或(和)YR2因“去分流”而通电动作,使断路器跳闸,同时继电器本身的信号掉牌掉下,给出信号。

在这里应予说明,在采用“去分流”跳闸的反时限过电流保护装置中,如继电器的常闭触点先断开而常开触点后闭合时,则会出现下列问题:

1)继电器在其常闭触点断开时即先失电返回,因此其常开触点不可能闭合,因此跳闸线圈也就不能通电跳闸;

2)继电器的常闭触点如先断开,CT的二次侧带负荷开路,将产生数千伏的高电压、比差角差增大、计量不准以及铁心发热有可能烧毁绝缘等,这是不允许的。

2.定时限过电流保护

(1)什麽是定时限过电流保护

继电保护的动作时间与短路电流的大小无关,时间是恒定的,时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的,这种保护方式就称为定时限过电流保护。

(2)继电器的构成

定时限过电流保护是由电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般采用直流操作,须设置直流屏。定时限过电流保护简单可靠、完全依靠选择动作时间来获得选择性,上、下级的选择性配合比较容易、时限由时间继电器根据计算后获取的参数来整定,动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和方便。这种保护方式一般应用在10~35KV系统中比较重要的变配电所。

(3)定时限过电流保护的基本原理

10KV中性点不接地系统中,广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护的原理接线图。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。

当被保护线路只设有一套保护,且时间继电器的容量足大时,可用时间继电器的触点去直接接通跳闸回路,而省去出口中间继电器。

当被保护线路中发生短路故障时,电流互感器的一次电流急剧增加,其二次电流随之成比例的增大。当CT的二次电流大于电流继电器的起动值时,电流继电器动作。由于两只电流继电器的触点是并联的,故当任一电流继电器的触点闭合,都能接通时间继电器的线圈回路。这时,时间继电器就按照预先整定的时间动作使其接点吸合。这样,时间继电器的触点又接通了信号继电器和出口中间继电器的线圈,使其动作。出口中间继电器的触点接通了跳闸线圈回路,从而使被保护回路的断路器跳闸切断了故障回路,保证了非故障回路的继续运行。而信号继电器的动作使信号指示牌掉下并发出警报信号。

由上不难看出,保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间,而与被保护回路的短路电流大小无关,所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。

(4)动作电流的整定计算

过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则,是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动,而在最大负荷电流出现时不应动作。为此必须满足以下两个条:

1)在正常情况下,出现最大负荷电流时(即电动机的启动和自启动电流,以及用户负荷的突增和线路中出现的尖峰电流等)不应动作。即:

Idz>Ifh.max

式中Idz----过电流保护继电器的一次动作电流;

Ifh.max------最大负荷电流

2)保护装置在外部故障切除后应能可靠地返回。因为短路电流消失后,保护装置有可能出现最大负荷电流,为保证选择性,

已动作的电流继电器在这时应当返回。因此保护装置的一次返回电流If应大于最大负荷电流fh.max。即:

If>Ifh.max

因此,定时限过电流装置电流继电器的动作电流Idz.j为:

Idz.j=(Kk.Kjx/Kf.Nlh).Ifh.max

式中

Kk------可靠系数,考虑到继电器动作电流的误差和计算误差而设。一般取为1.15~1.25Kjx------由于继电器接入电流互感器二次侧的方式不同而引入的一个系数。电流互感器为三相完全星形接线和不完全星形接线时

Kjx=1;如为三角形接线和两相电流差接线时Kjx=1.732;

Kf-------返回系数,一般小于1;

Nlh------电流互感器的变比。

(5)动作时限的整定原则

为使过电流保护具有一定的选择性,各相临元件的过电流保护应具有不同的动作时间。

在线路XL-1、XL-2、XL-3的靠近电源端分别装有过电流保护装置1、2、3。当D1点发生短路时,短路电流由电源提供并流过保护装置1、2、3,当短路电流大于它们的整定值时,各套保护装置均启动。但按选择性的要求,应只由保护装置3(离故障点最近)动作于跳闸。在故障切除后,保护装置1、2返回。因此就必须使保护装置2的动作时间较保护装置1长一些;而保护装置3又要比保护装置2长一些,并依次类推,即:

t1>t2>t3

不难看出,各级保护装置的动作时限是由末端向电源端逐级增大的。也就是越靠近电源端,保护的动作时限越长,有如阶梯一样,故称为阶梯性时限特性。各级之间的时限均差一个固定的数值,称其为时限级差Dt。对于定时限过电流保护的时限级差Dt一般为0.5S;对于反时限的时限级差Dt

一般为0.7S。可是,越靠近电源端线路的阻抗越小,短路电流将越大,而保护的动作时间越长。也就是说过电流保护存在着缺陷。这种缺陷就必须由电流速断保护来弥补不可。

(6)过电流保护的保护范围

过流保护可以保护设备的全部,也可以保护线路的全长,还可以作为相临下一级线路穿越性故障的后备保护。

3.电流速断保护

(1)什麽是电流速断保护

电流速断保护是一种无时限或略带时限动作的一种电流保护。它能在最短的时间内迅速切除短路故障,减小故障持续时间,防止事故扩大。

电流速断保护又分为瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护两种。

(2)电流速断保护的构成

电流速断保护是由电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般不需要时间继电器。常采用直流操作,须设置直流屏。电流速断保护简单可靠、完全依靠短路电流的大小来确定保护是否需要启动。它是按一定地点的短路电流来获得选择性动作,动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和方便。

(3)瞬时电流速断保护的整定原则和保护范围

瞬时电流速断保护与过电流保护的区别,在于它的动作电流值不是躲过最大负荷电流,而是必须大于保护范围外部短路时的最大短路电流。即按躲过被保护线路末端可能产生的三相最大短路电流来整定。从而使速断保护范围被限制在被保护线路的内部,从整定值上保证了选择性,因此可以瞬时跳闸。当在被保护线路外部发生短路时,它不会动作。所以不必考虑返回系数。由于只有当短路电流大于保护装置的动作电流时,保护装置才能动作。所以瞬时电流速断保护不能保护设备的全部,也不能保护线路的全长,而只能保护线路的一部分。对于最大运行方式下的保护范围一般能达到线路全长的50%即认为有良好的保护效果;对于在最小运行方式下的保护范围能保护线路全长的15%~20%,即可装设。保护范围以外的区域称为“死区”。因此,瞬时电流速断保护的任务是在线路始端短路时能快速地切除故障。

当线路故障时,瞬时电流速断保护动作,运行人员根据其保护范围较小这一特点,可以判断故障出在线路首端,并且靠近保护安装处;如为双电源供电线路,则由两侧的瞬时电流速断保护同时动作或同时都不动作,可判断故障在线路的中间部分。

(4)瞬时电流速断保护的基本原理

瞬时电流速断保护的原理与定时限过电流保护基本相同。只是由一只电磁式中间继电器替代了时间继电器。

中间继电器的作用有两点:其一是因电流继电器的接点容量较小,不能直接接通跳闸线圈,用以增大接点容量;其二是当被保护线路上装有熔断器时,在两相或三相避雷器同时放电时,将造成短时的相间短路。但当放完电后,线路即恢复正常,因此要求速断保护既不误动,又不影响保护的快速性。利用中间继电器的固有动作时间,就可避开避雷器的放电动作时间。

(5)略带时限的电流速断保护

瞬时电流速断保护最大的优点是动作迅速,但只能保护线路的首端。而定时限过电流保护虽能保护

线路的全长,但动作时限太长。因此,常用略带时限的电流速断保护来消除瞬时电流速断保护的“死区”。要求略带时限的电流速断保护能保护全线路。因此,它的保护范围就必然会延伸到下一段线路的始端去。这样,当下一段线路始端发生短路时,保护也会起动。为了保证选择性的要求,须使其动作时限比下一段线路的瞬时电流速断保护大一个时限级差,其动作电流也要比下一段线路瞬时电流速断保护的动作电流大一些。略带时限的电流速断保护可作为被保护线路的主保护。略带时限的电流速断保护的原理接线和定时限过电流保护的原理接线相同。

4.三段式过电流保护装置

由于瞬时电流速断保护只能保护线路的一部分,所以不能作为线路的主保护,而只能作为加速切除线路首端故障的辅助保护;略带时限的电流速断保护能保护线路的全长,可作为本线路的主保护,但不能作为下一段线路的后备保护;定时限过电流保护既可作为本级线路的后备保护(当动作时限短时,也可作为主保护,而不再装设略带时限的电流速断保护。),还可以作为相临下一级线路的后备保护,但切除故障的时限较长。

一般情况下,为了对线路进行可靠而有效的保护,也常把瞬时电流速断保护(或略带时限的电流速断保护)和定时限过电流保护相配合构成两段式电流保护。

对于第一段电流保护,究竟采用瞬时电流速断保护,还是采用略带时限的电流速断保护,可由具体情况确定。如用在线路---变压器组接线,以采用瞬时电流速断保护为佳。因在变压器高压侧故障时,切除变压器和切除线路的效果是一样的。此时,允许用线路的瞬时电流速断保护,来切除变压器高压侧的故障。也就是说,其保护范围可保护到线路全长并延伸到变压器高压侧。这时的第一段电流保护可以作为主保护;第二段一般均采用定时限过流保护作为后备保护,其保护范围含线路---变压器组的全部。

通常在被保护线路较短时,第一段电流保护均采用略带时限的电流速断保护作为主保护;第二段采用定时限过流保护作为后备保护。

在实际中还常采用三段式电流保护。就是以瞬时电流速断保护作为第一段,以加速切除线路首端的故障,用作辅助保护;以略带时限的电流速断保护作为第二段,以保护线路的全长,用作主保护;以定时限过电流保护作为第三段,以作为线路全长和相临下一级线路的后备保护。对于北京电信的10KV(含35KV)供电线路今后宜选用两段式或三段式电流保护。

因为这种保护的设置可以在相临下一级线路的保护或断路器拒动时,本级线路的定时限过流保护可以动作,起到远后备保护的作用;如本级线路的主保护(瞬时电流速断或略带时限的电流速断保护)拒动时,则本级线路的定时限过电流保护可以动作,以起到近后备的作用。

5.零序电流保护

电力系统中发电机或变压器的中性点运行方式,有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种方式。10KV系统采用的是中性点不接地的运行方式。

系统运行正常时,三相是对称的,三相对地间均匀分布有电容。在相电压作用下,每相都有一个超前90°的电容电流流入地中。这三个电容电流数值相等、相位相差120°,其和为零.中性点电位为零。

假设A相发生了一相金属性接地时,则A相对地电压为零,其他两相对地电压升高为线电压,三个线电压不变。这时对负荷的供电没有影响。按规程规定还可继续运行2小时,而不必切断电路。这也是采用中性点不接地的主要优点。但其他两相电压升高,线路的绝缘受到考验、有发展为两点或多点接地的可能。应及时发出信号,通知值班人员进行处理。

10KV中性点不接地系统中,当出现一相接地时,利用三相五铁心柱的电压互感器(PT)的开口三角形的开口两端有无零序电压来实现绝缘监察。它可以在PT柜上通过三块相电压表和一块线电压表(通过转换开关可观察三个线电压)看到“一低、两高、三不变”。接在开口三角形开口两端的过电压继电器动作,其常开接点接通信号继电器,并发出预告信号。采用这种装置比较简单,但不能立即发现接地点,因为只要网络中发生一相接地,则在同一电压等级的所有工矿企业的变电所母线上,均将出现零序电压,接有带绝缘监视电压互感器的电力用户都会发出预告信号。也就是说该装置没有选择性。为了查找接地点,需要电气人员按照预先制定的“拉路序位图”依次拉路查找,并随之合上未接地的回路,直到找到接地点为止。可以看出,这种方法费力、费时、安全性差,在某些情况下这样做还是不允许的。因此,这种装置存在一定的缺陷。

当网络比较复杂、出线较多、可靠性要求高,采用绝缘监察装置是不能满足运行要求时,可采用零序电流保护装置。它是利用接地故障线路零序电流较非接地故障线路零序电流大的特点构成的一种保护装置。

零序电流保护一般使用在有条件安装零序电流互感器的电缆线路或经电缆引出的架空线路上。当在电缆出线上安装零序电流互感器时,其一次侧为被保护电缆的三相导线,铁心套在电缆外,其二次侧接零序电流继电器。当正常运行或发生相间短路时,一次侧电流为零。二次侧只有因导线排列不对称而产生的不平衡电流。当发生一相接地时,零序电流反映到二次侧,并流入零序电流继电器,使其动作发出信号。在安装零序电流保护装置时,特别注意的一点是:电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁心。这是由于被保护电缆发生一相接地时,全靠穿过零序电流互感器铁心的电缆头接地线通过零序电流起作用的。否则互感器二次侧也就不能感应出电流,因而继电器也就不可能动作。

不难理解,当某一条线路上发生一相接地时,非接地线路上的零序电流为本身的零序电流。因此,为了保证动作的选择性,在整定时,保护装置的启动电流Idz应大于本线路的电容电流,即:

Idz=Kh.3Uxan.w.Co=Kh.Io

式中Idz------保护装置的启动电流;

Kh-------可靠系数,如无延时,考虑到不稳定间歇性电弧所发生的振荡涌流时,取4~5;如延时为0.5S时,则取1.5~2;

Uxan------相电压值;

Co--------被保护线路每相的对地电容;

Io--------被保护线路的总电容电流。

按上式整定后,还需校验在本线路上发生一相接地时的灵敏系数Klm,由于流经接地线路上的零序电流为全网络中非接地线路电容电流的总和,可用3Uxan.w.(CS-Co)表示,因此灵敏系数为:

Klm=3Uxan.w.(CS-Co)/Kh.3Uxan.w.Co

=(CS-Co)/Kh.Co

上式可改写成:

Klm=I0S-Io/Kh.Io

=I0S-Io/Idz

式中CS------同一电压等级网络中,各元件每相对地电容之和;

I0S------与CS

相对应的对地电容电流之和。对电缆线路取大于或等于1.25;架空线路取1.5;对于架空线路,由于没有特制的零序电流互感器,如欲安装零序电流保护,可把三相三只电流互感器的同名端并联在一起,构成零序电流过滤器,再接上零序电流继电器。其动作电流整定值中,要考虑零序电流过滤器中不平衡电流的影响。

四对北京电信10KV系统中继电保护的综合评价

1.定时限过电流保护与反时限过电流保护的配置

10KV系统中的上、下级保护之间的配合条件必须考虑周全,考虑不周或选配不当,则会造成保护的非选择性动作,使断路器越级跳闸。保护的选择性配合主要包括上、下级保护之间的电流和时限的配合两个方面。应该指出,定时限过电流保护的配合问题较易解决。由于定时限过电流保护的时限级差为0.5S,选择电网保护装置的动作时限,一般是从距电源端最远的一级保护装置开始整定的。为了缩短保护装置的动作时限,特别是缩短多级电网靠近电源端的保护装置的动作时限,其中时限级差起着决定的作用,因此希望时限级差越小越好。但为了保证各级保护装置动作的选择性,时限级差又不能太小。虽然反时限过电流保护也是按照时限的阶梯原则来整定,其时限级差一般为0.7S。而且反时限过电流保护的动作时限的选择与动作电流的大小有关。也就是说,反时限过电流保护随着短路电流与继电器动作电流的比值而变,因此整定反时限过电流保护时,所指的时间都是在某一电流值下的动作时间。还有,感应型继电器惯性较大,存在一定的误差,它的特性不近相同,新旧、型的特性也不相同。所以,在实际运行整定时,就不能单凭特性曲线作为整定的依据,还应该作必要的实测与调试。比较费力、费事。因此,反时限过电流保护时限特性的整定和配合就比定时限过电流保护装置复杂得多。通过分析可以看出,北京电信10KV新建及在建工程中,应以配置三段式或两段式定时限过电流保护、瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护为好。

2.北京电信10KV系统中高压设备的配置

目前,北京电信10KV系统中高压开关柜的配置主要有两大类:即固定式高压开关柜和手车式高压开关柜。关于固定式高压开关柜是我国解放初期自前苏联引进的老产品,柜型高大、有足够的安全距离、但防护等级低、元器件陈旧、防电击水平较低;而手车式高压开关柜是近年来引进国外技术,消化吸收研制的换代产品,体积缩小、防护等级大大提高、元器件的选用比较先进、防电击水平较高。其主要特点可归纳为:它有四室(手车室、电缆室、母线室和继电仪表室)、七车(断路器手车、隔离手车、接地手车、所用变压器手车、电压互感器手车、电压互感器和避雷器手车、避雷器和电容器手车)、三个位置(工作位置、试验位置和拖出柜外检修位置)和两个锁定(工作位置的锁定和试验位置的锁定)。它用高压一次隔离触头替代了高压隔离开关、用接地开关替代了临时接地线等。对于系统的运行安全提供了很好的条件。关于配电变压器安装于主机楼时,一般均采用了防火等级较高的干式变压器,笔者曾率先尝试采用了D/Yo-11接线组别的干式变压器(传统采用Y/Yo-12接线组别),其一次接成了D形接线,为电信部门产生的大量高次谐波提供了通路,这样就较为有效的防止了我们电信部门的用电对系统造成的谐波污染(目前电业部门正在谐波管理方面考虑采取必要的经济措施);同时,采用了这种接线组别,使得继电保护的灵敏性有所提高。按照IEC及新的国家标准GB50054-96的要求,应逐步推广采用D/Yo-11接线组别的配电变压器。

3.关于10KV一相接地保护方式的探讨